進(jìn)氣條件對柴油機(jī)低溫燃燒過程影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、NOx和碳煙（soot）的排放主要和缸內(nèi)的局部燃燒溫度和局部當(dāng)量比有關(guān)。傳統(tǒng)柴油機(jī)燃燒過程中，由于較高的燃燒溫度，僅僅通過改變局部當(dāng)量比很難同時(shí)降低NOx和soot的排放，因而人們提出了低溫燃燒模式（LTC）。在低溫燃燒模式中，由于較低的燃燒溫度，NOx和soot的生成速率都非常低，因而可以同時(shí)降低NOx和soot排放。低溫燃燒主要通過大量的廢氣再循環(huán)（EGR）實(shí)現(xiàn)。
　　本文以一款六缸柴油機(jī)為原型，利用KIVA-3V軟件建立了三

2、維數(shù)值模型，用以研究EGR率對缸內(nèi)燃燒過程和排放的影響。為了分別研究EGR的稀釋效應(yīng)和熱效應(yīng)，作者設(shè)計(jì)了三種熱容的進(jìn)氣成分，分別代表低熱容、中等熱容和高熱容，每種進(jìn)氣成分的氧濃度由8％逐漸變化到18%。另外研究了EGR溫度和進(jìn)氣壓力對柴油機(jī)低溫燃燒過程的影響。
　　研究結(jié)果表明，隨著EGR率的不斷增加，缸內(nèi)最高燃燒溫度降低，NOx排放逐漸降低，soot的排放呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢（Soot-Bump）。低EGR率下，soot排放較

3、低是因?yàn)檩^高的soot氧化速率，高EGR率下soot排放較低是因?yàn)檩^低的soot生成速率。EGR的熱效應(yīng)主要通過影響滯燃期來影響燃燒過程，EGR的稀釋效應(yīng)是EGR可以實(shí)現(xiàn)低燃燒溫度的主要原因。由于EGR熱效應(yīng)的存在，使得Soot-Bump曲線向著低EGR率的方向移動(dòng)。EGR溫度升高，導(dǎo)致進(jìn)氣溫度升高，噴油時(shí)刻缸內(nèi)溫度升高，滯燃期縮短，且EGR率越高，EGR溫度對滯燃期的影響越大。EGR溫度越高，熱節(jié)流作用越明顯，進(jìn)氣量越少。缸內(nèi)最高燃燒

4、溫度隨EGR溫度變化較小，因而不同EGR溫度下NOx排放的差異較小。EGR溫度增加會(huì)使Soot-Bump曲線向著高EGR率的方向移動(dòng)，加大了實(shí)現(xiàn)低溫燃燒的難度。增加進(jìn)氣壓力會(huì)增加缸內(nèi)混合氣密度，進(jìn)而增加缸內(nèi)氧含量，降低滯燃期，尤其是在大EGR率下，進(jìn)氣壓力對滯燃期的影響較大。進(jìn)氣壓力增加會(huì)弱化點(diǎn)火時(shí)刻缸內(nèi)油氣的混合程度。在低EGR率下，進(jìn)氣壓力增加，最高燃燒溫度降低；在中高EGR率下，進(jìn)氣壓力增加，最高燃燒溫度增加。NOx的排放與最高燃