由于石油资源的短缺、石油价格的不断上涨以及日益严格的排放法规的限制,提高发动机的经济性和降低排放性成为内燃机研究领域的重要课题。柴油机的燃油经济性优于汽油机20%～30%,发展速度呈现快速增长态势,但是其较高的氮氧化合物NOX和颗粒PM排放成为制约柴油发展的瓶颈。缸内燃烧过程对柴油机的动力性、经济性和排放性有决定性的影响,因此提高柴油机的燃油经济性以及降低排放主要应围绕改善缸内燃烧过程进行。目前,柴油机缸内燃烧过程的研究方法主要有实验法和计算机数值模拟法。由于实验法固有的缺点,其已经无法满足现代柴油机的设计要求。近几十年,随着计算机技术和计算流体力学等相关学科的发展,采用计算机数值模拟法研究缸内燃烧过程成为一种新的重要手段。数值模拟法不仅可以用于发动机整体性能测试,而且可以再现缸内流体的运动过程、湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、燃烧过程的进展状况、传热过程以及缸内温度场的分布等。因此,数值模拟法已成为当今对缸内燃烧过程进行深入研究必不可少的手段。针对燃油喷射过程中的喷油提前角和喷孔锥角两个因素,本文应用三维CFD仿真软件AVL FIRE对CY4102直喷式柴油机的燃烧过程进行了数值模拟计算。首先建立该机燃烧室的几何模型和数学模型,采用原机中燃油喷射系统的参数,仿真模拟了该柴油机燃烧过程;在此基础上,分别仿真模拟不同喷油提前角和不同喷孔锥角对燃烧过程的影响。计算结果表面:随着喷油提前角的增大,滞燃期变长,最高平均温度、压力和放热率峰值均增大,且其对应的曲轴转角均有前移趋势,同时氮氧化合物(NOX)的排放增加,碳烟(Soot)的排放减低;喷油始点处燃烧室速度场和柴油浓度场随曲轴转角的变化不明显,分析认为喷油始点燃烧室中最高平均温度和压力是影响燃烧过程的主要因素;同时,分析原机燃烧室中的柴油浓度场的分布,发现在该喷孔锥角下燃烧室底部的燃油浓度较高,该区域可能导致Soot排放的增加,因此有必要进一步分析喷孔锥角对燃烧过程的影响。随着喷孔锥角的增大,最高平均温度、压力和放热率峰值均增大,但是其对应的曲轴转角和滞燃期的变化不明显;同时NOX的排放略有增加,Soot的排放大幅降低;分析柴油浓度场,发现燃烧室底部区域柴油浓度有所降低,改善了燃油和空气的混合,验证了原机燃烧室底部富油区是造成Soot排放较高的原因。