低排放柴油机燃烧的新概念

摘要

为了降低柴油机NOx和颗粒排放,用数值模拟发动机试验和观察燃烧过程方法研究了柴油机燃烧的一种新概念。该概念（HiMICS:均质合理的多次喷射燃烧系统）为预混合压缩着火燃烧与多次喷射相结合的方式。用与标准的单次喷射和先导喷射的比较方法研究了HiMICS方式的燃烧特性。HiMICS方式要求在从进气行程早期到压缩行程中期这一时期内完成预先喷油形成预混合气。采用改进的KIVA-Ⅱ程序分析了每一种喷油模式对发动机性能和排放量的影响。模拟结果表明,HiMICS燃烧系统的燃油耗与NOx排放量之间的折衷关系可获得显著的改进。为了证实模拟计算的结论,在一台装有共轨喷油系统的单缸试验机上完成了发动机试验。与模拟计算结论相反,试验表明,在正常喷油定时范围内,与标准喷油系统或先导喷油系统比较,HiMICS燃烧系统的NOx和燃油耗之间以及NOx和炭烟排放之间的折衷关系更为恶化。然而,从另一方面来说,当喷油定时相当大地推迟时,HiMICS燃烧系统在燃油耗和炭烟排放方面占优势,同时NOx排放也相当低。需进一步解决的问题:预混合不够均匀,预混合气着火过早以及HC和CO排放量偏高。