梅德清，涂立志，雎志軒，姜士陽，王向麗，袁銀男

（1.江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院裝備保障系，江蘇鎮(zhèn)江212013；3.南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南通226019）

不同噴油正時的柴油機(jī)PCCI燃燒過程數(shù)值模擬

梅德清1，涂立志1，雎志軒1，姜士陽2，王向麗3，袁銀男3

（1.江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院裝備保障系，江蘇鎮(zhèn)江212013；3.南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南通226019）

應(yīng)用CFD軟件對采用預(yù)噴-預(yù)噴 主噴噴油策略的單缸增壓柴油機(jī)燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同噴油正時方案對燃燒過程及NO和soot排放物生成歷程的影響.結(jié)果表明：隨著噴油時刻推遲，缸內(nèi)壓力逐漸降低，主放熱峰下降且不斷遠(yuǎn)離上止點，預(yù)混燃燒比例增加，缸內(nèi)低溫PCCI燃燒模式更加明顯；放熱率10%（q10）時刻以稀預(yù)混燃燒為主，soot生成量減少，但因預(yù)混放熱快而使NO生成量增多，缸內(nèi)整體的低溫效應(yīng)使q90時刻NO生成量降低，soot生成量先增加后又因燃燒空間擴(kuò)大及預(yù)混燃燒比例增加而下降；柴油機(jī)低溫PCCI燃燒模式可實現(xiàn)NO與soot排放兼顧控制.

預(yù)混充量壓燃；多段噴射；噴油正時；數(shù)值模擬；排放

世界范圍內(nèi)愈加嚴(yán)格的排放法規(guī)促使研究者們尋找新的策略來改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒和排放性能.柴油機(jī)由于熱效率高、功率范圍廣以及可靠性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、發(fā)電機(jī)組上.但柴油機(jī)的氮氧化合物（nitrogen oxides，NOx）和碳煙（soot）排放十分突出，對二者折中關(guān)系的探討已成為控制柴油機(jī)排放的熱點［1］.近年來，國內(nèi)外學(xué)者提出了創(chuàng)新性的燃燒思想及模式，如均質(zhì)充量壓燃（homogeneous charge compressed ignition，HCCI）、預(yù)混充量壓燃（premixed charge compressed ignition，PCCI）、稀擴(kuò)散燃燒（lean diffusion combustion，LDC）等［2］，其實質(zhì)是在高密度、高增壓和稀擴(kuò)散等缸內(nèi)混合與燃燒細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，通過對柴油機(jī)油氣混合及燃燒等理化過程的控制，促使燃燒放熱及熱功轉(zhuǎn)換向更高效率方向發(fā)展，同時積極避開有害物質(zhì)易于形成的區(qū)域，達(dá)到節(jié)能與減排的雙重目的.

HCCI燃燒模式的著火過程受化學(xué)動力學(xué)控制，燃燒速率和相位難以控制，其稀混特性導(dǎo)致了運行工況范圍窄［3］.而PCCI燃燒模式則利用提前或滯后噴油等多階段噴射策略和大比例廢氣再循環(huán)（ex haust gas recirculation，EGR）等綜合手段來控制燃燒相位和燃燒速率［4］.如文獻(xiàn)［5］通過可視化試驗，探討了噴油壓力、噴油時刻和EGR對PCCI柴油機(jī)燃燒和排放性能的影響，優(yōu)化的噴油時刻耦合EGR能同時降低soot和NOx排放.文獻(xiàn)［6］通過改變預(yù)噴量來研究其對預(yù)噴著火過程的影響，預(yù)噴策略可應(yīng)用于低負(fù)荷高預(yù)混工況，HC，CO及與負(fù)荷相關(guān)的循環(huán)變動減小.文獻(xiàn)［7］分析了不同的噴射策略在改進(jìn)燃油霧化和減少廢氣排放等方面的作用，證實了EGR耦合多段噴油策略是可同時降低NOx和soot的一種有效方法.文獻(xiàn)［8］對多次燃油噴射的缸內(nèi)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)多次噴射比單次噴射更易取得NOx和soot之間良好的折中關(guān)系.文獻(xiàn)［9］應(yīng)用CFD軟件模擬了噴油正時和進(jìn)氣門關(guān)閉時刻對PCCI柴油機(jī)的影響，研究表明進(jìn)氣門晚關(guān)配合優(yōu)化的噴油正時可以降低燃燒溫度，從而減少NOx排放.文獻(xiàn)［10］建立3維CFD耦合化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，對缸內(nèi)多脈沖噴射形成的預(yù)混燃燒產(chǎn)生的NOx，CO和未燃HC來源進(jìn)行了探討，為深入理解和控制多脈沖噴射預(yù)混燃燒這一復(fù)雜物理化學(xué)過程提供指導(dǎo).

