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柴油机以其强动力性、高热效率的特点,被广泛用于余世界各地。随着柴油机保有量的不断增长,其排放物对环境的污染越来越严重。从20世纪80年代开始,世界各国环保意识逐渐增强,柴油机排放问题目前已显得尤为突出。因此,如何减少汽车排放成为当前汽车研究的主题之一。目前国内外均对多次喷射技术的预喷和后喷进行了相关研究,以期达到减少柴油机排放的目的。 本文利用FIRE软件对柴油机全负荷工况下气缸全封闭阶段进行燃烧三维模拟,研究多次喷油规律对柴油机动力性、排放性的影响。首先通过CATIA和FIRE软件建立柴油机燃烧室模型,模拟主喷射缸内燃烧过程,深入分析整个燃烧过程的缸内压力、温度、当量比等物理量的变化过程以及NO、Soot生成区域和条件,为废气排放控制技术的研究提供依据。研究表明 NO主要生成条件为高温富氧,Soot的生成条件为高温、高当量比。因此缩短滞燃期,可降低缸内温度,降低 NO的排放;加强缸内气体流动,可促进油气混合,降低 Soot排放。 然后以国企在产某柴油机为研究对象,研究多次喷射各参数对柴油机性能的影响和各参数的最优取值范围。研究表明近预喷对减少柴油机 NO生成和降低噪声具有明显的效果。近后喷能提高做功冲程缸内温度,加强 Soot氧化。采用两次预喷,相对于单次预喷能更加有效的减少 NO生成,但会增加 Soot排放。采用两次后喷相对于单次后喷对减少Soot排放效果更好。 最后以多次喷射参数分析结果为基础,优化多次喷射参数,并利用正交试验法制定二次、三次、四次、五次喷射控制策略下的计算方案。以降低 NOx、碳烟等排放物为目标,经分析比较基于多目标优化结果确定各控制策略中的最优方案,然后比较各控制策略中的最优方案,确定全负荷工况最优多次喷射控制策略为远预喷+近预喷+主喷+近后喷+远后喷。其对 NO排放优化率达到20.26%,Soot优化率为44.7%,达到改善企业现行尾气排放水平的目的。