在開(kāi)發(fā)一款機(jī)車(chē)柴油機(jī)過(guò)程中,采用仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究在最高爆發(fā)壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)限值的前提下,如何優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù),使柴油機(jī)在排放達(dá)標(biāo)時(shí)能獲得理想的油耗指標(biāo)。仿真結(jié)果顯示,相比推遲噴油提前角,強(qiáng)米勒可以更有效降低NO_X排放,缺點(diǎn)是渦輪前排溫升高和油耗增加。進(jìn)一步的試驗(yàn)研究表明,在同為5℃A噴油提前角時(shí),標(biāo)定工況點(diǎn)強(qiáng)米勒方案比中米勒方案的NO_X排放降低58%,但是油耗增加1.1%,PM排放增加30.2%,渦輪前排溫增加7.4%。增大強(qiáng)米勒方案的噴油提前角,相比中米勒5℃A提前角方案,PM排放仍然增加18.3%,渦輪前排溫增加5.3%�？紤]到中米勒方案NO_X比排放量6.68g/(kW·h),通過(guò)部分負(fù)荷工況點(diǎn)的優(yōu)化,按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的加權(quán)排放值可以滿(mǎn)足EPATier3法規(guī)要求,PM排放和渦輪前排溫遠(yuǎn)低于強(qiáng)米勒方案。因此,綜合各方面性能參數(shù)的比較結(jié)果,在滿(mǎn)足排放要求的前提下,中米勒為優(yōu)選方案。

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圖1柴油機(jī)仿真計(jì)算模型

根據(jù)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)布局參數(shù)，建立Boost一維仿真計(jì)算模型，見(jiàn)圖1。Boost中氣缸內(nèi)燃燒模型的設(shè)定對(duì)計(jì)算的準(zhǔn)確性影響很大。該計(jì)算模型中，缸內(nèi)燃燒模型選用AVLMCC模型。該模型由輸入的噴油器參數(shù)和噴油規(guī)律計(jì)算得到燃油噴入氣缸時(shí)的噴射速率及動(dòng)能[10]。

圖2計(jì)算和實(shí)測(cè)的缸內(nèi)壓力對(duì)比

為檢驗(yàn)仿真模型的合理性，選擇轉(zhuǎn)速1000r/min、滿(mǎn)負(fù)荷工況為計(jì)算工況。圖2為該工況下計(jì)算的示功圖與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。從圖2可看出，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較吻合，最大值數(shù)值相差0.53MPa，誤差約為3.2%。圖3是柴油機(jī)牽引工況下（不同轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷）扭矩、油耗、NOX排放計(jì)算....

圖3扭矩、油耗及NOX排放計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比

圖3是柴油機(jī)牽引工況下（不同轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷）扭矩、油耗、NOX排放計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比，可以看出：不同工況點(diǎn)下扭矩的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合；油耗的計(jì)算結(jié)果在低轉(zhuǎn)速工況點(diǎn)略高于實(shí)測(cè)值，在高轉(zhuǎn)速工況點(diǎn)吻合較好，最大誤差為2%;NOX排放的計(jì)算結(jié)果低于實(shí)測(cè)結(jié)果，誤差在4.5%～7.8....

圖4米勒強(qiáng)度對(duì)燃燒過(guò)程的影響

隨著米勒強(qiáng)度加強(qiáng)，缸內(nèi)充量減少，實(shí)際有效壓縮比[11-12]減小，導(dǎo)致缸內(nèi)平均壓力降低，強(qiáng)米勒比弱米勒最大缸內(nèi)壓力下降了19%。對(duì)比燃燒放熱率曲線(xiàn)，隨著米勒強(qiáng)度增強(qiáng)，缸內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)降低，計(jì)算顯示，強(qiáng)米勒過(guò)量空氣系數(shù)僅有2.12，相比中米勒低5.7%，比弱米勒低9.9%，因此，米....

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