氢燃料内燃机NOx排放特性及机理

为深入研究氢燃料内燃机 NOx 的生成机理，基于CONVERGE软件建立了三维网格耦合详细化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型，进行了氢燃料内燃机在不同负荷下的燃烧及排放特性研究。模型的仿真结果和试验数据较为吻合。结果表明，氢气浓度增大有利于提高氢燃料内燃机的效率；NO的大量生成出现在不断升温的快速燃烧期，快速燃烧结束后NO总量不断减少，其缸内平均温度低于2 200 K时NO总量趋于稳定；热NO，NNH和N2O是NO生成最主要的路径，其中热NO路径产生的NO排放最多，其贡献率随着负荷增大而增大。NNH和N2O路径在较低浓度时有接近25%的贡献率，而在燃空当量比为1.0时，这2种路径对NO生成的贡献率之和为负值。采用化学反应动力学方法得到了3种路径在不同负荷下对NO生成的贡献率，初步揭示了氢燃料内燃机 NOx 生成的机理，为后续研究提供了理论参考