直喷氢气发动机近零排放的试验研究

摘要

在一台1.5 L废气涡轮增压进气中冷4缸汽油机上,进行了缸内直喷氢气系统设计,试验研究了氢气直喷发动机在不同过量空气系数(λ)燃烧模式下的NO_(x)、HC、CO排放特性。研究结果表明:氢气发动机相比于汽油原机,经济性改善超30%;氢气发动机转速为2000 r/min、负荷为0.2 MPa和0.28 MPa时,过量空气系数以及负荷对NO_(x)排放量有较大影响,当氢气以λ为1.1左右在发动机上稀薄燃烧时,NO_(x)排放出现峰值,负荷越高,NO_(x)峰值排放越大,且低负荷时燃烧相位保持在上止点后8°的最优水平,高负荷时可以通过稀薄燃烧模式和调整点火提前角控制燃烧相位到最优附近;在所有试验工况范围内,通过加装电动增压器可实现过量空气系数接近3的超稀薄燃烧模式,当λ大于2.7时,NO_(x)排放接近0,同时通过优化活塞环组张力,可以有效降低由于机油消耗产生的HC、CO到5×10^(-6)以下,达到近零排放水平。