后喷降低柴油机碳烟排放机理的数值模拟.pdf

内燃机学报
第卷（）第期（）
2820106TransactionsofCSICEVol.282010No.6

文章编号：1000-0909(2010)06-0500-0628-078

后喷降低柴油机碳烟排放机理的数值模拟

雒婧1,2，尧命发1

(1.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072；
2.河北工业大学能源与环境工程学院，天津300401)

摘要：以修改的KIVA-3为计算平台，对柴油机的燃烧过程进行了数值模拟计算，研究了不同后喷参数耦

合EGR对燃烧和排放的影响，分析了后喷降低碳烟的机理。结果表明，合理的后喷参数耦合EGR可使NOx
和碳烟的排放率有所降低。后喷柴油一方面使燃烧后期缸内湍流强度增大，促进了空气与燃烧产物的混
合；另一方面，后喷柴油燃烧使缸内温度升高，从而促进了碳烟的氧化过程，后喷柴油降低碳烟的根本原
因是加速了碳烟的氧化。在后喷参数优化策略中，存在一个最佳的后喷质量和后喷时刻区间。在保持循环
喷油量不变的情况下，随着后喷油量和主后喷间隔的增加碳烟呈现出先降低后升高的趋势。
关键词：柴油机；后喷；排放；碳烟
中图分类号：TK427文献标志码：A

NumericalSimulationonSootReductionMechanismby
Post-InjectioninDieselEngine

LUOJing1,2，YAOMing-fa1
(1.StateKeyLaboratoryofEngines，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；
2.SchoolofEnergyandEnvironment，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300401，China)

Abstract：ThecombustionprocessofdieselwassimulatedbythemodifiedKIVA-3computationalcode.
TheeffectofdifferentpostinjectionparameterscoupledwithEGRoncombustionandemissionswere
analyzedandthemechanismofsootemissionreducingbypost-injectionwasdiscussed.Resultsshowthat

optimalpostinjectionparameterscoupledwithEGRcanreduceNOxandsootemissions.Post-injection
enhancestheturbulenceintensityofin-cylinderflow，whichpromotesthemixingofairandcombustion
products.Thecombustionofpost-injectionfuelincreasesthein-cylindertemperature，whichpromotes
sootoxidationrate.Promotionofsootoxidationrateisthereasonforsootemissionreductionbypost-
injection.Thereexistsanoptimumquantityandtimingforpostinjectionindifferentpost-injectionstrate-
gies.Whenkeepingconstantinjectionquantity，withtheincreaseofpostinjectionquantityandinterval
betweenmaininjectionandpostinjection，sootshowsanearlydecreasingtrendandlateincreasingtrend.
Keywords：Dieselengine；Postinjection；Emission；Soot

此，多次喷油与EGR技术被认为是满足未来柴油机
引言[1]
排放法规的重要技术途径。一方面，EGR可以降低
[2]
大量的基础研究表明，降低柴油机NOx排放最燃烧温度，显著降低NOx排放。另一方面，多次喷油
有效的方法是采用废气再循环(EGR)技术。但是，技术可以改变传统柴油机NOx与soot排放的折衷关
EGR会不同程度导致碳烟(soot)排放增加，必须通过系，采用灵活的喷油控制策略，实现理想的喷油规律，
[3]
提高喷油压力和喷油策略控制来降低soot排放。因可以同时降低NOx和soot排放。Tow和Reitz等人

收稿日期：2010-05-31；修回日期：2010-08-