Thermal efficiency characteristics of hydrogen internal combustion engine

To study the economic advantages of hydrogen internal combustion engine,an experimental study was carried out using a 2.0Lport fuel-injected(PFI)hydrogen internal combustion engine.Influences of fuel-air equivalence ratioΦ,speed,and ignition advance angle on heat efficiency were determined.Test results showed that indicated thermal efficiency(ITE)firstly increased with fuel-air equivalence ratio,achieved the maximum value of 40.4%(Φ=0.3),and then decreased whenΦ was more than 0.3.ITE increased as speed rises.Mechanical efficiency increased as fuel-air equivalence ratio increased,whereas mechanical efficiency decreased as speed increased,with maximum mechanical efficiency reaching 90%.Brake thermal efficiency(BTE)was influenced by ITE and mechanical efficiency,at the maximum value of 35%(Φ=0.5,2 000r/min).The optimal ignition advance angle of each condition resulting in the maximum BTE was also studied.With increasing fuel-air equivalence ratio,the optimal ignition angle became closer to the top dead center(TDC).The test results and the conclusions exhibited a guiding role on hydrogen internal combustion engine optimization.     

利用废气再循环与米勒循环提高氢内燃机压缩比的研究

建立了氢内燃机一维模型,分别仿真分析了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)技术和米勒循环技术对抑制爆震及氮氧化物(NO_x)排放的效果,最后结合两种技术探索了可达到的最大压缩比和最好的NO_x排放性能。结果显示EGR技术对抑制NO_x排放更有效,米勒循环对抑制爆震更有效,最终在本研究的工况下,可以将内燃机的压缩比从10.0提升到18.4,指示热效率提升了8.0%,达到了44.87%,同时NO_x排放减少了26.2%,达到了1.937g/(kW·h)。     

复合电源在发动机启动中的实验及研究

为提高发动机启动性能,改善汽车启动时蓄电池电流过大的问题,研究了超级电容-蓄电池组成的串联式和并联式复合电源。超级电容通过控制器与汽车蓄电池串联形成串联式复合电源,通过与汽车蓄电池并联形成并联式复合电源。在某1.5 L汽油机上进行启动实验,实验结果表明,复合电源能有效降低蓄电池峰值电流,明显降低铅蓄电池的电压降,同时启动时间明显降低。与串联复合电源相比,并联式复合电源在改善蓄电池电流过大方面更明显。     

氢内燃机循环变动特性

为探索氢内燃机的循环变动特性,基于一台2.0,L 进气道喷射式氢内燃机,开展了氢内燃机循环变动特性及影响因素的试验研究．试验结果表明：平均指示压力的循环变动系数是评价氢内燃机循环变动特性的理想特征参数;怠速转速越高,氢内燃机的循环变动越小;随混合气浓度提高,氢内燃机循环变动显著减小,点火提前角对循环变动的影响变弱,同时循环变动系数最小时对应的点火提前角逐渐趋近压缩上止点;节气门开度在0～20%范围时,随节气门开度增大循环变动显著减小;在怠速工况下,进气过程中喷氢会导致氢内燃机循环变动增加．     

氢内燃机NOx排放特性的试验研究

以一台2.0L氢内燃机为测试对象,对其排放及燃烧特性进行了试验研究,探讨了NOx随当量比Φ点火提前角的变化关系.试验结果表明:在Φ=0.88时,NOx生成量达到最大;在Φ<0.88时,NOx的生成量随Φ的增加而增加;在0.88<Φ<1.2时,NOx生成量随Φ的增加急剧减少;当混合气比较稀薄时,点火提前角对NOx的贡献率相对较小.研究结果可用于氢内燃机稀薄燃烧技术的开发,可有效降低氢内燃机NOx排放.     

发动机汽缸内工作过程仿真计算

为了能够直观地分析发动机工作过程内汽缸各参数的变化情况，便于发动机的试验研究，该文在零维假设的前提下构建了发动机汽缸的仿真模型。从质量，能量的守恒关系和热力学原理推导方程式，并根据汽缸燃烧过程中各个阶段的不同特点进行求解，按给定的步长得到整个工作循环内汽缸主要参数的数值，从而模拟出它们在工作过程中的变化情况。用此模型进行测试，其计算时间少，实时性好，计算结果与实测数据相比能够准确地反应发动机汽缸内主要参数在一个工作循环内的变化情况。     

热EGR对氢内燃机性能及排放影响的试验研究

氢内燃机燃烧产物与传统内燃机不同,因此其EGR的作用机制与传统内燃机有很大差别.为了研究EGR对氢内燃机的动力性和排放特性的影响规律,以一台4缸2.0 L的氢内燃机为研究对象进行了试验研究,并探讨了缸内燃烧的发展过程和特点.试验表明:在循环喷氢量不变时,可以通过调节EGR率改变混合气的当量燃空比.在当量燃空比小于1时,EGR率的变化对输出转矩影响不大,在当量燃空比超过1后,输出转矩随EGR率的增加线性下降;在小负荷时使用热EGR将导致缸内温度的升高、增大NO相似文献   

电控单体泵燃油系统低速供油特性试验研究

在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。     

直喷式柴油机的碳烟预测模型

本文建立了一个直喷式柴油机的多区准维油滴蒸发燃烧模型,在此基础上采用Arrhenius型公式对实际过程中极为复杂的碳烟生成历程进行了模拟。在一台四冲程直喷式柴油机上对该模型进行了标定和试验验证,试验结果表明该模型对发动机变工况、变参数运行时的碳烟生成量有较好的预测能力。     

NOx emission characteristics of hydrogen internal combustion engine

In order to investigate the NOxemission of hydrogen internal combustion engines.A test system for four-cylinder intake port-fuel-injection hydrogen internal combustion engine(H2ICE)is established to study the effect of fuel-air equivalence ratio,ignition advance angle,engine speed and exhaust gas recirculation on NOx emission.Experimental results show that the fuel-air equivalence ratio is the key factor to NOxemission,NOxemission concentration is always higher than 8 000×10-6 when the fuel-air equivalence ratio is larger than 0.8and lower than 500×10-6 when the fuel-air equivalence ratio is smaller than 0.5.The ignition advance angle and engine speed also play important roles on NOxemission formation.EGR is an useful method to reduce NOx emission concentration at large fuel-air equivalence ratio especially when engine speed is low and EGR ratio is high.