氫燃料發(fā)動機異常燃燒機理研究.pdf

1、氫燃料在用于車用發(fā)動機時具有燃燒速度快、著火界限寬、點火能量低等優(yōu)點，從而使得氫燃料發(fā)動機與傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)動機相比具有其獨特的優(yōu)勢。但氫燃料發(fā)動機目前還存在許多問題如:氫發(fā)動機很容易發(fā)生早燃、回火、燃燒壓力波動、工作粗暴等異常燃燒現(xiàn)象。這嚴(yán)重阻礙了氫發(fā)動機的發(fā)展，因此本研究采用數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，利用交集的思想提出氫發(fā)動機中早燃發(fā)生的條件，在此基礎(chǔ)上開展了有關(guān)氫發(fā)動機中異常燃燒機理的研究，可為今后改善氫發(fā)動機的燃燒性能、減

2、少其異常燃燒方面提供一定的理論依據(jù)。
　　 本研究根據(jù)實際的氫發(fā)動機，利用AVL公司的三維流體分析軟件AVL-FIRE建立了氫發(fā)動機三維仿真模型，模擬氫發(fā)動機的正常工作過程。利用該模型系統(tǒng)地研究了不同初始壓力、初始溫度、轉(zhuǎn)速、點火提前角以及當(dāng)量比對氫發(fā)動機缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的影響。確定了影響該氫發(fā)動機缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的主要因素。提出了缸內(nèi)發(fā)生早燃的條件，建立了缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)與早燃的關(guān)系，并研究了早燃的發(fā)生對缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的影響。對發(fā)生早燃時計

3、算結(jié)果（包括溫度、壓力、速度場等）的二維曲線以及彩色云圖進(jìn)行分析，結(jié)合對缸內(nèi)氮氧化物排放的比較分析，研究了早燃對氫發(fā)動機燃燒性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，相比于其他三個因素，點火提前角和當(dāng)量比的變化對狀態(tài)參數(shù)的變化影響更大;早燃使氣缸中氫混合氣被提前點燃，缸內(nèi)壓力、溫度迅速上升的始點大大提前并且峰值都有所增加，發(fā)動機效率大大降低，早燃的不斷提前導(dǎo)致發(fā)動機回火的產(chǎn)生，最終使得氫發(fā)動機停車;早燃的發(fā)生促使NO生成量增多，對環(huán)境將