氢气已被确定为内燃机 (ICE) 应用中一种有前途的脱碳燃料，可用于许多领域，包括重型公路和越野、发电、船舶等。氢气 ICE 可以实现高功率密度和非常低的尾气排放。然而，也存在挑战；为具有自己特定混合、燃烧率和燃烧控制需求的气体燃料设计系统，这可能与传统产品不同。氢气 ICE 的主要污染物是 NOx，可以通过以非常稀薄的当量比运行发动机并使用废气再循环 (EGR) 来解决。计算流体动力学 (CFD) 是一种有价值的工具，可用于模拟不同条件下的燃烧特性，如 SAE-2023-01-0197 中所述，它还可用于预测热负荷。能够确定动力缸组件的热分布和温度对于 ICE 项目的设计和开发始终至关重要。在考虑将氢气作为清洁氢内燃机设计和燃料转换实施的替代燃料时，这仍然是一项关键要求。近年来，用于燃烧和热预测的 CFD 分析工具的速度和准确性有了显着提高，但这些工具仍然存在交付周期，可能会阻碍它们在早期概念工作或参数研究中的使用。SAE-2022-01-0597 提出了一种新的基于 FE 的分析工具，作为 3D CFD 的补充，它使用物理模型和半经验相关性计算热边界条件。本文介绍了该工具的扩展，以支持包括氢气在内的替代燃料，并在转换为使用直接喷射氢气运行的欧 VI HD 柴油发动机上进行了验证。在包括 lambda 摆动在内的满负荷和部分负荷条件下给出了结果和测量结果，以研究不同当量比对结构温度的影响。

SAE 2023-01-1675
将于 2023 年 11 月 7 日至 9 日在 SAE 能源与推进会议和展览会上发表