基于改善柴油机NOx和碳烟折衷关系的喷油和进气参数的数值模拟
柴油机以高效清洁的燃烧方式得到越来越多的市场份额,随着排放法规的日益严格,需要严格控制柴油机排放物的生成。由于传统柴油机扩散燃烧的特点,很难获得较好的NOx和碳烟排放的折衷关系。因此,同时降低NOx和碳烟排放成为当前研究的热点。通过喷油和进气参数与燃烧室的匹配优化,为改善NOx和碳烟排放的折衷关系提供理论参考。 本文基于一台4缸高压共轨轿车柴油机,进行了喷油和进气参数与燃烧室匹配优化的数值模拟研究。首先,利用GT-POWER软件进行了不同工况下的EGR率对柴油机整机性能影响的一维数值模拟研究,为CFD数值模拟计算提供相应的边界条件。随后,为同时降低NOx和碳烟排放,利用改进的KIVA-3V程序,分别进行了喷油和进气相关参数对柴油机燃烧和排放影响的数值模拟研究。 研究结果表明,小锥角单次推后喷射具有改进排放的潜力。通过优化相关参数,在缩短喷油持续期(10 CAD)和提前喷油正时(-6°CA ATDC)的前提下,通过增加 EGR(40％)可提高燃烧效率和降低 NOx和碳烟排放;喷嘴突出长度在1.0 mm时,能有效地改善NOx和碳烟的折衷关系,柴油机燃烧性能较好;通过缩短喷油持续期耦合适当的EGR率,可以实现较好的NOx和碳烟排放的折衷关系。 进行了进气参数匹配的数值模拟研究。低进气压力下实现低温燃烧所需的EGR率较低;通过对比不同进气压力下的EGR率对燃烧效率的影响,比较合适的进气压力为2.0bar;本轿车柴油机在所研究工况(3000r/min,50%负荷,175N·m)实现低排放燃烧的最佳涡流比在1.0左右。
车用柴油机;喷油参数;进气参数;数值模拟;氮氧化物;碳烟排放;折衷关系
天津大学
硕士
动力机械及工程
赵昌普
2013
中文
U464.172
93
2014-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）