高压缩比氩动力循环发动机

注水消除爆震

采用氩氧混合气为工质并引入缸内喷水，在不显著损失效率的前提下实现爆震抑制，使压缩比从5.5:1提升至9.6:1成为可能。

Jin, Shaoye · 邓俊 · Xie, Kaien · Liang, Xinghu · Chenxu, Wang · Ding, Weiqi · 李理光

Applied Energy 2023

参数信息

峰值指示热效率

53.50 %

爆震强度

3.4 MPa

爆震消除所需喷水量

16 mg/cycle

注水后峰值指示热效率

52.41 %

最大平均指示压力

0.64 MPa

典型空气循环氢发动机图示因子

90 %

技术优势

爆震可零成本消除

仅需 16 mg/循环的喷水量即可完全消除爆震，无需采用复杂燃烧室改造或降低压缩比。

效率几乎不损失

消除爆震的同时，峰值指示热效率仅从 53.50% 降至 52.41%，损失不足 1.1 个百分点，仍显著高于传统空气循环氢发动机的常规水平。

压缩比提升近一倍

从爆震限制的 5.5:1 提升至 9.6:1，显著提高理论循环热效率上限，且无需改变发动机基本架构。

应用场景

• 零排放动力装置：用氩氧闭循环实现零氮氧化物排放，并靠注水解除爆震限制，适合氢燃料零排放车辆和发电机组。
• 氩气循环发动机：本方案直接将爆震限制的压缩比从 5.5:1 提升至 9.6:1，是该类发动机走向实用的关键一步。
• 无人机动力系统：氩气循环高效率和零排放特性可延长无人机续航，注水抑制爆震可使发动机在高负荷下稳定运行。