柴油-氢双燃料直喷式柴油机性能研究

柴油-氢双燃料直喷式柴油机性能研究

氢燃料被认为是在不久的将来可解决导致温室气体排放问题的最为关键的清洁能源，其既可以保护环境，也可以减少传统燃料的使用量。研究了使用柴油和氢的双燃料发动机。氢气从进气口输入，与此同时将柴油喷入气缸中。使用电子气体喷射器和电子控制单元来控制进气时刻及该时刻的时间长度。研究使用的是单缸直喷柴油机。氢气喷入时刻固定在发动机活塞位于上止点，并且进气过程时间控制在曲轴角度分别为30°、60°和90°。柴油的喷入时刻控制在点火提前角为23°。

试验结果表明：①CO、CO2和HC的排放浓度急剧减小到可以忽略不计；②在柴油机满负荷并且进气时间为60°的情况下，NOx的排放从1500×10-6减少到250× 10-6；③当柴油机工作在氢气和柴油双燃料模式下时,温室气体和PM排放的减少主要是因为氢气的燃烧使得气缸内燃料燃烧得更加充分，烟尘的排放从6.8BSN减小到了1.8BSN，NOx排放也同步减少；④柴油机的有效热效率从20%左右上升到了25%；⑤在进气持续时间控制在60°时，与使用定时喷气技术的满负荷普通柴油机相比，单位能量消耗率下降了15%，而HC的排放下降了80%，这主要是因为氢气的燃烧使得废气中含氢的排放物大大减少，而气缸内压力变化值表明，在双燃料模式下峰值压力迅速增加。

刊名：Journal of Scientific &Industrial Research（英）

刊期：2016年第1期

作者：Marion Merklein et al

编译：鲁兰