在碳达峰、碳中和目标的推动下,氢能汽车目前还处于初期状态,未来可能成为重要的应用领域之一。氢燃料内燃机可充分利用现有内燃机产业基础,目前已经有部分国内企业和高校在该领域取得一些研究成果。氢燃料内燃机发展正进入上升态势,但对于氢燃料内燃机相关零部件的技术要求目前还没有相关的规范。
供氢系统作为氢燃料内燃机中的重要组成部分,面临以下挑战:
1. 喷射流量:
由于氢气密度小,在与传统化石燃料释放相同热量时,所需氢气体积流量大。为了满足氢燃料内燃机高氢气流量的需求,必须提高供氢系统的供氢压力,因此对供氢系统的安全设计和制造精度要求高。
2. 多喷嘴共同工作
由于氢气的可燃范围广,为避免氢气在进气歧管内发生早燃、回火等异常燃烧现象,氢燃料内燃机的供氢系统无法采取传统天然气发动机单点喷射方式,而是采用多点喷射方式或缸内直喷方式,因此供氢系统的设计和制造需要考虑多喷嘴共同工作的特点。
3. 压力波动
由于氢燃料内燃机的供氢系统要求多喷嘴共同工作,多只氢气喷嘴短时间内开启和关闭产生的压力波,会造成氢气稳压轨道内压力波动现象,进而使得氢气喷嘴每循环供氢流量不稳定,各缸燃料不均匀性,导致氢燃料内燃机循环变动增大,影响氢燃料内燃机的正常工作。
为保证氢燃料内燃机工作的稳定性并提升氢燃料内燃机性能,对于氢燃料内燃机供氢系统需要有对应的技术标准,对供氢系统的设计和加工提供指导。北京理工大学作为氢燃料内燃机领域研究的先驱,取得多项研究成果。并多次参与国标、行标的建设,积极参与本批次标准建设工作,有能力承接本次氢燃料内燃机相关标准制订工作。
氢燃料内燃机供氢系统技术规范是氢燃料内燃机标准体系中的重要标准,它对氢燃料内燃机供氢系统提供了通用的设计要求和指标,解决了氢燃料内燃机供氢轨道设计、验证、制造过程中存在的条件不清晰问题,明确了氢燃料内燃机供氢轨道及喷射系统的技术、性能和质量要求,为供氢系统的开发提供了规范。有利于促进氢燃料内燃机产业化进程,支撑氢燃料内燃机健康发展,推动内燃机工业体系与氢能的有效结合,为国家的双碳战略做出贡献,带动氢能、内燃机上下游产业的发展,创造巨大经济和社会效益,推动整个氢能产业的发展和国家能源结构转型。