朱海荣，耿泽伟，刘庆刚，彭培英

(河北科技大学机械工程学院, 河北石家庄 050018)

氢燃料内燃机NOx排放特性及机理

朱海荣，耿泽伟，刘庆刚，彭培英

(河北科技大学机械工程学院, 河北石家庄 050018)

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。

内燃机工程；氢燃料内燃机；详细机理； NOx排放；反应路径；贡献率

传统内燃机产生大量的温室气体和有害排放，对环境造成不利的影响，因而寻找低碳排放的内燃机替代燃料很有必要[1-2]。氢气燃烧清洁且可再生，被一些研究者认为是性能较为优越的内燃机替代燃料[3-5]。一些汽车厂商如宝马、福特、长安分别研发了氢燃料内燃机(HICE)，并将其应用于汽车。……