吴颖，庄远

合肥工业大学 汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009

0 引言

随着化石燃料的枯竭和内燃机排放标准的提高，可替代汽油燃料的清洁和可再生能源越来越受关注。氢气作为一种可再生清洁能源，具有比汽油更优秀的燃烧品质，更适合在发动机中使用。与汽油机相比，氢气的点火能量更低，有利于减少发动机点火的能量损失，降低发动机冷起动时点火要求；氢气的层流火焰速度更快(比汽油约快5倍)，使发动机做功循环更接近理想状态，有利于提高发动机热效率；氢气的失火距离更短，燃料燃烧更充分，有利于降低HC与CO排放；氢气的燃烧范围更大，有利于延长发动机的稀燃极限。但氢气的能量密度低，单位体积的混合气动力输出降低；氢气的绝热火焰温度较高，导致NOx排放增加；氢气也可能导致回火等异常燃烧。氢气与汽油的物理化学性能如表1所示。

表1 氢气与汽油的物理化学性能

氢气储存困难、加氢基础设施不完备等限制了纯氢内燃机的大规模使用，目前氢气更适合作为发动机的添加燃料，用来改善发动机燃烧和排放过程。

氢气喷射系统实现氢气与汽油的混合，通常安装在进气歧管或者气缸盖中，安装位置会影响引流效果、缸内燃料分布以及燃烧和排放特性。

北京理工大学对氢气进气道喷射(hydrogen port injection, HPI)与汽油进气道喷射(gasoline port injection, GPI)模式进行了研究[1-2]，研究表明：小负荷时，添加氢气会使发动机的缸内实际平均有效压力(brake mean effective pressure，BMEP)增加；大负荷时，由于进气道中氢气占据了空气的体积，造成了泵气损失，因此掺氢后发动机的BMEP减小。……