氫氣-柴油混合比和EGR對雙燃料柴油機燃燒和排放特性的影響

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氫氣-柴油混合比和EGR對雙燃料柴油機燃燒和排放特性的影響

與汽油機相比，柴油機具有較高的熱效率，其NOx和顆粒物排放是需要解決的關鍵問題。采用雙燃料燃燒策略可以很好地解決上述問題。目前，針對柴油與生物燃料形成混合燃料的排放特性已進行了眾多研究，而針對柴油與氫氣混合所形成混合氣的排放特性還沒有進行研究。為此，對氫氣-柴油混合氣燃燒的排放特性進行研究。將先進的燃燒策略如均質壓燃（HCCI）和預混合壓燃（PCCI）用于雙燃料柴油機中，并分析氫氣-柴油混合比和廢氣再循環（EGR）對雙燃料發動機燃燒和排放特性的影響。

試驗在一臺直流測功機上進行，所用發動機為改進后的0.5L單缸壓燃柴油機，該發動機采用進氣口燃油噴射系統和高壓共軌直噴系統。氫氣儲存在一個高壓儲氣罐內，借助于氫氣壓力調節器控制噴射壓力為0.8MPa。通過一個改進后的天然氣噴射嘴從發動機進氣口噴入。柴油通過高壓共軌噴射系統直接噴入氣缸，噴射壓力為60MPa，噴射開始時間和持續時間由噴油驅動系統自動控制。試驗燃料中，氫氣所占比例分別為0%、30%、50%和70%，相應的EGR率分別為43%、37%、32%和25%。發動機缸內壓力和進氣壓力分別采用瑞士奇石6056A型和4045A5型壓電傳感器測量。進氣流量采用美國美亞公司50MC-2S流量計測量。HC、CO、CO2和NOx采用日本堀場公司MEXA-1500d氣體分析儀測量。顆粒物排放采用奧地利李斯特公司AVL 415s煙度計測量。所有數據均采用美國 iOtech公司Wavebook 516A數據系統進行采集。試驗結果顯示：①在氫氣-柴油雙燃料模式下，預混合壓燃策略下的柴油機HC和NOx排放同時降低，且預混合壓燃區域取決于柴油的噴射開始時間；②氫氣所占比例為70%時，HC和CO的排放最低，該種雙燃料柴油機NOx排放與采用EGR系統的傳統柴油機相同。

Hyunwook Park et al.SAE 2015-01-1815.

編譯：李臣