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4190Z_LC-2柴油机电控化改造后,通过负荷特性试验,在满足经济性的前提下,NOx排放量有了较大幅度下降,但仍超出TierⅡ的排放要求,更无法达到TierⅢ的排放要求,显然单纯的电控化改造是无法满足未来更严苛的要求。在此基础上,利用仿真软件AVL_Fire,本文针对4190Z_LC-2柴油机开展柴油/天然气双燃料发动机反应可控压缩燃烧(简称RCCI)过程的仿真研究,通过控制燃烧相位来控制缸内反应,使该机在保证经济性和功率的同时,实现超低NOx的排放。研究结果如下:首先,柴油采用两次等值喷射定时,研究不同天然气替代率对该发动机性能的影响。结果发现:随着替代率的增加,滞燃期逐渐增加,燃烧始点后推,功率增加,缸压、温度、NOx排放降低;但替代率为93%时,出现不着火现象。其次,在替代率为86%的工况下,分别研究第一次和第二次喷射始点对该发动机性能的影响。结果发现:推迟第一次喷射始点,燃烧始点逐渐提前,功率、缸压、温度、NOx排放量逐渐增加,折合燃料消耗率逐渐下降,未燃HC化合物先降低再升高,再急剧下降,表明第一次喷射始点提前有利于实现低温燃烧。推迟第二次喷射始点,功率、压力、温度等参数并非线性变化,喷射始点在15°CA BTDC出现峰值;之前,随着第二次喷射始点推迟,燃烧始点逐渐提前,功率、缸压、NOx等参数逐渐增加;而之后,燃烧始点开始推迟,各参数开始下降;折合燃料消耗率则先下降后升高,喷射始点在15°CA BTDC时最低。第三,研究两次喷射油量比例对该发动机性能的影响。结果发现:随着第一次喷射油量比例增加,燃烧相位向后延迟,功率、爆压、缸内最高燃烧温度等参数逐渐减小,变化幅度较大,NOx逐渐降低,但折合燃料消耗率增加。因此,在保证经济性和环保性时,动力性受两次喷射油量比例的影响很大。第四,针对替代率为93%时出现的不着火现象开展深入的研究。结果发现:当第二次喷射始点推迟到25°CA BTDC时,开始着火,如果继续推迟,燃烧始点提前,各参数变化规律与前期研究的改变第二次喷油始点的规律一致。最后,针对双燃料RCCI发动机的负荷特性各工况进行仿真研究,并与电控化改造后的发动机负荷特性试验数据进行对比,结果发现:双燃料发动机在全负荷范围内,NOx的排放非常低,中高负荷时,折合燃料消耗率低于原机,但低负荷时,未燃HC化合物排放较高;通过计算,双燃料RCCI发动机NOx加权比排放大大低于TierⅢ的排放要求。通过改变两次喷射定时和比例可以达到燃烧相位控制的目的,从而实现发动机性能的控制,本文研究为4190Z_LC-2柴油机改造成柴油/天然气RCCI发动机提供理论依据。