沃爾沃歐6 柴油機燃燒系統(tǒng)的設計開發(fā)

未來柴油機在NOx、PM、CO2排放、動力性能和成本效益方面均需要進行改進，以滿足法規(guī)要求和消費者需求。為此，有必要開發(fā)出先進的柴油機燃燒系統(tǒng)。瑞典沃爾沃汽車集團針對其最新生產的一款用于乘用車的2.0L柴油機開發(fā)了一套先進的燃燒系統(tǒng)，用來保證該柴油機能夠滿足歐6排放法規(guī)的要求。

為了縮短先進燃燒系統(tǒng)的開發(fā)周期和減少其開發(fā)成本，沃爾沃汽車集團在開發(fā)時基于一套原有的燃燒系統(tǒng)進行。作為開發(fā)基礎的燃燒系統(tǒng)，主要用于沃爾沃汽車集團生產的VED4歐6柴油機。開發(fā)時，首先需要確定出燃燒系統(tǒng)的性能需求?？紤]發(fā)動機穩(wěn)態(tài)運行條件和瞬態(tài)運行條件下柴油機的綜合燃油消耗、制造成本、動力性能、燃燒噪聲、運行穩(wěn)定性和排放，尤其是NOx和PM排放；然后確定出影響柴油機燃燒性能的關鍵因素，包括燃油空氣混合過程、燃燒室?guī)缀涡螤詈蛧娪推鲙缀涡螤?。該過程利用計算流體動力學（CFD）軟件STARCCM+進行模擬和優(yōu)化，生成具有多種優(yōu)化組合的帕累托集，依此確定最優(yōu)的燃燒系統(tǒng)硬件配置。建立優(yōu)化硬件配置的CFD模型，并采用ECFM-CLEH模型模擬碳煙形成過程、RNG湍流模型模擬燃油空氣混合過程、Huh蒸發(fā)模型模擬混合氣的蒸發(fā)過程，進一步優(yōu)化燃燒系統(tǒng)的參數(shù)取值。

對已確定硬件配置和參數(shù)取值后的燃燒系統(tǒng)進行快速原型制造，并基于快速原型進行柴油機燃燒性能評估，由此開發(fā)出滿足性能需求的燃燒系統(tǒng)。

H?kan Persson et al.SAE 2017-01-0713.

編譯：王淼