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随着能源和环境问题的日益严重，节约能源、保护环境在全社会已经形成共识。而柴油是由石油提炼而来的，所以为了节约石油资源，世界各国对柴油机的燃烧与排放等各方面的规定都更加严格。这就需要我们深入研究燃烧与排放问题。研究柴油机燃烧与排放的方法主要有实验法与数值模拟法两种，它们各有所长，本论文采用第二种方法对柴油机进行燃烧过程数值模拟研究。本文运用FIRE软件建立柴油机燃烧的计算模型，然后设置合理的边界条件、初始条件以及选择合理数学模型，对从进气门关闭到排气门打开的过程进行模拟计算，通过对比实验与仿真数据进行了模型的校核与验证，并对额定工况（2500r/min）下的热力参数与物理场进行研究。结果表明：在367°CA压力到最大值17.34MPa；376°CA平均温度达到最大值1888K；410°CA时NOx质量分数达到最大值1.45×10-5，此后基本保持不变。碳烟是边生成边氧化的，在364.9°CA附近其质量分数达到最大值3.365×10-5，然后慢慢减少；同时从温度场可以看出，在上止点附近358°CA，由于缸内压力升高率特别大，所以温度升高也特别快；随着燃烧强度降低，缸内温度逐渐降低。在此基础上，本论文研究了喷雾锥角对燃烧的影响。它主要影响油束在缸内的贯穿部位和油滴颗粒发生碰壁的位置，如果喷雾锥角过小会使得油雾在燃烧室凹坑处大量累积，对燃油的扩散和混合不利；适当增大喷雾锥角会使燃油沿着燃烧室的凹坑壁面移动，使它与更多空气接触并互相作用，促进燃油和空气的混合。此外，还研究了喷油提前角对燃烧的影响。结果表明：减小提前角，放热率曲线会整体往后移动并且其峰值会减小；增大提前角，缸内燃烧起点提前，缸内最大压力、压力升高率、最高温度明显变大，同时NOx生成也表现出逐渐增加的趋势，并得出当提前角从5°CA提前到9°CA时，NOx的质量分数也从1.1×10-5增加到1.9×10-5的结论。所以适当地减小提前角能够避免柴油机粗暴工作、减小燃烧噪声和NOx的生成量，但是随着提前角的减小，Soot排放会增加。当提前角不同时，同一曲轴转角处缸内浓度场有明显的差异，并在一定的范围内，增大提前角，着火时会有更多的均匀混合气。