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内燃机碳中和与排放控制

摘要

针对压燃式（CI）重型发动机，氨由于其高氢含量和液化体积能量密度，是一种更具成本效益的可再生燃料。然而，研究发现，与传统柴油燃料相比，随着氨能量分数的增加，氨混合燃烧特性表现出不同程度的恶化。因此，本文将研究氨/柴油双燃料燃烧发动机在IMEP 0.45MPa~1.2MPa、过量空气比从1.5到3.5、氨能量分数分别为30%和50%的情况下的空燃比控制方法，并找出这些组合中的多目标优化因素。结果显示，低负荷时掺氨的热效率相较于纯柴油工况下降最明显。在小负荷下，燃烧效率几乎整体低于90%。且此时的NO/NO2排放与中高负荷相当，未燃NH3排放水平也在λ=3.5时达到了接近100 g/kWh。此外，CO排放也高于纯柴油工况下；在中负荷工况下，指示热效率在30%掺氨比工况下达到最高，在此掺氨比工况下提升当量比会使指示热效率略有下降，在大负荷工况下，λ=2附近的较大过量空气系数工况的纯柴油和30%、50%掺氨比工况的指示热效率最高，此时掺氨工况的NO/NO2排放约为纯柴油的二分之一，但未燃氨排放仍在约20~35 g/kWh，当量温室气体排放也约为纯柴油的1.4倍。减小过量空气系数能够降低未燃NH3和总当量温室气体排放，掺氨工况的指示热效率在λ=1.5以上时大于纯柴油工况，但此时对于柴油而言极度缺氧，CO排放量上升10倍。

关键词

氨/柴油双燃料;燃烧与排放;负荷控制

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