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《西南交通大学》 2014年
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喷油正时及EGR对柴油机性能影响的CFD研究

苏强  
【摘要】:随着雾霾天气、温室效应及其他环境问题的日益严重,人们节能减排的意识逐渐被唤醒。因此,政府不断出台严格的排放法规。而以石油为能源的内燃机的数量却逐年递增,其尾气对环境的影响也日益严重。因此,提高内燃机的燃烧效率,降低尾气排放已刻不容缓。柴油机的热效率比汽油机高,但其排放的废气中的氮氧化物(NO)及碳烟颗粒(Soot)的比例较高,而喷油正时及废气再循环(EGR)对柴油机的燃烧与排放性能有很大的影响。 喷油正时对柴油机的性能影响非常大,同时也是在实际运用过程中最容易改变的一个参数,对于某台正在开发的柴油机,如果能在实验前通过CFD仿真的方式获得一个最优喷油正时,可以大大缩短试验周期,也能节约相关费用。EGR能够显著降低NO的排放,同时使Soot的排放增加,利用数值模拟的方式从缸内工质微观分布角度(流场、温度场、浓度场)研究EGR对柴油机性能的影响,并分析相关机理,具有现实的意义。 本文利用Auto CAD与AVL fire软件,首先建立燃烧室的二维模型,并将其导入ESE模块中,完成对燃烧室及喷油器的三维模型的建立及网格划分,网格划分完成后,利用试验数据及相关经验数据确定初始条件及边界条件,在计算后利用试验值对模型进行验证。 本文模拟了在2000r/min,100%负荷时喷油正时对柴油机性能影响。仿真结果表明,随着喷油正时的的提前,滞燃期延长,柴油机缸内最高压力和燃烧温度也随之提高,NO的排放也增大,因此适当的延后喷油时刻可以降低NO排放。模拟了满负荷下EGR率分别为0、0.2、0.4、0.6时的情况,结果表明:‘EGR会延长柴油机的滞燃期,并影响燃料的放热,如果EGR过大,会导致后燃严重;EGR能够有效的降低缸内燃烧温度从而减少NO的排放,EGR还能降低缸内爆发压力,使柴油机工作更加平稳;但随着EGR的增大,缸内局部缺氧就会更加严重,导致Soot的排放增大。模拟了分析了2000r/min, EGR率为0.4时对100%及55%两种负荷的影响,结果表明,EGR对低负荷柴油机的经济性、动力性影响相对较小,在高负荷时影响很大,在高负荷下EGR对NO及Soot的排放影响较大;低负荷时,EGR对NO排放基本没影响,对Soot排放影响较小。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TK421

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【参考文献】
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