[发明专利]一种氢燃料发动机氢气组合喷射及氢空气混合方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及发动机领域，具体为一种氢燃料发动机氢气组合喷射及氢空气混合方法。 

背景技术

石油资源逐渐短缺与生态环境不断恶化是21世纪人类面临的严峻问题，汽车工业的可持续发展必须满足节能和环保的双重需求。氢气是一种可再生清洁燃料，其燃烧速度快、可燃范围广、点火能量低，作为燃料应用于传统发动机不需要做较大的改动，是一种很有前景的替代燃料。 

进气道顺序喷射是目前应用最广泛的氢内燃机燃料供给方式，这种方式不需对发动机本体进行改动，技术难度不大，同时由于喷射脉宽可以精确控制，燃料的供给精度很高。但在氢发动机高速工作时氢气供应能力不足，氢空气混合不够充分和均匀。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢燃料发动机氢气组合喷射及氢空气混合方法，不仅能够提高氢燃料发动机的氢气供应能力，也能通过射流相撞促进氢气射流的分散，提高氢气和空气的混合速度，提高氢空气混合均匀性。 

本发明采用以下技术方案： 

一种氢燃料发动机氢气组合喷射及氢空气混合方法，其中，采用如下步骤： 

步骤一，确定混合气均匀性评价指标，采用缸内混合气不均匀系数n_index来评价缸内混合气的混合均匀性： 

将气缸分成有限个体积单元，在单元小于一定尺度的时候，认为每个单元内的混合气完全均匀，以φ_i表示单元i的当量燃空比，V_i表示单元i的 体积，V表示整个气缸的体积，φ_avg表示平均当量燃空比；则： 

nindex=Σ|φi-φavg|ViΣφiVi---(1)]]>

φavg=ΣφiViV---(2)]]>

步骤二，建立进气道和气缸的CFD仿真模型，基于仿真确定氢气喷嘴位置和喷射夹角以及喷射压力。 

基于具体的氢气发动机，建立包含进气管，氢气喷嘴，气门，气缸在内的三维实体模型，导入CFD仿真软件后生成三维网格；确定工况，计算氢气射流与空气混合气的气流运动和混合规律，得到氢气喷嘴在不同位置、不同喷射夹角和不同喷射压力下对混合速度和不均匀性的影响规律，确定氢气喷嘴的位置； 

步骤三，安装氢气喷嘴：根据仿真得到的氢气喷嘴位置，在氢气发动机内安装两个氢气喷嘴，两个氢气喷嘴成夹角设置，两个氢气喷嘴的射流交叉。 

作为优选，所述氢气喷嘴设在氢燃料发动机节气门与进气门之间的进气岐管内。 

作为优选，所述氢气喷嘴之间夹角为30°～90°。 

一种氢燃料发动机，其进气系统设有氢气喷嘴、节气门、进气歧管、进气门、排气门和气缸，其中，所述的进气歧管内设有两个氢气喷嘴，两个氢气喷嘴成夹角设置。