氢气-柴油混合比和EGR对双燃料柴油机燃烧和排放特性的影响



氢气-柴油混合比和EGR对双燃料柴油机燃烧和排放特性的影响

与汽油机相比，柴油机具有较高的热效率，其NOx和颗粒物排放是需要解决的关键问题。采用双燃料燃烧策略可以很好地解决上述问题。目前，针对柴油与生物燃料形成混合燃料的排放特性已进行了众多研究，而针对柴油与氢气混合所形成混合气的排放特性还没有进行研究。为此，对氢气-柴油混合气燃烧的排放特性进行研究。将先进的燃烧策略如均质压燃（HCCI）和预混合压燃（PCCI）用于双燃料柴油机中，并分析氢气-柴油混合比和废气再循环（EGR）对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。

试验在一台直流测功机上进行，所用发动机为改进后的0.5L单缸压燃柴油机，该发动机采用进气口燃油喷射系统和高压共轨直喷系统。氢气储存在一个高压储气罐内，借助于氢气压力调节器控制喷射压力为0.8MPa。通过一个改进后的天然气喷射嘴从发动机进气口喷入。柴油通过高压共轨喷射系统直接喷入气缸，喷射压力为60MPa，喷射开始时间和持续时间由喷油驱动系统自动控制。试验燃料中，氢气所占比例分别为0%、30%、50%和70%，相应的EGR率分别为43%、37%、32%和25%。发动机缸内压力和进气压力分别采用瑞士奇石6056A型和4045A5型压电传感器测量。进气流量采用美国美亚公司50MC-2S流量计测量。HC、CO、CO2和NOx采用日本堀场公司MEXA-1500d气体分析仪测量。颗粒物排放采用奥地利李斯特公司AVL 415s烟度计测量。所有数据均采用美国 iOtech公司Wavebook 516A数据系统进行采集。试验结果显示：①在氢气-柴油双燃料模式下，预混合压燃策略下的柴油机HC和NOx排放同时降低，且预混合压燃区域取决于柴油的喷射开始时间；②氢气所占比例为70%时，HC和CO的排放最低，该种双燃料柴油机NOx排放与采用EGR系统的传统柴油机相同。

Hyunwook Park et al.SAE 2015-01-1815.

编译：李臣