基于AVL BOOST的氢燃料内燃机稀燃过程研究

应用AVL BOOST软件建立了氢燃料内燃机在稀燃状况下的计算模型,并在不同燃空当量比和点火时刻下,对氢内燃机燃烧过程进行了数值模拟,模拟结果和试验结果吻合较好。在此基础上,进行了点火提前角和燃空当量比对氢内燃机燃烧过程的影响研究,为合理组织氢内燃机的燃烧过程研究提供了依据。     

氢内燃机点火能量的试验研究

以1台2.0 L氢内燃机为测试对象,对其点火能量进行了试验研究,探讨了点火能量对功率的影响及最小点火能量随当量浓度、转速和负荷的变化关系。试验表明:点火能量对氢内燃机的功率影响不大;最小点火能量随转速的增加而减小,随负荷的增加先增加而后降低;在Φ<1的范围内,最小点火能量随当量浓度的增加而减小。     

PFI氢燃料内燃机NO_x排放特性的试验研究

对一台4缸进气道燃料喷射(PFI)氢内燃机进行试验,研究当量燃空比、点火提前角和热废气再循环对其NOx排放的影响和这些规律与转速的相关性。结果表明,当量燃空比是决定NOx的关键因素,在当量燃空比大于0.5时NOx排放随当量燃空比的增加急剧上升,在当量燃空比约为0.9时,出现接近10 000×10-6的峰值;且转速越低,NOx排放的峰值越低,峰值对应的当量燃空比越小。当量燃空比在0.5~0.7范围内时,减小点火提前角可大大降低NOx排放,且转速越低,降低的程度越显著;采用热EGR也可显著减少NOx排放,且转速越低,效果越明显。     

内燃机微波协助点火研究发展综述

稀薄燃烧是能够大幅度提高内燃机热效率和降低内燃机排放的最有潜力的技术之一。针对稀薄燃烧面临的点火困难、燃烧不稳定等问题,综述了一种新型内燃机点火方式———微波协助点火技术,主要介绍了国内外微波协助点火技术的发动机台架试验研究、定容弹试验研究和点火机理等方面的研究,并指出微波协助点火这一技术能在无需改变内燃机现有结构的前提下大幅提高内燃机的燃烧稀限,对于改善汽油机或天然气发动机的稀薄燃烧性能具有巨大的应用潜力。     

专利选登

内燃机碰撞雾化燃烧系统;液压控制蓄压室开启燃烧系统;灵活燃料发动机低排放燃烧系统;内燃机挤流燃烧室;柴油机双燃油泵喷射两种燃料的喷射系统;直喷式柴油机燃烧系统;一种着火时刻可直接控制的内燃机均质压燃燃烧系统;火花塞点火室燃烧系统。     

氢燃料发动机三维数值模拟研究

通过CFD软件STAR-CD建立了缸外预混合氢燃料发动机三维模拟仿真模型。对比氢燃料发动机与汽油发动机的性能发现,氢燃料发动机具有易点燃、火焰传播速度快、峰值压力及峰值温度高等特点。但氢气密度低,与空气形成的混合气单位体积的热值低,导致采用缸外预混合方式的氢燃料发动机比汽油机功率低15%左右。研究了过量空气系数和点火提前角对氢燃料发动机性能及NOx排放的影响,为提高氢燃料发动机的动力性能和排放性能提供依据。     

基于较详细机理的氢燃料内燃机排放特性研究

基于Converge软件建立了包含简化化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型,研究了氢燃料内燃机缸内燃烧和NO生成机理。仿真结果表明,氢燃料内燃机缸内燃烧经历了椭球型火焰稳定传播和快速湍流燃烧两个阶段。氢气的燃烧非常迅速,在快速湍流燃烧结束时OH浓度迅速降低,出现温度和NO质量峰值,其后缸内温度逐渐降低,NO质量逐步减小。最终的排放取决于高温区域的峰值温度和NO分解时间。最高温度越高NO的质量峰值越大,降温越快则NO分解越少。采用EGR能降低最高缸内温度,低转速时NO分解充分,因而NO的排放较低。     

