1. 研究目的与意义（文献综述）

内燃机发明已有 100 多年的历史，由于其较高的热效率、功率范围广、比质量轻、移动方便，因而被广泛应用于各行各业，尤其是汽车工业。而随着汽车工业的进一步发展，各种相关问题也随之扑面而来：石油资源供需的紧张，石油资源的地球蕴量是有限的，需要考虑更好的使用传统能源^[1]；内燃机还给地球的环境造成巨大的破坏。内燃机的主要有害排放物为未燃碳氢（hc）、一氧化碳（co）、氮氧化物（nox）和微粒物（pm）等^[2]，而这些有害物质对地球环境及人类的身体健康都很多不利的影响。同时随着各国排放法规的日益严格，传统内燃机燃烧技术已经无法满足高效清洁的燃烧环境，因此内燃机研究者必须认真研究氮氧化物和碳烟的生成机理,探求新的燃烧技术。^[3]

均质压燃（hcci，homogeneous charge compression ignition）作为一种全新的燃烧技术，有别于现有汽油机的点燃式与现有柴油机的压燃式，它兼具现有汽油机均质燃烧与现有柴油机压燃点燃的优点，能够提高发动机的动力性和经济性，同时大大降低发动机nox和碳烟的排放。^[4]但是同样，hcci也存在一些问题，如均匀混合气制备，运行范围窄，燃烧控制困难，hc和co排放较高等问题^[5,6]。为研究hcci燃烧方式,促进其实用化进程,国内外研究机构，研究者和汽车厂商进行了大量研究，美国西南研究院采用进气加热和废气再循环(egr)的系统制备均质混合气,把柴油直接喷入进气道,并采用进气加热和egr加速柴油和空气的混合；国内天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室提出了多脉冲复合喷射控制系统,研究了多脉冲喷射控制参数对自燃着火和燃烧速率的影响。^[3]数值模拟已经成为研究hcci的一个良好的观察和有力的工具，因为与发动机实验相比，数值模拟具有更大的灵活性和更低的成本，从而为hcci制定了控制策略。^[7]在数值模拟中，建立一个适合hcci燃烧模式的化学动力学模型也至关重要，郑朝蕾^[8]通过以下4种典型基础燃料机理（tanaka,tsurushima,ra,curran）的计算与激波管、速压机和hcci发动机等试验数据的比较发现，由于各反应机理构建的目的和方法不同，各机理在不同试验状况下性能各异，为此提出了构建适用于hcci发动机的基础燃料简化机理的必要性。黄豪中等^[9]简化了正庚烷简化模型，并验证其适用于hcci发动机的多维模拟。黄冠宇等^[10]构建了一个由正庚烷、甲苯和环己烷组成，并加入正庚烷与甲苯的交叉反应，三组分柴油表征燃料的详细化学动力学机理模型，并对其进行验证，结果表明：新的柴油三组分详细机理可以更为准确地描述柴油hcci着火时刻。 m. bissoli等^[11]也介绍了一种新型预测多区域模型，用于描述均质混合压燃(hcci)发动机的燃烧情况，并最后被验证其适用于hcci发动机。章昱帆^[12]，罗伟欢^[3]，黄豪中^[2]，majid ghorbanpour等^[13],王志等^[14,15],王峰^[16]通过建立能反映hcci燃烧过程的模型来对hcci燃烧进行分析，结果表明：减小缝隙区容积、提高缸壁温度能使燃烧更加充分并减少排放；当量比强烈影响燃烧温度；低温燃烧要获得较高的燃烧效率和热效率，同时保持较低的nox排放，混合速率应当随egr率增加而适当增加；通过改变各种参数，可以获得较低的污染和更好的性能。

本次研究应用cfd模拟软件对单缸柴油机的燃烧室进行建模，并对某单缸柴油机hcci燃烧过程和排放进行仿真分析。分析燃烧过程中各种参数对燃烧的影响及对排放的影响，并得出提高柴油机hcci燃烧热效率及降低其排放的一定措施，这对hcci的实用化进程有一定的理论指导意义。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容：查阅有关柴油机hcci燃烧方式，及应用cfd模拟程序对该燃烧方式模拟计算方面的有关文献，了解国内外相关研究现状；应用cfd模拟软件对单缸柴油机的燃烧室进行建模，并对某单缸柴油机hcci燃烧过程和排放情况进行仿真分析。

（2）主要目标：了解和初步掌握cfd多维数值模拟软件，并得到单缸柴油机在进行hcci燃烧方式下的燃烧特性和排放特性。

（3）技术方案及措施：

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1]朱剑明，彭代勇.世界能源现状与内燃机的发展机遇[j].内燃机工程，2011，32（2）：80-84

[2]黄豪中.柴油均质压燃（hcci）发动机燃烧过程数值模拟和实验研究[d].天津：天津大学博士学位论文.2007

[3] 罗伟欢.车用柴油机均质充量压燃（hcci）燃烧方式的数值模拟[d].广州:广东工业大学硕士学位论文.2008