本文針對單缸非道路柴油機(jī)的現(xiàn)狀，利用CAE 及CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)對燃燒系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。
  1）通過加大噴油泵柱塞直徑、增大油泵凸輪升程、優(yōu)化凸輪型線、減小高壓油管直徑、改進(jìn)噴油器類型及參數(shù)等措施，增大了噴油壓力，改善了噴油規(guī)律；改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)，采用縮口ω 型燃燒室，加強(qiáng)燃燒室中央底部凸起，利用燃燒室形狀改善了燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動；降低進(jìn)氣道渦流比使之與高噴油相匹配，改善了混合氣形成和擴(kuò)散燃燒過程。
  2）通過三維虛擬仿真技術(shù)，對燃油供給系統(tǒng)、燃燒室形狀及進(jìn)氣渦流比進(jìn)行了協(xié)同匹配設(shè)計(jì)，分析了不同參數(shù)變化對排放結(jié)果的影響，最終找到最優(yōu)匹配方案：采用5 孔0.21 mm 孔徑74°噴霧錐角的P 型噴油器，配合0.88 縮口率的燃燒室及進(jìn)氣渦流比為2.5 的氣道，供油提前角推遲至上止點(diǎn)前10°CA，在減少NOx 與PM 排放的同時(shí)燃油耗也略微降低，使燃燒趨于清潔節(jié)能。
  3）利用有限元分析軟件，對機(jī)體、缸蓋及活塞、活塞環(huán)等機(jī)械系統(tǒng)零部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在提高機(jī)體結(jié)構(gòu)緊湊性的同時(shí)增加了其剛度及強(qiáng)度，優(yōu)化了噴油器孔位置，改進(jìn)水道設(shè)計(jì)保證其良好的冷卻條件，改進(jìn)活塞及活塞環(huán)形狀，配合先進(jìn)的缸套研磨技術(shù)，降低了機(jī)油耗，為節(jié)能減排提供了保障。
  4）試驗(yàn)結(jié)果證明，細(xì)致組織燃燒過程，精心設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到了降低發(fā)動機(jī)排放，提高整機(jī)性能的目標(biāo)，CO、HC+NOx、PM 排放分別減少了49%、58%、74%，燃油耗降低了6.9%，機(jī)油耗降低了59%。