在传统的内燃机中,柴油机因具有高热效率从而具有良好的动力性和经济性而被广泛应用于交通、工程、农业机械等领域。但是燃料的喷雾特性及其与燃烧室内空气的混合过程是制约柴油机燃烧过程,从而影响柴油机经济性、排放特性的关键因素。燃烧室的形状及其与喷油参数的匹配是影响缸内混合气形成和燃烧过程的重要因素,燃烧室的结构形状参数直接影响缸内气流特性。为了明确燃烧室结构参数对缸内气流运动规律和混合气形成的影响机理,很有必要对燃烧室各结构参数对缸内气流特性的影响进行深入研究,同时调整喷雾特性,与燃烧室结构优化匹配具有重要意义。本文通过数值模拟的方法,以2.0L型高压共轨直喷柴油机为样机,仿真研究了直喷柴油机燃烧室形状参数与喷雾特性匹配情况,建立了燃烧室形状结构形状参数化的分析方法,通过定义8个参数实现对燃烧室结构形状的设计,并针对缩口比（1/2）、底部凸台斜面形状参数（G6）、凸台顶半径（G4）的设计提出改进燃烧室结构的方案,在此基础上基于已验证的仿真模型,对不同的燃烧室结构方案进行了仿真分析。通过对比不同燃烧室结构下的三维物理场分布特性的研究,结合缸压曲线（示功图）、放热规律曲线、NO生成曲线及SOOT生成曲线等,分析不同燃烧室结构形状参数对缸内流场、混合气形成以及燃烧过程和排放特性的影响。结果表明:当燃烧室缩口比为0.88、底部凸台形状为凹线型、凸台顶半径为0mm时,燃烧室内气流强度适当,可以有效地组织混合气形成和燃烧过程,同时有利于降低NO和SOOT的排放。在此基础上,针对高压共轨喷射系统喷油器喷孔直径加工难度大的问题,同时为进一步探讨喷油规律、喷雾特性与燃烧室空间匹配对燃烧过程的影响,采用轴针式喷油器。因其自身结构具有自洁能力强,且喷孔直径较大易加工的特点,同时可减小进气涡流,故有利于提高充气效率,有利于充分利用燃烧室空间。通过合理设计轴针式喷油器,调整喷雾形状使之与燃烧室形状匹配,由此分析其对燃烧过程的影响,从而改进伞状喷雾特性,最终确定最佳伞喷系统参数。结果表明:当伞状喷雾锥角为150°、主喷正时为上止点7.8°CA时,高压轴针式喷油器与燃烧室匹配能够合理组织燃烧过程,提高热效率,降低CO的生成。