近年来,随着电子传感器和执行器在柴油机上的应用越来越多,柴油机对标定控制和响应速度的要求也在不断提升。传统的准维多区燃烧模型因为划分区域较多导致计算效率较低而难以满足实际工程需求中快速化、实时化的要求。因此,本文对柴油机燃烧过程进行了分析,简化了分区,建立了直喷柴油机燃烧的快速预测模型。首先,考虑到现代柴油机的喷射压力和强化程度均较高,以气体射流理论作为燃烧模型的理论基础;分析了影响柴油机缸内燃烧过程的因素,将燃烧过程划分为预混燃烧、喷油结束前的扩散燃烧和喷油结束后的扩散燃烧三个阶段来计算放热率;综合了计算效率和模型精度的要求,将缸内划分为喷雾未燃区、喷雾已燃区和空气区来计算温度分布和排放。为了验证模型的预测精度与传统的准维多区模型相当,计算效率较高,在额定转速下,分别采用开发的模型和传统准维模型针对一台多缸机90%负荷的工况进行了标定并对其它负荷的工况进行了预测计算。结果表明,中高负荷缸内压力和放热率的误差均与传统的准维多区模型相当,排放预测值的误差较传统的准维多区模型大,达到了13.7%,计算速度得到了大幅提高,在相同的计算条件下是传统的准维多区模型的5倍以上。最后,对模型的适用范围进行了进一步的试验验证。在自然吸气式单缸机台架上,将转速、负荷、喷油正时和喷油压力作为因子变量进行了参数试验,验证了模型对于中低转速、不同负荷、不同喷油正时和不同喷油压力的预测能力;又对带涡轮增压的多缸机中高转速和不同负荷的工况进行了试验结果分析及模型验证。其中,爆压和整个缸压曲线的平均误差均小于5%,大部分工况10%累计放热对应的曲轴转角误差小于0.5°CA,90%累计放热对应的曲轴转角误差小于5°CA,氮氧化物排放的计算误差在10%以内,各工况的计算在一台一般配置的电脑上可用数秒完成。结果表明,这种现象学燃烧模型能快速且准确的对直喷柴油机中高负荷工况下的燃烧进行预测。