不断提高发动机的功率密度一直是动力领域的研究热点之一,特别是柴油机行业,高速高强化的高功率密度柴油机成为行业内的主要研究对象。通常通过转速及平均有效压力的提高实现功率强化,而为了抑制缸内爆发压力,压缩比必须降低到一个较低的水平。压缩比的降低带来整机的环境适应性的问题,特别是低温冷起动困难。综上,需要对这类柴油机采用起动辅助控制措施且对冷起动喷油控制进行再标定。本文通过对多种辅助冷起动措施的对比,并结合项目实际,选用火焰预热作为辅助冷起动的方案,设计并搭建了预热系统实验台架,进行了系统参数特性实验研究。建立了预热系统的空气温升和预热塞内部温升数学模型,并搭建了预热系统仿真模型,进行了预热系统在不同边界条件下的仿真研究。搭建了低压缩比柴油机冷起动一维仿真模型,进行了不同边界条件下的冷起动性能的仿真并研究了喷射控制参数和预热辅助对柴油机冷起动性能的影响。在低压缩比柴油机上进行了基于正交试验的冷起动的参数优化研究和火焰预热辅助冷起动试验。通过研究得到的结论如下:(1)低温将导致预热塞燃油燃烧不良,温度每降低5℃预热后温升降低2%,过高的风速将导致预热塞热量损失增大,火焰被过多的吹离预热塞,适量的风速下预热塞有较好的着火特性。油量与预热后温升不呈线性增长关系,在一定风速和环境温度下,预热塞能烧尽的燃油是有限的,到14ml/min后开始有肉眼可见的未燃液滴溅落。(2)采用断续加热的火焰预热塞加热策略相比原策略能节省部分电能,在保证了燃烧稳定性的同时又能增加预热塞使用寿命。低温环境下,应该增加供油速率,才能弥补环境温度降低带来的燃烧恶化的负面效果。(3)压缩比和环境温度的降低,海拔的升高都会引起首着火循环出现的推迟,转速上升率的下降。主喷油量、主喷油提前角、预喷油量都存在一个最优值使得柴油机的着火时间最小。预热对柴油机冷起动性能有很大的改善作用,加入预热后冷起动的最佳油量降低了14%。预热油量越多取8ml/min～11ml/min为宜。(4)在试验的参数范围内,对起动时间的影响的主次顺序是主喷油量>预喷提前角>预喷油量>主喷提前角,应用预热系统以后低压缩比柴油机能够在比较短的时间内(3.5s)顺利冷起动成功。