CFD耦合化學動力學模擬EGR對柴油機燃燒的影響

李軍成　韓志玉　李佳峰　陳征

摘要：研究了柴油機低速部分負荷工況引入不同EGR對缸內燃燒排放特性的影響. 將CHEMKINⅡ化學反應求解器集成到KIVA 3V Release 2程序中， 用正庚烷化學反應機理替代柴油燃燒， 建立柴油機缸內燃燒數值模擬模型； 結合試驗數據， 模擬分析噴油時刻保持不變， EGR率（廢氣再循環）從0%增加到 60%的燃燒過程、NOx和碳煙排放. 結果表明： 引入大比例EGR后點火延遲明顯增長， 燃燒相位推遲， 燃燒溫度降低； 較低燃燒溫度避開了NOx的高濃度生成區， EGR率60%時NOx排放比無EGR時降低93.5%； 但高EGR率未使燃燒路徑避開碳煙生成區， 加之較低的氧濃度不利于碳煙的氧化， 碳煙排放增高.

關鍵詞：柴油機；廢氣再循環；燃燒模擬；化學動力學

中圖分類號：TK421.2 文獻標識碼：A

各工況模擬計算的缸內壓力曲線和放熱率曲線如圖9所示.由圖可知，隨著EGR率的增加，滯燃期增長，使得燃燒相位移向膨脹行程.引入的EGR改變了進氣的組分，使得缸內壓縮壓力略有降低且隨著EGR率的增大降低幅度增大.在著火延遲增加和壓縮壓力下降的共同影響下，大EGR率的缸內燃燒壓力相對較低.

4結論

1）編寫的接口程序成功地將CFD程序KIVA和氣相化學反應求解器CHEMKIN耦合起來，實現了缸內流場求解與化學反應的聯合模擬，形成了基于化學動力學機理的柴油機模擬燃燒模擬平臺.

4）在噴油參數不變的條件下，大比例EGR雖然控制缸內溫度，但是燃燒過程中局部過濃的現象仍然存在，燃燒路徑無法完全避開高濃度碳煙生成區.因此，要實現低碳煙排放，必須優化噴油策略，增加油氣混合的均勻度.

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