根據(jù)澳大利亞新南威爾士大學(xué)和美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的報(bào)告，乙醇燃料分層技術(shù)可以顯著降低HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮率并提高發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷極限。在模擬實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)使用了結(jié)合氮氧化物排放因子的多空間模型來評(píng)估乙醇燃料分層技術(shù)在降低HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)助推率方面的效果。
HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理類似于火花點(diǎn)火柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，節(jié)流損失和高壓縮比可產(chǎn)生極高的熱效率。
將燃料混合物預(yù)混合以形成均勻的混合物，然后將其在氣缸中稀釋。結(jié)合這些因素，除了在燃燒過程中產(chǎn)生煙灰外，幾乎不會(huì)產(chǎn)生NOx有害氣體。
盡管HCCI引擎有很多好處，但是在實(shí)踐中仍然必須克服一些困難。首先是高負(fù)荷時(shí)的高壓縮比會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，從而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
其次，與受火焰?zhèn)鞑ニ俣认拗频幕鸹c(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和受混合噴射速度限制的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不同，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的小油滴幾乎同時(shí)燃燒。燃油分層噴射技術(shù)也許能夠解決這個(gè)問題。
分層燃油噴射可通過分層均壓壓縮點(diǎn)火來實(shí)現(xiàn)，包括均質(zhì)壓縮點(diǎn)火和兩階段點(diǎn)火，以便隨時(shí)控制燃料濃度以降低壓縮率。當(dāng)將燃料直接噴射到燃燒室中時(shí)，燃料分層噴射用于實(shí)現(xiàn)局部冷卻。
由于單級(jí)點(diǎn)火對溫度非常敏感，因此，如果燃料混合器的溫度足夠高，則可以降低壓縮比。煙塵排放和氮氧化物之間保持平衡。
當(dāng)減少氧化物排放時(shí)，溫度降低，煙塵氧化不完全，排放增加。乙醇是迄今為止最好的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。
由于水的沸點(diǎn)高，他們還考慮了水和乙醇的混合燃料。他們建立了一個(gè)多空間模型并確認(rèn)了HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的自然分層數(shù)據(jù)，然后將范圍擴(kuò)展到了燃料分層模型，并在仿真模型中計(jì)算了燃料分層蒸發(fā)量。
這導(dǎo)致氣缸中的燃油分層增加。研究表明：該模型可以準(zhǔn)確預(yù)測乙醇的點(diǎn)火正時(shí)；它也可以預(yù)測熱分層的壓縮比。
當(dāng)壓縮比高時(shí)，它不會(huì)引起分層，并且分層程度的持續(xù)增加將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 ＆amp; Middot;長期燃燒，加上不同量的蒸發(fā)冷卻，加劇了分層現(xiàn)象。
越來越多的分層現(xiàn)象導(dǎo)致了燃燒的繼續(xù)。 ＆amp; Middot;與兩階段點(diǎn)火不同，稀乙醇混合點(diǎn)火會(huì)排放少量的氮氧化物。
“燃料分層技術(shù)的缺陷在于，當(dāng)局部溫度高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物，同時(shí)，當(dāng)溫度太低時(shí)，燃燒效率會(huì)降低。加水后的混合燃料可以減少氮氧化物的排放并降低壓縮率。
這將是更高層次的分層技術(shù)。