当量比条件下的掺氢汽油机冷启动工况三维数值模拟

为了提高传统汽油机的启动性能,同时降低启动阶段的燃料消耗率,本研究试图通过掺氢方式使汽油机在当量比条件下成功启动。采用数值模拟方式,研究了在当量比条件下掺氢汽油机冷启动工况的混合气分布与着火情况,期望找到一种更佳的掺氢汽油喷射方案。首先,构建了掺氢汽油机冷启动工况的三维数值模型,并对气门运动规律、喷油量与喷氢量的关系进行了试验标定;然后,对构建的三维数值模型进行试验验证,试验结果与计算结果吻合良好;最后,在当量比条件下进行了冷启动工况着火情况的模拟计算。研究结果表明:在当量比条件下,与纯汽油机相比掺氢能够明显加快混合气的扩散速度,使混合气更快地在缸内实现均匀分布;纯汽油启动时首循环着火困难,掺氢能实现首循环着火,但当掺氢量过大时,会出现早燃现象;掺氢能够显著减少冷启动阶段HC和CO的排放。

喷氢时刻对缸内直喷掺氢汽油机燃烧及排放的影响

在汽油机中掺烧少量氢气,能够利用氢气点火能量低、火焰传播速度快的优势提高混合气的燃烧速度,降低CO和HC排放.而缸内直喷氢气可以通过调整喷氢时刻,使氢气富集在火花塞附近,引燃混合气,实现稀薄混合气的快速燃烧,进而提高混合气的做功能力.在1,800,r/min、过量空气系数为1.5的稀燃工况下,选取了75、90、105、120和135°,CA BTDC 5种喷氢时刻,研究了喷氢时刻对缸内直喷掺氢汽油机燃烧及排放的影响.结果表明:掺烧10%能量分数的氢气时,在105°,CA BTDC下氢气富集作用最好、动力性最强,缸压峰值最多提高16.2%,,热效率最多提高2.1%,,但NO_x平均升高17.3%,;在120°,CA BTDC和135°,CA BTDC下氢气扩散使得混合气均匀程度提高,HC和CO排放均处于最低水平,分别最多降低38.5%,和44.4%,.