噴孔面積和噴氫壓力對PFI氫內(nèi)燃機(jī)混合氣形成及燃燒的影響.pdf

1、當(dāng)今世界能源危機(jī)和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，內(nèi)燃機(jī)的代用燃料研究成為熱點(diǎn)課題。氫氣因其儲量大、燃燒清潔、熱效率高的特點(diǎn)，在燃料電池和內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，被稱為21世紀(jì)的最終能源。但其在應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)過程中易出現(xiàn)回火、早燃等異常燃燒現(xiàn)象，阻礙了氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。由于異常燃燒的誘因多發(fā)生在混合氣形成過程中，且混合氣形成質(zhì)量的好壞對缸內(nèi)的燃燒與排放有重要影響，因此如何改善混合氣的形成質(zhì)量顯得尤為重要。
　　本研究基于一臺改裝的PFI（進(jìn)氣道預(yù)

2、混式）發(fā)動機(jī)，建立了完整的三維模型。利用AVL-fire軟件分別模擬怠速轉(zhuǎn)速（1000r/min）、最高扭矩轉(zhuǎn)速(4500r/min)、最高功率轉(zhuǎn)速(6000r/min)三種工況下，不同噴孔面積、噴氫壓力對缸內(nèi)混合氣的形成質(zhì)量及燃燒過程的影響。通過模擬揭示了進(jìn)氣道及缸內(nèi)混合氣速度場、濃度場、湍動能等的變化規(guī)律，并基于這些規(guī)律總結(jié)出兩種參數(shù)對引起氫內(nèi)燃機(jī)早燃和回火趨勢的影響。結(jié)果表明，3mm噴孔直徑不能滿足中高轉(zhuǎn)速時噴氫量的要求，在進(jìn)氣門

3、關(guān)閉時缸內(nèi)當(dāng)量比太小，增大至5mm能顯著提高混合氣當(dāng)量比。增加噴射壓力有利于形成更均勻的混合氣，使燃燒放熱反應(yīng)更加快速合理。0.2MPa噴氫壓力需要超過5mm的噴孔直徑去匹配，而增大噴孔直徑和噴氫壓力會使NO排放量增加，排放性變差。減小噴孔面積和噴氫壓力會使噴出的氫氣在進(jìn)氣道的滯留量和從缸內(nèi)回流出的氫氣量增大，增加了發(fā)動機(jī)早燃和回火的概率。綜上所述，選擇5mm的噴孔面積和0.3MPa的噴氫壓力，可以在較小的異常燃燒概率下，達(dá)到強(qiáng)動力性、