高壓共軌柴油機(jī)多次噴射噴霧燃燒三維模擬研究.pdf

1、為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，優(yōu)化柴油機(jī)燃燒過程是非常必要的，而優(yōu)化噴油規(guī)律、采用多次噴射又是柴油機(jī)燃燒優(yōu)化的重要途徑。本文以TY3100CR高壓共軌非道路柴油機(jī)為研究對象，利用通用的CFD軟件STAR-CD及內(nèi)燃機(jī)動網(wǎng)格生成專用工具ES-ICE建立該機(jī)的噴霧燃燒模型，計算并分析多次噴射(預(yù)噴及后噴)對其噴霧、燃燒及排放的影響。
　　 首先針對TY3100CR高壓共軌柴油機(jī)只采用一次主噴射的情況，分析了示功圖、放熱率以及NOx、SO

2、OT排放量等宏觀參量隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化歷程。結(jié)果顯示：該工況放熱率在燃燒起始階段上升過快，會帶來很高的燃燒噪聲；NOx排放從緩燃期階段開始，迅速達(dá)到峰值并幾乎保持不變；SOOT排放主要集中在急燃期后期到緩燃期的階段，隨后大部分被燃燒氧化。
　　 在此基礎(chǔ)上，從微觀上分析了只有一次主噴射工況燃油的蒸發(fā)流動過程，缸內(nèi)溫度場的演變過程，以及兩者對NOx和SOOT排放的影響。可知NOx在溫度超過2000K的區(qū)域生成并且高濃度區(qū)域?qū)?yīng)溫度的

3、最大值區(qū)域；SOOT濃度分布與燃油濃度相對應(yīng)，燃油蒸汽內(nèi)層的高濃度區(qū)域由于高溫缺氧，SOOT濃度較高。并且，SOOT的最終集聚區(qū)域主要在燃燒室的凹坑近壁面。
　　 最后，提出不同的多次噴射方案(一次預(yù)噴射+主噴射以及主噴射+一次后噴射的方案)，通過仿真計算，獲得了各方案下的缸內(nèi)流場、油氣混合以及燃燒相關(guān)微觀場結(jié)果。分析了采用一次預(yù)噴射加主噴射的情況下，不同預(yù)主噴間隔以及不同預(yù)噴射燃油量對噴霧燃燒的影響；然后分析了主噴射加一次后噴

4、射的情況下，不同主后噴間隔及不同后噴燃油量對發(fā)動機(jī)噴霧燃燒的影響。得出的主要結(jié)論如下：
　　 1、對于一次預(yù)噴射加主噴射的工況，少量預(yù)噴燃油量(5％)結(jié)合相對適中的預(yù)主噴間隔(10℃A)可以較好地改善缸內(nèi)氣流運(yùn)動，較好地起到引燃初期主噴射燃油的作用。排放方面，與一次噴射相比，該工況的NOx和SOOT略有增加，這是因?yàn)轭A(yù)噴射燃油在主噴射開始初期便發(fā)生了燃燒，加上主噴射時刻并未推遲，造成了預(yù)混合燃燒量增加，從而預(yù)混合燃燒溫度增加，N