氫-汽油混合燃料對汽油機性能和排放的影響

氫-汽油混合燃料對汽油機性能和排放的影響

隨著化石能源消耗的不斷增加，氫燃料以其優越的熱物理特性和較少的污染物排放，成為替代化石能源最具潛力的燃料。由于氫燃料存儲和添加方法的限制，使其還不能直接應用在結構未經修改的汽油機上，而專門開發出的氫燃料發動機成本又較高。對此，多將氫燃料與汽油混合形成混合燃料，應用在常規汽油機上，而氫燃料的混合比例對汽油機性能和排放的影響較大，通過試驗對這種影響進行分析。

試驗采用一臺4缸4沖程多點噴射汽油機，并將其安裝在渦流測功機上。采用1個承壓能力為20MPa的儲氫罐進行氫燃料的存儲，并采用兩級調節器控制氫燃料的供應。試驗時，控制氫燃料的供應比例分別為0、2%、4%、6%、8%和10%。針對每一種氫燃料供應比例，分別進行轉速2000r/min、2500r/min、3000r/min和3500r/min下節氣門全開時的燃燒試驗。針對每一種試驗情況，采用廢氣排放分析儀測量相應的污染物排放，并利用燃油流量計測量相應的有效燃油消耗。同時，采用缸內壓力傳感器測量缸內壓力，并利用缸內壓力計算有效功率和有效熱效率。對比不同試驗情況下的測量結果發現：①與不使用氫燃料汽油機相比，使用氫燃料能夠增加汽油機的有效功率，當氫燃料比例為8%、轉速為3500r/min時，有效功率增加最多為24.6kW，增加了11.8%；②隨著氫燃料比例的不斷增加，汽油機的有效熱效率先增加后減少，氫燃料比例增加到8%，轉速3000r/min時，有效熱效率增加最多，為5.78%；③使用氫燃料能夠改善汽油機的有效燃油消耗，當氫燃料比例10%、轉速3500r/min時，汽油機有效燃油消耗改善最多，為4.42%；④使用氫燃料能夠減少汽油機CO和HC排放，當氫燃料比例為10%、轉速為3500r/min時，汽油機CO和HC排放減少最多，分別為16.33%和13.48%；⑤但是，使用氫燃料使汽油機的NOx排放增加，當氫燃料比例為10%、轉速為3500r/min時，汽油機NOx排放增加最多，為16.8%。

Parashuram R Chitragaret al.SAE2017-26-0063.

編譯：王淼