随着经济的发展和社会的进步,汽车保有量的不断增加,汽车对石油能源的消耗和对环境的污染也越来越严重。如何更好地提高发动机的能源使用效率、减少尾气排放是研究者目前需要解决的问题。进气质量的好坏对柴油机的动力性、经济性以及排放等各项性能有着重要的影响,通过改善进气质量,提高进气道的流通特性,对解决此类问题有着很好的应用潜力。本文通过在柴油机的进气歧管中加装导流叶片装置,提高柴油机的进气涡流强度,改善混合气的形成和燃烧,达到发动机节能减排的目的。本文首先阐述了柴油机进气系统的国内外研究现状,并对提高柴油机进气质量的技术和方法进行了系统的分析,进而确定了本文的主要研究内容与技术路线。其次,分析了本文所研究的一汽大柴CA4DD半开式燃烧室柴油机缸内空气运动形式及混合气形成方式;参照柴油机原型尺寸,利用CATIA软件建立了柴油机双进气道三维模型,并导入基于无网格、格子波尔兹曼方法的CFD软件XFlow中进行进气稳流仿真分析;仿真计算得到进气道在2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm气门升程下的流量系数和涡流比。利用3D打印机按原始尺寸打印出柴油机进气道模型,搭建气道试验台,进行进气稳流试验。对比仿真与台架试验结果,两者具有较好的一致性。然后,在进气道加装导流叶片改变进气过程的流场分布特性,继而影响缸内进气涡流强度。为了分析导流叶片的长度、高度和扭转角度等结构参数对进气涡流的影响,使用均匀设计作为优化试验方法,设计了九组导流叶片结构参数的组合,进行仿真试验,仿真结果表明,在螺旋进气道前端加装叶片,缸内粒子运动速度提高,可以在流量系数变化不大的情况下,均可较大幅度增加了柴油机的进气涡流。最后,对九组仿真结果进行回归分析,得到最优的提高进气道涡流比的导流叶片结构参数为:高度6.5mm,长度64mm,扭转角度25°。按此结构参数加工导流叶片进行台架试验,仿真和稳流试验结果吻合较好。与不加导流叶片相比,涡流比提高47.62%,对改善缸内混合气形成具有明显效果。