化學計量燃燒柴油機降低油耗的噴油策略優化

化學計量燃燒柴油機降低油耗的噴油策略優化

研究了化學計量燃燒柴油機降低油耗的優化方案，對不同的噴油策略、噴油包含角及初始條件進行了仿真研究。

研究中使用的仿真模型在排量為1.9L的4缸高速直噴柴油機上進行驗證。由于噴油器為8孔均勻分布，為了提高計算效率，采用了45°的部分網格進行仿真計算。研究中對包括噴油時刻、噴油包含角及噴油時間間隔等噴射參數進行優化，設置了多組進氣門關閉時刻的初始溫度與壓力，以確定最佳初始條件。此外，還使用了疏松網格和密網格兩種網格，以研究仿真過程對網格密度的依賴性。

在當量燃燒柴油機中，諸如CO、HC、NOx等排放可通過三元催化轉換器處理，而SOOT（碳煙）排放也可利用微粒捕集器處理，因此本文將燃油消耗作為主要的優化目標。研究結果表明，在柴油機當量燃燒工況下，在上止點前40°開始噴油，油耗效果最佳，此時噴油包含角為130°、噴油壓力為150MPa、EGR率為60%、進氣中氧氣摩爾質量約為9.12。缸內初始溫度設置對油耗有較大影響。將噴油量分別為50%的二次噴射與較小的噴油包含角結合，與單次噴射相比能很好地提高氧利用率，較低的氧濃度會增大滯燃期。優化方案的油耗降低到164g/kWh，與未優化前的186g/ kWh相比，油耗改善了11.8%。此外，NOx、CO、HC排放也同時降低。優化方案的總放熱量有所提高，原因是改進的噴油策略使CO和HC排放降低，提高了燃料利用率。最高燃燒溫度與優化前相比有所降低，從而使NOx排放降低。

刊名：Fuel（英）

刊期：2012年第93期

作者：Daesik Kim et al

編譯：韓曉梅