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甲醇作为一种发动机替代燃料，具有来源广泛、可从煤和焦炉气轻易制备、能够同时降低碳烟和氮氧化物排放等优点，在众多的替代燃料中，甲醇具有重要的研究价值和光明的应用前景。现如今，甲醇在柴油机上的应用主要有直接混合法、气道喷射法和缸内直喷法。与其他方法相比，甲醇缸内直喷法具有很多优点：小负荷下能够避免低效燃烧；大负荷下能够避免粗暴燃烧；能够实现甲醇高替代率和低污染物排放，因此对其研究具有非常重要的意义。甲醇缸内直喷法包含有三种喷射模式：D/M模式是柴油先于甲醇喷射；M/D模式是柴油晚于甲醇喷射；M/D/M模式是甲醇在柴油喷射前后各喷射一次。
本文基于一台增压中冷柴油机搭建了柴油/甲醇双燃料发动机三维仿真模型并进行了如下研究：(1)研究了气道喷射法和缸内直喷法D/M在燃烧特性、发动机性能和排放方面的差异；(2)重点研究了缸内直喷法D/M的关键性控制参数对燃烧特性、发动机性能和排放的影响；(3)研究了缸内直喷法M/D和M/D/M；(4)获得了各负荷下不同喷射策略的最优解，得到了各负荷下的最佳喷射策略；(5)提出了单通道喷油器和双通道喷油器两种缸内直喷方式，并做了对比研究，重点研究了单通道喷油器的关键性喷射参数的影响。主要结论如下：
小负荷下气道喷射法的甲醇热值占比Rm受到低效燃烧的限制，而缸内直喷法的Rm则不会受限，即使高达90%下依旧能够保持良好的燃油经济性；大负荷下气道喷射法的Rm受到粗暴燃烧的限制，而缸内直喷法的Rm则不会受限，即使高达95%下依旧能够避免粗暴燃烧。相较于气道喷射法，小负荷下，缸内直喷法的Soot排放下降了94%，NOx排放下降了57%；大负荷下，缸内直喷法的Soot排放下降了98%，NOx排放下降了66%，并且THC、CO和CH2O接近零排放。
随着柴油喷射相位的推迟和柴油/甲醇喷射间隔角的增大，缸压峰值减小；过小的喷射间隔角会导致失火或者粗暴燃烧，过大的喷射间隔角对燃油经济性不利；随着柴油喷射相位的提前，等效指示燃油消耗率EISFC、Soot、THC、CO和CH2O排放下降，但是声响强度RI更大且NOx排放更高；过小和过大的喷射间隔角，其THC、CO和CH2O排放更高。
更高的初始温度对于发动机燃油经济性不利，为了提高燃油经济性，应当适当降低初始温度。随着初始压力的增大，EISFC降低，燃油经济性得到优化，且初始压力对大负荷下EISFC的影响更明显。初始涡流比对EISFC影响很小，较大初始涡流比的RI更大。
随着喷孔直径的增大和喷射压力的降低，RI不断降低，EISFC呈现出先降低后增大的情况。结果发现0.36mm+27.4MPa能够始终保持良好的燃油经济性且避免粗暴燃烧。柴油喷射压力对EISFC影响不明显，但会影响RI。结果发现柴油喷射压力在55MPa时能够保持良好的燃油经济性且避免粗暴燃烧。柴油/甲醇喷雾空间夹角α为2°和β为15°可以获得了最佳燃油经济性和排放性能。
缸内直喷法D/M能够有效控制燃烧速度及抑制粗暴燃烧，且有助于实现完全燃烧。在大负荷下不宜采用缸内直喷法M/D，此时不仅容易粗暴燃烧，还THC、CO和CH2O排放恶劣。小负荷和中负荷下缸内直喷法M/D/M采用较高第一次甲醇喷射比例更好，大负荷下采用较低第一次甲醇喷射比例更好。大负荷下采用缸内直喷法M/D/M最佳，小负荷和中负荷下采用缸内直喷法M/D最佳。
