论文部分内容阅读
柴油机排放出的碳烟颗粒和氮氧化物危害人类健康和污染环境。在传统燃烧模式下，碳烟和氮氧化物排放往往存在折中（trade-off）关系，因此同时降低柴油机的碳烟和氮氧化物排放一直是国内外的研究热点。柴油机燃烧室对于混合气的形成有重要影响，好的混合气不仅有利于提高燃烧效率，而且可以降低柴油机污染物的排放。本文利用数值模拟的方法研究了柴油机燃烧室对燃烧以及排放的影响。柴油机低温燃烧（LTC）在降低排放方面具有巨大的潜力。随着EGR率的增加，柴油机碳烟排放先增加后降低，也就是形成碳烟驼峰soot-bump。降低soot-bump的峰值以及减小其峰值对应的EGR率对提高柴油机热效率和降低排放有重要意义。在EGR条件下，本文采用数值模拟的方法研究了喷油正时、涡流比和喷油压力对soot-bump峰值以及峰值对应的EGR率的影响。分析研究了喷油正时、涡流比和喷油压力在不同燃烧模式下对排放物的影响。通过以上研究，主要得出以下主要结论。新设计出的Bowl-4燃烧室缸内峰值压力最大，而且峰值压力最靠近上止点。当EGR率为20%和35%时，原机燃烧室缸内平均燃烧温度最高，NOx生成量最多。燃烧室形状对缸内CO最大含量影响较小，但对CO氧化速率影响较大。当EGR率发生变化时，燃烧室形状对NOx和soot排放的影响规律发生变化。从燃烧排放的角度综合考虑，采用Bowl-4燃烧室可以提高柴油机的性能并降低其排放。随着喷油正时的提前，soot-bump峰值降低，soot-bump峰值对应的EGR率增加。在传统燃烧模式下，soot排放随着喷油正时的提前而降低，在低温燃烧模式下，当EGR率超过60%时，soot排放随着喷油正时的提前而增加。随着涡流比和喷油压力的增加，soot曲线变得平缓，soot-bump峰值降低而且峰值对应的EGR率增加。在高涡流比和高喷射压力下要实现低温燃烧需要在缸内引入更多的废气。在低温燃烧模式下，喷油正时、涡流比和喷油压力对NOx影响较小，NOx接近零排放。对于CO排放，存在一个最佳的涡流比使得CO排放最低。在相同的涡流比和喷油压力下，soot-bump峰值对应的EGR率和CO排放剧烈增加时对应的EGR率基本相同。