一种同时降低直喷式柴油机碳烟和氮氧化物的新喷油策略的研究

直喷式柴油机燃烧时碳烟生成的一个主要来源是液态燃油或很浓的空燃混合气与火焰的相互作用，这种现象在现代直喷式发动机中尤为明显。由于噪声原因，这种发动机通常将喷油分为预喷油和主喷油。预喷的燃油着火后，由于主喷燃油直接喷向已经燃烧的气缸区域，部分主喷燃油会与仍处于液相的火焰相互作用，这就导致大量碳烟的生成。采用空间分离喷油来克服这一问题，一方面能减少燃烧早期的碳烟生成，另一方面能增加燃烧后期的碳烟氧化。特别是采用了一种能按照所述方法自由改变喷油的结构。因此，在一台重型单缸试验发动机的气缸盖上安装了一个辅助共轨喷油器。用辅助喷油器将预喷燃油喷入燃烧室中央，而主喷燃油则采用7孔喷油器按传统方式进行。在第一阶段，采用三维计算流体动力学的KIVA-3V程序模拟空间分离的预喷燃油和主喷燃油混合气形成，以获得混合气形成的第一印象。然后，用该单缸发动机研究新喷油策略对燃烧过程本身的影响，采用气缸压力显示、排气分析以及双色法来观察燃烧过程中燃烧室内的碳烟生成和碳烟氧化，并与传统发动机的运行作了比较，以评定发动机的运行特性，评估其降低排放的潜力。