内燃机的使用推动科技进步和社会发展,使人们享受现代文明的同时也造成能源供需矛盾和严重的环境污染问题,提升内燃机能源使用效率和寻找可再生的替代能源成为当下热点研究方向。氢燃料是高效纯净可永久再生的清洁能源,具有火焰传播速度快、扩散系数大等特性,能有效改善缸内燃烧质量;同时,甲醇重整制氢获得的甲醇重整气是优良的氢气载体,利用内燃机排气余热,通过甲醇重整制氢化学反应制取重整气与柴油混合燃烧,解决氢气运输问题。因此,本文以四缸柴油机为研究对象,采用数值模拟计算的方法,研究掺烧重整气后柴油机燃烧过程和排放性能的变化规律,探索喷射策略对掺烧重整气柴油机性能影响,为重整气在柴油机上应用提供理论支撑。建立柴油机掺烧甲醇重整气数值仿真模型,并利用试验数据进行标定,验证模型准确性。以此为基础,研究重整气气体参数和重整气掺烧比例对柴油机缸内工作过程的影响,探明重整气参数对柴油机燃烧过程及排放性能的影响,验证重整气改善缸内燃烧质量,提升热效率,实现清洁燃烧的可行性。结果表明:与原机相比,柴油机掺烧重整气后滞燃期和燃烧持续期缩短;缸内燃烧压力、温度和放热率峰值均升高;Soot排放大幅降低,NOx排放升高,CO排放减少;指示功和指示热效率提高,柴油机动力性和经济性均得到改善。重整气气体参数中CO2成分可有助于降低缸内燃烧温度,降低NOx排放,而CO成分会进一步提升燃烧温度,提高NOx排放的同时增加CO排放。提升重整气掺烧比例,滞燃期和燃烧持续期进一步减少,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短,等容度燃烧加强;缸内压力、燃烧温度和放热率峰值均进一步提升,Soot排放和CO排放随掺烧比的增加而下降,NOx排放呈上升趋势。为进一步研究重整气对缸内工作过程的影响,调整燃油喷射正时和喷射压力参数,研究喷射参数对柴油机掺烧重整气工作过程影响规律。结果表明:随喷油正时推迟,柴油机掺烧重整气后油气混合进程推迟,缸内不完全燃烧程度增加,指示功和指示热效率降低;燃烧压力、温度以及放热率峰值均有不同程度的下降;Soot和CO排放增加幅度逐渐下降,NOx排放降低幅度由快变慢。喷油压力提升,柴油机掺烧重整气后缸内油气混合质量改善,缩短滞燃期和燃烧持续期,指示功和指示热效率升高;Soot和NOx排放的变化趋势均有不同程度的提升。应用正交设计方法进行多参数优化,以重整气气体成分、重整气掺烧比例、喷射正时和喷射压力为影响因素,保持动力性不变前提下,以NOx排放作为评价指标,研究各影响因素对NOx排放的影响程度,并结合极差分析方法解析出最优参数方案,并将优化结果与原机进行对比分析。结果表明,影响因素对NOx排放影响的主次顺序依次为掺烧比例>气体成分>喷射压力>喷射正时。通过对比优化结果分析可知,可以保持动力性下,优化后NOx排放较原机降低8.9%,同时Soot排放降低54.4%。