由于柴油机的高效、节能、经济实用以及大转矩的特点,越来越多的汽车开始以柴油机为动力。研究车用直喷式柴油机的燃烧过程,提高其动力性和经济性,降低NOx和碳烟排放,成为一项很有意义的工作。对燃烧过程的研究除传统的试验方法外,建立在试验基础上的内燃机燃烧过程的数值模拟也是一项强有力的措施。本文系统的论述了缸内燃烧过程的三维数值模拟计算模型和数值计算方法,对缸内气体的气相湍流流动模型,柴油喷雾模型和缸内燃烧模型在理论上进行了具体的分析。应用AVL公司开发的三维数值模拟FIRE软件,对直喷式柴油机的气流运动过程、喷雾过程和燃烧过程进行数值模拟仿真计算,详细地展示了缸内流场、喷雾发展形态及空间分布情况和缸内的温度场以及排放物浓度分布情况。应用FIRE软件,本文主要从以下两方面对一台4100型车用直喷式柴油机的燃烧过程进行了详尽的模拟计算与分析:①燃烧室形状:在压缩比ε=17.5的情况下,开发设计了几种不同形状的燃烧室,对比了这几种燃烧室的缸内流场,分析了不同形状燃烧室的缸内温度及排放物浓度分布情况。②喷射参数:对于相同形状的燃烧室,采用不同的喷射参数,如喷嘴的凸出高度,喷油提前角,以及喷雾油束轴线与缸头安装喷油器的孔轴线的夹角,从这几方面进行模拟仿真计算。得出恰当的喷嘴凸出高度可以使NOx和碳烟的排放有所降低。喷油提前角延迟,则NOx生成物降低,放热率也有所降低。通过对不同的喷射参数进行模拟仿真计算,得出最佳匹配参数。并将模拟计算结果与实测结果进行比较,验证了计算模型选取的合理性并指导了试验。本文最后对缸内燃烧过程进一步的深入研究进行了展望。