在全球石油资源日益减少、排放法规日益严格,人们对于环境保护和能源节约的意识普遍越来越强的今天,内燃机只有不断的改善燃烧技术才能不被淘汰。柴油机燃烧技术目前的发展趋势,多为不断的提高燃烧的定容度,提高定容度的方法就是不断的提高喷射压力,但是单方面的增大喷射压力而不减小喷油器喷孔孔径(目前喷孔直径最小可达0.1mm,加工技术已无法使喷孔直径更小),对索特平均粒径(SMD,是评价喷雾粒径的指标)的影响不大,因为喷射压力高而不减小孔径会导致滞燃期喷油量变大而产生工作粗暴,排放增加,严重的影响柴油机性能。另一方面,我们注意到,大型船用柴油机的有效热效率已经超过了50%,与汽车柴油机相比,船用柴油机产生的接近等压燃烧的循环具有非常低的机械损失和热损失。这说明,找到循环热效率和各项损失之间的平衡点可能比一味的提高理论热效率更有意义。与等容燃烧相比,等压燃烧虽然理论热效率较低,但由于缸内压力和温度较低,循环的热损失和机械损失较小,NO_x排放也较低,特别是在大负荷工况下对于柴油机性能的提升比较明显。因此,有必要研究柴油机等压燃烧技术,为找到克服柴油机热效率与能量损失和排放之间的矛盾的平衡点提供理论依据。为此,本论文对柴油机的等压燃烧进行仿真研究以探究该燃烧方式在柴油机性能提升方面的潜力。首先通过GT-Power软件搭建了单缸柴油机原机模型并完成了模型校验,然后对原机模型进行相关参数的修改,利用两段喷油策略实现了柴油机近似等压燃烧,最后基于经过初步优化得到的有效热效率不低于原机有效热效率的等压燃烧模型,选取特征工况点对不同预爆压的等压燃烧对于柴油机的燃烧过程、经济性、排放性能的影响进行了详细的分析。并在此基础上探究了不同转速和不同负荷下等压燃烧对于柴油机性能的影响规律,得出的主要结论如下:1、通过两段喷射实现等压燃烧能够有效缩短柴油机的滞燃期以及延长柴油机的燃烧持续期使燃烧过程缓和,从而有利于降低柴油机的放热率峰值进而导致其缸内峰值燃烧温度降低以及后期燃烧温度的升高。2、等压燃烧有利于降低柴油机的传热损失但会造成柴油机排气损失的增加,且对于传热损失的影响小于对排气损失的影响,因此等压燃烧会导致柴油机指示热效率的降低。此外,等压燃烧有利于降低柴油机的摩擦损失但会导致泵气损失略有增大,且对于摩擦损失的降低效果大于对泵气损失的增加效果,因此等压燃烧有利于提高柴油机的机械效率。综合指示热效率和机械效率的影响,采用等压燃烧能够实现提高柴油机有效热效率、降低燃油消耗率的目标。3、由于等压燃烧峰值温度较低因此等压燃烧有利于降低NO_x排放,但由于等压燃烧采用两段或多段喷射的燃油喷射策略从而导致缸内扩散燃烧量增加,因此等压燃烧会造成微粒排放有一定程度的恶化。4、在不同转速下采用等压燃烧均可以实现通过调整爆压来提高有效热效率,且在合适的爆压下采用等压燃烧均能够降低柴油机的NO_x排放,但由于喷射策略的改变不同转速下等压燃烧对于微粒排放的影响规律一致,即等压燃烧相对于原机的微粒排放均较高,这是由于采用两段喷射后扩散燃烧量增加导致的。5、在不同负荷下采用等压燃烧在合适的爆压下均可以实现提高柴油机的有效热效率从而降低柴油机的有效燃油消耗率,但等压燃烧的爆压过大或过小均会造成柴油机有效热效率降低。且在不同负荷下采用等压燃烧有利于改善柴油机NO_x排放但会导致柴油机的微粒排放恶化。6、等压燃烧能够在降低柴油机机械负荷的同时保持甚至提高柴油机的经济性。因此,采用等压燃烧可以在发动机机械负荷限制内提高柴油机功率,实现柴油机动力性的拓展。