现代社会的急速发展带来了能源紧缺、环境污染等诸多问题,而对内燃机进行优化,提高其经济性和环保性已是大势所趋。国内对柴油机的研究起步较晚,许多喷油技术的研发和喷油系统的改进优化,都是以国外相对成熟的喷油系统为基础的。对于柴油机喷油系统的优化,主要是如何提高喷油特性、提升燃烧效率和降低排放污染。针对以上问题,本论文在浙江省重点研发项目、国家自然科学基金的支撑下,对柴油机高压共轨电控喷油系统进行了研究和优化,本次研究的重点是对喷油器的关键结构喷油嘴进行结构优化。主要研究内容如下:(1)介绍了柴油机喷油系统的主要组成及其工作原理;分析了柴油机系统的国内外研究现状,建立其高压系统内关键结构的数学模型,并且在此基础上对喷油器进行了三维几何模型的建立。(2)在喷油器的模型中,将喷油嘴单独划分出来进行研究。利用Ansys软件对喷油嘴模型进行处理,通过网格划分、求解区域以及相关参数的设置,建立了喷油嘴的三维流场,并对压力、速度、气体体积分数流场云图进行分析,找出了原始喷油嘴存在的问题:首先压力室油压偏低和不均匀会导致喷油特性差;其次喷孔内流速较低,会导致流量偏小,影响柴油机性能;最后压力室边缘与喷孔靠上边缘存在空化现象,不仅影响流通特性,也会导致气蚀的发生,降低喷油器的寿命。(3)详细介绍了RSM响应面分析法,确定了影响喷油嘴流通特性的五个关键喷油嘴参数,并确定了能反映流通特性的目标响应,定为质量流量和压力室油压的最大值。基于iSight软件,通过DOE试验设计内的CCD中心复合设计,对试验数据点进行设计,在此基础上通过响应面法分析了五个喷油嘴关键结构参数对目标响应的关系。(4)介绍了第二代遗传寻优算法(NSGA-Ⅱ),基于i Sight内优化模块中的NSGA-Ⅱ算法进行多目标寻优,对寻优结果进行分析,确定了本次优化的最优值。对比优化前后的参数,优化后的喷油嘴阀芯顶半径减少了10%,喷孔角度增加了9%,喷孔直径增大了22%,压力室球径减少了22%,针阀座面锥角减少了3%。而优化后喷油嘴质量流量增加了37.5%,压力室油压增加了39.8%,可见喷油嘴的流通特性得到了很大的提高。(5)建立了优化后模型的三维流场,与原始模型的三维流场进行了对比分析,进一步验证了本次优化的可靠性。