发动机燃烧过程是影响柴油机性能的关键因素,发动机喷油系统的喷射特性是改善发动机燃烧性能的重要方面。改善喷射特性的方法可以从理论研究和试验研究两个方面入手,目前各种商业化软件基本满足喷射宏观特性需求,但在现有软件理论模型基础上进行改进和深入研究是比较困难的,深入研究喷射机理就必须开发理论模型,所以对喷油系统喷射过程各个阶段的理论研究就显得尤为重要。在理论研究的基础上,自行建立数学模型,通过编程实现其数值计算,并进行试验验证,利用所得仿真模型为改进和提高发动机喷油系统的喷射特性提供指导,从而改善发动机的燃烧过程,提高发动机的经济性和排放。本文的主要研究对象是单体泵喷油系统,首先对单体泵喷油试验系统及其工作原理做了简要介绍,为了验证仿真计算结果准确性,在单体泵喷油试验平台上做了不同温度和背压下循环喷油量的试验和不同转速及喷油脉宽下泵端压力变化的试验,并对试验数据的处理方法和误差分析做了简要介绍和计算。其次,本文在单体泵喷油系统的物理模型和基本工作原理基础上,根据喷油系统的几何结构及压力波传播的动态规律,建立了凸轮滚轮计算的数学模型、高压供油泵端的数学模型、高压油管内燃油一维不稳定流动的数学模型以及机械式喷油器的数学模型,考虑了燃油压缩性系数及燃油密度随压力的变化,选择在高压油管内划分计算单元,在其特征线上将高压油管内燃油流动的偏微分方程组的求解转化为常微分方程组的求解,联立各边界方程及高压油管的结点方程进行求解燃油在每一时刻每一点的状态参量,并给出了喷油模拟计算过程中的重要参量的计算公式,编写了单体泵喷油系统特性计算的程序,得到喷油系统的压力波形及循环喷油量。最后将仿真程序所得结果与试验数据进行对比,得到仿真结果与试验误差在可接受范围内,说明了本文所得仿真模型具有一定的可信度。通过仿真结果和试验结果的对比,可得同温度下,循环喷油量都随着背压的增大而减小;同背压下,随着温度的增加,循环喷油量减小;分析了循环喷油量及峰值压力相对差值的变化,可得同一转速下,随着喷油脉宽的增加,峰值压力相对差值逐渐减小;同一喷油脉宽,转速为900r/min的峰值压力相对差值大于转速为1200r/min的峰值压力相对差值。