EGR率對柴油機(jī)燃燒排放性影響仿真分析.pdf

1、柴油機(jī)應(yīng)用越來越廣泛,但是車輛排放法規(guī)也越來越嚴(yán)格,尤其是NO和微粒之間的矛盾關(guān)系很難解決,所以我們必須尋求有效的排放控制措施。研究表明EGR能夠顯著地降低NO,但仍需從微觀角度細(xì)致深入地揭示其作用機(jī)理;EGR對碳煙顆粒產(chǎn)生的影響比較復(fù)雜,因此應(yīng)該從宏觀和微觀兩個(gè)角度探討和揭示EGR對碳煙微粒的影響;利用Φ-T圖綜合分析缸內(nèi)整體燃燒過程,找出碳煙和NO的生成條件;在EGR作用的基礎(chǔ)之上,加入渦流比這一單因素,探討渦流強(qiáng)度對柴油機(jī)性能的改

2、善作用。本文運(yùn)用仿真手段針對以上幾個(gè)問題依次展開研究。
　　 利用三維仿真軟件AVL FIRE中的ESE模塊建立4100直噴式柴油機(jī)的幾何模型和計(jì)算網(wǎng)格;通過CFD模塊設(shè)定邊界條件、初始條件,設(shè)定合理的計(jì)算步長,選取噴霧子模型、燃燒子模型、排放子模型并調(diào)整各個(gè)參數(shù),構(gòu)建科學(xué)而合理的模擬平臺。每循環(huán)供油量,缸內(nèi)的初始條件壓力、溫度、密度及渦流強(qiáng)度等,邊界條件氣缸蓋溫度、氣缸壁溫度等都保持不變,首先設(shè)置單因素EGR率變化,找出EGR

3、率對柴油機(jī)性能的影響;再設(shè)置單因素渦流比變化,分析渦流強(qiáng)度的改變對柴油機(jī)性能的影響。
　　 首先對3200r/min、50％負(fù)荷、渦流比2.3、無EGR工況的燃燒過程進(jìn)行三維數(shù)值模擬;然后分別加入0.1、0.15、0.2、0.3、0.4等的EGR,模擬它們的燃燒過程,分析EGR對燃燒和排放的影響;設(shè)EGR率為0.4不變,改變渦流比(1.5、2、2.3、2.6、3、3.5、4),得到渦流比該柴油機(jī)燃燒及排放影響規(guī)律。結(jié)果表明:一、

4、EGR能顯著地降低NO。二、隨著EGR的增大,缸內(nèi)燃燒平均溫度降低,根據(jù)溫度降低幅度,碳煙呈現(xiàn)不同的態(tài)勢,當(dāng)缸內(nèi)溫度大于1800K時(shí),EGR能增大碳煙生成量;當(dāng)缸內(nèi)溫度小于于1800K時(shí),EGR能減少碳煙生成量。三、由Φ-T(當(dāng)量比-溫度)圖分析得知,當(dāng)量比小于2,而且局部燃燒溫度保持在2200K以下才能避免高濃度NO產(chǎn)生;碳煙的生成條件是高當(dāng)量比和中間燃燒溫度區(qū)域(1800K～2200K)。四、加大渦流比能改善缸內(nèi)燃燒,在小幅度升高溫