氢发动机低温燃烧特性的研究.pdf

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1、汽车工程２０１７年(第３９卷)第２期ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.２ｄｏｉ:１０.１９５６２/ｊ.ｃｈｉｎａｓａｅ.ｑｃｇｃ.２０１７.０２.００３∗氢发动机低温燃烧特性的研究１，２１２２２秦朝举，杨振中，张卫正，宋立业，原彦鹏(１.华北水利水电大学机械学院，郑州４５００４５；２.北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１)[摘要]为有效抑制氢发动机的早燃和工作粗暴，在氢发动机中尝试应用低温燃烧技术，建立了低温燃烧预测模型，分析了氢发动机低温燃烧特征和实现机理。结果表明:通过增加缸内充量中大比热成分和降低其氧浓度来实现的低

2、温燃烧技术可有效控制氢发动机燃烧反应速度，抑制早燃和工作粗暴，并减小ＮＯ生成物；随着ＥＧＲ率的增加，燃烧反应变慢，燃烧持续期延长，燃烧放热呈现“缓而长”的特点。关键词:氢发动机；低温燃烧；废气再循环；燃烧反应ＡＳｔｕｄｙｏｎＬｏｗ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｇｉｎｅ１，２１２２２ＱｉｎＺｈａｏｊｕ，ＹａｎｇＺｈｅｎｚｈｏｎｇ，ＺｈａｎｇＷｅｉｚｈｅｎｇ，ＳｏｎｇＬｉｙｅ＆ＹｕａｎＹａｎｐｅｎｇ１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏ

3、ｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００４５；２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１[Ａｂｓｔｒａｃｔ]Ｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅ-ｉｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｈａｒｓｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅａｐｐｌｉ-ｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｇｉｎｅｉｓａｔｔｅｍｐｔｅｄ.Ｔ

4、ｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｌｏｗ-ｔｅｍ-ｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｌｏｗ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｂｕｓ-ｔｉｏｎｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｇｉｎｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｌｏｗ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｉｎ-ｃｒｅａｓｉｎｇｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃ-ｈｅａｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎ

5、ｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｎ-ｃｙｌｉｎｄｅｒｃｈａｒｇｅ，ｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎ-ｔｒｏｌｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｐｒｅ-ｉｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｈａｒｓｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅＮＯｐｏｌｌｕｔａｎｔｉｎｈｙ-ｄｒｏｇｅｎｅｎｇｉｎｅ.ＷｉｔｈｔｈｅｒｉｓｅｏｆＥＧＲｒａｔｅ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｌｏｗｓｄｏｗｎ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｄｕｒａｔｉｏｎｅｘｔｅｎｄｓａｎｄｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｓｈｏｗｓａｆｅａｔｕｒｅｏｆ“ｓｌｏｗａｎｄｌｅｎｇｔｈｙ”.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

6、:ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｇｉｎｅ；ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ＥＧＲ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ新能源动力装置，已经吸引了诸多研究人员的重[１－３]前言视。但当前研究已经发现氢内燃机易发生早燃、回火、工作粗暴和ＮＯ排放高等诸多现象，限制[３－５]了氢内燃机的进一步推广应用。因此，根据氢伴随工业社会的快速发展，内燃机的数量和应能源的特点，组织设计适合其燃料特性的燃烧模式，用规模剧增，随之而来的石油资源日益短缺也成为是推进氢内燃机技术进步的关键。各国面临的重要问题。与此同时，大量内燃机排放低温燃烧技术作为一种近年来普遍应用在柴油的废气，成为

7、大气污染的主要来源之一。为彻底从机中、以控制排放为目的新型燃烧技术，主要通过应能源危机和环境保护的双重压力下解放出来，寻找用大比例的废气再循环(ＥＧＲ)和喷油参数的调整，新的替代能源一直受到世界各国的关注。控制预混合燃烧强度，降低燃烧室内气体高温，避开氢内燃机作为一种具有燃烧速度快、点火能量[６－１２]ＮＯ生成区域，实现减排的目标。结合当前氢内低、扩散速度快、淬熄距离小、着火界限宽等优点的燃机的燃烧问题和低温燃烧技术的主要特点可以发∗国家自然科学基金(５１０７６０４６)、河南省高等学校重点科研项目(１５Ａ４７００１７)和河南省科技攻关项目(１７２１０２２１００５