在内燃机设计中,燃烧系统的设计是一项非常重要的内容,燃烧系统设计会影响到发动机的燃烧过程,从而对发动机的动力性、经济性及排放性能产生影响。其中燃烧室和喷油嘴的结构设计尤为关键,缸内气体湍流运动、燃油喷射过程、喷雾在缸内的发展及油气混合过程等都与燃烧室和喷油嘴的结构相关,因此改变燃烧室和喷油嘴的结构会引起缸内参数以及发动机性能的变化。本文利用CFD数值模拟计算方法对柴油机的燃烧系统进行优化分析,通过建立缸内燃烧仿真计算模型,对不同燃烧室结构和不同喷油嘴结构的缸内燃烧计算结果进行对比分析,从而得出燃烧室及喷油嘴结构对柴油机燃烧过程和排放特性的影响规律。首先,本文利用GT-Power软件建立柴油机一维燃烧计算模型,对柴油机的一维燃烧和性能进行仿真分析,计算得到额定工况下的运行参数,作为三维燃烧计算模型建立的初始条件和边界条件。在一维燃烧计算的基础上,利用AVL FIRE软件建立柴油机三维燃烧计算模型,并对所建计算模型进行校核验证,之后仿真得到缸内压力、缸内温度、燃烧放热率、污染物排放以及缸内物理场分布等计算结果,对柴油机的燃烧过程和排放特性进行分析研究。其次,本文利用FIRE软件建立柴油机燃烧计算模型,仿真得到不同结构燃烧室的缸内最高爆压、缸内最高温度、缸内物理场分布以及污染物排放等计算结果。通过对比分析不同燃烧室结构的燃烧过程仿真计算结果可得:B5型燃烧室的NO排放量最少,相比于原型机燃烧室减少了15.7%;燃烧室开口形式对Soot排放的影响最为显著,敞口燃烧室的Soot排放量相比于原型机燃烧室减少了89.2%。最后,本文利用FIRE软件建立仿真计算模型,仿真得到不同喷油嘴结构的缸内压力、缸内温度、缸内物理场分布以及污染物排放等计算结果。通过对比分析不同喷油嘴结构的燃烧过程仿真计算结果可得:喷孔直径对NO和Soot排放的影响最大,相比于原型,D3型的NO排放量减少了63.1%,D1型的Soot排放量减少了97.3%。