随着世界经济的发展,人们的环保意识也越来越强。由于非道路用机械的进一步推广,非道路用柴油机的污染物排放问题正日益受到人们的关注。国际社会以及相关组织均制定了相应的非道路用柴油机的排放法规,以减少主要有害排放物对人类和自然环境的危害。对于中小型非道路用柴油机而言,对燃油供给、进气、燃烧室三者间的优化匹配是降低有害排放物的重要方法。本文以TY3100EZ非道路用增压柴油机为研究样机,采用试验的方法,探讨了非道路用增压柴油机达到美国环保署第四阶段(EPA Tier4)标准的排放物控制方法与途径。同时运用软件模拟计算发动机性能并预测排放。本文首先进行了TY3100EZ增压柴油机排放控制试验研究。通过对原机进行性能和排放的摸底试验,分析了原机排放物排放量的特点,采取调整供油提前角、出油阀减压容积、高压油管内径等燃油系统参数以及重新设计燃烧室的技术措施,获得了TY3100EZ增压柴油机排放达到EPA Tier4标准的技术方案。其次,详细描述了柴油机循环模拟的数学物理模型,尤其分析了柴油机燃烧模拟模型、NOx和Soot排放物的生成机理及模型；基于准维燃烧模型、扩展的Zeldovich NOx生成机理和Nagle & Strickland-Constable Soot生成模型,利用GT-Power软件建立了能够预测NOx和Soot排放的TY3100EZ柴油机整机系统仿真模型；采用所建仿真模型,对所研究柴油机的外特性进行了模拟计算,预测了几个工况的NOx和Soot排放,结果表明,模拟计算结果与试验结果吻合良好。本文同时重点分析了建模过程中涡流系数对发动机性能的影响,当在建模过程中考虑这一系数时,发动机动力性及经济性指标变化不大,而对于排放物(NOx和Soot)的预测影响较大,大幅度降低。然后利用所建仿真模型,分析了压缩比变化、喷油提前角变化和增压度变化对柴油机性能及NOx和Soot排放特性的影响。计算结果表明,在循环喷油量一定的情况下,压缩比的变化对排放物的生成影响很大；喷油定时对排放物的生成也是影响很大；而增压度对排放物生成的影响并不是呈单调性,达到一定值时,继续增大增压度,排放物的生成变化很小。