全面进入“国三”时代的中国农机,随着农业供给侧结构性改革的推进,进入了深度调整期。对于主要配套领域在农机上的柴油机而言,技术升级、结构优化仍在同步进行中。由于国内外市场对10~37kW多缸柴油机有了更多需求,因此,研发一款性价比高、动力性和排放性能好的国产小功率多缸柴油机成为当今的迫切任务。某非道路用三缸柴油机存在动力性不足的问题,为达到该发动机的使用要求,本文展开了如下研究:(1)首先将燃烧室三维模型导入Hypermesh中进行几何清理与面网格划分,然后利用FIRE软件进行动网格划分,再定义边界条件和初始条件进行燃烧仿真分析,利用缸压曲线验证模型的正确性;(2)通过分析原发动机主燃烧室和涡流室燃烧的仿真结果,找出可能导致发动机燃烧不佳,动力性不足的原因,并提出了改变原发动机油嘴安装角度、喷雾锥角、连接通道夹角和活塞顶部导流槽倒角的优化方案;(3)改变原发动机喷油器喷射角度、喷雾锥角、连接通道夹角和主燃烧室内活塞顶部导流槽形状等四个因素,用FIRE软件分别进行仿真,分析各因素改变对燃烧的影响;(4)以缸内平均压力和压力升高率为评价指标,采用响应面优化技术,对涡流室各因素进行多元二次非线性拟合,综合主燃烧室分析结果得出最有利于发动机燃烧的最优方案,对最优方案进行仿真验证;(5)台架试验结果表明:优化后发动机功率和转矩均明显提高,达到了额定值,并且降低了燃油消耗率;排放达到了我国非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法第三阶段要求。