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为降低车辆发动机 CO2排放、实现能源可持续发展，研究人员开展氢 / 柴油双燃料（HDDF）发动机引燃喷射策略研究。结果表明，不同引燃参数对发动机燃烧、排放和能效影响各异，该研究为 HDDF 发动机低负荷稳定运行提供理论方向。
近年来，二氧化碳排放对地球自然生态系统造成了严重破坏，国际社会积极采取措施限制排放，推动清洁能源发展。在这样的大背景下，氢作为一种清洁高效的替代燃料，备受关注。氢的密度小，携带和运输不太方便，但其具有极高的热值，是所有化石燃料、化学燃料和生物燃料中最高的，是汽油的三倍，这意味着氢燃料发动机动力强劲、续航出色。而且氢是零碳燃料，燃烧产物只有水，对环境十分友好。
然而，将氢应用于发动机并非一帆风顺。氢 / 柴油双燃料（HDDF）发动机虽结合了氢与传统柴油燃料的优势，能提高热效率、显著降低排放，但氢的燃烧过程较为剧烈，容易出现爆震问题，这给 HDDF 发动机技术的发展带来了巨大挑战。同时，现有研究发现 HDDF 模式在低负荷下存在燃烧恶化和排放增加的问题。为了解决这些问题，拓宽 HDDF 模式的高效工作范围，研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Fuel》杂志上。
研究人员对一台 4 缸涡轮增压中冷高压共轨柴油机进行改装，使其能够运行在 HDDF 模式。通过在发动机上安装氢气喷射电子系统，将氢气注入进气歧管。主要研究了引燃喷射正时（PIT）、引燃喷射量（PIQ）、主喷射正时（MIT）和柴油喷射压力（DIP）对 HDDF 发动机在 20% 负荷下燃烧、排放和能效的影响。
研究结果如下：
- PIT 对 HDDF 发动机性能的影响：随着 PIT 提前，缸内峰值压力无明显变化趋势，但第一阶段峰值热释放率（HRR）逐渐减小，对应的第一阶段相位逐渐前移，第二阶段 HRR 呈上升趋势。同时，最大压力上升率（MPRR）和 NOx排放减少，而制动热效率（BTE）受 PIT 影响不显著。这是因为 PIT 提前，有更多时间用于雾化和扩散。
- PIQ 对 HDDF 发动机性能的影响：PIQ 增加时，缸内峰值压力呈上升趋势，相应相位略有提前。PIQ 的增加使第一阶段峰值 HRR 升高，第二阶段峰值 HRR 降低，还缩短了点火延迟，导致 CO2排放持续增加。不过，当 PIQ 从 0.4mg 增加到 1.2mg 时，HC 和 CO 排放分别降低了 7.55% 和 45.03%。在 PIQ = 1.2mg 时，20% 负荷下的 BTE 达到最大值 27.44%。
- MIT 和 DIP 对 HDDF 发动机性能的影响：随着 MIT 提前和 DIP 增加，缸内峰值压力上升，第一阶段和第二阶段燃烧阶段逐渐提前。NOx和 CO2排放增加，而 Soot 和 CO 排放减少，同时 BTE 呈上升趋势。
研究结论表明，不同的引燃喷射策略对 HDDF 发动机的燃烧、排放和能效有着不同程度的影响。这一研究为 HDDF 发动机在低负荷条件下的稳定运行提供了理论指导和优化策略，有助于推动车辆发动机向低碳、高效的方向发展，对实现能源可持续发展具有重要意义。
该研究对于解决当前发动机面临的排放和效率问题具有重要价值，为后续进一步优化 HDDF 发动机性能提供了坚实的理论基础，也为其他相关研究提供了参考方向，有望推动整个发动机领域朝着更加环保、高效的方向迈进。
