具有氫燃料噴射功能的EGR對汽油機(jī)性能影響研究

為了降低汽車行業(yè)對化石燃料的依賴，同時減少汽車使用對環(huán)境產(chǎn)生的影響，需要考慮使用更為清潔的能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料。甲醇和乙醇被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)汽油最具潛力的燃料類型。由于甲醇和乙醇的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)汽油具有顯著差別，為了不對傳統(tǒng)汽油機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改而能夠直接應(yīng)用這些醇類燃料，多將這些醇類燃料與汽油混合而形成混合燃料在傳統(tǒng)汽油機(jī)中使用。由于醇類燃料的熱值較低，為了保證所需的汽油機(jī)性能，因此在傳統(tǒng)汽油機(jī)上添加了熱值較高的氫燃料噴射系統(tǒng)，保證汽油機(jī)的性能。氫燃料噴射系統(tǒng)主要由廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)改造而來。因而，需要分析具有氫燃料噴射功能的EGR對汽油機(jī)性能的影響。

通過試驗(yàn)分析時，采用一臺小排量的單缸汽油機(jī)，并將傳統(tǒng)汽油、甲醇含量10%的M10汽油和乙醇含量10%的E10汽油這3種燃油用做試驗(yàn)。試驗(yàn)前，對試驗(yàn)汽油機(jī)的EGR系統(tǒng)進(jìn)行改造，在其中加裝氫燃料噴射系統(tǒng)，將定量的氫燃料與空氣混合后，通過進(jìn)氣歧管送入到汽油機(jī)燃燒室中。氫燃料通過一個承壓能力為15MPa的儲氫罐提供。試驗(yàn)首先關(guān)閉氫燃料噴射系統(tǒng)，設(shè)定EGR率為10%，分別進(jìn)行傳統(tǒng)汽油、M10汽油和E10汽油3種不同燃油下的汽油機(jī)性能測試，記錄不同負(fù)荷工況下的有效功率、有效熱效率和排放；之后打開氫燃料噴射系統(tǒng)，設(shè)定噴射壓力為0.2MPa重復(fù)進(jìn)行傳統(tǒng)汽油和兩種混合燃油下的汽油機(jī)性能測試。對比不同情況下的測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①與使用傳統(tǒng)汽油的汽油機(jī)相比，使用M10和E10的汽油機(jī)NOx排放增加，分別增加了56%和61%，而顆粒物和CO排放顯著降低，但采用EGR系統(tǒng)后，能夠有效降低汽油機(jī)NOx的排放；②打開氫燃料噴射系統(tǒng)后，M10和E10這兩種燃油在缸內(nèi)燃燒顯著改善，使汽油機(jī)熱效率分別改善了2.7%和3.6%。

Ashish Jaiswaletal.SAE 2017-01-1282.

編譯：王淼