渦輪增壓發動機廢氣再循環技術的數值分析

渦輪增壓發動機廢氣再循環技術的數值分析

廢氣再循環（EGR）是一項有益的技術，該技術在火花點火發動機上應用日益廣泛，能減少發動機NOx的排放量，降低燃油消耗率。部分廢氣再次進到進氣中，對進氣起到稀釋作用，降低了燃燒室的溫度，同時降低了NO的生成率。此外，充氣稀釋可以降低部分負荷下的泵氣損失及熱損失，提高發動機的效率。

進行了大量的數值分析，以評估EGR技術在小型渦輪增壓發動機中的應用潛力。在不同轉速和負荷下，對多種發動機的工作情況進行了分析，主要關注發動機在低轉速和節氣門全開下的特性。建立了3維數值分析模型，分析燃油燃燒過程；分析了缸內火焰傳播和廢氣溫度分布對充氣稀釋的影響。此外，對采用EGR技術發動機的主要控制參數（空燃比、點火提前和增壓壓力）與整體性能進行了重新計算。

研究結果表明，參與再循環的廢氣改變了分布在燃燒室內的殘留氣體餾分，火花區域中的燃燒氣體濃度明顯增加，而火焰傳播速度變慢；峰值溫度和壓力降低，所以發動機對燃料辛烷值要求也降低；燃燒室內的壓力變化及燃燒過程后期壓力波的上升可致發動機爆震；充氣稀釋降低了辛烷值的要求、爆震強度與廢氣溫度降低，但同時也會帶來扭矩和功率減少的不利影響。分析還表明，發動機主控制參數的最優選擇，可以帶來燃料消耗與排放量顯著降低。

刊名：Applied Thermal Engineering（英）

刊期：2012年第39期

作者：Enzo Galloni et al

編譯：張林林