第1章緒論 1
1.1能源與燃料 1
1.1.1化石能源 1
1.1.2可再生能源 4
1.1.3生物能源 5
1.1.4能源載體 6
1.2氫能 6
1.2.1氫氣制備與生產(chǎn) 6
1.2.2氫氣儲(chǔ)存 8
1.2.3氫氣運(yùn)輸 9
1.2.4氫能應(yīng)用 9
1.3汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與問(wèn)題 10
1.3.1汽車(chē)保有量及發(fā)展趨勢(shì) 10
1.3.2汽車(chē)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題 11
1.3.3主要技術(shù)對(duì)策分析 11
1.4動(dòng)力技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與問(wèn)題 13
1.4.1中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)發(fā)展情況 13
1.4.2氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)進(jìn)展 13
參考文獻(xiàn) 15

第2章氫氣性質(zhì)與燃燒基礎(chǔ) 17
2.1氫氣的物理化學(xué)特性 17
2.1.1氫氣理化參數(shù)及分析 17
2.1.2氫氣的可壓縮性 19
2.2著火與點(diǎn)火 23
2.2.1著火特性 23
2.2.2點(diǎn)火能量 23
2.3層流與湍流燃燒特性 24
2.3.1氫氣層流燃燒特性 24
2.3.2氫氣湍流燃燒特性 26
2.4氫-空混合氣燃燒機(jī)理 27
2.4.1典型燃燒機(jī)理 27
2.4.2化學(xué)反應(yīng)機(jī)理驗(yàn)證 28
參考文獻(xiàn) 29

第3章氫-空混合氣形成過(guò)程 31
3.1氫氣噴射方式 31
3.1.1氫氣噴射方式比較 31
3.1.2進(jìn)氣道氫氣噴射 33
3.1.3氫氣缸內(nèi)直噴 34
3.2氫氣噴嘴 34
3.2.1電磁閥驅(qū)動(dòng)式 35
3.2.2壓電晶體驅(qū)動(dòng)式 35
3.2.3氫氣噴嘴的開(kāi)發(fā)難點(diǎn) 35
3.2.4噴嘴動(dòng)態(tài)工作特性 37
3.3氫氣噴射特性 39
3.3.1氫氣射流特性理論基礎(chǔ) 39
3.3.2氫氣射流特性試驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試方法 42
3.3.3典型PFI噴嘴射流特性 43
3.3.4典型DI噴嘴射流特性 46
3.4混合氣形成數(shù)值模擬 47
3.4.1均勻性評(píng)價(jià) 47
3.4.2典型噴射模型計(jì)算基礎(chǔ) 48
3.4.3進(jìn)氣道氫氣噴射與混合 49
3.4.4缸內(nèi)氫氣直接噴射與混合 52
參考文獻(xiàn) 54

第4章氫內(nèi)燃機(jī)燃燒與性能 56
4.1點(diǎn)火方式 56
4.1.1火花點(diǎn)火 56
4.1.2壓縮著火 57
4.1.3柴油微引燃 57
4.2氫-空混合氣缸內(nèi)燃燒特性 57
4.2.1缸內(nèi)燃燒階段劃分 57
4.2.2不同工況燃燒特性 60
4.3氫內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)變動(dòng) 71
4.3.1循環(huán)變動(dòng)評(píng)價(jià)方法 71
4.3.2循環(huán)變動(dòng)特性 71
4.4缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬 74
4.4.1一維性能模擬 75
4.4.2三維燃燒仿真 76
4.5氫內(nèi)燃機(jī)的異常燃燒 77
4.5.1回火 77
4.5.2早燃 79
4.5.3爆震 81
參考文獻(xiàn) 84

第5章氫內(nèi)燃機(jī)污染物生成與控制 87
5.1氫內(nèi)燃機(jī)污染物排放特性 87
5.1.1NOx生成機(jī)理 87
5.1.2氫內(nèi)燃機(jī)NOx排放特性 89
5.2NOx排放控制方法 90
5.2.1混合氣濃度控制 90
5.2.2噴射和點(diǎn)火優(yōu)化 91
5.2.3廢氣再循環(huán) 92
5.2.4噴水技術(shù) 95
5.3后處理器 95
5.3.1類(lèi)柴油機(jī)后處理系統(tǒng) 96
5.3.2類(lèi)汽油機(jī)后處理系統(tǒng) 96
5.4排放控制策略 97
5.4.1BMW控制策略 97
5.4.2三級(jí)跨越式控制策略 98
5.4.3超低NOx排放控制策略 99
參考文獻(xiàn) 100

