燃燒室形狀和噴油嘴傾斜角度對(duì)柴油機(jī)性能和排放影響的數(shù)值研究

柴油機(jī)由于具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性和較高的輸出扭矩，因而應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，柴油機(jī)排放較高，尤其是對(duì)人體有害的NOx和PM。因此，在柴油機(jī)上實(shí)行了眾多強(qiáng)制性的排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，控制柴油機(jī)中NOx和PM的排放十分復(fù)雜。采用了多種技術(shù)用來(lái)降低柴油機(jī)的排放，以滿足現(xiàn)行的排放法規(guī)，主要包括缸內(nèi)優(yōu)化和后處理技術(shù)。缸內(nèi)優(yōu)化參數(shù)中，燃燒室?guī)缀涡螤詈蛧娪妥靸A斜角度是影響柴油機(jī)排放最為關(guān)鍵的參數(shù)。對(duì)此，利用Converge計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)柴油機(jī)燃燒室?guī)缀涡螤詈蛧娪妥靸A斜角度進(jìn)行優(yōu)化,確定其最優(yōu)值，以改善柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。

模擬時(shí)，噴射模型采用滴注模型，燃燒模型采用NTC破碎模型，湍流模型采用RNG湍流模型。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比設(shè)定為18，燃燒室形狀為半球形燃燒室（HCC），噴油嘴傾斜角度設(shè)定為90°，并將發(fā)動(dòng)機(jī)在此參數(shù)下的排放作為基準(zhǔn)值。改變?nèi)紵倚螤詈蛧娪妥靸A斜角度，改變的燃燒室形狀有墨西哥帽形燃燒室（MHCC）、唇形燃燒室（DLCC）、弓形燃燒室（BCC）和環(huán)形燃燒室（TCC）4種，同時(shí)對(duì)噴油嘴傾斜角度進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示：①噴油嘴傾斜156°時(shí)，PM、HC和CO排放均得到改善，但NOx排放略有增加；②與HCC燃燒室相比，MHCC燃燒室排放結(jié)果最優(yōu)，PM排放降低16%、HC排放降低58%、CO排放降低96%，而NOx排放增加12%；③DLCC和BCC燃燒室同樣可以改善HC和CO排放,且NOx和PM排放沒(méi)有發(fā)生變化；④而在TCC燃燒室中，由于大量燃油堆積在燃燒室剖面曲率變化處，因此導(dǎo)致在該情況下有較高的PM排放。

P.Brijesh et al.SAE 2015-01-0402.

編譯：王祥