目前，大多采用預(yù)噴 主噴、主噴 后噴和預(yù)噴-主噴 后噴策略來研究多段噴射策略對柴油機(jī)燃燒及排放特性的影響，對兩段預(yù)噴射策略研究較少.在兩段預(yù)噴的噴油策略中，若第1段預(yù)噴將足夠的燃油噴入預(yù)混，第2段預(yù)噴決定了著火時刻，可靈活控制燃燒過程并使熱效率更高、排放更低［11］.筆者在較高EGR氛圍下，對采用預(yù)噴 預(yù)噴 主噴燃油噴射策略的柴油機(jī)燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬，選取放熱率10%，50%和90%這3個特征時刻，在恒定預(yù)噴油量下探討不同噴油正時對燃燒過程及NO x和soot生成的影響.

1 計算模型

應(yīng)用AVL Fire計算流體力學(xué)模擬軟件，其基于有限體積法以及壓力分離式解法，在計算壓力 速度耦合的過程中應(yīng)用PISO算法.針對柴油機(jī)工作過程高壓縮性、強(qiáng)瞬變的特點，其噴霧過程模擬分別選用WAVE液滴破碎模型（該模型假設(shè)噴射的油滴與噴孔直徑尺寸相同）、Dukowicz蒸發(fā)模型、Walljet1撞壁模型.

采用kzetaf湍流模型，在黏性漩渦模型的基礎(chǔ)上增加控制湍流運動的時間和空間尺度，并在考慮湍動能及其耗散率的基礎(chǔ)上提高數(shù)值計算的穩(wěn)定性.鑒于本研究中目標(biāo)柴油機(jī)所采用的燃燒方式需要更加準(zhǔn)確地對缸內(nèi)的湍流特性進(jìn)行描述，所以選用了kzetaf模型.

以層流小火焰單元為基礎(chǔ)的相關(guān)火焰模型（co herent flamelet model，CFM），在單獨處理湍流相和化學(xué)相上區(qū)分得更為清楚.其中，ECFM 3Z子模型通過主要參數(shù)mixingmodel parameter可實現(xiàn)對擴(kuò)散燃燒階段柴油與空氣混合速度進(jìn)行控制，能對燃油與空氣的混合過程進(jìn)行細(xì)致準(zhǔn)確的描述，適用于采用多段燃油噴射的燃燒過程調(diào)控.柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程僅考慮燃燒放熱導(dǎo)致的高溫對NOx形成的影響，相應(yīng)地選取擴(kuò)展Zeldovich機(jī)理.缸內(nèi)碳煙的生成則選用Kinetic Model來描述.

研究的目標(biāo)樣機(jī)是一臺高壓共軌單缸柴油機(jī)，從4缸Daim ler OM646柴油機(jī)機(jī)械改造而來.目標(biāo)樣機(jī)采用7孔且沿圓周方向均勻分布的噴油器，因此選擇氣缸圓周的1／7建模，可減小模擬計算工作量.缸內(nèi)過程仿真模擬從進(jìn)氣門關(guān)閉（IVC）時刻（上止點后238o，文中角度除特別說明外，均為曲軸轉(zhuǎn)角）開始，至排氣門開啟（EVO）時刻（上止點后476°）結(jié)束.基于目標(biāo)樣機(jī)燃燒室所建立的仿真模型如圖1所示.缸內(nèi)初始壓力設(shè)定為0.153 MPa，初始溫度為337 K，燃油溫度為330 K，EGR率為36%.燃燒室扇形體周向相對的兩面可作為循環(huán)邊界，氣缸套和缸蓋等作為固定壁面，溫度條件根據(jù)經(jīng)驗可分別設(shè)為403 K和553 K，而作為移動邊界的活塞頂面的溫度同樣可依據(jù)經(jīng)驗公式確定為593 K.

