相对于汽油机,柴油机在动力性和经济性上优势明显,它已经在商用车、工程机械和农用车等领域占有绝对优势,但是较高的NOx和PM排放成为限制柴油机进一步推广的障碍。为了控制柴油机的排放,各国制定了严格的排放法规,但这并没有成为柴油机发展的障碍,而是充当了柴油机技术进步的直接推动力。柴油机排放污染物主要是NOx和PM,而降低NOx和降低PM的机内措施是相反的,所以柴油机的排放控制技术主要集中于同时降低NOx和PM排放的领域。虽然后处理技术快速发展,但是要满足越来越严的排放法规,应该先将污染物的机内控制尽量做好。放热规律决定了柴油机的动力性、经济性和排放特性,针对性能要求有目的的控制放热规律是使柴油机达到性能目标的一个有效途径。在燃烧系统一定的情况下,放热规律由喷油规律决定,找到了实现目标放热规律所要求的喷油规律,就能主动控制喷油规律,然后实现目标放热规律,最终得到柴油机的性能目标。高压共轨系统能够柔性控制喷油规律,是实现理想喷油规律的最佳喷油系统。多次喷射是高压共轨系统独特的喷油规律实现形式,本文运用GT-POWER软件建立发动机模型,在相同边界条件下,将一定量燃油以不同喷射方式喷入气缸,研究不同喷射方式以及不同喷射参数对柴油机放热规律和性能的影响。研究发现,预喷射能使主喷放热率峰值明显降低,将一次主喷改为两次主喷能使主喷放热峰值下降到更低的程度,但是两个主喷时的放热持续期明显增加,放热重心明显后移。对单次喷射,喷油提前角能明显改变主喷放热延迟期、放热重心和放热持续期。对于一次预喷加一次主喷的喷射方式,增加预喷量能减少主喷放热延迟期和放热持续期,使放热重心靠近上止点;增加预喷间隔,能增加放热延迟期,使放热中心远离上止点,但是对放热持续期影响不大。对一次预喷加两次主喷的喷射方式,增加主喷提前角能增加放热延迟期,增大第二次主喷的放热峰值,使放热重心明显后移,而对放热持续期影响不大;增加两主喷间隔能减小第二个主喷放热峰值,使放热重心明显后移,放热持续期增加。高压共轨喷油系统比其它的喷油系统在喷油规律控制上有优势的一个重要原因就是高压共轨喷油系统的响应特性好。为了进一步提高响应特性,本文详细分析了Bosch第二代高压共轨系统喷油器内部结构,利用GT-FUEL软件建立了喷油系统模型,研究了喷油系统响应特性的影响因素。研究表明,增大针阀锥面面积,喷油器开启时间缩短,关闭时间增加;衔铁芯最大升程对响应特性影响不大;电磁力增大能使针阀上升延迟减少,但对响应特性其它指标影响不大;增大衔铁芯弹簧预紧力对针阀下降延迟有较大影响,对针阀上升延迟影响较小,对针阀上升和下降时间基本没有影响;控制体容积增大,喷油器响应特性变差;控制体进油孔增大,喷油器开启时间增加,关闭时间缩短,出油孔孔径增大对响应特性影响相反;轨压越大,喷油器响应特性越好。