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内燃机碳中和与排放控制

摘要

由于无碳特性和对燃烧优化的有效性，氢气作为火花点火发动机的代用燃料之一已被广泛应用。然而，作为一种质量/体积比较大的气体燃料，其对新鲜充量的占用存在问题，无论在氢气直喷还是气道喷射的工况下，都会大大降低发动机的功率密度。为达到使用少量的氢气使燃烧效益最大化的目的，提出了通过火花塞边缘小孔直接喷射氢气的新思路。在1.5L涡轮增压汽油直喷发动机上进行了稀燃工况下的实验研究。实验在1600rpm、中等负荷条件下进行，喷射氢气比例为 0% ~ 5.5%，过量空气系数为1~1.5。此外，在喷氢比为2.5%和5.5%两种工况下设置了气道喷氢的对比实验，用以比较微孔直喷氢气对氢气/汽油双燃料发动机性能的优化效果。结果表明：在稀燃工况下，微孔直喷射氢气明显提高了发动机的燃烧稳定性。随着微孔喷射氢气比例的增大，发动机热效率增大。在当量比为1.2、喷氢比为5.5%的工况下，制动热效率达到最大。与气道喷射氢气相比，微孔直喷氢气使得发动机的制动热效率提高了3.45%。随微孔喷氢比例的增大，HC和CO的排放降低，而NOX排放增多。相比于气道喷射氢气，微孔直喷氢气产生的NOX排放更多。研究结果为氢气/汽油双燃料发动机性能和排放特性的进一步优化提供了一定的试验和数据支持。

关键词

氢气/汽油双燃料;氢气直喷;稀薄燃烧;热效率;排放特性

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