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与大、中功率柴油机相比,中国非道路柴油机现行排放标准对19 kW以下柴油机要求相对严苛。单缸柴油机由于受结构等限制,目前仅有少部分机型通过环保部门的非道路国三排放型式核准。因此开展新一代单缸柴油机的研发、及其燃烧机理和低排放研究具有重要的学术意义和工程价值。研究工作以某企业生产的192F柴油机为对象,开展单缸柴油机用电控高压共轨喷油系统对整机性能、排放优化的研究。分析了电控高压共轨喷油和机械泵喷油的喷油压力等参数的差异,对柴油机燃烧系统进行了重新设计。由于共轨喷油的喷油压力较机械泵喷油的高,为减少燃油在燃烧室的着壁量、改善燃烧,与机械泵喷油的柴油机相比,适当增大共轨喷油柴油机的燃烧室喉口直径和压缩比,同时增多喷油嘴喷孔数,改进气道减小进气涡流比并增大进排气道的流通系数,形成192F共轨柴油机的燃烧系统。对样机喷油量、轨压和喷油正时等喷油系统标定参数MAP图计算设置,试验研究喷油参数的MAP变化对样机各工况排放的影响,并通过高压油管压力和气缸压力的测量,进行燃烧过程分析。得出在大负荷工况,提高轨压能提高预混合燃烧质量、减少后燃,在推迟喷油控制NO_X排放的条件下能降低烟度、减少颗粒排放;在中小负荷提高轨压能改善雾化和燃烧质量,降低HC和CO排放;但受限于燃油喷雾特性与燃烧室匹配和NO_X排放,对每一个工况轨压值大小有一个最佳值,如标定工况轨压、喷油提前角和预喷量分别为110 MPa、2℃A BTDC和1.0 mg/str.;在同一转速中小负荷工况,喷油提前角适当提前可提高缸内燃烧温度,缩短燃烧持续期,有效降低柴油机的HC和CO排放;不同转速工况,转速降低应适当减小轨压和推迟喷油来优化燃烧降低排放;采用预喷+主喷的方案能减少燃烧的滞燃期,降低缸内最高平均燃烧温度来优化整机排放。192F共轨柴油机通过燃烧系统设计和喷油参数的面工况标定优化,按移动用途的稳态试验循环(八工况)进行性能和排放测量,CO、HC+NO_X和PM初次比排放结果分别为3.66、5.72和0.35 g/(kW·h),与非道路国三标准限值相比有40%以上的劣化余量,柴油机经劣化试验满足非道路柴油机排放标准的要求;生产企业的样机已通过非道路柴油机第三阶段国家环保型式核准。