为了实现柴油机的清洁、高效燃烧,国内外科研工作者都把柴油机HCCI燃烧作为研究的重点,提出了许多方案,也面临着许多的困难.该研究提出的MULINBUMP复合燃烧系统,基于多脉冲喷射技术和BUMP燃烧室的快速混合的稀扩散燃烧技术,可以实现NO<,x>和PM同时大幅度降低,是一种新的实现柴油机超低排放燃烧技术.BUMP燃烧室的稀扩散燃烧是MULINBUMP燃烧系统的重要组成部分.该文在高速撞壁射流气体模拟和定容燃烧装置实验研究的基础上,设计了一系列BUMP燃烧室,在改装的单缸试验机进行了发动机实验,对BUMP燃烧室的燃烧和排放特性进行实验研究,并利用先进的CFD数值模拟技术,对典型实验工况的混合气形成及燃烧过程进行了多维数值模拟.发动机实验和模拟计算表明:BUMP燃烧室的形状、BUMP位置和高度等几何参数对燃烧室中混合气形成及燃烧有重要影响.收口的BUMP燃烧室可以形成较为有利的射流入射角和挤流运动,使燃烧室中形成二次空间射流;为了发挥BUMP对壁面射流的剥离作用,在BUMP燃烧室设计中应保证一定的BUMP高度和二次撞壁距离.通过数值模拟发现:和模拟实验不同,BUMP燃烧室中,BUMP不但可以使壁面射流形成二次空间射流,加快燃油在扩散阶段的混合速率,避免燃油在燃烧室壁面的沉积,而且BUMP的存在可以极大地改变燃烧室中的流场结构,在燃烧室中形成有利于燃油在喷射期扩散混合的气流运动,使燃油在喷射过程中与空气的混合速度加快,同时,也在随后的整个燃烧过程中,形成有利于燃料与空气混合,有利于燃烧产物与空气混合的所谓"全历程高混合率"燃烧过程.CFD模拟和实验研究证明,全历程高混合率燃烧过程是一种稀扩散燃烧,它可以大幅度降低NO<,x>和soot排放;除了形成二次射流促进混合率提高的机理外,CFD模拟表明,BUMP燃烧室可以形成稀扩散燃烧的一个重要机理是,在适当喷射定时下,BUMP燃烧室形成的气流运动使喷雾的横向扩散速度大幅度增加,结果使喷雾锥角显著增加,扩散速度加快.研究发现:喷射定时和喷射压力对BUMP燃烧室的混合气形成和燃烧有重要影响.随喷油定时提前,滞燃期缩短,喷雾前端较稀混合气较早参与燃烧,BUMP对壁面射流的剥离效果减弱;推迟喷油,由于燃烧的滞燃期延长,撞壁燃油在BUMP的作用下可以形成的二次空间射流更加明显,从而加快燃油在扩散燃烧阶段的混合速率;提高喷射压力,油束的撞壁动量增加,撞壁时刻缩短,BUMP对壁面射流的剥离效果显著增加,因此提高喷射压力是发挥BUMP燃烧室稀扩散燃烧效果的重要手段.