面对“节能减排”的国际大趋势,实现更高的热效率需求已经成为柴油机面临的主要挑战。强化缸内燃烧的等容度是提升热效率的有效方法,但实际中,柴油机的等容度越高,缸内压力温度均会大幅上升,导致机械损失、传热损失等增加而影响热效率的提升,难以在温度和压力受限的条件下实现柴油机有效热效率的提高。因此为实现有效热效率的最大提升,需要合理地匹配缸内等容与等压燃烧过程。本文基于某型船用中速柴油机工作过程原理建立了零维计算模型,采用等容与等压燃烧替代模型中的燃烧过程,分析不同等容与等压燃烧比例对柴油机性能的影响规律。计算程序使用Fortran程序语言编写,利用某型船用中速柴油机进行了标定和验证。通过设置定容燃烧热量分配比,得到不同等容度下的有效热效率、传热损失和机械损失。分析有效热效率、机械损失、传热损失随等容与等压燃烧比例的变化规律,并以此分析等容燃烧和等压燃烧过程的放热特点和匹配规律,匹配某型船用中速柴油机等容与等压燃烧过程,获得有效热效率优化的放热率曲线。利用双韦伯函数构建虚拟放热率,模拟该放热率曲线,使其满足实际要求。利用GT-Power软件建立某型船用中速柴油机性能仿真模型并完成模型标定。通过虚拟放热率替代燃烧过程,分析不同喷油比例和等容燃烧持续期下的有效热效率变化规律。在爆压和压升率受限的情况下,得到使有效热效率获得最大提升的放热率曲线。利用GT-Power软件建立某型船用中速柴油机三喷油器的性能仿真模型模型,针对三喷油器的油量分配、喷油策略、喷孔直径、喷油压力进行优化,以此实现柴油机的等容和等压燃烧过程。分析不同压力比下的缸压、放热率变化规律,依此论证并提出提升有效热效率的技术方案。结果表明,在爆压不高于25MPa和NOx排放限制的条件下,等容燃烧比例为0.25时,最高压力值为24.21MPa,有效热效率为44.04%,高于标定有效热效率42.21%。