圖1 燃燒室模型計算網(wǎng)格

試驗樣機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)可調(diào)節(jié)參數(shù)：第1段預(yù)噴、第2段預(yù)噴和主噴的噴油正時θPI1，θPI2及θMI，以及3段噴射對應(yīng)的噴油量分別為QPI1，QPI2及QMI.發(fā)動機(jī)目標(biāo)工況：缸內(nèi)平均指示壓力pmi＝0.80 MPa，轉(zhuǎn)速n＝1 900 r·min－1.在初始與邊界條件不發(fā)生變化的情況下，燃油噴射的參數(shù)遵循試驗方案的設(shè)定，如表1所示.可見在不同噴油正時條件下，3段噴射相位整體推遲，而第1段預(yù)噴和第2段預(yù)噴的噴油量（QPI1和QPI2）保持不變，通過微調(diào)主噴段油量QMI實現(xiàn)目標(biāo)pmi.

表1 不同燃油噴射方案

2 燃燒過程及排放特性分析

2.1 模型驗證

在目標(biāo)工況pmi＝0.80 MPa，n＝1 900 r·min－1下，實施不同燃油噴射方案的發(fā)動機(jī)缸內(nèi)實測壓力與仿真模擬結(jié)果如圖2所示，由模擬計算得到的缸內(nèi)壓力與實測值較為接近，誤差不超過5%.由于氣缸壓力是柴油機(jī)燃油噴射、霧化和燃燒等過程的綜合體現(xiàn)，模擬計算得到的壓力值與實測值較為接近，表明所建模型合理，可用于不同噴油參數(shù)下的發(fā)動機(jī)燃燒過程內(nèi)部細(xì)節(jié)及有害排放物生成特性的比較分析.

圖2 缸內(nèi)壓力的模擬值與實測值比較

2.2 燃燒放熱率特性

在pmi＝0.80 MPa，n＝1 900 r·min－1工況下，依據(jù)不同噴油方案模擬計算得到的瞬時放熱率如圖3所示.

圖3 不同噴油方案的瞬時放熱率曲線

從圖3可以看出：隨著噴油推遲，主放熱峰逐漸偏離上止點位置，因此缸內(nèi)壓力較低，低溫燃燒趨勢越發(fā)明顯，熱功轉(zhuǎn)換效率由于損失增多而下降.隨著預(yù)噴開始時刻逐漸靠近上止點，此時缸內(nèi)所處溫度氛圍有利于燃油低溫氧化，預(yù)噴燃油著火延遲期不斷縮短.此外，放熱率曲線中主放熱峰的“雙峰形態(tài)”隨著噴油時刻推遲而逐漸消失，這也從側(cè)面預(yù)示著預(yù)混燃燒放熱比例不斷增加.推遲噴油配合較高EGR氛圍，共同控制主噴油束的蒸發(fā)速率、著火相位及主燃燒期的燃燒速率，致使由預(yù)噴引起的初始階段放熱比例逐漸增加.在缸內(nèi)較低溫度氛圍下，此階段釋放的熱量促進(jìn)油束蒸發(fā)霧化，使預(yù)混燃燒所占比例不斷增加，更有利于PCCI燃燒模式的實施.

2.3 缸內(nèi)燃燒過程分析

累積放熱率為10%，50%和90%時，分別對應(yīng)燃燒開始、燃燒中心和燃燒結(jié)束3個階段，選取這3個典型特征時刻對缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)行分析.

從不同噴油正時方案下，放熱率達(dá)10%（q10）時刻的缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO和soot分布如圖4所示，w為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著噴油推遲，燃燒室內(nèi)局部燃空當(dāng)量比增大，混合氣分布均勻程度變差，燃料濃區(qū)增多，且主要集中在凹坑附近.這表明隨噴油逐漸推遲到上止點0°，燃料與空氣混合的綜合條件逐漸惡劣.

在燃燒開始階段，q10時刻缸內(nèi)燃燒主要以預(yù)噴燃油燃燒為主，放熱較少，NO生成量也較少，且主要分布在溫度較高的凹坑及唇口附近.但隨噴油推遲，預(yù)噴燃油因燃燒條件得到改善，放熱升溫的效果明顯，在q10時刻NO排放逐漸增多.此時，q10時刻的放熱主要以預(yù)噴燃油形成的較稀混合氣為主，缸內(nèi)環(huán)境限制了soot的生成，soot分布區(qū)域較少.