欧盟认可氢燃料发动机为未来技术

欧盟氢燃料内燃机项目的完成标志着首次跨大西洋氢技术合作的成功。10个欧洲合作伙伴成功完成了氢燃料内燃机项目(HyICE)——历经三年,实现对氢燃料内燃机的优化。该项目由欧盟委员会发起并推广,项目研发     

内燃机掺氢燃烧可行性分析

利用氢和汽油或柴油共同作为燃料,可使汽油或柴油充分燃烧,大幅度节约汽油或柴油,降低排气污染,这在目前是很有意义的。文章综述了掺氢内燃机的研究现状,分析内燃机掺氢燃烧（以汽油机为主）的特性、掺氢燃烧的优势以及掺氢对柴油机过量空气系数的影响,通过内燃机掺氢以后动力性能、经济性能与排放性能的改变,论证了掺氢内燃机的优势及市场的潜力。     

氨燃料内燃机研究现状及展望

为了满足碳中和目标,除了采用电驱系统和燃料电池发动机,还需要开发零碳或低碳燃料内燃机,以满足不同应用场景需求。氨作为零碳燃料和富氢载体,在碳中和时代越来越受到关注,成为研究热点。在总结氨及氨与其他燃料组成的混合燃料燃烧特性和燃烧机理基础上,分析氨在内燃机上应用的可行性,及与化石燃料内燃机相比氨内燃机显现的新特点,提出未来应用需要解决的关键技术。现有研究表明：氨燃料与其他高活性燃料组合,采用高活性燃料引燃是内燃机上比较可行的技术方案。内燃机可采用汽油、天然气、氢气引燃,与传统汽油机相比,在不改变发动机结构情况下,气态氨使内燃机动力性能降低,同时NOx和未燃NH3排放增加。压燃内燃机可采用低自燃温度燃料如柴油、二甲醚等引燃。与纯柴油或二甲醚内燃机相比,氨内燃机动力性能降低,排放与燃料混合比例相关。在所有引燃燃料中,采用氢燃料引燃燃烧改善效果最大,且为零碳排放,因而氨氢融合内燃机是碳中和时代非常有竞争力的零碳动力。未来,实现氨氢融合燃料内燃机应用也需要解决一些研发课题,包括专用氨喷射系统研发、合适的后处理系统研发和车载氨裂解系统研发等。     

微波辅助点火对CO2稀释甲烷燃烧的影响

为提高内燃机热效率和降低污染物排放,研究了CO2稀释条件下的甲烷微波辅助点火特性.基于定容燃烧弹台架,将微波馈入到对置式电极以促进点火,采用高速纹影法探索不同试验条件下火核早期发展规律.结果表明:微波辅助点火(MAI)模式下,CO2稀释极限得到提高,16％CO2稀释比仍能成功点火.在8％CO2稀释比时,馈入微波能将甲烷...     

燃烧方式对氢内燃机燃烧和排放的影响研究北大核心

基于氢内燃机试验样机建立内燃机三维实体模型,耦合详细氢空气化学反应机理,运用Converge软件建立氢内燃机CFD仿真模型并进行验证,仿真分析了中高负荷下稀薄燃烧和当量燃烧两种燃烧方式下氢燃料内燃机的燃烧特性和NO_x排放规律。仿真结果表明:在氢气供给量相同的情况下,稀薄燃烧比当量燃烧速度更快,OH浓度更高,因而稀薄燃烧会得到更高的缸内压力,更有利于动力性的发挥;两种燃烧方式下的缸内最高平均温度较为接近,但当量燃烧方式下最高温度相位相对滞后,可以有效降低NO_x排放。采用EGR技术可以实现当量燃烧,但过大的EGR率也会带来内燃机动力性能下降。     

点火角对汽油混氢发动机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,就点火角对汽油中掺混氢气时发动机性能的影响进行了试验研究.试验中发动机转速恒定在1 400r/min,混氢时通过调整氢气喷射脉宽使进气中氢气的体积分数为3%,同时调整汽油的喷射脉宽使混氢和不混氢两种条件下,发动机过量空气系数均保持在1.2.试验结果表明,与原机比较,混氢后发动机平均有效压力最大时的点火角延迟,燃烧持续期缩短,点火角相同时,HC和CO排放降低,但NOx排放有所增加;混氢时,随着点火提前角的增加燃烧速度明显加快,而排放物的变化趋势与原机相同:HC与NOx排放升高,而CO排放降低.     

