中图分类号：TK421 文献标识码：A DOI：10.7535/hbkd.2025yx04001

Influence of fuel injection parameters on combustion and emissions of diesel engine under low temperature environment

ZHU Hairong1，GUO Xuefang1，DI Zhipeng1，WANG Zhao （1.Schoolof Mechanical Engineering，Hebei Universityof Scienceand Technology，Shjiazhuang，Hebei O5oo18，China; 2.Hebei Tuopu Machinery Electric Company Limited，Shijiazhuang，Hebei O5ool8，China）

Abstract：Inordertostudytheimpactof diferentinjection parameters （numberof injectionholes，injectionangle，injection advanceangle）onthe in-cylindercombustionandemision performanceof diesel engineunderlow temperature environment，a thre-dimensional modelofacertaintypeof direct-injection diesel enginewas established，andcombustionsimulation was carriedoutfordiferentinjectionparametersofdieselengineunderlowtemperatureenvironment.Theresultsshowthatthe fuelinjectionparameters influencethefuelinjectionduration，thefuelspatialdistribution，theswirlinthepitatthebottomof the combustion chamber，the penetration distance and difusionangleof the fuel spray，the fuel-air mixing timeand mixing efect，whichwillafectthecombustionandemisionperformanceof thedieselengine；Thedieselenginecanobtainthebest power performance under low temperature environment when the numberof injection holes is 8，theinjection angle is 150^∘ ，and the injection advance angle is 18°CA BTDC（before top dead center）. The mechanism of the influence of injection parameters ondieselenginecombustionandemission underlowtemperatureenvironmenthasbeenobtained，which providessome reference for the optimization of diesel engine injection parameters under low temperature environment.

Keywords：internal combustion engineengineering；diesel engine；fuel injectionparameters；combustion simulation；low temperatureenvironment

柴油发动机具有扭矩大、热效率高、输出功率大、运行可靠性高和燃料安全性好等优势，广泛应用于车辆、船舶动力、航空航天、农业机械、国防装备等诸多领域[1]。目前，国内外要求柴油机输出功率保持在原有基础甚至获得更高水平，通过优化柴油机机械结构设计或进、排气系统等方法，减少其体积和质量并保证其具有足够的强度和可靠性，提高其功率密度。高功率密度柴油机已经成为各国柴油机技术发展的必然趋势。中国幅员辽阔，南北地理纬度跨度大，多地冬季平均气温都在 -10°C 以下，新疆、内蒙古、西藏以及东北地区最低月平均温度在 -41～-25Ω^∘C 之间，黑龙江漠河的最低温度甚至可达到 -53^∘C^[2] 。因此，受中国部分地理条件和气候特征双重制约，要求柴油机在低温环境下具有良好的燃烧和排放性能，改善高功率密度柴油机低温环境下的机动性和可靠性，对中国北方地区冬季柴油机工作效率的提高具有一定的现实意义。

极端高低温环境会对柴油机的燃油系统、进气系统、润滑系统和冷却系统等关键系统造成一定影响，从而导致柴油机燃烧和排放性能发生显著变化。丰雷等[3]通过定容燃烧弹研究了环境温度对燃油喷雾油束的影响，得出环境温度对自由喷雾贯穿距的影响大于撞壁喷雾的结论。LIU等[4]采用高速摄影、Mie 散射和Schlieren方法研究了不同壁况下撞击壁柴油喷雾的点火和燃烧特性，得出小壁距、高壁温可加速喷雾的汽化和混合过程，壁面对燃烧过程的推动主要取决于垂直于壁面的速度分量。……