不同氢气喷孔直径对汽油掺氢X型转子发动机性能及污染物排放的影响

张泽奇; 杜洋; 杨正浩; 高旭; 何光宇

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (2) : 66 -78.

张泽奇, 杜洋, 杨正浩, 高旭, 何光宇

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摘要

针对高效X型转子发动机汽油燃烧不充分的问题，提出了一种缸内直喷掺氢方法用于提升燃烧效率和发动机热力性能。建立了X型转子发动机三维CFD数值模型，通过缸压、放热率和功率实验数据验证了模型有效性，在喷氢总量、喷氢压力、喷氢开始时刻相同的条件下，分析了氢气缸内直喷且汽油预混时氢气喷孔直径对发动机缸内流动、燃烧、热力性能以及污染物排放特性的影响，并与纯汽油预混式发动机性能进行对比，揭示了缸内直喷掺氢方法的优越性。结果表明，在小氢气喷孔直径（2 mm）下，火焰传播比较均匀，且在燃烧室两侧狭缝中都有较大的对称的火焰，燃烧更加充分，发动机指示热效率达到了最高37.07%,较不喷氢和大氢气喷孔直径（4 mm）分别提高了10.23%和7.85%。与大氢气喷孔直径相比，虽然小氢气喷孔直径下NO_x排放量上升了21.12%,但是碳氢化合物、碳烟排放量分别下降了79.08%和2.17%。小氢气喷孔直径（2 mm）为最优喷氢方案，研究为X型转子发动机的喷氢方案设计与优化提供了指导。