柴油机在低温环境下工作时动力性能较差,尤其是在纬度较高的地区,冬季外界环境温度大幅下降,输出功率下降明显。因此,研究低温环境下柴油机的燃烧过程,探询环境温度对柴油机运行性能的影响,具有重要的现实意义。对燃烧过程的研究除了传统的实验方法外,利用计算机软件进行相关数值模拟也是一项常用手段。本文系统地论述了缸内燃烧过程的三维数值模拟方法,分析了缸内气相湍流模型、喷雾模型、燃烧模型的建模机理,并利用奥地利AVL公司开发的三维模拟软件FIRE,模拟了不同温度参数(进气温度、燃油温度和壁面温度)下的柴油机燃烧过程,获得了缸内温度场、燃油浓度场以及放热规律等燃烧特性。研究表明:(1)进气温度对燃烧过程的影响最为显著。当进气温度下降时,燃油蒸发速率下降,喷雾贯穿距离减小,油束碰壁现象减弱;此外,进气温度下降使缸内燃烧推迟,缸内温度与压力随之降低,燃烧指示功减少;NO_x和soot的排放值随进气温度的下降而减少。(2)燃油温度与进气温度对燃烧过程影响的差异主要表现在对油束贯穿距离的影响上,随着燃油温度下降,油束贯穿距离增加,燃油碰壁现象加重。(3)壁面温度下降使缸内工质向壁面的传热量增加,从而导致燃烧推迟,缸内最高温度与压力下降。因此,当外界环境温度降低时,缸内压力和压力下降,发动机燃烧指示功减少,扭矩降低,输出功率下降,动力性能变差,若需维持原有的输出功率,须增加循环喷油量,环境温度越低,增加的喷油量越多。