多次噴射對(duì)柴油機(jī)性能和排放影響的模擬研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)經(jīng)歷了一百多年不斷的發(fā)展和改進(jìn)，已被廣泛地運(yùn)用到了人們生活的各個(gè)角落。它給人們帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)也帶來(lái)了極其嚴(yán)重的能源危機(jī)及排放物污染問(wèn)題。近幾十年來(lái)，排放物的控制一直是內(nèi)燃機(jī)研究的熱點(diǎn)之一。由于電控高壓共軌系統(tǒng)能夠獨(dú)立、靈活地控制噴油參數(shù)，柴油機(jī)可以在一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中采取分段、多次的噴油--多次噴射策略，改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒過(guò)程，進(jìn)而提高柴油機(jī)的性能，尤其是在排放控制方面。目前國(guó)內(nèi)對(duì)多次噴射的研究剛剛起步，且以試驗(yàn)研究為主。所

2、以，借助商用軟件，運(yùn)用模擬分析的方法來(lái)研究多次噴射策略具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以一臺(tái)采用電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)為研究對(duì)象，分別采用預(yù)噴-主噴、主噴-后噴、預(yù)噴-主噴-后噴等多次噴射策略，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件AVLFIRE對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，對(duì)比分析了計(jì)算結(jié)果，總結(jié)各個(gè)噴油策略對(duì)柴油機(jī)性能和排放的影響規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化了噴油規(guī)律。主要內(nèi)容和得到的結(jié)論主要有以下幾個(gè)方面：
　　 1.分

3、析CFD仿真計(jì)算的理論，建立合理的數(shù)學(xué)模型，為計(jì)算提供理論依據(jù)。本文中FIRE軟件計(jì)算所需模型主要包括燃燒室流場(chǎng)的基本控制方程組、k-ε雙方程湍流模型、WAVE噴霧模型、EBU湍流控制燃燒模型、Enable湍流擴(kuò)散模型、Shell點(diǎn)火模型和廢氣生成模型等。
　　 2.應(yīng)用三維繪圖軟件Pro/E對(duì)該柴油機(jī)的燃燒室建立幾何模型。將幾何模型導(dǎo)入AVLFIRE軟件中，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置計(jì)算需要的初始條件和邊界條

4、件。以最大扭矩轉(zhuǎn)速2400r/min，全負(fù)荷作為全部仿真計(jì)算工況，首先對(duì)原機(jī)的單次噴射情況進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，采用預(yù)噴-主噴、主噴-后噴、預(yù)噴-主噴-后噴等策略，進(jìn)行仿真計(jì)算。
　　 3.在保證單個(gè)循環(huán)總油量不變的前提下，預(yù)噴燃油放熱可以縮短主噴的著火滯燃期、減少預(yù)混合燃燒量，造成缸內(nèi)溫度升高、放熱提前且向上止點(diǎn)附近移動(dòng)。預(yù)噴使得NOx排放會(huì)上升，Soot排放減少。但整體來(lái)看，合理地選擇預(yù)噴參數(shù)可以改善