第1期(总第228期) 2017年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No.1(Serial No.228)
Feb.2017
进气掺氢与富氧燃烧对汽油机性能影响的试验研究
刘利梁，张虎，张玉银"，张伟
(1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2.上海空间电源研究所，上海
200245）
摘要：在JL3G10汽油机的基确上，搭建了发动机台架以进行掺氢富氧条件下的台架试验，利用该台架分别对不同进气含氧量(体积比)，不同进气掺氢比以及富氧掺氢时汽油机的动力性与排放进行了试验研究。研究表明：相比原机，进气含氧量为25%时汽油机功率与扭矩提高了20.7%，HC排放减少36%，CO排放减少10.6%，但 NO，撑放增加了149.6%；2%进气渗氢比下的HC排放相比原机降低31.2%，CO排放降低46.1%，NO，排放则增加12.6%，富氧掺氢（氢氧体积比为2：1)时，掺混比例为5.06%的汽油机较原机在动力性与排放上均有提升。
关键调：汽油机；台架试验；进气；富氧；掺氢 DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2017.01.013
中图分类号：TK421.71
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)01-0070-05
随者能源与环境危机的遂加重，汽车工业对内燃机节能环保的要求不断提高。在当前技术背景下，为实现内燃机节能减排的目标，改善传统内燃机的燃烧方式[1-3}越来越受到业界关注。
在改善内燃机燃烧方式上，目前国内外学者对
发动机进气掺氢、富氧燃烧、增压技术、EGR技术等进行了相应的研究。纪常伟、汪硕峰[4-5等对进气掺氢对汽油机燃烧与排放特性的影响进行了试验研究。试验表明，适当的掺氢比能减小缸内压力的循环变动，但随着接氢比的增加，发动机NO，与CO 排放增加。姜伟[6]、刘阳[7]等从发动机建模与试验出发，对带EGR的发动机富氧燃烧特性进行了研究，研究表明，富氧燃烧能提升发动机动力，减少 HC和CO排放，但会增加NO，排放；EGR能在定程度改善富氧燃烧缺陷，但会恶化HC和CO排放以及发动机的动力性。加拿大温莎大学的T.D. Andrea[*]等对进气掺氢比对汽油机燃烧持续期、循环波动、排放等的影响进行了试验研究。研究表明，通过进气掺氢，可减少燃烧持续期与循环波动量，且接氢比越高，效果越好。
基于当前内燃机燃烧方式改善的研究现状与内燃机的工作特点，本研究从试验角度出发，利用 JL3G10汽油机，研究了富氧燃烧、单独进气掺氢与同时掺混氢氧气对汽油机动力性与排放的影响，对汽油机进气掺氢与富氧燃烧的工程应用具有一定的意义。
收稿日期：2016-07-18；修回日期：2016-12-26
发动机试验台架搭建与试验方案 1.1
试验设备
试验发动机为JL3G10汽油机，其主要技术参数见表1。
表1汽油机主要技术参数
气缸数虹红径/mm 排量/L 行程/mm
3 71.2 1 83.5
压缩比气门数
燃烧室形状喷油方式
10.3 : 1 12 型进气道喷射
根据汽油机台架试验要求与目标，试验设备主要有汽油机电控系统相关的设备、试验参数测量设备、试验条件控制设备与台架测功机系统。
1）汽油机电控系统相关设备
汽油机电控单元采用基于MotoTron平台开发的快速原型控制器，台架上位机采用MotoTune软件对试验发动机的参数进行标定与测量。
此外，为更好地对发动机进气、喷油、点火进行控制，还使用了进气温度与进气压力传感器、氧传感器、空燃比仪等设备。
2）试验参数测量设备
试验参数主要是汽油机动力性与排放参数，采用Alicat气体质量流量计、Kistler缸压传感器与光电编码器、HFM7型空气流量计、A&D燃烧分析仪
基金项目：上海航天技术研究院一上海交大航天先进技术联合研究中心资助项目（USCAST2013-32）
作者筒介：刘利架（1991—），男，硕士，主要研究方向为汽车动力系统与电控技术：I20090207①sjitu.edu.cn。