具有氢燃料喷射功能的EGR对汽油机性能影响研究

具有氢燃料喷射功能的EGR对汽油机性能影响研究

为了降低汽车行业对化石燃料的依赖，同时减少汽车使用对环境产生的影响，需要考虑使用更为清洁的能源代替传统的化石燃料。甲醇和乙醇被认为是替代传统汽油最具潜力的燃料类型。由于甲醇和乙醇的物理性质和化学性质与传统汽油具有显著差别，为了不对传统汽油机进行结构修改而能够直接应用这些醇类燃料，多将这些醇类燃料与汽油混合而形成混合燃料在传统汽油机中使用。由于醇类燃料的热值较低，为了保证所需的汽油机性能，因此在传统汽油机上添加了热值较高的氢燃料喷射系统，保证汽油机的性能。氢燃料喷射系统主要由废气再循环（EGR）系统改造而来。因而，需要分析具有氢燃料喷射功能的EGR对汽油机性能的影响。

通过试验分析时，采用一台小排量的单缸汽油机，并将传统汽油、甲醇含量10%的M10汽油和乙醇含量10%的E10汽油这3种燃油用做试验。试验前，对试验汽油机的EGR系统进行改造，在其中加装氢燃料喷射系统，将定量的氢燃料与空气混合后，通过进气歧管送入到汽油机燃烧室中。氢燃料通过一个承压能力为15MPa的储氢罐提供。试验首先关闭氢燃料喷射系统，设定EGR率为10%，分别进行传统汽油、M10汽油和E10汽油3种不同燃油下的汽油机性能测试，记录不同负荷工况下的有效功率、有效热效率和排放；之后打开氢燃料喷射系统，设定喷射压力为0.2MPa重复进行传统汽油和两种混合燃油下的汽油机性能测试。对比不同情况下的测量结果发现：①与使用传统汽油的汽油机相比，使用M10和E10的汽油机NOx排放增加，分别增加了56%和61%，而颗粒物和CO排放显著降低，但采用EGR系统后，能够有效降低汽油机NOx的排放；②打开氢燃料喷射系统后，M10和E10这两种燃油在缸内燃烧显著改善，使汽油机热效率分别改善了2.7%和3.6%。

Ashish Jaiswaletal.SAE 2017-01-1282.

编译：王淼