基于低温高密度燃烧理论的柴油机进气初始条件与喷油正时规律研究

摘要

由于柴油机具有较高的热效率，以及在HC和CO排放上均优于汽油机。然而，柴油机的NOx和碳烟排放量存在“此消彼长”的关系的规律，同时减少两种排放物相当困难。由于后处理器技术成本较高，且受到后处理器转化效率的限制，因此通过内燃机机内净化有可能是最有效、最经济的净化措施，由此提出了一种新型的燃烧方式，即:低温高密度燃烧技术，通过提高进气压力、EGR等措施来降低燃油燃烧温度，以避开NOx和碳烟的排放区域，就有可能实现超低排放，达到不使用后处理装置或只使用简化后处理装置，就能同时降低两种排放物的口的。南于传统的实验方法对柴油机的工作过程的研究成本较高，那么通过计算机三维软件对柴油机进行模拟仿真不失为一种好手段。
　　 本文阐述了低温高密度燃烧的原理以及研究现状，系统地介绍了软件计算过程的控制方程组、湍流燃烧模型和排放模型。利用三维模拟软件FIRE对4100车用柴油机工作过程进行仿真模拟，首先建立模型并验证模型的正确性以后，运用正交试验法建立18次试验方案，并分析了进气压力、进气温度、喷油提前角和喷油持续期四个因素对柴油机经济性、动力性、排放性等各项性能指标影响的主次顺序，另外，分别得出了动力性、经济性、排放性以及能同时降低碳炯和氮氧化物排放的各优化方案。