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目前能源危机和环境问题日益为人们所关注,相关的排放法规也越来越严格,这对发动机燃烧过程优化与排放控制提出了更高的要求。相关研究表明,燃料特性对发动机燃烧与排放有重要影响,通过燃料设计,改善燃料的理化特性是合理组织燃烧,减少发动机排放污染物的一种重要手段。为此本文采用汽油/柴油混合燃料,充分利用汽油与柴油各自的优点,探索混合燃料在同时降低NOx与微粒排放,提高燃烧等容度,改善燃烧热效率,实现发动机高效清洁燃烧的潜力。本研究在一台高压共轨、增压中冷柴油机的基础上搭建了试验研究平台,能够实现对燃油喷射参数与EGR率的灵活控制,满足试验研究的需要。以国Ⅳ柴油为基础燃料,通过向其中添加不同比例的汽油,制取了具有不同着火性与挥发性的汽油/柴油混合燃料。针对不同汽油添加比例的汽油/柴油混合燃料分别研究了其在稳态不同负荷下及瞬态不同瞬变率下对压燃式发动机燃烧与排放的改善效果。在此基础上,又进一步研究了燃烧相位、喷油压力、进气EGR、主预喷间隔角及预喷量等参数对燃用汽油/柴油混合燃料发动机燃烧与排放特性的影响,探索了燃料特性与燃烧边界条件协同控制实现发动机高效清洁燃烧的潜力。研究结果表明:在稳态工况下,燃用汽油/柴油混合燃料能够延长滞燃期,缩短燃烧持续期,增大预混合燃烧量,在不增加NOx排放的基础上显著降低排气烟度。在瞬态增负荷过程中,发动机CO与HC排放量逐渐减少,各模态微粒数量有所增加,通过燃用汽油/柴油混合燃料能够明显改善积聚态微粒排放;引入EGR后,瞬变过程中CO与HC排放量增加,NOx排放逐渐降低,核态微粒数量有所降低,积聚态微粒数量急剧增加,采用汽油/柴油混合燃料能够明显降低积聚态微粒数量,有利于缓解瞬变工况对积聚态微粒数量的影响。合理调整燃油喷射参数与进气EGR等燃烧边界条件对燃用汽油/柴油混合燃料发动机燃烧与排放特性也有较好的改善效果。在试验所选工况条件下,当燃烧相位CA50位于12.5°CA ATDC时,燃用不同混合燃料发动机的NOx排放与排气烟度都较低,并具有较好的燃油经济性。对汽油添加比例较大的混合燃料引入较大EGR率能够明显降低NOx排放而不引起排气烟度与燃油消耗率明显增加。采用较大的喷油压力能够改善雾化质量,增大预混合燃烧量,降低排气烟度,改善燃油经济性,但为了不引起NOx与HC排放增加,应将喷油压力控制在合理的范围内。采用两段喷射,在较早的预喷时刻下采用较大的预喷量能够增大预混合燃烧量,减少排气烟度与CO排放,使混合燃料具有较好的燃油经济性。