论文部分内容阅读
柴油机具有燃油消耗率低、效率高的特点,有着良好的经济性和动力性。但是由于柴油机的燃烧特点,NO_X和PM的排放较高,其中以NO_X污染最为严重。目前对于满足欧Ⅲ排放法规的柴油机,通常利用废气再循环来降低NO_X排放。废气再循环(Exhaust Gas Recirculation),简称EGR,是降低内燃机NO_X排放的有效措施之一。内部EGR是利用进排气门配气相位的变化,使发动机气缸内的残余废气量增加,达到降低最高燃烧温度和减小NO_X排放的目的。内部EGR在结构上无外部连接管和EGR阀等附件,结构简单,成本低。本文提出一种具有双峰排气凸轮结构的凸轮轴。这种凸轮轴使得当发动机活塞接近吸气行程下止点时,EGR凸轮使排气门略微开启,利用缸内较大的真空度将排气管中的废气吸入气缸,从而实现内部EGR。本文利用AVL FIRE软件对某柴油机的工作过程进行三维数值模拟,研究了内部EGR对发动机进气过程中缸内气体流场、湍动能分布、O2浓度分布、放热率和燃烧排放物的影响规律,并对比了采用内部EGR与不采用EGR的八工况排放试验结果,验证了双峰排气凸轮方案对改进柴油机NO_X排放性能的影响规律,为低成本改进柴油机的燃烧排放性能提供了参考。研究结果表明,采用内部EGR后能有效降低柴油机NO_X的生成量。一方面是由于在进气行程末期,重新引入缸内的废气在一定程度上稀释了缸内氧气的浓度,使得在燃烧过程中缸内富氧区域面积减小;另一方面,排气门二次打开时开度很小,气门与气门座缝隙处的高速气流消耗了一部分周围气体的湍动能,降低了上止点附近缸内气体平均湍动能,减缓了燃烧反应速率,从而降低了最高燃烧温度,减少了NO_X的生成量。