一种用于内燃机的CNG-H2-AIR混合器的新设计：实验和数值研究

柴油发动机因其高热效率和低碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）排放而被广泛使用，但氮氧化物（NOx）和颗粒物质（PM）排放较高。现在已经应用了各种减少NOx和PM排放的方法，包括使用选择性催化还原剂和柴油微粒过滤器。然而，这两种方法在很大程度上取决于使用昂贵的贵金属作为催化剂，并且该装置难以对已使用的柴油车辆进行改装。因此，有学者已经提出了各种妥协策略。

Figure 2.Three-dimensional of the new mixer

一些研究旨在将柴油发动机转换为双燃料或三燃料发动机，以提高其燃料经济性并减少柴油机的排放，然而，大多数研究并未考虑提高发动机内燃料混合物的均匀性并准确控制空燃比。在本文中，设计、制造和测试了一种新型空气燃料混合器（文中Figure 2）。所提出的空气-气体燃料混合器设计被设想为适合于将空气与压缩天然气（CNG）以及氢气和压缩天然气（HCNG）的混合物混合，从而得到具有高均匀度指数的均匀混合物，并且还易于与一个电子控制单元（ECU）相配合，用于精确控制不同发动机转速下的空燃比。为了优化新混合器内部的均匀性，我们创建了14个不同的混合器模型来研究混合器内部的直径、位置和孔数量对混合物的均匀性和分布的影响。使用计算流体动力学分析软件检查新混合器模型内混合物的流动行为、分布和均匀性。模拟结果表明，对于氢气和压缩天然气混合物的空燃比=51.31，模型中的UI值分别为0.939和0.937时获得最佳均匀性指数（UI）值，压缩天然气的空燃比=34.15。根据新型混合器在不同发动机转速（1000-4000）和空气-CNG比率为34.15下的数值和实验结果，空燃比的实验值和数值之间达到了有意义的 一 致 R2）=0.96，变 异 系 数（CoV）=0.001494）。