基于可变气门正时重载柴油机低温燃烧模式下的参数分析

摘要

本文采用三维CFD(computational fluid dynamics)程序KIVA,对一台重载柴油机低温燃烧LTC(low tempera-ture combustion)模式不同负荷下的燃烧过程进行了参数分析.采用一维GT-POWER模型实现换气过程的模拟计算,实现IVC时刻缸内初始条件与进气条件的关联以及指示燃油消耗率(indicated specific fuel consumption,ISFC)的修正.本文基于之前的优化结果,详细探究了进气门晚关策略(late intake valve closing,LIVC)和进气增压对于完整循环指示功(Wi)、燃油消耗率(ISFC)以及排放特性的协同作用,同时探究了喷油时刻(start of injection,SOI)和废气再循环率(exhaust gas recirculation,EGR)对于各项指标的协同影响.在热力学第一、第二定律的基础上,进一步进行了能量分析.研究结果表明,低负荷下燃烧过程主要受燃料化学反应动力学控制,而中、高负荷下主要受混合控制;当采用LIVC策略时,需要配合较高的进气压力来实现较低的燃油消耗率和排放;在当量比一定的条件下,IVC滞后会导致(火用)损失小幅提升,中负荷下燃烧温度最高,(火用)损失最低;中、低负荷下,由于采用早喷策略,因此需要配合较高的EGR率来降低NOx排放,高负荷下采用晚喷策略及较低的EGR率,来实现较好NOx和soot排放表现.