優化氫燃料直噴柴油機性能的研究

優化氫燃料直噴柴油機性能的研究

世界正面臨著化石燃料枯竭和環境惡化的雙重危機，尋找新燃料來滿足節能、管理、效率和環境保護的可持續發展要求顯得尤為重要。研究了將富氫空氣作為壓燃發動機的燃料。試驗是在一臺單缸、4沖程風冷、直噴式柴油機Kirlosker TAF1上耦合一個轉速1500r/min、功率4.4kW的發電機。噴油正時分別為18.5°、20°、21.5°、24.5°和27.5°，氫氣的流速分別為80、120、150g/h。

試驗結果表明，滿足最大有效熱效率和最低能源消耗的最佳條件是混合氣中含有16.4%氫氣，或是在氫氣流速為120g/h、20°噴油正時條件下；最大有效熱效率發生在發動機70%負荷下；富氫發動機的最大效率與柴油機80%負荷下的效率接近；在70%負荷、最佳氫氣流速和最佳噴油正時下，有效熱效率提高了11.6%，相比純柴油，氫氣有更好的燃燒特性；在氫氣高流速情況下，由于燃燒過程中氧的可用性減少，致使熱效率下降；在70%負荷情況下，相比于純柴油，利用氫氣可使能源消耗降低31.8%，這是因為氫氣具有高熱值特性，并且發動機是在稀燃條件下運行。

氫氣燃燒后的排氣溫度升高會使燃燒速率提高。雖然排氣溫度高會使NOx的排放增多，因此可以利用廢氣再循環（EGR）技術來改善。由于氫烯料直噴柴油機混合氣中缺少碳粒子，因此使得其它化合物的排放相應減少。總之，氫是一種對環境有益的燃料。

刊名：Energy（英）

刊期：2014年第65期

作者：Vinod Singh Yadav et al

編譯：王瑩