基于可变气门正时重载柴油机低温燃烧模式下的参数优化

摘要

本文采用三维CFD(computational fluid dynamics)程序KIVA耦合遗传算法GA(genetic algorithm)的方法,对一台重载柴油机低温燃烧LTC(low temperature combustion)模式下的燃烧过程进行了优化计算.在低、中、高三种负荷下,通过同时调整进气门关闭时刻(intake valve closing,IVC)、喷油时刻(start of injection,SOI)、废气再循环率(exhaustgas recirculation,EGR)以及IVC时刻缸内初始温度和压力,实现燃油经济性、氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)以及碳烟(soot)排放的同时最优化.通过一维模拟软件GT-POWER实现IVC时刻缸内初始条件与进气条件的关联以及指示燃油消耗率(indicated specific fuel consumption,ISFC)的修正.优化结果表明:低负荷下,可同时采用IVC早关和晚关策略,采用晚关策略时,需要配合高增压以及70％左右的EGR率,早关策略则需要配合较低的低增压及中等EGR率(40％左右),两种策略下喷油时刻需要在上止点前10–20℃A以避免燃油附壁量过多以及扩散燃烧的问题;中负荷下,IVC时刻需适当提前至104–110℃A BTDC,同时配合中等EGR率(40–50％),并适当提高进气压力,喷油时刻范围与低负荷相近;高负荷下,IVC时刻固定在114℃A BTDC左右,配合低EGR率(20％左右)以及晚喷策略(2.9℃A ATDC),从而避免过高的缸内最高压力及压力升高率.