柴油机缸内气流运动与燃油喷射之间的密切配合,共同决定缸内燃烧品质。由柴油机进气道所组织的气流运动形式,直接影响了燃油与空气的混合,同时还将对火焰传播速率产生较大影响。本文以YN33单螺旋进气道柴油机为研究对象,进行油流法可视化稳流测试;通过试验与模拟相结合,分析了进气与压缩行程的缸内流场演化历程。基于对缸内流场演化历程的分析,重点对螺旋进气道直流段采用正交设计,实现涡流比与流量系数的提升,在此基础上还进行了进气分区缸内气体分层的探索。完成的主要工作如下:基于可视化稳流测试的柴油机缸内流场演化历程分析研究表明:采用质量比为8:8:3的甲基硅油、油酸、铝粉的示踪油流配方,可以较为清晰、完整的显示缸内近壁面流场信息。在进气过程中,随着气门开度的增大,缸内涡流比逐级提升。通过对缸内流场强度演化历程分析可知,进气行程缸内的流场强度的变化主要由进气流动所主导,压缩行程缸内流场强度的变化则主要由活塞运动主导。气缸内气体在进入ω燃烧室的初始阶段会出现涡流半径减小,涡流比加强的现象,压缩过程中活塞运行至上止点附近,此时大部分滚流均被压碎。开展了螺旋气道直流段设计对气道性能的研究,结果表明:同时改变螺旋进气道直流段上偏角、下偏角及直流段长度3个结构参数,使其取值分别为82°、85°和69mm时,缸内涡流比获得最大值4.146,进气量为1.593g,涡流比和进气量相对原机分别提高了26.02%、5.50%。开展了气道不同方案对缸内燃烧、排放特性研究,结果表明:方案9(缸内压力、燃烧放热率)>原机(缸内压力、燃烧放热率)。方案9使得燃烧质量改善,温度峰值、累计放热量分别提高75K、178J,方案1使得燃烧质量恶化,温度峰值、累计放热量分别降低73K、155J。开展了螺旋气道关键结构参数对缸内充量分层的研究,结果表明:从螺旋气道气道右下侧截面进入气缸的进气量最多,占27.3%;左上侧截面的进气量最少,占22.4%。对螺旋气道结构参数进行匹配,在进气道偏转15°时,从螺旋气道进气截面左上侧进入气缸的气体所能形成的进气浓度梯度差最大。