高效率低排放柴油機的開發

高效率低排放柴油機的開發

柴油機因其較高的壓縮比和較低的損失，而在商用車領域得到了廣泛應用。柴油機存在的主要問題是NOx和PM排放較高。為了滿足嚴格的排放法規要求，對柴油機的開發開始朝向高效率、低排放的方向發展。利用仿真的方法開發滿足要求的柴油機能夠縮短開發周期，并減少開發成本，便于對開發初期做出更改。

為了開發出滿足目標要求的柴油機，需要了解如何實現柴油機的高效率、低排放。通過對柴油機的缸內燃燒過程進行控制，能夠有效地降低NOx和PM排放，同時提高柴油機效率。對缸內燃燒過程進行控制的傳統方法是通過缸內擴散燃燒火焰的控制實現的，但是這種控制方法已經無法再降低柴油機的NOx和PM排放。考慮到廢氣再循環（EGR）對柴油機效率和排放的影響，采用將同一曲軸轉角下燃油噴射量與EGR注入量耦合的方法，實現對缸內燃燒過程的控制。對該方法的有效性進行仿真驗證時，采用OpenFOAM計算流體動力學（CFD）仿真軟件作為仿真平臺，并使用改進的DieselFoam求解器來模擬柴油液滴破碎、液滴蒸發和燃油空氣混合。設定噴射壓力150MPa、噴射持續時間6.8ms、噴油孔直徑0.1mm。采用查爾姆斯理工大學開發的正庚烷模型作為燃油模型，用來模擬燃油噴霧的燃燒過程。該燃油模型包含57種物質和290個化學動力學反應模型。通過對燃燒過程仿真結果分析，驗證了能夠利用燃油噴射量與EGR注入量的同軸耦合對燃燒過程進行控制，基于此可實現柴油機的開發。

刊名：Earth and Environmental Science（英）

刊期：2016年第32期

作者：R J Ho et al

編譯：陳丁躍