化學(xué)計(jì)量燃燒柴油機(jī)降低油耗的噴油策略優(yōu)化

研究了化學(xué)計(jì)量燃燒柴油機(jī)降低油耗的優(yōu)化方案，對不同的噴油策略、噴油包含角及初始條件進(jìn)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(jī)上進(jìn)行驗(yàn)證。由于噴油器為8孔均勻分布，為了提高計(jì)算效率，采用了45°的部分網(wǎng)格進(jìn)行仿真計(jì)算。研究中對包括噴油時(shí)刻、噴油包含角及噴油時(shí)間間隔等噴射參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)置了多組進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)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(wǎng)格和密網(wǎng)格兩種網(wǎng)格，以研究仿真過程對網(wǎng)格密度的依賴性。

在當(dāng)量燃燒柴油機(jī)中，諸如CO、HC、NOx等排放可通過三元催化轉(zhuǎn)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(yōu)化目標(biāo)。研究結(jié)果表明，在柴油機(jī)當(dāng)量燃燒工況下，在上止點(diǎn)前40°開始噴油，油耗效果最佳，此時(shí)噴油包含角為130°、噴油壓力為150MPa、EGR率為60%、進(jìn)氣中氧氣摩爾質(zhì)量約為9.12。缸內(nèi)初始溫度設(shè)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(jié)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(huì)增大滯燃期。優(yōu)化方案的油耗降低到164g/kWh，與未優(yōu)化前的186g/ kWh相比，油耗改善了11.8%。此外，NOx、CO、HC排放也同時(shí)降低。優(yōu)化方案的總放熱量有所提高，原因是改進(jìn)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(yōu)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