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内燃机碳中和与排放控制

摘要

随着目前研究者对氢内燃机的动力性与热效率指标逐渐提高，对氢内燃机增压匹配提出了更严格的要求。先前的试验结果表明，可变截面涡轮增压器（VGT）对于氢内燃机增压更有优势，有必要对氢内燃机全工况的VGT开度控制策略进行研究。试验对一款2.0L直喷氢内燃机搭配VGT进行测试，对不同负荷下VGT开度控制进行研究分析。结果表明，在低负荷下为降低泵气损失，VGT开度应保持全开；在中低负荷下，需要逐渐降低VGT开度，调整过量空气系数（λ）至2.2-2.4之间以提高热效率。而在中高负荷下，为了提高氢内燃机热效率，VGT开度保持不变。这主要是空气流量高，VGT开度降低导致泵送损失增大，热效率下降。相反，增加VGT开度以减小泵气损失会导致λ降低，这也会降低热效率；而当氢内燃机在高负荷运转时，为了增加空气流量提升动力性能，当λ降低至1.9左右时应优先调整可变气门正时（VVT）设置。负荷进一步增加后，在没有发生异常燃烧的基础上可以增加VGT开度以降低泵气损失。结果表明在2500r/min工况下，由于λ基本大于2，可以实现VGT开度的降低，而对于4500r/min工况，当VGT开度由70%增加80%时λ降低至1.36，且伴随有强烈的异常燃烧。该直喷氢内燃机的最高扭矩为326.6N·m，最高功率为124.8kW，最高热效率为42.57%。同时试验结果分析得到了全负荷工况下的VGT开度的控制策略，对今后的氢内燃机增压系统开发具有参考意义。

关键词

氢内燃机;增压器;可变截面涡轮;控制策略;全工况

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