2。4 本次课题对响应面法的应用 13

第三章 实验介绍 15

3。1 研究对象及方法 15

3。2 本次实验总体方案设计 15

第四章 建模优化分析 17

4。1 实验内容 17

4。2 BBD 实验三因素三水平数据表 18

4。3 FCR 建模分析 21

4。4 Soot 建模分析 26

4。5 NOx 建模分析 28

第五章 实验总结 36

5。1 最优方案预测 39

5。2 总结 40

结语 39

致谢 40

参考文献 42

第一章 绪论

1。1 课题背景

伴随当下技术逐渐深入和科学迅猛发展， 柴油机的地位越来越高。所以， 人们对柴油机的要求也越来越高。在这之中主要是两个方面：一是柴油机自身排 放问题，即环境污染；二是柴油机的经济性和动力性的弃取问题，即整体机能问 题。早期对发动机的研究表明,单次改变喷油参数对发动机整体机能的影响实验 早已有人完成。而柴油发动机的燃烧过程是一个诸多因素相互影响的复杂过程

（喷油正时、喷油压力，主预喷间隔角等）。因此,单系统多因素研究相对于单因 素研究方法只能为我们学习柴油机理论打下坚实的基础。

喷油系统作为内燃机供油系统构成的核心环节之一，在很大程度上影响了发 动机的效益。选择适当的柴油机电控喷油参数（喷油正时，喷油压力，主预喷间 隔角）可以在获得更好的性能的同时降低柴油机对环境的污染程度。当前的发动 机电控喷油因素优化研究，国际上常常使用仿真模拟。但因为必须兼顾油，气， 室三者匹配，所以在性能，成本，排放三者之间的偏重则是最为重要的地方。传 统实验采用数值模拟方法，对所有数值进行输入模拟计算，这将大幅增加计算成 本。在面对类似情况时,为在柴油机喷油系统参数优化中以最低成本寻求整体最 优方案，可以选取应用响应面的优点，采用多因素响应面模型近似模拟数据庞大 的计算分析，建立多因素多水平响应面模型，对实际的 3D 曲面进行分析计算。 综合对曲面的整体评价估计和方差解析，能够确定给定边界条件下整体最优方案 的唯一性，对优化之后的喷射参数进行 CDF 分析，能够得较好的设计方案。

非线性技术实验设计(DoE)是成本极其低廉的评估输入因素对输出响应的技 术。在柴油机应用方面使用 DOE 进行的研究非常少见, 在喷射系统参数之间混合 效应的研究同样稀有， 很难获得案例观摩参考，常见参数包括喷油正时、喷油 压力以及主预喷间隔角。国际上运用田口实验设计，完善利用气态燃烧发动机的 因素。甚至有人通过响应面法对此进行完善。该引擎配备共轨喷射系统因而忽略 参数相互影响。

1。2 柴油机发展面临的问题

1。2。1 环境问题

首先是能源总量不足。大多数世界上知名能源机构都认为，当前已知的全球 可开采石油量仅能开采四十到六十年，之后将会出现大面积的能源短缺现象。中 国是能源欠缺的大国，人均剩余能源的总量仅为全球均值的十分之一。近年来石 油产量逐年加大，石油储量消耗速度加剧，节能和开发新能源已经成为当务之急