柴油机气道-气缸的流动特性,对进入缸内的进气质量流量、气体的运动状况及分布范围有着较大影响。本文基于气道稳流试验与CFD仿真相结合,分析气流在缸内的运动状况及分布范围,以及缸内气体的分层燃烧。针对柴油机相异气门流动特性结果显示:在低气门开度条件下,过小的气门开度会显著影响进气流量,难以发挥相异气门优势,相异气门策略须围绕气门最大开度进行设计,采用恰当比例的相异气门可明显增强涡流比,对进气量也有促进作用。在相同的低气门升程条件下,由于螺旋/切向气道两进气门开度较小,使得穿过螺旋气道和切向气道的气流在缸内相互对峙,使涡流比与流量系数均难以提升;而随两气门开度的增大,通过螺旋气道的气流会过度侵入到切向气道的气流在缸内的流场,造成严重的进气干涉,从而导致进气能量的损失,进一步限制了流量系数和涡流比的提升。而恰当的相异气门,可使双进气道气流充分利用气缸内空间,在缸内形成相互交错的流动,避免双气道间气流的严重干涉,降低气体运动能量损失,达到提升涡流比与流量系数的目的。螺旋/切向气道相异气门升程条件下气缸近壁面流场与丝线运动的对应关系,在两种运动状态下,气流从螺旋/切向气道进入气缸后,基本呈现相似的运动规律。针对柴油机相异气门控制策略的研究表明:围绕螺旋气道最大气门开度进行设计的相异气门,切向气道气门开度大于等于最大气门升程2/3进行设计时可显著增强涡流比,对进气量也有促进作用。围绕切向气道最大气门开度进行设计的相异气门,螺旋气道气门开度大于等于最大气门升程2/3时流量系数得到全面提升,而螺旋气道气门开度大于最大气门升程1/2进行设计时涡流比得到全面提升。开展缸内EGR环状分层的研究,结果表明:螺旋气道引入方式下的气体,凹坑和燃烧室相对中心区域CO₂分布较多,逐渐形成更为规则的环形分布;而切向气道引入方式下的气体,靠近切向气道一侧CO₂分布较多,围绕气缸中心的CO₂分布较少。在不同EGR率条件下,通过改变单气道引入气体的EGR率,可增加缸内废气的量,从而增加缸内废气的浓度,对EGR分层作用较大。在不同EGR压力条件下,通过改变单气道引入气体的EGR压力,增加单气道引入废气的量,可增大缸内废气的浓度,对EGR分层作用较明显。在不同EGR温度条件下,通过改变单气道引入气体的EGR温度,导致缸内EGR率有所下降,但影响较小,对EGR分层作用较小。开展缸内EGR环状分层的燃烧和排放过程表明:在均质EGR条件下,与相同气门条件下螺切12/12终值相比,螺切10/12、螺切9/12、螺切12/8的NOx的终值分别增加2.3%、增加6.3%、增加4.5%;Soot终值分别减少7.6%、减少21.4%、减少13.7%;CO终值分别减少3.7%、减少12.0%、减少6.5%。在EGR环状分层条件下,与相同气门条件下螺切12/12终值相比,螺切10/12、螺切9/12、螺切12/8的NOx的终值分别增加1.8%、增加6.2%、增加3.9%;Soot终值分别减少7.0%、减少25%、减少14.8%;CO终值分别减少3.8%、减少15.1%、减少8.5%,与均质EGR相比,缸内EGR环状分层下的NOx增幅减小,Soot和CO的生成量均减少。