CFD耦合化學(xué)動(dòng)力學(xué)模擬EGR對(duì)柴油機(jī)燃燒的影響

李軍成　韓志玉　李佳峰　陳征

摘要：研究了柴油機(jī)低速部分負(fù)荷工況引入不同EGR對(duì)缸內(nèi)燃燒排放特性的影響. 將CHEMKINⅡ化學(xué)反應(yīng)求解器集成到KIVA 3V Release 2程序中， 用正庚烷化學(xué)反應(yīng)機(jī)理替代柴油燃燒， 建立柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬模型； 結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 模擬分析噴油時(shí)刻保持不變， EGR率（廢氣再循環(huán)）從0%增加到 60%的燃燒過程、NOx和碳煙排放. 結(jié)果表明： 引入大比例EGR后點(diǎn)火延遲明顯增長(zhǎng)， 燃燒相位推遲， 燃燒溫度降低； 較低燃燒溫度避開了NOx的高濃度生成區(qū)， EGR率60%時(shí)NOx排放比無EGR時(shí)降低93.5%； 但高EGR率未使燃燒路徑避開碳煙生成區(qū)， 加之較低的氧濃度不利于碳煙的氧化， 碳煙排放增高.

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；廢氣再循環(huán)；燃燒模擬；化學(xué)動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)：TK421.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

各工況模擬計(jì)算的缸內(nèi)壓力曲線和放熱率曲線如圖9所示.由圖可知，隨著EGR率的增加，滯燃期增長(zhǎng)，使得燃燒相位移向膨脹行程.引入的EGR改變了進(jìn)氣的組分，使得缸內(nèi)壓縮壓力略有降低且隨著EGR率的增大降低幅度增大.在著火延遲增加和壓縮壓力下降的共同影響下，大EGR率的缸內(nèi)燃燒壓力相對(duì)較低.

4結(jié)論

1）編寫的接口程序成功地將CFD程序KIVA和氣相化學(xué)反應(yīng)求解器CHEMKIN耦合起來，實(shí)現(xiàn)了缸內(nèi)流場(chǎng)求解與化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合模擬，形成了基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的柴油機(jī)模擬燃燒模擬平臺(tái).

4）在噴油參數(shù)不變的條件下，大比例EGR雖然控制缸內(nèi)溫度，但是燃燒過程中局部過濃的現(xiàn)象仍然存在，燃燒路徑無法完全避開高濃度碳煙生成區(qū).因此，要實(shí)現(xiàn)低碳煙排放，必須優(yōu)化噴油策略，增加油氣混合的均勻度.

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