優(yōu)化氫燃料直噴柴油機(jī)性能的研究

世界正面臨著化石燃料枯竭和環(huán)境惡化的雙重危機(jī)，尋找新燃料來(lái)滿足節(jié)能、管理、效率和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展要求顯得尤為重要。研究了將富氫空氣作為壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。試驗(yàn)是在一臺(tái)單缸、4沖程風(fēng)冷、直噴式柴油機(jī)Kirlosker TAF1上耦合一個(gè)轉(zhuǎn)速1500r/min、功率4.4kW的發(fā)電機(jī)。噴油正時(shí)分別為18.5°、20°、21.5°、24.5°和27.5°，氫氣的流速分別為80、120、150g/h。

試驗(yàn)結(jié)果表明，滿足最大有效熱效率和最低能源消耗的最佳條件是混合氣中含有16.4%氫氣，或是在氫氣流速為120g/h、20°噴油正時(shí)條件下；最大有效熱效率發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)70%負(fù)荷下；富氫發(fā)動(dòng)機(jī)的最大效率與柴油機(jī)80%負(fù)荷下的效率接近；在70%負(fù)荷、最佳氫氣流速和最佳噴油正時(shí)下，有效熱效率提高了11.6%，相比純柴油，氫氣有更好的燃燒特性；在氫氣高流速情況下，由于燃燒過(guò)程中氧的可用性減少，致使熱效率下降；在70%負(fù)荷情況下，相比于純柴油，利用氫氣可使能源消耗降低31.8%，這是因?yàn)闅錃饩哂懈邿嶂堤匦?，并且發(fā)動(dòng)機(jī)是在稀燃條件下運(yùn)行。

氫氣燃燒后的排氣溫度升高會(huì)使燃燒速率提高。雖然排氣溫度高會(huì)使NOx的排放增多，因此可以利用廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)來(lái)改善。由于氫烯料直噴柴油機(jī)混合氣中缺少碳粒子，因此使得其它化合物的排放相應(yīng)減少。總之，氫是一種對(duì)環(huán)境有益的燃料。

刊名：Energy（英）

刊期：2014年第65期

作者：Vinod Singh Yadav et al

編譯：王瑩