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共轨电控供氢浓度对内燃机燃烧特性的影响研究

赵强  
【摘要】:在能源危机与环境污染问题日趋严重的新世纪,寻求清洁的内燃机代用燃料成为了世界各国的研究热点。近年国内外科研机构针对氢燃料难以直接储存的特点,以甲醇代替氢气随机携带,并利用发动机排气余热将甲醇裂解为氢。将裂解的氢与柴油混合作为发动机燃料,较好地解决了氢燃料在发动机上的储存、携带,不但提高了柴油机的热效率,同时还能改善排放,使氢燃料在发动机上的推广应用成为可能。 本文在不改变YC6A220C柴油机基本结构和参数的基础上,在消音器位置(排气管出口处)安装柴油机排气余热裂解甲醇装置,利用柴油机余热裂解甲醇制氢技术,制得氢富气(甲醇裂解气),并通过共轨系统进入柴油机进气管与空气混合后进入气缸燃烧。设计了一套氢气-柴油双燃料的共轨供气控制系统,来控制氢富气的掺烧量,分析不同供氢浓度对柴油燃烧特性的影响。由于条件有限,本文主要测试柴油机的负荷特性与减排效果,与原机直接燃烧柴油时的性能参数进行比较。 试验结果表明,与原机相比,掺烧氢气后,YC6A220C柴油机在各负荷下平均油耗降低达4%以上,综合热效率反而提高1%以上,同时供氢浓度的提高也加剧了油耗的降低。而且柴油机在中高负荷时的油耗降低明显的比低负荷时少,在90%负荷,当供氢浓度为6%时,柴油油耗降低6.0%,综合油耗降低2.6%。同时柴油机的排放也得到改善,NO_X和碳烟等排放也有降低。在高负荷时供氢浓度为6%时可使NO_X排放降低约42.8%。在高负荷时,碳烟排放可降低41.6%。同时HC排放也有明显降低。主要是因为氢气为清洁燃料,热效率高,改善了燃烧环境,加速活化了柴油的燃烧,降低了废气的排放。


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