基于EGR 系统的氢/柴油双燃料发动机性能分析

基于EGR 系统的氢/柴油双燃料发动机性能分析

对基于EGR（废气再循环）系统的氢/柴油双燃料发动机进行了性能试验分析，并得到如下结论。

（1）分析了无EGR系统的双燃料发动机性能。①在发动机功率为20kW时，由于燃烧柴油的量相应减少，CO2、CO和THC的排放量会随着氢气输入速度的增大而增加。另外，由于氢气和空气的过度稀薄混合，使发动机废气中具有较高水平的未燃氢，同时制动过程中能够降低车辆的制动热效率。②当没有EGR发动机运行时，NOx的排放水平比传统的柴油机高得多。如果发动机功率较低，则NOx的排放水平会随着氢气输入速率的增加而减少。NOx是因柴油燃烧不充分产生的，因此随着氢气输入速率的增加和柴油消耗量的减少，NOx排放量减少或保持不变。③当发动机功率为40kW时，混合气体中氢气占80%也能够使发动机运行。此外，氢气输入速率的增加能够改善发动机的燃烧相位。在较高氢气输入速率和较高发动机载荷下，双燃料发动机的运行会受到每个气缸内缸压变化的限制，而缸压的变化是由氢气/空气混合不均匀引起的。因此，将氢气和进气混合可使每个气缸内的混合物均匀。④在高负荷条件下，双燃料发动机中的废气排放水平与传统柴油机相同，其中，废气组分中烟尘的排放量大幅降低。发动机载荷或功率增大能够改善未燃氢的排放。此时，NOx排放对发动机功率或载荷的增加较敏感。

（2）分析了带EGR系统的双燃料发动机性能。①氢气/空气混合物和EGR气体分布不均匀会使燃烧行为发生变化，在较高氢气比例下能够抑制双燃料发动机的运行。在多缸柴油机内使用低压EGR可以使进气口进入的混合气体分布均匀。②根据NOx排放量评估EGR对发动机性能的影响。当车辆的制动功率为40kW，混合物中氢气的比例为55%、EGR率约为20%时，双燃料发动机与批量生产的重型车发动机NOx的排放水平相当。

Yasumasa Suzuki et al.SAE 2015-24-2458.

编译：赵唤