在单通道喷油器中，前端甲醇会增大柴油着火滞燃期，通过增大引燃柴油量能够弱化其影响；前端甲醇的存在对燃油经济性影响不大，但会增大粗暴程度；引燃柴油量过少或过大都会导致粗暴燃烧；过小喷孔直径匹配过大喷射压力时极易粗暴燃烧，过大喷孔直径匹配过小喷射压力则对燃油经济性不利。结果发现0.36mm+27.4MPa为最佳匹配，且实现了与双通道喷油器相同水平的性能。
本文基于一台增压中冷柴油机搭建了柴油/甲醇双燃料发动机三维仿真模型并进行了如下研究：(1)研究了气道喷射法和缸内直喷法D/M在燃烧特性、发动机性能和排放方面的差异；(2)重点研究了缸内直喷法D/M的关键性控制参数对燃烧特性、发动机性能和排放的影响；(3)研究了缸内直喷法M/D和M/D/M；(4)获得了各负荷下不同喷射策略的最优解，得到了各负荷下的最佳喷射策略；(5)提出了单通道喷油器和双通道喷油器两种缸内直喷方式，并做了对比研究，重点研究了单通道喷油器的关键性喷射参数的影响。主要结论如下：
小负荷下气道喷射法的甲醇热值占比Rm受到低效燃烧的限制，而缸内直喷法的Rm则不会受限，即使高达90%下依旧能够保持良好的燃油经济性；大负荷下气道喷射法的Rm受到粗暴燃烧的限制，而缸内直喷法的Rm则不会受限，即使高达95%下依旧能够避免粗暴燃烧。相较于气道喷射法，小负荷下，缸内直喷法的Soot排放下降了94%，NOx排放下降了57%；大负荷下，缸内直喷法的Soot排放下降了98%，NOx排放下降了66%，并且THC、CO和CH2O接近零排放。
随着柴油喷射相位的推迟和柴油/甲醇喷射间隔角的增大，缸压峰值减小；过小的喷射间隔角会导致失火或者粗暴燃烧，过大的喷射间隔角对燃油经济性不利；随着柴油喷射相位的提前，等效指示燃油消耗率EISFC、Soot、THC、CO和CH2O排放下降，但是声响强度RI更大且NOx排放更高；过小和过大的喷射间隔角，其THC、CO和CH2O排放更高。
更高的初始温度对于发动机燃油经济性不利，为了提高燃油经济性，应当适当降低初始温度。随着初始压力的增大，EISFC降低，燃油经济性得到优化，且初始压力对大负荷下EISFC的影响更明显。初始涡流比对EISFC影响很小，较大初始涡流比的RI更大。
随着喷孔直径的增大和喷射压力的降低，RI不断降低，EISFC呈现出先降低后增大的情况。结果发现0.36mm+27.4MPa能够始终保持良好的燃油经济性且避免粗暴燃烧。柴油喷射压力对EISFC影响不明显，但会影响RI。结果发现柴油喷射压力在55MPa时能够保持良好的燃油经济性且避免粗暴燃烧。柴油/甲醇喷雾空间夹角α为2°和β为15°可以获得了最佳燃油经济性和排放性能。
缸内直喷法D/M能够有效控制燃烧速度及抑制粗暴燃烧，且有助于实现完全燃烧。在大负荷下不宜采用缸内直喷法M/D，此时不仅容易粗暴燃烧，还THC、CO和CH2O排放恶劣。小负荷和中负荷下缸内直喷法M/D/M采用较高第一次甲醇喷射比例更好，大负荷下采用较低第一次甲醇喷射比例更好。大负荷下采用缸内直喷法M/D/M最佳，小负荷和中负荷下采用缸内直喷法M/D最佳。
在单通道喷油器中，前端甲醇会增大柴油着火滞燃期，通过增大引燃柴油量能够弱化其影响；前端甲醇的存在对燃油经济性影响不大，但会增大粗暴程度；引燃柴油量过少或过大都会导致粗暴燃烧；过小喷孔直径匹配过大喷射压力时极易粗暴燃烧，过大喷孔直径匹配过小喷射压力则对燃油经济性不利。结果发现0.36mm+27.4MPa为最佳匹配，且实现了与双通道喷油器相同水平的性能。