论文摘要：商用车用柴油机排放特性的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为三个方面：进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。本文基于某企业开发的6缸直喷式柴油机，以AVL公司的FIRE v8.5为平台，从上述三方面因素中各选出一个有代表性的物理参数为对象，这三个物理参数分别为涡流比、喷雾夹角和燃烧室型线，研究了它们对直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放性能的影响规律。 基于着火模型、燃烧模型与喷雾破碎模型的联合标定方法，对功率点下的缸内压力进行了模型参数标定，标定后的缸内压力曲线与试验测得的示功图误差在5%以内，从而验证了模型的准确性和可靠性。 基于标定的模型及模型参数，对不同涡流比、喷雾夹角及燃烧室型线下的缸内燃烧排放过程进行了模拟，计算结果表明：在涡流比从1.0增加到2.6的过程中，随着涡流比的增大，使喷雾重叠加剧，并向燃烧室挤流区域集中，燃烧室凹坑内空气利用率变差，不利于柴油机的扩散燃烧，Soot排放增大；涡流比的增大同时降低了整个燃烧室的平均温度，使NOx的生成量降低。在燃烧室型线不变，喷雾夹角从148°增加到158°的过程中，随着喷雾夹角的增加，喷雾向气缸壁面以及缸盖平面集中，此区域燃油浓度较高，同时燃烧室凹坑内空气利用效果较差，因此，Soot的排放量较高；小喷雾夹角下燃烧室凹坑内的空气利用率较好，能促进燃烧过程使得缸内局部的高温区域范围扩大，使得燃烧过程中生成的NOx排放增加。 在保持喷雾夹角为153°且压缩比不变的情况下，在包括原机在内的5种燃烧室型线中，凹坑最浅（CH2）以及缩口程度最小（CH3）的燃烧室能提高凹坑内空气的利用率，有效的降低Soot的排放量；而CH2对NOx排放影响不大，缩口程度最大（CH4）的燃烧室能有效降低NOx的排放量。对于本次计算而言，采用小于原机的喷雾夹角同时减小凹坑深度则有利于获得较小的Soot以及NOx排放。

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