工程机械柴油机广泛应用于国民经济基础建设,其保有量持续快速增长。由于工程机械柴油机工作条件恶劣、承载负荷大以及使用频率高,所以其尾气排放带来的环境问题已不容忽视。采用试验法对工程机械柴油机排放特性进行研究,试验周期长、过程繁琐、且会浪费大量人力物力。而以试验为基础,结合数值仿真方法进行研究,找出相关因素对其排放的影响规律,可达到事半功倍的效果。本文采用试验与数值仿真相结合的方法对目标机型排放特性展开研究,主要工作如下:(1)以装配于临工Z50-LG953N装载机上的某型柴油机为研究对象,展开了台架试验和实车排放测试。通过模拟装载机实际工作状态和道路运行状态下的实车排放测试,记录发动机运行工况,测量排放数据,统计两种状态下发动机的工况与排放分布。经试验发现,无论装载机在作业状态还是道路运行状态,其发动机均存在运行工况集中的现象。(2)搭建了基于GT-Power的柴油机工作过程仿真模型。模型选用了以油滴蒸发燃烧模型为基础的准维燃烧模型,该模型不仅可进行柴油机工作过程热力参数和性能参数的仿真计算,还能进行柴油机NO_x排放量计算和Soot排放趋势预测。(3)以实测数据为依据,校核了所搭建的仿真模型。并以校核后的模型为基础,在装载机正常作业时发动机运行频率最高的工况点上展开排放特性的仿真研究。研究了喷油压力、主喷油量、主喷角度、预喷油量、主预喷间隔对该柴油机排放的影响。(4)分别搭建仿真对象在排放模式和经济模式下的modeFRONTIER和GT-Power的联合仿真模型,讨论研究对象在两种模式下各自能达到的最佳状态。研究表明,在排放模式下,通过调节喷油参数,能够使NO_x排放降低8.83%,但损失了部分经济性;在经济模式下,燃油消耗率得到了一定程度的改善,且此时Soot的排放明显下降,但与此同时NO_x排放增加,所以在选择不同的工作模式时,应根据实际需求而定。