高效率低排放柴油機的開發(fā)

高效率低排放柴油機的開發(fā)

柴油機因其較高的壓縮比和較低的損失，而在商用車領域得到了廣泛應用。柴油機存在的主要問題是NOx和PM排放較高。為了滿足嚴格的排放法規(guī)要求，對柴油機的開發(fā)開始朝向高效率、低排放的方向發(fā)展。利用仿真的方法開發(fā)滿足要求的柴油機能夠縮短開發(fā)周期，并減少開發(fā)成本，便于對開發(fā)初期做出更改。

為了開發(fā)出滿足目標要求的柴油機，需要了解如何實現(xiàn)柴油機的高效率、低排放。通過對柴油機的缸內燃燒過程進行控制，能夠有效地降低NOx和PM排放，同時提高柴油機效率。對缸內燃燒過程進行控制的傳統(tǒng)方法是通過缸內擴散燃燒火焰的控制實現(xiàn)的，但是這種控制方法已經無法再降低柴油機的NOx和PM排放。考慮到廢氣再循環(huán)（EGR）對柴油機效率和排放的影響，采用將同一曲軸轉角下燃油噴射量與EGR注入量耦合的方法，實現(xiàn)對缸內燃燒過程的控制。對該方法的有效性進行仿真驗證時，采用OpenFOAM計算流體動力學（CFD）仿真軟件作為仿真平臺，并使用改進的DieselFoam求解器來模擬柴油液滴破碎、液滴蒸發(fā)和燃油空氣混合。設定噴射壓力150MPa、噴射持續(xù)時間6.8ms、噴油孔直徑0.1mm。采用查爾姆斯理工大學開發(fā)的正庚烷模型作為燃油模型，用來模擬燃油噴霧的燃燒過程。該燃油模型包含57種物質和290個化學動力學反應模型。通過對燃燒過程仿真結果分析，驗證了能夠利用燃油噴射量與EGR注入量的同軸耦合對燃燒過程進行控制，基于此可實現(xiàn)柴油機的開發(fā)。

刊名：Earth and Environmental Science（英）

刊期：2016年第32期

作者：R J Ho et al

編譯：陳丁躍