基于EGR 系統的氫/柴油雙燃料發動機性能分析

基于EGR 系統的氫/柴油雙燃料發動機性能分析

對基于EGR（廢氣再循環）系統的氫/柴油雙燃料發動機進行了性能試驗分析，并得到如下結論。

（1）分析了無EGR系統的雙燃料發動機性能。①在發動機功率為20kW時，由于燃燒柴油的量相應減少，CO2、CO和THC的排放量會隨著氫氣輸入速度的增大而增加。另外，由于氫氣和空氣的過度稀薄混合，使發動機廢氣中具有較高水平的未燃氫，同時制動過程中能夠降低車輛的制動熱效率。②當沒有EGR發動機運行時，NOx的排放水平比傳統的柴油機高得多。如果發動機功率較低，則NOx的排放水平會隨著氫氣輸入速率的增加而減少。NOx是因柴油燃燒不充分產生的，因此隨著氫氣輸入速率的增加和柴油消耗量的減少，NOx排放量減少或保持不變。③當發動機功率為40kW時，混合氣體中氫氣占80%也能夠使發動機運行。此外，氫氣輸入速率的增加能夠改善發動機的燃燒相位。在較高氫氣輸入速率和較高發動機載荷下，雙燃料發動機的運行會受到每個氣缸內缸壓變化的限制，而缸壓的變化是由氫氣/空氣混合不均勻引起的。因此，將氫氣和進氣混合可使每個氣缸內的混合物均勻。④在高負荷條件下，雙燃料發動機中的廢氣排放水平與傳統柴油機相同，其中，廢氣組分中煙塵的排放量大幅降低。發動機載荷或功率增大能夠改善未燃氫的排放。此時，NOx排放對發動機功率或載荷的增加較敏感。

（2）分析了帶EGR系統的雙燃料發動機性能。①氫氣/空氣混合物和EGR氣體分布不均勻會使燃燒行為發生變化，在較高氫氣比例下能夠抑制雙燃料發動機的運行。在多缸柴油機內使用低壓EGR可以使進氣口進入的混合氣體分布均勻。②根據NOx排放量評估EGR對發動機性能的影響。當車輛的制動功率為40kW，混合物中氫氣的比例為55%、EGR率約為20%時，雙燃料發動機與批量生產的重型車發動機NOx的排放水平相當。

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

編譯：趙喚