進(jìn)氣摻氫富氧小型汽油機(jī)的性能及燃燒特性研究.pdf

1、強(qiáng)烈的節(jié)能減排壓力要求汽油機(jī)具有低排放、燃油經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。為此，諸如缸內(nèi)直噴、小型化增壓等技術(shù)被采用，但顆粒物排放高、渦輪響應(yīng)遲滯等問(wèn)題也給發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升帶來(lái)了挑戰(zhàn)。隨著整車(chē)能量回收技術(shù)的成熟，如何把回收來(lái)的電能合理轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，從而降低整車(chē)燃油耗成為一個(gè)新課題。為此，通過(guò)車(chē)載水電解裝置利用能量回收的電能電解水制氫氧氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣摻氫富氧燃燒是改善汽油機(jī)及整車(chē)綜合性能很有潛力的手段。但對(duì)典型工況不同氫氧摻混策略下汽油機(jī)燃燒特性的整體

2、認(rèn)識(shí)不足和對(duì)如何選擇合適摻氫富氧策略缺乏了解，將限制該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
　　為此，本文以一款三缸PFI汽油機(jī)為研究對(duì)象，分別利用GT-Power與Converge軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)一維仿真模型和缸內(nèi)三維CFD仿真模型，利用標(biāo)定好的模型對(duì)典型工況進(jìn)氣摻氫、富氧、同時(shí)摻氫氧三種情況及摻氫EGR結(jié)合條件下發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，系統(tǒng)地研究了三種進(jìn)氣氫氧摻混策略對(duì)汽油機(jī)燃燒特性的影響規(guī)律，并探究了摻氫對(duì)引入EGR稀燃汽油機(jī)性能及燃燒特性

3、的影響與摻氫EGR結(jié)合在改善汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性方面的潛力。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）部分負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣單獨(dú)摻氫、富氧、同時(shí)摻氫氧（氫氧體積2比1）后，指示熱效率會(huì)提高，但進(jìn)氣摻氫的效果最好，同時(shí)過(guò)大的摻混比例并不利于熱效率的進(jìn)一步提高；HC排放和CO排放水平都顯著降低，但進(jìn)氣同時(shí)摻氫氧與富氧條件下NOx排放水平會(huì)有明顯升高。三種摻混方式皆使缸內(nèi)壓力與放熱率峰值增大且相位提前，火焰發(fā)展期和速燃期明顯縮短，燃料燃燒效率提高。<

4、br>　?。?）全負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣富氧可以顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力水平，進(jìn)氣氧濃度25%時(shí)可提高約10%；但由于傳熱與排氣能量損失增加使富氧后的熱效率有所降低。部分負(fù)荷同 IMEP時(shí)，摻氫與同時(shí)摻氫氧使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率獲得提升；摻氫比5.06%時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率約提高0.6%，而單獨(dú)考慮汽油消耗的綜合指示熱效率可比原機(jī)提高6.6%。
　?。?）進(jìn)氣摻氫可以提高小負(fù)荷下引入EGR后汽油機(jī)的熱效率，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR容忍度，大幅度降低各EGR率下缸

5、內(nèi)的HC、CO與CO2排放水平，并保持較低的NOx水平。進(jìn)氣摻氫可以提高引入EGR后缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣龋岣吒讐汉头艧崧仕?，縮短燃燒的火焰發(fā)展期和快速燃燒期，提高燃燒放熱的等容度，使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作循環(huán)更加接近理論工作循環(huán)。
　?。?）在部分負(fù)荷同BMEP下，采用EGR與進(jìn)氣摻氫進(jìn)氣可以顯著提高汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，“EGR率0%-摻氫5.06%”、“EGR率10%-摻氫5.06%”、“EGR率10%-摻氫10.12%”三個(gè)工況下優(yōu)化