喷孔直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响.pdf

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1、10．16638／j．clll【i．167卜7988．2017．01．020喷孑L直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响张孚，杨振中，靳康，李丹丹，孙永生(华北水利水电大学，河南郑州450045)摘要：通过对一台双孔对置式PFI氢内燃机进行三维数值模拟，对比分析了不同喷孔直径下氢内燃机混合气形成质量及缸内燃烧和排放特性。结果表明：随着喷孔直径的增加，缸内混合气均匀性系数逐渐降低，而缸内最大压力、最高温度、瞬时放热率、累积放热量和NOx排放均呈先增大后减小趋势。关键词：氢内燃机；喷孔直径；燃烧；排放中图分类号：U467．2文献标识码：A文章编号：1671—7988

2、(2017)01—53_03Theefkctofinjectorori6ceoncombustionandemissioncharacteristicsofaPnhydrogeninternalcombustionengineZhangFll，YamgZhenzhong，Jin＆mg，LiDandaII，S吼Yongsheng(No劬ChinaUniversityofⅥ，aterResoWcesaIldEle嘶cPower，HcnanzhcIlgdlou450011)Abstract：h1misp印er，b弱edonas”砌嘶cdouble蝎ectorofPFIh

3、ydrogeIlintenlalcombustionengille佃CE)system．AIldthequal时ofhydrogen-airmim玳、conlbuStionandemissioncharac矧sticso仆ydrog铋intemalcombustionengiIleundcrdi行erent删ectororificewereanalyzedbyuesing3Dnumericalsi舢lationmethod．nwasfound廿latmellllifo肌itycoe简ci舶tofmi)mⅡedecreasewimmeincre嬲eofinjecto

4、rorifice，butmemaXinlalpressureandt朋叩eratllreiIlcylinder，rateofheatrcle硒e，accunmlatedheatrele船e锄dNoxemissionincre船illgfirstaIld廿lerIdecreasiIlg．Keywords：hydrogeninternalcoⅡIbustionengine；iⅡjectororince；combustion；elllissionCLCNo．：U467．2DocumentCode：AArticleID：1671—7988(2017)01-53_03概述随

5、着化石能源的日益枯竭以及大气污染的加速恶化，人类开始不断开发高效可再生的清洁能源。氢气因其扩散速度快、着火界限宽、点火能量低、燃烧清洁等优点已得到国内外广大学者的认可Il弓1。近年来，国内外学者对内燃机燃氢进行了多方面的研究。杨振中【唧等研究了点火提前角对氢内燃机燃烧和排放性能的影响，研究得出通过优化点火提前角可以有效的改善氢内燃机性能。孙柏刚【5】等研究了氢内燃机Nq排放特性，研究得出当量比是影响NQ排放的关键因素。Antonella【6]等研究了作者简介：张孚(1991一)，男，硕士研究生，就读于华北水利水电大学。主要从事汽车清洁能源燃烧与排放优化的研究。氢内

6、燃机在高转速时Nq的生成机理。国内外学者对氢内燃机运转参数进行了较多的研究，而少有学者进行喷射系统结构参数的研究。本文针对一台双孔沿进气歧管周向均匀分布式PH氢内燃机，运用数值模拟的方法重点研究了喷孔直径对氢内燃机混合气形成过程及燃烧和排放特性的影响，为氢内燃机的优化设计提供理论参考。1、数学模型的建立研究采用一台单缸四气门氢内燃机，其连杆长度137mm，缸径94mm，行程85mm，压缩比9．7：l。根据其几何结构参数建立主要包括进排气道、进排气门、气门座和气缸的三维几何模型。分别建立了喷孔直径为2．5mm、3mm、3．5mm、4mm、4．5mm和5mm的三维模型

7、，为简化计算，并2017年第1期张孚等：喷孔直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响54考虑到气缸和进排气道的对称性，道和半个气缸的三维模型。仅建立了包含半个进排气变化曲线。由图2可见，缸内混合气均匀性系数随着喷孔直在数值模拟时，将每个工作循环分为气门叠开(35locA．3940CA)、进气(3940CA．6340CA)、压缩做功(6340CA．8660CA)和排气(8660CA．107loCA)四个过程。为了确保计算的精简、快速，对每个过程都进行了单独的selections定义，并对进排气口、气门和气门座附近进行了局部细化。以六面体网格为主进行网格划分，网格总数

8、49．5万