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图5 文丘里管内速度场分布

4.2 文丘里管压力场分析

图6 文丘里管内静压力变化

喉口面积决定了文丘里管的引射能力，在文丘里管收缩喷嘴入口面积不变的条件下，喉口面积越小，其引射能力越强。但如果喉口面积太小，会发生壅塞现象。通过计算发现，设计的文丘里管扩压段对中低EGR率混合气的压力恢复效果良好。但EGR率的增加意味着更多的EGR废气从引射口引入文丘里管，壅塞效果导致的压力损失也越大，图6是文丘里管内静压力变化，随着EGR率的增大，文丘里管扩压段的压力恢复情况越差。在ηEGR＝0.15时，文丘里管进出口的压力差在20kpa左右。当ηEGR＝0.3时，文丘里管进出口的压力差在30kpa左右，相比之下压力损失增加大约10kpa。因此为了满足柴油机实现大EGR率，文丘里管混合段的喉口直径应适当增加，若将原文丘里管混合段出口直径增加4mm，在ηEGR＝0.15时，文丘里管进出口的压力差在12.5kpa左右，在ηEGR＝0.3时，文丘里管进出口的压力差在23kpa左右。

4.3 不同EGR率条件下再循环废气与空气混合情况及浓度分布

(b) 文丘里管XY轴截面混合情况
图7 EGR废气在文丘里管内与空气的混合情况

不同EGR率引射量直接影响了EGR废气与空气的混合程度，同时对文丘里管内的压力、气体粘度等参数也有较大影响。图7是EGR废气在文丘里管内与空气的混合情况分布，云图中深蓝色区域表明空气浓度较高，红色区域表明EGR废气浓度较高，从图中可以发现EGR废气与空气的初始混合只在混合段的边界层附近区域。EGR率越大，EGR废气引射量也就越大，将导致与空气的混合历程增加，混合区域和历程越大，则需要在文丘里管扩张段更远的地方才能与空气混合均匀。因此，为了满足更大EGR率的需要，同时也缩短EGR废气与空气的混合时间，文丘里管EGR引射口数量或引射口直径可以适当增加，并且可以将混合段前排EGR引射口与后排引射口交措分布，以提高EGR废气与空气的混合均匀度，有利于EGR废气在进气系统中均匀混合，促进柴油机各缸EGR率均匀一致。图8是EGR废气在文丘里管内的质量浓度分布，从图中也可以发现ηEGR＝0.3时的EGR废气与空气在文丘里管内的混合距离要比ηEGR＝0.15时的距离要大。因此也可以认为在设计文丘里管扩压段时，为了满足大EGR率要求，可以适当增加扩压段的长度。

图8 EGR废气在文丘里管内的质量浓度分布

4 结论

1)EGR率对文丘里管压缩段前的初始压力恢复效果有较大影响，EGR废气引射量越大，压力恢复效果就越差。为了满足大EGR率的要求，在保持扩压段长度不变的条件下，文丘里管扩压角可以适当减小，即增大混合段喉口出口处直径，另外EGR引射口直径可以适当增大，引射口的数量也可适当增加。

2)通过数值计算还验证了引射式EGR系统文丘里管能够克服增压柴油机部分工况下由于增压导致的进气管压力高于排气管压力而产生EGR废气难以引入进气管的难点, 可以实现废气再循环。(end)

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关键词： EGR系统模拟分析流动数