关键喷油参数对柴油机性能影响探究摘要：❷❷用AVL的FIRE软件，以某型高压共轨柴油机为仿真对象，在不同的喷油正时条件下，对缸内喷雾及燃烧过程进行三维模拟计算，分析这个参数的变化对柴油机温度场、压力场、碳烟和氮氧化物浓度分布等的影响。仿真计算结果表明，喷油正时提前，缸内最高压力、最高燃烧温度上升，NO排放浓度增加，碳烟排放浓度降低。当喷油正时提前10°CA时，缸内最高压力增加4.2MPa,最高燃烧温度上升282.02K,NO排放浓度增加5.43倍，最高碳烟排放浓度降低了1.33倍。Abstract：ApplyAVLFIREsoftware,chooseatypeofhighpressurecommonraildieselengineastheSimulationobject，underdifferentfuelinjectiontimingconditions,todothree-dimensionalsimulationofthesprayandcombustionprocessinthecylinder,analyzetheinfluenceofthechangeofthisparameteronthetemperaturefield,pressurefield,sootandnitrogenoxideconcentrationdistributionindieselengine.Thesimulationresultsshowtheinjectiontimeisadvanced,themaximumpressureinthecylinder,thehighestcombustiontemperaturerise,theNOemissionconcentrationincreases,thesmokeemissionconcentTationdecreases・Whentheinjectiontimingisadvanced10°CA,themaximumpressureinthecylinderincreasesby4.2MPa,themaximumcombustiontemperaturerisesby282.02K,theNOemissionconcentrationincreases5.43times,themaximumsmokeemissionconcentrationdecreasesby1.33times・关键词：柴油机；高压共轨；喷油正时；仿真计算；FIREKeywords:dieselengine；highpressurecommonrail；fuelinjectiontiming；simulationcalculation；FIRE中图分类号：TK423文献标识码：A文章编号：1006-4311(2017)16-0124-040引言近年来，高压共轨柴油机在我国得到广泛应用，不仅有喷油正时控制及喷油压力、喷油量灵活可调等优势，还能够实现多次喷射，且在满足各项基础功能的前提下，还能够利用较少的成本同时控制微粒和氮氧化物，实现排放达标［1］。柴油机包含元素众多，各类元素多多少少都影响着柴油机的性能，其中喷油参数对柴油机的油气混合和燃烧品质具有直接的影响，应对此予以重视。为此，很多专家学者研究了喷油参数对柴油机的影响，发现喷油参数中喷油正时跟柴油机燃烧进程之间存在直接的联系，影响着柴油机的燃油经济性、工作柔和程度及排放。在这种情况下，系统研究喷油正时对高压共轨柴油机燃烧和排放性能的影响规律很有必要。AVLFIRE软件的出现为该研究提供了便利，它能够精确模拟复杂的多维气体流动现象，有利于研究喷油正时对柴油机各项参数的影响规律，包括温度场、燃烧压力场、碳烟和NOx排放浓度场等。1计算模型的建立及验证1.1模拟计算条件本文主要研究了水冷、四冲程、直列四缸、直喷式增压柴油机，其参数如表1所示。1.2几何模型利用UG软件将燃烧室的几何实体模型建立起来，并将其导入到AVL-FIRE软件内。由于应用软件自带FameMeshing功能，能够自动划分燃烧室网格，从而形成体网格。之后利用FameEngine生成动网格，并采用网格工具将其更加合理性，处理后的活塞表面结构网格如图1所示。1.3计算模型的选取实际上对发动机缸内进行多维数值模拟的过程就是对可压缩粘性流体的Navies-Stokes方程进行数值求解的过程［7］。该过程遵循多个方程，包括理想气体状态方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程［8］。选取KineticModel模型作为Soot排放模型；选取ExtendedZeldovich模型作为N0X排放模型；选取ECFM3Z-CoherentFlameModel模型作为燃烧模型；选取WAVE模型作为油滴破碎模型；选取Dukowicz模型作为蒸发模型；选取Schmidt模型作为粒子相互作用模型；选取k-zeta-f模型作为湍流模型。1.4初始条件及边界1.4.1初始条件为使求解过程收敛，计算结果准确，应对初始条件进行合理的设定。在FIRE软件中，发动机缸内的燃烧过程计算是以曲轴转角为步长进行计算的，为研究缸内燃烧和排放情况，选择计算起始角为584°CA（进气门关），关闭角为860°CA（排气门开）根据湍动能（TKE）和湍流长度尺度（TLS）计算公式［9］,可确定进气门关...