黄 丫，林学东，李德刚，顾静静，侯玉晶

(吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室，长春130022)

天然气因其H/C 比高，燃烧清洁，HC、CO 以及CO2排放少等特点，作为一种车用代用燃料被广泛应用［1］。但是由于天然气为气体燃料，在进气道喷射时占一定的体积，降低充气效率约10%～15%左右，因此造成功率损失［2］。随着汽车低碳化的发展需求，基于柴油机压燃模式的缸内直喷稀薄燃烧技术已成为车用发动机的发展趋势，但由于天然气自燃点高，所以国内外就用柴油引燃天然气时的燃烧特性［3-4］以及缸内气流特性等对天然气燃烧过程的影响因素进行研究［5-6］。但是关于缸内直喷CNG 发动机稀薄燃烧机理方面的研究甚少。

本文结合在缸内直喷CNG 光学试验样机上组织稀薄燃烧过程中火焰传播特性的可视化试验研究的结果，基于CFD 专用软件FIRE 对CNG 燃料缸内直喷时的微观物理场及其分布特性进行了仿真计算，由此分析研究了不同喷射方式和点火方式对缸内混合气形成和燃烧过程中浓度场和温度场及其瞬态变化特性的影响，以及这种微观的物理场变化特性对火焰传播特性和NOx生成规律的影响，为实现高效率、低排放的稳定稀薄燃烧过程探索有效途径。

1 研究条件及方法

1.1 试验条件

样机为单缸、4 冲程、点燃式，缸径135 mm，行程280 mm，排量4.0 L，压缩比6.13。图1 为观测火焰传播特性的光学发动机试验测试系统布置图。为了分析不同喷射方式和不同点火方式对火焰传播特性的影响，在气缸盖顶部(如图2 所示)布置了2 个喷油器和2 个火花塞，进排气系统设在气缸盖的侧面，因此燃烧室余隙容积较大，压缩比较低，只有6.13。……