基于EGR 系統(tǒng)的氫/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析

對(duì)基于EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)的氫/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了性能試驗(yàn)分析，并得到如下結(jié)論。

（1）分析了無EGR系統(tǒng)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能。①在發(fā)動(dòng)機(jī)功率為20kW時(shí)，由于燃燒柴油的量相應(yīng)減少，CO2、CO和THC的排放量會(huì)隨著氫氣輸入速度的增大而增加。另外，由于氫氣和空氣的過度稀薄混合，使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中具有較高水平的未燃?xì)洌瑫r(shí)制動(dòng)過程中能夠降低車輛的制動(dòng)熱效率。②當(dāng)沒有EGR發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，NOx的排放水平比傳統(tǒng)的柴油機(jī)高得多。如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率較低，則NOx的排放水平會(huì)隨著氫氣輸入速率的增加而減少。NOx是因柴油燃燒不充分產(chǎn)生的，因此隨著氫氣輸入速率的增加和柴油消耗量的減少，NOx排放量減少或保持不變。③當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率為40kW時(shí)，混合氣體中氫氣占80%也能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。此外，氫氣輸入速率的增加能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒相位。在較高氫氣輸入速率和較高發(fā)動(dòng)機(jī)載荷下，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行會(huì)受到每個(gè)氣缸內(nèi)缸壓變化的限制，而缸壓的變化是由氫氣/空氣混合不均勻引起的。因此，將氫氣和進(jìn)氣混合可使每個(gè)氣缸內(nèi)的混合物均勻。④在高負(fù)荷條件下，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣排放水平與傳統(tǒng)柴油機(jī)相同，其中，廢氣組分中煙塵的排放量大幅降低。發(fā)動(dòng)機(jī)載荷或功率增大能夠改善未燃?xì)涞呐欧拧４藭r(shí)，NOx排放對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率或載荷的增加較敏感。

（2）分析了帶EGR系統(tǒng)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能。①氫氣/空氣混合物和EGR氣體分布不均勻會(huì)使燃燒行為發(fā)生變化，在較高氫氣比例下能夠抑制雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。在多缸柴油機(jī)內(nèi)使用低壓EGR可以使進(jìn)氣口進(jìn)入的混合氣體分布均勻。②根據(jù)NOx排放量評(píng)估EGR對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。當(dāng)車輛的制動(dòng)功率為40kW，混合物中氫氣的比例為55%、EGR率約為20%時(shí)，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與批量生產(chǎn)的重型車發(fā)動(dòng)機(jī)NOx的排放水平相當(dāng)。

Yasumasa Suzuki et al.SAE 2015-24-2458.

編譯：趙喚