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面对日趋严峻的能源问题和愈发严格的排放法规,节能减排技术成为能源行业研究的一项重要课题,尤其在内燃机行业,对内燃机燃烧特性和排放特性提出了更高的要求。本文针对一款型号为186FA的非道路用直喷式柴油机,采用仿真计算及试验验证的方法,研究喷油系统主要参数,包括喷孔数量、喷油角度、喷油正时和喷孔布置方式对柴油机燃烧特性和排放特性的影响,并通过正交试验的方法,对柴油机喷油系统参数进行优化,得到使排放性能达到最优的参数组合,目的是进一步降低柴油机的NOX和碳烟排放量,应对更为严格的排放法规要求。主要研究内容及结论包括:（1）利用GT-POWER软件建立186FA柴油机工作过程一维仿真模型,将仿真计算得到的缸内压力与试验结果进行对比,验证了一维仿真模型的可靠性,并获得了三维仿真计算所需的初始条件与边界条件。（2）利用CONVERGE软件建立186FA柴油机工作过程三维仿真模型,并对仿真模型进行了网格无关性分析,结果表明,采用网格尺寸为4mm的仿真模型与采用更小网格尺寸的仿真模型的计算结果相近。同时对三维仿真采用的物理模型进行敏感性分析,结果表明,RNG k-εRANS湍流模型和KH-RT喷雾破碎模型对点火延迟角影响较小,能更真实地反映柴油机缸内湍流与喷雾破碎的物理特征。（3）对喷孔数量为4、喷油角度为75°、喷油正时为-7°CA和喷孔布置方式为单层喷孔的原机模型进行三维仿真计算,将计算得到的缸内压力与试验结果进行对比,结果表明,仿真计算的峰值压力为8.014MPa,试验测试的峰值压力为7.082MPa,相对误差为2.7%,小于试验允许误差5%,验证了三维仿真模型的准确性。（4）对不同喷孔数量、喷油角度、喷油正时和喷孔布置方式的柴油机工作过程进行仿真计算,得到各参数对柴油机性能的影响。结果表明,喷孔数量主要对柴油喷雾的贯穿距与雾化情况有影响,喷油角度主要决定柴油喷雾在燃烧室的分布情况,喷孔布置方式对柴油喷雾在燃烧室的分布范围有影响。喷孔数量为6,喷油角度为75°,喷油正时为-7°CA,喷孔布置方式为双层喷孔上下布置的方案分别为每个单一因素中最理想的方案。（5）建立包含喷孔数量、喷油角度、喷油正时和喷孔布置方式四种喷油系统参数的四因素三水平的正交试验表L9（34）并进行试验,对试验结果进行极差分析,得出使NOX和碳烟排放特性分别达到最优的因素水平组合为A2B2C2D1和A2B1C3D1,结合《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法》对两种排放物的限值要求,取因素水平组合A2B1C3D1为本次正交试验最理想的试验方案,即喷孔数量为6,喷油角度为65°,喷油正时为-9°CA,喷孔布置方式为单层喷孔布置。通过对该方案下发动机工作过程三维仿真获得其NOX排放质量为0.2376mg,碳烟排放质量为0.1329mg,与原机模型相比,NOX和碳烟排放量分别下降2.74%和10.2%。