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柴油机的热效率较汽油机的高,被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔领域,但其应用的同时也带来了严重的大气污染问题,如何同时改善NOx和PM的排放成为一个技术性难题。本文从改善燃烧降低排放的目标出发,课题组提出了无氮(02/C02)燃烧技术,运用光学可视化研究手段,研究了在无氮进气和常规进气环境下柴油机燃烧过程和温度场分布的规律。本文在原有光学发动机ZS195装置的基础上,设计了一套常规和无氮进气切换的进气系统。试验中选定了65%02+35%C02的无氮进气工况,同步测试和拍摄了缸内压力、曲轴转角和燃烧火焰图片,分析了在无氮进气环境下柴油机燃烧过程和温度场分布情况,并与常规进气条件下缸内燃烧过程进行了对比研究。研究结果表明：无氮进气时缸内平均指示压力比常规进气时高54.16%,指示功高54.17%,指示效率高60.59%,指示燃油消耗率低37.73%；无氮进气时缸内工作比常规进气时更加柔和,其缸内最大压力升高率比常规进气时低35.42%；无氮进气时燃料燃烧充分,放热量大,其最大放热率比常规进气时高4.39%；无氮进气和常规进气时缸内的最高温度相差不大,无氮进气缸内最高温度比常规进气低15℃左右；无氮进气时缸内燃烧火焰扩散传播速度比常规进气燃烧时高50%左右。利用FIRE软件中ESE模块,建立了光学发动机ZS195缸内工作过程模型,在无氮进气条件下,对光学发动机ZS195的燃烧过程进行了数值模拟。模拟计算结果表明：无氮环境下,氧气浓度超过60%时,对缸内最大压力值及所对应的曲轴转角几乎没有影响,对缸内的最高温度和平均温度影响不大,最高平均温度为2300K左右,但随着氧气浓度的增加,燃烧始点会提前；无氮环境下,随着氧气浓度的增大,缸内的CO质量分数迅速增长的始点会提前,且最大峰值会降低,并且成双峰曲线。