预喷射对柴油机排放性能的仿真研究.pdf

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1、《装备制造技术)2014年第6期预喷射对柴油机排放性能的仿真研究张洪涛。邵昆，姜峰，倪益民(广西科技大学汽车与交通学院，广西柳州545006)摘要：以某四缸电控高压共轨柴油机为研究对象，利用GT—Suite软件建立整机仿真模型，对不同喷射策略进行仿真计算，研究了预喷量和预喷一主喷间隔对NOx和碳烟排放的影响。仿真结果表明，预喷射与单次喷射时相比，设置合理的预喷一主喷间隔和预喷量能够降低NOx和碳烟的排放。随着预喷一主喷间隔增大，NOx排放逐渐减低，但过大的预喷一主喷间隔使NOx排放增加。同时随着预喷一

2、主喷间隔增大，碳烟排放逐渐减低。随着顸喷量增大，NOx排放增加。同时碳烟排放降低。该仿真研究对进一步优化预喷方案具有借鉴意义。关键词：高压共轨柴油机；预喷射；氮氧化物；碳烟中图分类号：TK423文献标识码：B文章编号：1672—545×【2014)06—0039—04随着柴油机技术的进步，传统的外形脏、噪音大、1排放数学模型又慢又笨的形象已经大为改变，现在柴油机动力强劲、经济性好、排放也较为清洁，因而被各种车辆广泛1．1NOx排放模型的使用。随着汽车数量的急剧增加，给人们提供了巨柴油机排放物中NOx包

3、括NO和NO：，占绝大多大的便利，也给社会环境带来了沉重的环境负担fl1。数的是NO，其主要来源是进入气缸燃烧的空气中的柴油机的排放污染物包括HC、CO、NOx和碳烟。氮(N2)。这里主要讨论NO的计算，NO的生成服从扩由于柴油机常在过量空气系数大于1的情况下工展了的Zeldovich机理嘲。作，HC和CO的排放量较小，且远低于法规限值，所N2+0++NO+N以，柴油机的主要污染物常指NOx和碳烟【2】。随着排反应机理可以表示为：N+O2一NO+0放法规要求越来越高，其NOx和碳烟的排放己成为N+OH

4、++NO+H其发展的制约因素。采用高压共轨电控喷射技术是由物质的守恒方程源项可得到全反应过程NO改善柴油机排放性能最直接、最有效的手段，也是柴的生成率：．dlNO]一2K／[N2][02]油机的发展趋势凹。高压共轨电控喷射技术使得预喷射得以实现。在主喷前面进行适当的预喷，可以有效地降低柴油机的NOx排放和噪声水平，同时保证碳反应过程中的反应率为：=4_exp(静)烟的排放基本不变。其中，A表示预指数因子，表示活化动能。不同的柴油机具有不同的燃油喷射系统，预喷1．2碳烟排放模型射参数对NOx和碳烟排放的

5、影响规律也不尽相同，碳烟的形成是一个高度复杂的化学过程，包括其有待进一步深化研究[41。本文以某高压共轨柴油机成百上千的化学反应，许多中间产物和基本产物。目为对象，利用GT—Suite软件建立整机模型，通过数值前对碳烟生成过程的认识还不够完善，现有的计算仿真研究预喷量、预喷一主喷间隔对NOx和碳烟排模型还不能完全揭示微粒全部的氧化过程和全部过放的影响，为柴油机预喷射参数的优化提供一定的程，但柴油机上纯碳烟生成速率由生成速率和氧化参考和借鉴。速率两部分所组成。Hiroyasu等圈人提出的两步经验收稿日期

6、：2014—03—07基金项目：广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019317)资助；车辆动力与新能源重点研发中心建设项目；广西科技大学科学基金资助项目(校科自1307109)作者简介：张洪涛(1961一)，男，广西柳州人，教授，硕士，硕士研究生导师，主要研究领域为内燃机燃烧与排放控制；邵昆(1987一)，男，湖北襄阳人，硕士研究生，主要研究领域为内燃机燃烧与排放；倪益民(1989一)，男，江苏常州人，硕士研究生，主要研究领域为内燃机燃烧与排放；通讯作者：姜峰(1985一)，男，江西上饶人，

7、讲师，硕士，主要研究领域为内燃机性能优化与仿真。39《装备制造技术)2014年第6期3·63。—弘O6-40-20uo【，dulwt曲轴转角(oCA)图4预喷射对Soot排放影响图6不同预喷一主喷间隔对Soot排放影响3．2．1预喷一主喷间隔对排放的影响3．2．2预喷量对排放的影响一仿真方案将主喷定一时设置为l7℃ABTDC(上止．仿真方案将预喷一主喷间隔固定为10~CA，计点前)，预喷量占循环喷油量的5％，计算转速为算转速为2400r／min和其它喷油参数一定的前提2400r／min和其它喷油参数一

8、定的前提下，研究不同下，研究不同预喷油量(2％、5％、10％)对NOx和碳预喷射与主喷射间隔(10oCA、20ccA、30~CA)对NOx烟排放的影响。预喷方案见表3。和碳虿烟排放的影响。预喷方案如表2所示。表3不同预喷量的仿真方案表2不同预喷一主喷间隔的仿真方案喷油方案预喷量(qo)预喷一主喷间隔(o)主喷量(qo)喷油方案预喷量(％)预喷一主喷间隔(。)主喷量(％)singleO01o02％一1021098singleOO1o05％一1O510955