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氢能源以其储量丰富、来源广泛、可再生及清洁等优点被众多内燃机学者认为是传统内燃机的理想替代能源。近几十年来,世界各国对氢内燃机的研究均取得了令人瞩目的成就。然而,氢气燃烧过程中易发生的早燃、回火和爆燃等异常燃烧现象制约着氢发动机动力性和经济性的提高以及氢燃料发动机的推广。因此,深入研究异常燃烧机理及寻求抑制异常燃烧的技术也是将氢内燃机产业化的关键之一。 为研究氢内燃机产业化的关键,本文基于SolidWorks和AVL-Fire软件对嘉陵JH600发动机建立三维几何模型和数值模型,在低转速大负荷工况下,研究喷氢时刻和喷孔布置方式对发动机氢空气混合特性、燃烧特性以及回火现象的影响。喷射起始时刻从进气门开启后34°CA开始,以20°CA为步长设置一个计算方案,在喷射系统的结构上采用喷氢孔单孔喷射和双孔对置式喷射两种喷孔布置方式,研究燃料喷射系统的结构和运转参数对混合气进气管道回流及高温废气的影响,在此基础之上分析回火发生的机理以及提出抑制回火现象的策略。根据分析进气道回流现象、氢空气混合均匀性、混合气速度场和温度场等参数,确定在此工况下的喷氢正时及较优的喷射方式。 研究结果表明:单孔喷射模式下最优的喷射起时刻为进气门打开后64°CA,双孔喷射模式下最优的喷射起始时刻为进气门打开后74°CA,综合两种模式的喷射时刻分析,在此工况下适合喷射时段为380°~470°CA,即进气门打开后39°~129°CA,此时段喷射可使进气管回流现象较为轻微及混合特性、燃烧特性较优。单孔喷射和双孔喷射模式的对比可得,双孔喷射可有效的避免部分氢气粘滞在进气道,同时混合特性较优。