原文传递
缸内直喷氢内燃机燃烧和排放性能研究
| 论文题名： | 缸内直喷氢内燃机燃烧和排放性能研究 |
| 关键词： | 缸内直喷;氢气发动机;排放性能;进气压力;缸内喷水 |
| 摘要： | 氢内燃机具有零碳排放、高效率和低成本的显著优势，成为传统燃料内燃机转型的重要方向之一。缸内直喷氢内燃机可以有效抑制回火、早燃等异常燃烧，且能提高发动机的充量系数，是目前氢内燃机研究的热点。本文通过CONVERGE软件对一台涡轮增压缸内直喷氢内燃机进行三维数值模拟，研究不同参数对该发动机燃烧和NOx排放性能的规律。 首先，研究了不同当量比和点火时刻对缸内直喷氢内燃机燃烧和NOx排放性能的影响规律。发现火焰中心的形成时间和滞燃期的长短与火花塞附近混合气浓度密切相关，减小当量比或者推迟点火时刻后，氢气发动机的火焰发展速度变慢，燃烧持续期变长。同时，减小当量比或者推迟点火角能降低氢气发动机缸内燃烧温度，进而减小NOx的生成量。 其次，为了进一步提高发动机热效率，研究了不同进气压力与当量比下缸内直喷氢内燃机的燃烧和NOx排放变化规律。结果表明，随着进气压力的增大，氢气的喷射背压增大，氢气射流在缸内的贯穿距离和扩散面积减小，缸内混合气分布更加集中，到达了更好的分层效果。进气压力从0.14MPa增大到0.30MPa后发动机指示热效率从39.2%增加到40.5%，增加了1.3%。增大进气压力导致氢气发动机的NOx排放变差，适当减小当量比，可使发动机在实现较高的指示热效率的同时，NOx的排放也得到改善。 最后，研究了不同压缩比对缸内直喷氢内燃机燃烧和NOx排放性能的影响。结果表明，提高压缩比后缸压和放热率峰值增大，峰值出现时刻提前。滞燃期和燃烧持续期缩短，CA50随之提前，当压缩比从9.8增大到12后发动机指示热效率从37.8%提高到40.7%，但最佳点火时刻要适当推迟，以防止爆震的发生。随着压缩比的提高，发动机NOx的生成量增多。采用缸内直接喷水方式可降低高压缩比下氢内燃机的爆震强度，同时也可以降低NOx的排放。 |
| 作者： | 曹兴达 |
| 专业： | 氢内燃机 |
| 导师： | 高文志;吴坚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
