本文關(guān)鍵詞：燃油噴射參數(shù)對(duì)柴油機(jī)EGR分層燃燒影響的模擬研究

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【摘要】：內(nèi)燃機(jī)燃燒及排放性能之間的折衷關(guān)系是內(nèi)燃機(jī)界最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。為了改善柴油機(jī)排放，出現(xiàn)很多新型燃燒模式，一般采用較高EGR結(jié)合靈活的噴油規(guī)律，但較大的EGR率必然引起冷卻負(fù)擔(dān)過(guò)大和熱效率降低等負(fù)面問(wèn)題。為此，提出了EGR分層的概念，希望通過(guò)改善缸內(nèi)進(jìn)氣組分的分布，降低缸內(nèi)引入EGR量，實(shí)現(xiàn)既可有效控制排放物生成又能降低EGR對(duì)柴油機(jī)的負(fù)面影響的作用。本文針對(duì)CA6DL2-35E3重型電控共軌系統(tǒng)柴油機(jī)，利用STAR-CD軟件搭建數(shù)值模擬平臺(tái)，借助時(shí)序進(jìn)氣即進(jìn)氣過(guò)程分階段通入不同氣體組分形成的缸內(nèi)EGR分層，模擬分析研究燃油噴射參數(shù)的變化對(duì)柴油機(jī)的燃燒和排放的影響，揭示單因素變量條件下時(shí)序進(jìn)氣較均勻進(jìn)氣進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的根本原因。 選取以1650r/min，噴油壓力為120MPa，噴孔直徑為0.186mm，噴油時(shí)刻為-8oCA ATDC的單次噴射噴油規(guī)律作為原機(jī)工況點(diǎn)，借助時(shí)序進(jìn)氣方式形成缸內(nèi)EGR分層，分別調(diào)整噴油壓力、噴孔直徑和噴油時(shí)刻對(duì)柴油機(jī)燃燒和排放進(jìn)行模擬分析。研究結(jié)果表明：時(shí)序進(jìn)氣時(shí)，隨著噴油壓力提高和噴孔直徑減小，NO和Soot分別單調(diào)性增加和減�。蝗加挽F化質(zhì)量變好，燃燒得到了改善，指示熱效率單調(diào)上升；說(shuō)明提高噴油壓力和采用小噴孔直徑能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能和降低Soot排放。噴油時(shí)刻提前，NO和Soot排放分別單調(diào)增大和減小，滯燃期內(nèi)形成的混合氣較多，燃燒更靠近上止點(diǎn)，預(yù)混燃燒比例增大，熱效率得到了提高。保持噴射參數(shù)單因素變量不變時(shí)，時(shí)序進(jìn)氣較均勻進(jìn)氣NO和Soot排放均有降低，其中原機(jī)工況點(diǎn)NO和Soot分別下降33%，13%；卻也造成燃油經(jīng)濟(jì)性略有惡化。保持相同的缸內(nèi)CO2率，時(shí)序進(jìn)氣方式可實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)EGR分層，其中CO2上濃下稀分布，O2下濃上稀分布；主噴燃燒區(qū)域存在相對(duì)較高的CO2率，滯燃期延長(zhǎng)，缸內(nèi)燃燒溫度降低，第一放熱率峰值提高，但缸內(nèi)壓力偏低。 模擬分析不同噴油策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響，明確采用多次噴射條件下時(shí)序進(jìn)氣較均勻進(jìn)氣能進(jìn)一步降低排放的原因。研究結(jié)果表明：時(shí)序進(jìn)氣時(shí)，多次噴射可以進(jìn)一步降低NO和Soot排放，但也造成燃油經(jīng)濟(jì)性惡化及熱效率降低等負(fù)面影響。由后噴量和主后噴間隔角度變化導(dǎo)致的Soot排放變化分別存在相應(yīng)的最小值拐點(diǎn)，綜合考慮熱效率，本模擬中選取后噴量10%，主后噴間隔角4oCA工況點(diǎn)為發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)化工況點(diǎn)。保持循環(huán)噴油量不變，時(shí)序進(jìn)氣時(shí)采用帶后噴的噴油規(guī)律，，后噴燃油造成缸內(nèi)擾動(dòng)以及滾流運(yùn)動(dòng)將引導(dǎo)燃燒室底部較濃的O2及時(shí)補(bǔ)充到主噴燃燒造成的缺氧區(qū)，改善缸內(nèi)后期燃燒環(huán)境同時(shí)利于碳煙后期的氧化。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK421.2

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本文編號(hào)：1187795