進氣摻氫富氧小型汽油機的性能及燃燒特性研究.pdf

1、強烈的節(jié)能減排壓力要求汽油機具有低排放、燃油經(jīng)濟性好等特點。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)遲滯等問題也給發(fā)動機性能的提升帶來了挑戰(zhàn)。隨著整車能量回收技術(shù)的成熟，如何把回收來的電能合理轉(zhuǎn)化為動力，從而降低整車燃油耗成為一個新課題。為此，通過車載水電解裝置利用能量回收的電能電解水制氫氧氣，進而實現(xiàn)進氣摻氫富氧燃燒是改善汽油機及整車綜合性能很有潛力的手段。但對典型工況不同氫氧摻混策略下汽油機燃燒特性的整體

2、認識不足和對如何選擇合適摻氫富氧策略缺乏了解，將限制該技術(shù)的實際應(yīng)用。
　　為此，本文以一款三缸PFI汽油機為研究對象，分別利用GT-Power與Converge軟件建立發(fā)動機一維仿真模型和缸內(nèi)三維CFD仿真模型，利用標定好的模型對典型工況進氣摻氫、富氧、同時摻氫氧三種情況及摻氫EGR結(jié)合條件下發(fā)動機工作過程進行了數(shù)值模擬，系統(tǒng)地研究了三種進氣氫氧摻混策略對汽油機燃燒特性的影響規(guī)律，并探究了摻氫對引入EGR稀燃汽油機性能及燃燒特性

3、的影響與摻氫EGR結(jié)合在改善汽油機燃油經(jīng)濟性方面的潛力。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）部分負荷時，進氣單獨摻氫、富氧、同時摻氫氧（氫氧體積2比1）后，指示熱效率會提高，但進氣摻氫的效果最好，同時過大的摻混比例并不利于熱效率的進一步提高；HC排放和CO排放水平都顯著降低，但進氣同時摻氫氧與富氧條件下NOx排放水平會有明顯升高。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>　?。?）全負荷時，進氣富氧可以顯著提高發(fā)動機動力水平，進氣氧濃度25%時可提高約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。部分負荷同 IMEP時，摻氫與同時摻氫氧使發(fā)動機熱效率獲得提升；摻氫比5.06%時，發(fā)動機熱效率約提高0.6%，而單獨考慮汽油消耗的綜合指示熱效率可比原機提高6.6%。
　　（3）進氣摻氫可以提高小負荷下引入EGR后汽油機的熱效率，提高了發(fā)動機的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。進氣摻氫可以提高引入EGR后缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?，提高缸壓和放熱率水平，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)動機實際工作循環(huán)更加接近理論工作循環(huán)。
　?。?）在部分負荷同BMEP下，采用EGR與進氣摻氫進氣可以顯著提高汽油機的燃油經(jīng)濟性，“EGR率0%-摻氫5.06%”、“EGR率10%-摻氫5.06%”、“EGR率10%-摻氫10.12%”三個工況下優(yōu)化