均质压燃与低温燃烧的燃烧技术研究进展与展望
2012-08-15尧命发刘海峰
尧命发,刘海峰
(天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072)
燃烧技术是内燃机的核心技术,回顾内燃机过去30余年的发展历程可以清晰看到,满足日益严格的排放法规已成为内燃机燃烧技术进步的主要推动力。以美国重型商用柴油机为例,EPA 2010年法规微粒限值(0.01 g/hp·h)和NOx限值(0.2 g/hp·h)都仅相当于1978年法规限值的1%( 微粒:1.0 g/hp·h;NOx:20 g/hp·h)。在满足每一阶段越来越严格的排放法规中,内燃机高效清洁燃烧技术发挥着关键作用,燃烧技术的进步总是超出人们的预期。Richards[1]和Needham[2]分别于1988年和1989年先后在SAE发表论文认为要满足美国1994年排放法规必须采用微粒过滤器(DPF)。此后,人们认为后处理技术是满足1998年排放法规的重要手段。英国Perkins公司Fred Brear 1996年报告指出:DPF在2000年大规模使用该技术[3]。但是,事实上目前先进柴油机燃烧技术在满足欧IV-V法规(相当于EPA 20042007法规)仍可以不采用DPF后处理器,这充分显示出燃烧技术在内燃机节能和降低有害排放方面的巨大潜力。因此,内燃机高效清洁燃烧技术的研究一直都是国际内燃机界研究的热点和前沿课题。
20世纪90年代后期,尤其是21世纪以来,内燃机除了面临满足越来越严格的有害排放法规的挑战,还面临着CO2法规(燃油经济性)挑战,CO2法规逐步成为推动内燃机燃烧技术进步的又一主要因素,内燃机燃烧理论和燃烧新技术的研究进入了一个新的活跃时期。针对未来超低排放,甚至零排放的有害排放法规和CO2法规,人们提出了不同的内燃机新型燃烧方式,如均质压燃(HCCI)、预混合充量压燃(PCCI)、低温燃烧(LTC)、预混合分层压燃(PSCCI)等。……
