一種用于內(nèi)燃機(jī)的CNG-H2-AIR混合器的新設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因其高熱效率和低碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）排放而被廣泛使用，但氮氧化物（NOx）和顆粒物質(zhì)（PM）排放較高。現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用了各種減少NOx和PM排放的方法，包括使用選擇性催化還原劑和柴油微粒過濾器。然而，這兩種方法在很大程度上取決于使用昂貴的貴金屬作為催化劑，并且該裝置難以對已使用的柴油車輛進(jìn)行改裝。因此，有學(xué)者已經(jīng)提出了各種妥協(xié)策略。

Figure 2.Three-dimensional of the new mixer

一些研究旨在將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為雙燃料或三燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高其燃料經(jīng)濟(jì)性并減少柴油機(jī)的排放，然而，大多數(shù)研究并未考慮提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料混合物的均勻性并準(zhǔn)確控制空燃比。在本文中，設(shè)計(jì)、制造和測試了一種新型空氣燃料混合器（文中Figure 2）。所提出的空氣-氣體燃料混合器設(shè)計(jì)被設(shè)想為適合于將空氣與壓縮天然氣（CNG）以及氫氣和壓縮天然氣（HCNG）的混合物混合，從而得到具有高均勻度指數(shù)的均勻混合物，并且還易于與一個(gè)電子控制單元（ECU）相配合，用于精確控制不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的空燃比。為了優(yōu)化新混合器內(nèi)部的均勻性，我們創(chuàng)建了14個(gè)不同的混合器模型來研究混合器內(nèi)部的直徑、位置和孔數(shù)量對混合物的均勻性和分布的影響。使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件檢查新混合器模型內(nèi)混合物的流動(dòng)行為、分布和均勻性。模擬結(jié)果表明，對于氫氣和壓縮天然氣混合物的空燃比=51.31，模型中的UI值分別為0.939和0.937時(shí)獲得最佳均勻性指數(shù)（UI）值，壓縮天然氣的空燃比=34.15。根據(jù)新型混合器在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（1000-4000）和空氣-CNG比率為34.15下的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，空燃比的實(shí)驗(yàn)值和數(shù)值之間達(dá)到了有意義的 一 致 R2）=0.96，變 異 系 數(shù)（CoV）=0.001494）。