天然气掺氢发动机的性能研究.pdf

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1、第40卷第3期2011年6月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．3Jun．2011天然气掺氢发动机的性能研究+吴长水李聪陈凌珊(上海工程技术大学汽车工程学院上海201620)摘要：以台架试验的方法，对不同负荷与点火提前角下天然气掺氢发动机的经济性和排放特性进行了研究，试验中使用了掺氢比为0％～40％的天然气掺氢混合燃料。试验结果表明，随着掺氢比的增加，燃气消耗率呈降低趋势，发动机的经济性得到明显的改善；在不同负荷下，随着掺氢比的增加，NO。与C

2、O的排放都呈增加趋势，CH。的排放呈降低趋势。掺氢比一定时，随着点火提前角和掺氢比的增加，NO。CH。与CO排放都呈增加趋势，优化点火提前角可以改善天然气发动机的排放。关键词：天然气掺氢点火提前经济性排放性中图分类号：U473．4文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)03—0071—03StudyonPerformanceofaHydrogen-enrichedNaturalGasEngineWuChangshui-LiCong-ChenLingshanDept．ofAutomobileEngineering，

3、ShanghmUniversityofEngineeringScience(Shanghai201620，China)Abstract：Anexperimentalstudywasconductedonahydrogenenrichednaturalgassparkignitionenginetoexaminetheeffectsofhydrogenblendingratio(0％～40％)，loadandsparktimingsontheefficiencyande—missions．Theresultsshowthathy

4、drogenadditioncanincreasetheefficiencyatfixedsparkadvancedanglecomparedwiththenaturalgasengine．NO，andCOemissionsincreasewhileCH4emissiondecreasewiththeincreaseofhydrogenblendingratio．Asthesparkadvancedangleincreases，NO，，CH4andCOemissionsin-crease．Usinghydrogenenrich

5、ednaturalgasatrelativelysparkadvanceanglecandroptheengineemissions．Keywords：Hydrogen—enrichednaturalgas，Sparkadvanee，Efficiency，Emission引言环境污染与能源短缺已经成为当今社会面临的重要问题，为了降低汽车对石油的消耗和对环境的污染，开发和研究替代能源显得越来越重要与紧迫¨以J。与石油相比，天然气因为储量高、热值高、抗爆性能好等优点成为最有前景的替代燃料之一，但是天然气发动机存在燃烧速率低、能量密

6、度低、需要点火能量高，排温高等缺点。氢气具有火焰传播速率高、放热效率高、稀燃能力强、排放性好等特点。天然气掺氢发动机是将氢气与天然气按一定比例混合作为代用气体燃料的发动机。掺氢之后的发动机与纯天然气发动机相比，具有燃烧速度加快，循环等容度高等优势。笔者在缸内直喷火花点火发动机上燃用天然气掺氢体积分数为o％～40％的混合燃料在不同负荷与点火提前角下的经济性和排放特性进行试验研究。1试验方法1．1试验装置及燃料配置试验用发动机采用火花点火发动机改装而成，类型为直列6缸水冷点燃式发动机，其基本参数如表1所示。该发动机采用燃料电控多点

7、顺序喷射系统，水·基金项目：上海高校知识创新工程(085工程)建设项目资助(JZ0901)。作者简介：吴长水(1978一)。男，博士，讲师。主要研究方向为新能源汽车。72小型内燃机与摩托车第40卷冷式涡轮增压中冷，分组高能点火系统以保证发动机性能可靠。表1试验发动机参数排量／L6．2缸径／mm105行程／mm120压缩比10．5最大功率．／kW120(2800r·rain’1时)最大扭矩／N·m580(1600r·min。1时)试验使用的台架测试系统为洛阳南峰机械厂生产的CW260电涡流测功机，排放数据通过AVL公司生产的五气

8、体分析仪测量和记录。试验用天然气甲烷含量为96％，氢气的纯度为99％。其物性参数如表2所示。表2试验用天然气和氢气的物性参数燃料CH4H2分子量16．042．02密度／kg·m。30．7140．0899燃料低热值／MJ·111-。332．97lO．22火焰传播速度／cm·s。