双燃料缸内直喷分层燃烧（DDFS）是一种很有前景的燃烧模式，可以通过对着火时刻和燃烧过程的精准控制来实现优良的发动机性能表现。本文基于一个四冲程轻型自然吸气发动机，研究了在多载荷下（10%、25%和50%载荷），以甲醇和柴油为燃料的DDFS发动机燃烧。两种燃料由两个单独的喷油器分别喷入气缸，实现缸内直喷。采用三维计算流体力学（CFD）软件KIVA-3V程序耦合非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对两种燃料的喷油参数和喷嘴位置布局进行协同优化。首先，以等效指示燃油消耗率（EISFC）和氮氧化物（NOx）排放作为优化目标，对低载荷下甲醇/柴油DDFS的14个喷油和喷嘴参数进行优化分析。通过对优化结果的全面分析发现，两种燃油的、喷油时刻（SOI）、喷雾夹角（SA）、喷嘴位置和甲醇能量比例（MF）都对发动机性能有着明显的影响，且甲醇相关参数比柴油相关参数对发动机性能的影响更大。最优算例采用了高MF、较早的柴油喷油时刻（SOId）、上止点（TDC）附近的甲醇喷油时刻（SOIm）和较宽的甲醇喷雾夹角。另外，甲醇喷嘴置中布置有利于缩短燃烧持续期，柴油喷嘴可以布置在半径约为1.14cm的半圆形区域，为甲醇的完全燃烧提供足够的高温。优化得到的喷嘴位置布局为气缸中两个喷嘴的实际安装增加了灵活性和便利性。与实验基础算例对比，在不牺牲NOx排放的前提下，优化方案的EISFC降低了7.8% 其次，在低载荷14个优化参数的基础上加入初始温度（TIVC），对中等载荷下甲醇/柴油DDFS燃烧的15个参数进行优化分析。结果表明，中等载荷的最佳燃油分布为：避免甲醇喷雾直接喷入柴油高温燃烧区内，以免恶化柴油燃烧。同时，甲醇喷雾还需要在柴油完全燃烧后进入高温区被充分引燃。优化参数的变化会影响柴油燃烧产生的高温区和甲醇燃料的位置关系，从而影响发动机性能。在中等载荷下只要有一个喷嘴置中，无论是柴油还是甲醇喷嘴，另一个喷嘴偏心也同样可以在其他参数的配合下获得较好的发动机性能。 最后，通过对比不同载荷下最优参数范围，给出发动机参数设置随载荷变化的建议。结果表明，25%载荷可供选择的控制策略更加灵活多样，而10%和50%载荷下的优化控制策略比较单一。三种载荷都采用了较低的初始温度，以实现低NOx排放的清洁燃烧。随着载荷增加，缸内温度升高，MF也得以逐渐增加。SOId随着载荷增加不断提前，而SOIm几乎保持在上止点附近不变。随着载荷的升高，SAd始终保持较大的设置，但SAm逐渐减小，以增强两种燃油的活性分层。更高载荷下喷嘴位置可布置的区域更大，甲醇喷嘴偏心布置依旧可以获得较好的发动机性能。
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