优化氢燃料直喷柴油机性能的研究

优化氢燃料直喷柴油机性能的研究

世界正面临着化石燃料枯竭和环境恶化的双重危机，寻找新燃料来满足节能、管理、效率和环境保护的可持续发展要求显得尤为重要。研究了将富氢空气作为压燃发动机的燃料。试验是在一台单缸、4冲程风冷、直喷式柴油机Kirlosker TAF1上耦合一个转速1500r/min、功率4.4kW的发电机。喷油正时分别为18.5°、20°、21.5°、24.5°和27.5°，氢气的流速分别为80、120、150g/h。

试验结果表明，满足最大有效热效率和最低能源消耗的最佳条件是混合气中含有16.4%氢气，或是在氢气流速为120g/h、20°喷油正时条件下；最大有效热效率发生在发动机70%负荷下；富氢发动机的最大效率与柴油机80%负荷下的效率接近；在70%负荷、最佳氢气流速和最佳喷油正时下，有效热效率提高了11.6%，相比纯柴油，氢气有更好的燃烧特性；在氢气高流速情况下，由于燃烧过程中氧的可用性减少，致使热效率下降；在70%负荷情况下，相比于纯柴油，利用氢气可使能源消耗降低31.8%，这是因为氢气具有高热值特性，并且发动机是在稀燃条件下运行。

氢气燃烧后的排气温度升高会使燃烧速率提高。虽然排气温度高会使NOx的排放增多，因此可以利用废气再循环（EGR）技术来改善。由于氢烯料直喷柴油机混合气中缺少碳粒子，因此使得其它化合物的排放相应减少。总之，氢是一种对环境有益的燃料。

刊名：Energy（英）

刊期：2014年第65期

作者：Vinod Singh Yadav et al

编译：王莹