近后喷射对共轨柴油机高负荷NO_x和碳烟影响的数值分析

应用三维CFD商用模拟软件FIRE对车用共轨柴油机在高负荷工况下采用近后喷射策略的缸内工作过程进行数值计算,分析后喷量和主、后间隔角对有害排放物生成的影响.结果表明,随后喷量和主、后间隔角的增加,NOx的生成量显著减少,而经济性有所恶化;同时,近后喷射还是降低柴油机碳烟排放的一种非常有效的手段,适当的近后喷射一方面能对缸内流场造成较大的扰动,另一方面能使后喷燃油主要在富氧区域内形成燃油蒸气,从而明显减少碳烟的生成量.采用近后喷射能取得比原机更好的NOx、碳烟和平均指示压力三者的折中性能,并且在后喷量为10%～21%、主、后间隔为10°～18°CA区间选取近后喷射参数能获得较优的折中性能.

近后喷射对装载POC柴油机排气颗粒粒径分布的影响研究

基于一台电控共轨柴油机研究了氧化催化型后处理装置(DOC+POC)结合近后喷射策略对排气颗粒粒径分布、数量浓度和颗粒挥发性的影响。发现近后喷射可以显著降低主喷阶段的缸内温度,并提高燃烧后期的温度,有利于DOC+POC后处理装置颗粒去除率的提高;低负荷时,近后喷尽管对积聚态颗粒的影响不显著,但能够显著抑制核模态颗粒的生成;中等负荷条件下,积聚态颗粒数量浓度随着近后喷的引入而显著降低;采用小间隔的近后喷射和加装DOC+POC能够有效去除核模态颗粒以及颗粒物中的挥发性成分。

近后喷射对柴油机颗粒粒径分布的影响

试验研究了近后喷射对柴油机排放颗粒物粒径分布及数量浓度的影响,结合不同工况下的燃烧分析对近后喷射影响颗粒物排放特性的机理进行了阐释。重点分析了在发动机低负荷和中等负荷条件下,后喷间隔和后喷油量两个参数对颗粒物总数量排放的抑制或促进作用。研究发现,低后喷油量和大后喷间隔的后喷策略是减少颗粒物排放的最优化策略;近后喷射的应用仅在较高发动机负荷工况下有利于减少颗粒物总排放量,而在低负荷下,近后喷射只对核态颗粒有显著的抑制效果;近后喷射的引入降低了燃烧前期的缸内温度,提高了燃烧后期的温度,有利于促进颗粒物氧化,从而达到减少颗粒物排放的效果;这一燃烧特性也有利于减少NO_x的生成。