圖4 不同噴射正時方案下，q10時刻缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO及soot分布

不同噴油正時方案下，放熱率達(dá)50%（q50）時刻的缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO和soot分布如圖5所示.在q50時刻，隨著噴油正時從方案1推遲至方案4，缸內(nèi)燃燒溫度整體體現(xiàn)低溫效應(yīng)，NO生成量隨噴油推遲而逐漸減少，推遲至方案5，缸內(nèi)較高的基礎(chǔ)溫度使預(yù)噴或主噴油束的著火延遲縮短，且預(yù)混合燃燒比例增加，使主燃燒持續(xù)期縮短，因而在q50時刻燃燒反應(yīng)更劇烈，此時刻NO生成量隨噴油推遲而逐漸增多.

隨著燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，在主噴燃油及缸內(nèi)體積不斷縮小的影響下，局部區(qū)域的可燃混合氣燃空比增大，燃燒放熱速率加快，氧氣消耗加速，缸內(nèi)高溫缺氧環(huán)境促使燃油裂解，形成大量soot.隨著噴油正時不斷推遲，燃油與空氣混合空間逐漸減小，混合氣燃空比有所升高，且缸內(nèi)溫度降低，燃燒條件逐漸惡化.在以上影響soot生成與氧化等因素的綜合作用下，q50時刻的缸內(nèi)soot分布區(qū)域逐步擴(kuò)大.

不同噴油正時方案下，放熱率達(dá)90%（q90）時刻的缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO和soot分布情況如圖6所示.

圖5 不同噴射正時方案下，q50時刻缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO及soot分布

圖6 不同噴射正時方案下，q90時刻缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫度、NO及soot分布

相比于稀混合氣，較濃混合氣燃燒時參與化學(xué) 反應(yīng)的燃料較多，因此放熱量更多，從而加快后續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)速率.根據(jù)圖6燃燒室內(nèi)可燃混合氣燃空當(dāng)量比及溫度場分布，可見缸內(nèi)高溫區(qū)域與燃空當(dāng)量比濃區(qū)幾乎一致.隨噴油推遲，q90時刻所處位置逐步遠(yuǎn)離上止點，局部高溫區(qū)域減少，且主要集中在燃燒室凹坑附近.受噴油推遲降低缸內(nèi)溫度的影響，q90時刻NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)缸內(nèi)分布區(qū)域逐漸減少，因而NO的生成量下降.主噴從上止點后－9°至上止點0°時，q90時刻soot的生成量逐漸增加，且在上止點后0°時達(dá)到峰值.當(dāng)噴油推遲到一定程度后，由于適時氣缸體積變化，燃油與空氣之間的混合擴(kuò)散更充分，soot生成的環(huán)境得以改善，形成soot的區(qū)域逐漸減少.

綜合分析發(fā)現(xiàn)：soot主要分布在燃空當(dāng)量比較大且溫度較高的局部區(qū)域，因為燃油在高溫下易發(fā)生裂解反應(yīng)，供氧不足就會形成soot；隨著燃燒繼續(xù)進(jìn)行，soot生成區(qū)域逐漸向凹坑附近集中.這是由于噴入氣缸的燃油受重力的影響，易在燃燒室下游形成燃油富集區(qū)，形成較濃可燃混合氣，大部分燃油在此局部區(qū)域里集中燃燒放熱.

2.4 排放物生成特性

不同噴射正時缸內(nèi)NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化歷程如圖7所示.由試驗得到的NO排放數(shù)據(jù)可以參考文獻(xiàn)［12］.

圖7 缸內(nèi)NO的生成特性

從圖7可以看出：更晚的噴油正時對應(yīng)著較遲的NO生成時刻，燃燒末期累積的NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)亦隨之逐漸降低.缸內(nèi)燃燒放熱的高溫狀態(tài)對NO的生成時刻起決定性作用.NO生成開始時刻主要受預(yù)噴放熱的影響，隨著噴油推遲，預(yù)噴放熱峰值出現(xiàn)位置逐漸推遲，缸內(nèi)燃燒溫度總體下降，因而需要高溫才能形成的NO生成時刻推遲.此外，由于缸內(nèi)大部分的燃燒放熱隨著噴油推遲逐漸遠(yuǎn)離上止點，缸內(nèi)難以維系較高溫度，因而NO生成速率下降，NO生成量減少.

