氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)異常燃燒機(jī)理研究.pdf

1、氫燃料在用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)具有燃燒速度快、著火界限寬、點(diǎn)火能量低等優(yōu)點(diǎn)，從而使得氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相比具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)目前還存在許多問(wèn)題如:氫發(fā)動(dòng)機(jī)很容易發(fā)生早燃、回火、燃燒壓力波動(dòng)、工作粗暴等異常燃燒現(xiàn)象。這嚴(yán)重阻礙了氫發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，因此本研究采用數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，利用交集的思想提出氫發(fā)動(dòng)機(jī)中早燃發(fā)生的條件，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了有關(guān)氫發(fā)動(dòng)機(jī)中異常燃燒機(jī)理的研究，可為今后改善氫發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能、減

2、少其異常燃燒方面提供一定的理論依據(jù)。
　　 本研究根據(jù)實(shí)際的氫發(fā)動(dòng)機(jī)，利用AVL公司的三維流體分析軟件AVL-FIRE建立了氫發(fā)動(dòng)機(jī)三維仿真模型，模擬氫發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作過(guò)程。利用該模型系統(tǒng)地研究了不同初始?jí)毫?、初始溫度、轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火提前角以及當(dāng)量比對(duì)氫發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的影響。確定了影響該氫發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的主要因素。提出了缸內(nèi)發(fā)生早燃的條件，建立了缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)與早燃的關(guān)系，并研究了早燃的發(fā)生對(duì)缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的影響。對(duì)發(fā)生早燃時(shí)計(jì)

3、算結(jié)果（包括溫度、壓力、速度場(chǎng)等）的二維曲線以及彩色云圖進(jìn)行分析，結(jié)合對(duì)缸內(nèi)氮氧化物排放的比較分析，研究了早燃對(duì)氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，相比于其他三個(gè)因素，點(diǎn)火提前角和當(dāng)量比的變化對(duì)狀態(tài)參數(shù)的變化影響更大;早燃使氣缸中氫混合氣被提前點(diǎn)燃，缸內(nèi)壓力、溫度迅速上升的始點(diǎn)大大提前并且峰值都有所增加，發(fā)動(dòng)機(jī)效率大大降低，早燃的不斷提前導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)回火的產(chǎn)生，最終使得氫發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē);早燃的發(fā)生促使NO生成量增多，對(duì)環(huán)境將