第6章氫內(nèi)燃機(jī)及車(chē)輛設(shè)計(jì) 102
6.1氫內(nèi)燃機(jī)熱力學(xué)開(kāi)發(fā) 102
6.1.1燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 102
6.1.2配氣相位優(yōu)化 104
6.2系統(tǒng)及零部件開(kāi)發(fā) 105
6.2.1點(diǎn)火系統(tǒng) 105
6.2.2噴射系統(tǒng) 105
6.2.3冷卻系統(tǒng) 105
6.2.4潤(rùn)滑系統(tǒng) 106
6.2.5曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng) 107
6.2.6電子控制系統(tǒng) 107
6.3氫內(nèi)燃機(jī)增壓匹配 108
6.3.1氫內(nèi)燃機(jī)增壓的難點(diǎn) 108
6.3.2壓氣機(jī)與渦輪選型 109
6.4設(shè)計(jì)實(shí)踐案例 112
6.4.1增壓直噴氫內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性提升 112
6.4.2增壓直噴氫內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化 115
6.5氫內(nèi)燃機(jī)材料 116
6.5.1氫脆與氫腐蝕 116
6.5.2防控策略 117
6.6車(chē)載儲(chǔ)氫與供氫系統(tǒng) 118
6.6.1車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng) 118
6.6.2車(chē)載供氫系統(tǒng) 119
6.7氫內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng) 120
6.8氫內(nèi)燃機(jī)及車(chē)輛安全 121
6.8.1整機(jī)安全要求 121
6.8.2車(chē)輛安全要求 122
6.8.3氫內(nèi)燃機(jī)TCO分析 123
參考文獻(xiàn) 123

第7章氫內(nèi)燃機(jī)測(cè)試技術(shù) 125
7.1氫內(nèi)燃機(jī)測(cè)試 125
7.1.1實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)及要求 125
7.1.2試驗(yàn)常用參數(shù)計(jì)算方法 127
7.1.3燃燒壓力測(cè)試與修正 128
7.1.4主要性能及排放測(cè)試 131
7.2零部件及專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試 133
7.2.1氫氣噴嘴測(cè)試 133
7.2.2供氫系統(tǒng)測(cè)試 137
7.2.3機(jī)油測(cè)試 138
7.3試驗(yàn)平臺(tái)安全性 140
7.4氫內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛測(cè)試 141
參考文獻(xiàn) 141

第8章氫氣摻混燃料 143
8.1摻氫燃料參數(shù) 144
8.1.1燃料參數(shù)及分析 144
8.1.2摻氫比與空燃比 144
8.2天然氣摻混氫氣 145
8.3汽油摻混氫氣 148
8.4柴油摻混氫氣 149
8.5醇類(lèi)摻氫 151
8.5.1甲醇重整 151
8.5.2甲醇摻混氫氣 152
8.5.3其他醇類(lèi)摻混氫氣 153
8.6氨氣摻燒 154
8.6.1氨柴混合燃燒 155
8.6.2氨氫混合燃燒 156
參考文獻(xiàn) 159

第9章其他氫能動(dòng)力 162
9.1燃燒式動(dòng)力裝置 162
9.1.1火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 162
9.1.2葉片式發(fā)動(dòng)機(jī) 163
9.2燃料電池 165
9.2.1燃料電池分類(lèi) 166
9.2.2燃料電池工作原理 169
9.2.3燃料電池未來(lái)展望 176
9.2.4燃料電池與氫內(nèi)燃機(jī)的比較 178
9.3氫能復(fù)合動(dòng)力裝置 179
9.3.1氫燃料電池和鋰電池混合系統(tǒng) 179
9.3.2燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)復(fù)合動(dòng)力裝置 180
9.3.3氫氧輔助動(dòng)力裝置 181
參考文獻(xiàn) 181