随着我国西部大开发政策的推进,高原地区的经济飞速发展,对于重型柴油机的需求与日俱增。重型柴油机在高原条件下的工作情况将直接影响我国西部大开发的进程,高原地区低温缺氧的环境会导致柴油机动力性能下降,排放性能恶化。为提升某重型柴油机在高原条件下的工作性能,本文基于AVL Fire软件建立该柴油机的喷雾燃烧模型,研究多次喷射策略以及含氧燃料对该高原柴油机的燃烧和排放性能的影响,主要工作内容及结论如下:(1)根据柴油机的基本参数建立该柴油机燃烧室的几何模型,并确定计算所使用的数学模型、初始条件和边界条件,然后对平原条件下柴油机的缸内燃烧状况进行模拟,并将计算结果与试验结果对比,验证已建立模型的有效性。(2)对该柴油机在海拔4300米高原条件下采用不同喷油正时的缸内燃烧状况进行模拟,研究了高原柴油机在不同喷油正时条件下缸内的燃烧与排放状况,结果表明:随着喷油正时的提前,柴油的缸内压力与温度显著提高,示功图面积约增加8.9%,动力性恢复明显,碳烟排放减少,但伴随着NOx排放的增加。(3)对该柴油机在高原条件下采用预喷-主喷策略时缸内的燃烧状况进行模拟,研究了预喷-主喷间隔、预喷油量对柴油机燃烧与排放性能的影响,结果表明:在采用预喷-主喷策略时,柴油机缸内压力与温度曲线更饱满,峰值增大,缸内的燃烧状况较单次喷射更好,较小的预喷-主喷间隔和预喷油量能够同时降低NOx和碳烟排放量,与单次喷射相比,NOx排放最多可降低56%,碳烟排放最多可降低67%。(4)对该柴油机在高原条件下采用主喷-后喷策略时缸内的燃烧状况进行模拟,研究了主喷-后喷间隔、后喷油量对柴油机燃烧与排放性能的影响,结果表明:在采用主喷-后喷策略时,柴油机缸内压力与温度少许降低,主喷-后喷间隔对NOx排放影响不大,碳烟排放量随着主喷-后喷间隔的增大而增大,NOx排放量随着后喷油量的增加先减小后增大,碳烟排放量随着后喷油量的增大而少许减小,但变化幅度不大,与单次喷射相比,NOx排放最多可以降低15%,碳烟排放最多可降低64%。(5)对该柴油机在高原条件下采用预喷-主喷-后喷策略时缸内的燃烧状况进行模拟,研究了预喷-主喷间隔、预喷油量、主喷-后喷间隔、后喷油量对柴油机燃烧与排放性能的影响,结果表明:采用预喷-主喷-后喷策略时,缸内变化趋势与单独采用预喷-主喷策略和主喷-后喷策略时基本相同,预喷参数与后喷参数相互独立,互不影响,可视为预喷-主喷策略与主喷-后喷策略的直接叠加。(6)对该柴油机在高原条件下燃用不同掺混比含氧燃料时的燃烧情况进行了模拟,分析了掺混比对缸内的燃烧与排放情况及相关生成物在缸内分布的影响。结果表明:该柴油机在燃用含氧燃料时,缸内的燃烧状况更好,缸内压力与温度的峰值都增大,燃用含氧燃料时缸内的氧气消耗的较快,而随着燃烧的进行,纯柴油的缸内氧气剩余量最少,含氧燃料最多。燃用含氧燃料时,碳烟排放减少,但NOx排放增加。随着含氧燃料中正丁醇掺混比升高,缸内燃烧状况进一步改善,NOx排放降低。(7)选取B70N30为研究对象,研究了多次喷射策略对该柴油机燃用含氧燃料的燃烧与排放性能的影响,结果表明:该柴油机燃用含氧燃料时,多次喷射策略的影响主要体现在排放性能上,对动力性的影响较小。预喷-主喷间隔和预喷油量越小,柴油机NOx和碳烟排放都越少。随着主喷-后喷间隔的增大,碳烟排放量逐渐增大,故应该选择较小的主喷-后喷间隔;后喷油量越多,NOx排放越多,碳烟排放先增大后减小。