缸內(nèi)soot的生成歷程如圖8所示.隨著噴油推遲，soot生成時刻亦推遲，soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨燃燒反應(yīng)的進(jìn)行呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，最終趨于穩(wěn)定.柴油機(jī)soot排放是由缸內(nèi)soot生成環(huán)境與氧化氛圍共同作用的結(jié)果，在燃燒早期soot生成占主導(dǎo)作用，缸內(nèi)soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增多并達(dá)到峰值；隨著燃燒繼續(xù)進(jìn)行，先期形成的soot快速氧化消減，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低；最終soot的生成與氧化達(dá)到平衡而趨于穩(wěn)定.當(dāng)推遲噴油至方案4，一方面缸內(nèi)燃燒溫度逐漸降低，soot氧化條件變差；另一方面，燃油噴射逐漸靠近上止點，燃油與空氣的混合空間不斷被壓縮，使得某些局部區(qū)域單位空間內(nèi)的燃油濃度逐漸升高，促進(jìn)了soot的生成.這二者都造成由噴油方案1至方案4的soot排放不斷惡化，但其后繼續(xù)推遲噴油，在缸內(nèi)相對較高的基礎(chǔ)溫度環(huán)境下形成更大比例的預(yù)燃混合氣，改善了soot形成所需的濃度氛圍，因而soot排放又略下降.這與文獻(xiàn)［12］中的soot試驗數(shù)據(jù)規(guī)律較為一致.

圖8 缸內(nèi)soot的生成特性

3 結(jié) 論

1）應(yīng)用3維CFD軟件模擬計算預(yù)噴 預(yù)噴-主噴多段燃油噴射的預(yù)混燃燒過程，通過不斷推遲的噴油策略實現(xiàn)更高預(yù)混比例的低溫PCCI燃燒，詳細(xì)分析了缸內(nèi)油氣混合氣濃度場、溫度場及有害排放物NO和soot的分布狀況.隨著噴油推遲，燃燒放熱逐漸遠(yuǎn)離上止點，缸內(nèi)整體的低溫效應(yīng)使NO生成速率及總生成量下降.主噴從上止點后－9℃逐漸推遲至上止點時，油氣混合空間縮小，燃空比升高，最高燃燒溫度下降，soot生成量不斷升高；但當(dāng)主噴在上止點之后時，預(yù)混燃燒比例增大，且適時氣缸容積增大使油氣混合更充分，soot生成量下降.

2）在q10特征時刻，燃空當(dāng)量比較小且缸內(nèi)溫度較低，以稀預(yù)混燃燒為主，NO和soot形成量較少.在q50特征時刻，缸內(nèi)空燃比隨噴油推遲而增大，主噴從上止點后－9°逐漸推遲至上止點，NO的生成量隨缸內(nèi)溫度下降而減少，但上止點后過晚的噴油使燃燒放熱更劇烈且集中，因而NO生成量在局部時刻增多.在q90特征時刻，缸內(nèi)高溫區(qū)域與燃空當(dāng)量比濃區(qū)基本重合，NO生成區(qū)域和高溫區(qū)域一致，soot生成區(qū)域與燃空當(dāng)量比有很好的吻合.

（References）

［1］ 韓東，呂興才，黃震.柴油機(jī)低溫燃燒的研究進(jìn)展［J］.車用發(fā)動機(jī)，2008（2）：5－9.HAN D，LYU X C，HUANG Z.Research progress on low temperature combustion of diesel engine［J］.Vehi cle Engine，2008（2）：5－9.（in Chinese）

［2］ DASP，SUBBARAO P M V，SUBRAHMANYAM JP.Effect of main injection timing for controlling the com bustion phasing of a homogeneous charge compression ignition engine using a new dual injection strategy［J］.Energy Conversion and Management，2015，95：248－258.

［3］ 周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［4］ FANG T，COVERDILL R E，LEE C F F，et al.Influe nce of injection parameters on the transition from PCCI combustion to diffusion combustion in a small bore HSDI diesel engine［J］.International Journal of Automotive Technology，2009，10（3）：285－295.

［5］ KIPLIMO R，TOMITA E，KAWAHARA N，et al.Effects of spray impingement，injection parameters，and EGR on the combustion and emission characteristics of a PCCIdiesel engine［J］.Applied Thermal Engineering，2012，37：165－175.

［6］ MILES PC，SAHOO D，BUSCH S.Pilot injection igni tion properties under low temperature，dilute in cylinder conditions［C］∥SAE Technical Paper Series.USA：SAE Publication Group，Paper Number：2013－01－2531.