喷孔直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响

通过对一台双孔对置式PFI氢内燃机进行三维数值模拟,对比分析了不同喷孔直径下氢内燃机混合气形成质量及缸内燃烧和排放特性。结果表明:随着喷孔直径的增加,缸内混合气均匀性系数逐渐降低,而缸内最大压力、最高温度、瞬时放热率、累积放热量和NOx排放均呈先增大后减小趋势。     

不同EGR对氢内燃机的燃烧特性影响

本文基于fire三维CFD模拟软件,建立单缸进气歧管喷射的氢内燃机三维燃烧模型,重点研究了不同EGR率下,氢内燃机的压力场、温度场以及排放的变化。分析结果表明,随着EGR率的不断提高,氢内燃机的最高压力值、最高温度和压力升高率、温度升高率均下降,NO排放量大幅降低,但同时对动力性和经济性也有一定影响。     

欧洲的氢燃料发动机技术

10个欧洲合作伙伴成功完成了氢燃料内燃机项目(HyICE)——历经三年,实现对氢燃料内燃机的优化。该项目由欧盟委员会发起并推广,项目研发出一款氢燃料内燃机,这款发动机比其它驱动系统在性能和成本上更具鲜明优势。项目组成员包括汽     

内燃机脉冲电晕放电点火研究现状与发展方向

介绍了内燃机点火技术的研究进展,阐述了内燃机脉冲电晕放电点火新技术所涉及的点火能量、点火效率、燃烧时间和相关化学反应等问题。研究表明,脉冲电晕等离子体点火比传统火花塞点火的效率高12倍,且可在燃烧室内瞬间产生多个大尺度放电通道,实现可燃混合气的多源高效点火;同时,脉冲电晕点火还可诱发产生较火花塞点火多得多的化学反应活性基,从而加速燃烧反应。最后,指出了内燃机脉冲电晕等离子体点火研究的发展方向。     

HCNG发动机排放特性分析

对EQD210N—20天然气发动机燃烧HCNG(氢气—天然气混合燃料)时的排放特性进行了试验和分析。试验结果表明,CO的排放浓度受燃空当量比、点火提前角、进气管绝对压力和燃料成分的影响较大;HC排放浓度有随掺氢比的增大呈降低的趋势,提高进气管绝对压力,点火提前角对HC排放浓度的影响减弱;天然气掺氢气后NOx排放升高。     

零碳排放内燃机，汽车脱碳的重要技术途径

零碳排放内燃机作为脱碳方案正成为BEV、FCEV之外的达成汽车行业碳中和目标的第3条重要技术途径,本文介绍了全球相关企业在氢内燃机方面的研发动态,为车企助力达成国家3060双碳战略目标,提供了可以借鉴的方向。     

内燃机工业节能减排意见发布,带动商用车技术升级步伐

2013年2月6日,国务院办公厅发布《关于加强内燃机工业节能减排的意见》.《意见》指出:内燃机是交通运输、工程机械、农业机械、渔业船舶、国防装备的主导动力设备,内燃机工业是重要的基础产业.经过多年发展,我国内燃机工业取得了长足进步,内燃机产品节能减排等技术水平有了很大提高,我国已成为全球内燃机生产和使用大国;但与国际先进水平相比,我国内燃机产品在节能环保指标上仍有较大差距,关键核心技术欠缺,节能减排标准体系不健全,高能耗、高排放、低性能内燃机产品仍在广泛使用,内燃机工业节能减排的潜力巨大.