汽油壓燃(GCI)小負(fù)荷燃燒控制策略數(shù)值模擬研究.pdf

1、汽油壓燃（GCI）低溫燃燒具有在較為寬廣的工況范圍內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)低 NOx與 soot排放和高熱效率的潛力，被認(rèn)為是能夠滿足未來嚴(yán)格排放法規(guī)和高熱效率目標(biāo)的新型燃燒方式之一。小負(fù)荷工況下，受汽油自燃著火特性差和缸內(nèi)低的溫度、壓力等條件影響，GCI燃燒穩(wěn)定性較差，對邊界條件變化較為敏感，如何有效提高小負(fù)荷下的燃燒穩(wěn)定性是 GCI燃燒的難點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，采用可變氣門系統(tǒng)（VVA）實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部EGR策略是改善小負(fù)荷燃燒的有效途徑；但在小負(fù)荷向中等負(fù)荷

2、過渡的過程中，僅采用內(nèi)部EGR策略會(huì)面臨排放增加的問題。本文針對GCI燃燒模式小負(fù)荷工況，開展了小負(fù)荷工況拓展以及噴油與EGR耦合燃燒控制策略改善小負(fù)荷燃燒和排放的多維數(shù)值模擬研究工作。
　　本課題組前期試驗(yàn)工作表明，在2.2bar進(jìn)氣壓力下，GCI燃燒模式能夠穩(wěn)定運(yùn)行的最小負(fù)荷極限為4.6bar，因此本文首先對GCI燃燒模式小負(fù)荷極限拓展進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究了內(nèi)部EGR策略和進(jìn)氣增壓對小負(fù)荷拓展的影響。小負(fù)荷工況拓展計(jì)算

3、結(jié)果表明，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)提高內(nèi)部EGR將使其對缸內(nèi)溫度的提升作用占主導(dǎo)地位，從而改善燃燒；采用進(jìn)氣增壓可以提升缸內(nèi)壓力和混合氣氧濃度；通過噴油時(shí)刻的優(yōu)化可以改善缸內(nèi)混合氣分層情況，從而進(jìn)一步改善燃燒。計(jì)算得到在2.3bar的IMEP下，燃燒效率達(dá)到97％，因此采用適當(dāng)?shù)膬?nèi)部EGR、進(jìn)氣增壓和優(yōu)化的噴油正時(shí)可以有效拓展GCI燃燒小負(fù)荷運(yùn)行范圍。
　　為進(jìn)一步探索改善燃燒和排放的途徑，對 GCI燃燒模式小負(fù)荷不同工況下噴油和EGR耦合

4、控制策略進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，在IMEP約為3.2bar的工況下，采用兩次噴射可以通過改善缸內(nèi)混合氣分布提高燃燒效率和 IMEP。對缸內(nèi)溫度和混合氣濃度分布特性的分析結(jié)果表明，兩次噴射策略可以控制缸內(nèi)混合氣分布，提高缸內(nèi)高溫區(qū)和高當(dāng)量比區(qū)域的重疊度，從而使燃燒得到改善。采用兩次噴射策略并選擇合適的噴油時(shí)刻和比例，燃燒效率提升約6.5%；此外，雖然采用內(nèi)部EGR策略可以在較低負(fù)荷下改善燃燒和排放，但soot排放隨負(fù)荷的提高而增加。