［7］ MOBASHERIR，PENG Z J，MIRSALIM SM.Analysis the effect of advanced injection strategies on engine per formance and pollutant emissions in a heavy duty DI diesel engine by CFD modeling［J］.International Jour nal of Heat and Fluid Flow，2012，33（1）：59－69.

［8］ 解方喜，劉勃，洪偉，等.多次噴射對增壓柴油機(jī)高負(fù)荷工況排放影響的數(shù)值分析［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2009，39（6）：1452－1456.XIE F X，LIU B，HONGW，et al.Numerical analysis of effects of multiple injection on emissions under high load of turbocharged diesel engine［J］.Journal of Jilin University（Engineering and Technology Edition），2009，39（6）：1452－1456.（in Chinese）

［9］ JIA M，XIEM，WANG T，etal.The effect of injection timing and intake valve close timing on performance and emissions of diesel PCCIengine with a full engine cycle CFD simulation［J］.Applied Energy，2011，88：2967－2975.

［10］ 黃豪中，蘇萬華，裴毅強(qiáng).柴油機(jī)多脈沖噴射預(yù)混燃燒過程多維數(shù)值模擬［J］.內(nèi)燃機(jī)工程，2010，31（4）：73－77.HUANG H Z，SU W H，PEI Y Q.Multi dimensional simulation of PCCI combustion in a diesel engine with multi pulse injection［J］.Chinese Internal Combustion Engine Engineering，2010，31（4）：73－77.（in Chi nese）

［11］ ISHIYAMA T，KANG J，OZAWA Y.Improvement of performance and reduction of exhaust emissions by pilot fuel injection control in a lean burning natural gas dual fuel engine［C］∥SAE Technical Paper Series.USA：SAE Publication Group，Paper Number：2011－01－1963.

［12］ 梅德清，姜士陽，吳焓，等.放熱中心對DMC 柴油燃料排放特性的影響［J］.長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，35（3）：143－150.MEID Q，JIANG SY，WU H，et al.Impacts of diffe rent CA50 on emissions of diesel engine using DMC diesel blend［J］.Journal of Chang′an University（Natu ral Science Edition），2015，35（3）：143－150.（in Chinese）

Numerical simulation of PCCI combustion in diesel engine w ith different injection tim ing

MEIDeqing1，TU Lizhi1，JU Zhixuan1，JIANG Shiyang2，WANG Xiangli3，YUAN Yinnan3
（1.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；2.Department of Equipment Support，College of ZhenjiangWatercraft，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；3.School of Mechanical Engineering，Nantong University，Nantong，Jiangsu 226019，China）

The combustion process in a single cylinder turbocharged diesel engine with pilot pilot main injection strategy was simulated by the computational fluid dynamics（CFD）software.The effects of injection timing on combustion process，NO generation and sootwere analyzed in detail.The results show thatwhen the injection timing is retarded，the in cylinder pressure is decreased gradually with reduced main heat release peak，and the position of heat release peak moves far away from the top dead center with increased premixed combustion fraction to show more apparent feature of low temperture PCCI combustion mode.For10%heat release（q10）with retarding of fuel injection timing，the sootgeneration is decreased as the lean premixed combustion takes the major，while more NO is generated due to the rapid heat release of premixed mixture.For 90%heat release（q90），NO emission is decreased due to the total low temperature effect in cylinder，while the soot is increased with latter decreasing due to the extended combustion space and the high premixed combustion fraction.The favorable tradeoff between ____NO and PM emissions can be well compromised in a diesel engine with the low temperature PCCImode.

premixed charge compression ignition（PCCI）；multiple injection；injection timing；numerical simulation；emission

10.3969／j.issn.1671－7775.2018.01.002

TK421

A

1671－7775（2018）01－0007－07

2017－02－21

國家自然科學(xué)基金資助項目（51376095，51506101）；江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項目（蘇政辦發(fā)［2014］82號）；江蘇省科技廳重點研發(fā)計劃項目（BE2016139）

梅德清（1974—），男，江蘇儀征人，副教授（meideqing＠ujs.edu.cn），主要從事發(fā)動機(jī)替代能源及排放控制研究.

涂立志（1994—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士研究生（18352862141＠163.com），主要從事內(nèi)燃機(jī)燃燒控制研究.

梅德清，涂立志，雎志軒，等.不同噴油正時的柴油機(jī)PCCI燃燒過程數(shù)值模擬［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，39（1）：7－13.

（責(zé)任編輯 賈國方）