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内燃机碳中和与排放控制

摘要

氨作为一种无碳、来源广的氢载体燃料，在内燃机脱碳进程中将扮演重要角色。本文基于一台4缸增压共轨柴油机改造的氨/柴双燃料（ADDF）发动机，系统研究了预喷策略对双燃料发动机缸内燃烧过程、不完全燃烧产物排放与燃油经济性的影响。结果表明：主喷正时（MIT）和预喷正时（PIT）的提前有利于增加缸内燃烧压力，降低缸内循环变动，双燃料燃烧相位对MIT的变化更加敏感。受限于氨燃料的惰性燃烧与抑制效应，只有当PIT早于-30°CA ATDC时，才可观察到明显的两阶段放热现象。增加预喷油量（PIQ）和提高喷油压力（DIP）均会增强双燃料发动机缸内混合气的化学反应活性，使燃烧放热过程提前和滞燃期缩短，但缸内循环变动有所增加。不完全燃烧产物排放是限制ADDF发动机热效率提高的关键因素，采用小预喷间隔和大预喷油量策略能同时实现柴油机较高热效率和较低污染物排放。与原机相比，在MIT=-6°CA ATDC与PIQ=2.8mg时，可使ADDF发动机的CO、HC与未燃NH3排放分别降低15.2%、24.6%、18.8%，双燃料燃烧效率相应提高2.1%，有效热效率提高1.5%。改善ADDF发动机缸内燃烧和排放特性一方面要改善预喷柴油在可燃混合气中的分布，进而提高燃烧速率；另一方面要强化主喷柴油喷射对着火相位的控制，提高双燃料燃烧稳定性。

关键词

零碳燃料;氨发动机;双燃料模式;预喷策略;燃烧效率;有害排放

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