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日益严格的排放法规对内燃机技术不断提出新的挑战,如何在保持高热效率的同时降低有害排放是目前柴油机面临的主要问题。本文围绕降低柴油机有害排放,在高压共轨柴油机上系统进行了采用EGR结合DOC方案实现国IV排放的研究,并进行了国V排放的初步探讨和含氧添加剂影响的研究。建立了基于可变喷嘴环增压器(VNT)的冷却高压EGR系统,进行了EGR对性能和排放影响的研究。结果表明,通过调节VNT开度可以有效控制EGR率,并能保证较充足的新鲜空气量。提高喷射压力可以明显改善NOx和烟度的trade-off关系。通过EGR率和燃油喷射参数优化,在NOx排放达到国IV限值的情况下,soot比排放相对原机国III降低约60%,经济性也有较大改善。多次喷射的研究表明,预喷对燃烧的主要影响是缩短主喷滞燃期、减少主喷预混燃烧。早的预喷具有更好的NOx和烟度折衷关系,但预喷参数应根据工况特点和控制需要权衡选择。后喷主要通过燃烧后期来对性能和排放产生影响,在适当的主-后喷间隔下,后喷对烟度降低效果明显,此时适当增大后喷油量烟度可以进一步降低。在所研究的大负荷工况将多次喷射与EGR相结合,相对单次喷射无EGR方案,在NOx比排放降低50%的情况下,烟度仍可获得明显改善。对燃烧室进行了降低压缩比的结构设计,研究结果表明,降低压缩比使NOx和烟度trade-off显著改善。根据本研究排放控制方案特点,确定了用于排放优化的多目标函数。优化结果表明,在NOx达到国IV限值的情况下,相对优化前soot排放降低30%以上,CR16.0(2)燃烧室的soot排放和经济性更好,说明该多目标函数方法适用于本方案排放的优化。加装DOC的排放测试表明,通过VNT/EGR控制、燃油喷射策略和燃烧室参数的优化,发动机满足了ESC测试循环的国IV排放要求,证明了采用EGR结合DOC满足国IV排放的可行性。B75工况国V排放的初步研究表明,将多次喷射和EGR结合,在NOx比排放达到2.0 g/kW.h(国V限值)情况下,soot比排放可以控制在0.01 g/kW.h以内,表明该技术方案具有在简化后处理条件下满足国V排放的潜力。柴油中加入含氧添加剂(正丁醇)对单次喷射soot改善明显,但对有后喷策略的soot改善作用很小,说明加入正丁醇可以简化喷射策略或减轻对后处理器效率的依赖。