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柴油机低温燃烧通常是采用大比例的EGR废气,来降低缸内燃烧温度,达到同时降低NOx和碳烟排放的目的,解决传统燃烧NOx和碳烟排放此消彼长的问题。然而,过大的EGR率会导致燃烧恶化,燃油经济性变差,燃烧效率降低,HC排放增加等问题。在柴油中掺混正丁醇燃料,能够减小混合燃料的十六烷值,延长滞燃期,使燃油与空气有充足的时间混合均匀,显著降低缸内燃烧温度。因此,本文在中等EGR率工况下,通过掺混较大比例的正丁醇来实现低温燃烧,采用试验和数值模拟的方法研究不同参数对高速柴油机低温燃烧的燃烧和排放特性的影响规律。首先,通过发动机台架试验,在不同正丁醇掺混比例和EGR率工况下,研究喷油策略(包括主喷正时、喷油压力和预喷)对高速柴油机正丁醇-柴油混合燃料低温燃烧的燃烧和排放特性的影响规律。结果表明,随主喷正时的提前,缸内压力峰值、最大压力升高率和放热率峰值升高,NOx排放升高,碳烟排放先升高后降低；随喷油压力的提高,缸内压力和放热率的峰值升高,放热重心提前,NOx排放升高,碳烟排放降低；随预喷正时的提前,缸内压力峰值降低,最大压力升高率升高,预喷燃油放热率峰值减小,主喷燃油放热率峰值升高,NOx和碳烟排放均降低；随预喷油量的增加,缸内压力峰值升高,预喷燃油放热率峰值升高,主喷燃油放热率峰值降低,放热重心提前,NOx排放升高,碳烟排放先降低后升高。此外,随正丁醇比例的增加,最大压力升高率升高,放热重心提前,碳烟和NOx排放降低,且NOx排放受主喷正时的影响程度减小；随EGR率的增大,最大压力升高率降低,碳烟排放升高,NOx排放降低,且喷油压力对NOx排放的影响程度减小。其次,应用AVL-FIRE软件建立三维数值模型,并耦合CHEMKIN,以正庚烷-正丁醇-多环芳香烃-甲苯简化机理作为正丁醇-柴油混合燃料低温燃烧的化学动力学反应机理,研究正丁醇掺混比例、EGR率、喷油正时和预喷正时对高速柴油机正丁醇-柴油混合燃料低温燃烧NO、NO2和碳烟前驱物苯(A1)、萘(A2)、菲(A3)和芘(A4)的生成机理的影响。结果表明,随正丁醇掺混比例的增加,NO、NO2和碳烟前驱物各组分的生成时刻滞后,NO和碳烟前驱物各组分缸内最终生成量减少,NO2缸内最终生成量先增加后减少；随EGR率的增大,NO、NO2和碳烟前驱物各组分的生成时刻滞后,NO和NO2缸内最终生成量减少,不同的正丁醇掺混比例,碳烟前驱物各组分缸内最终生成量变化趋势不同；随喷油正时的提前,NO、NO2和碳烟前驱物各组分生成时刻提前,NO缸内最终生成量增加,NO2、A1、A2缸内最终生成量减少,A3、A4缸内最终生成量先增加后减少；随预喷正时的提前,NO缸内最终生成量减少,NO2缸内最终生成量增加,A1、A2缸内最终生成量先减少后增加,A3缸内最终生成量先增加后减少,A4缸内最终生成量减少。