氫燃料發動機異常燃燒機理研究.pdf

1、氫燃料在用于車用發動機時具有燃燒速度快、著火界限寬、點火能量低等優點，從而使得氫燃料發動機與傳統的化石燃料發動機相比具有其獨特的優勢。但氫燃料發動機目前還存在許多問題如:氫發動機很容易發生早燃、回火、燃燒壓力波動、工作粗暴等異常燃燒現象。這嚴重阻礙了氫發動機的發展，因此本研究采用數值模擬和理論分析相結合的方法，利用交集的思想提出氫發動機中早燃發生的條件，在此基礎上開展了有關氫發動機中異常燃燒機理的研究，可為今后改善氫發動機的燃燒性能、減

2、少其異常燃燒方面提供一定的理論依據。
　　 本研究根據實際的氫發動機，利用AVL公司的三維流體分析軟件AVL-FIRE建立了氫發動機三維仿真模型，模擬氫發動機的正常工作過程。利用該模型系統地研究了不同初始壓力、初始溫度、轉速、點火提前角以及當量比對氫發動機缸內狀態參數的影響。確定了影響該氫發動機缸內狀態參數的主要因素。提出了缸內發生早燃的條件，建立了缸內狀態參數與早燃的關系，并研究了早燃的發生對缸內狀態參數的影響。對發生早燃時計

3、算結果（包括溫度、壓力、速度場等）的二維曲線以及彩色云圖進行分析，結合對缸內氮氧化物排放的比較分析，研究了早燃對氫發動機燃燒性能的影響。
　　 研究結果表明，相比于其他三個因素，點火提前角和當量比的變化對狀態參數的變化影響更大;早燃使氣缸中氫混合氣被提前點燃，缸內壓力、溫度迅速上升的始點大大提前并且峰值都有所增加，發動機效率大大降低，早燃的不斷提前導致發動機回火的產生，最終使得氫發動機停車;早燃的發生促使NO生成量增多，對環境將