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为了应对当前严重的能源和环境危机,同时又要满足日益严苛的排放法规,大力发展节能、环保的发动机代用燃料迫在眉睫。以天然气作为燃料,不仅可以缓解能源危机,还可以有效的降低汽车排放。通过缸内直喷技术,可有效的提高CNG发动机的充量系数,适当的增大压缩比,可进一步提高发动机的动力性;采用稀薄燃烧技术,在保证发动机经济型的同时,还可以有效的降低排放。本文通过仿真计算的方法,研究了高压缩比缸内直喷CNG发动机的稀薄燃烧特性。（1）根据原CNG发动机的结构参数与实验数据,利用AVL Boost和Fire仿真平台分别建立发动机一维和三维仿真模型并进行校核与验证;在已验证过的原机模型的基础上,将发动机压缩比提高至12:1,同时在汽缸盖上加装喷气阀,完成缸内直喷CNG发动机三维缸内燃烧模型的建立,进而进行仿真计算。计算工况:n=1600r/min,MAP=169kPa,节气门全开,φa=1.5。（2）单次喷射仿真研究结果表明:在进气冲程中,喷气时刻越早,在20°CA BTDC形成的混合气均匀度越好,随着喷气时刻的推迟,混合气均匀度变差;在压缩冲程中,由于受直喷的高压天然气的影响,喷气时刻越早,在20°CA BTDC亦能形成较为均质的混合气,且缸内流场的平均流速高于在进气冲程中喷气的平均流速,但其混合气均匀度略差于进气冲程中喷射。在压缩冲程中喷气的充量系数最大,且比在进气冲程喷气的最大充量系数高13.2%,进气道喷射的充量系数略高于在进气冲程早期喷气的充量系数,略低于在进气冲程末期喷气的充量系数;对于单次喷射来说,不同的喷气时刻均对应不同的最佳点火提前角;当θig为最佳点火提前角时,在压缩冲程喷气的缸内压力峰值、缸内平均温度峰值以及缸内NO质量分数都高于在进气冲程喷气;在进气冲程和压缩冲程中喷气,均存在最佳的喷气时刻,此时两者指示热效率和指示燃料消耗率相差不大,但压缩冲程中喷气的指示平均压力比进气冲程中喷气高8.11%。（3）两次喷射仿真研究结果表明:通过两次喷射组织稀薄燃烧,第一次喷射完成后,在点火时刻附近,缸内要形成较为均匀的混合气;第二次喷射完成后,缸内混合气形成良好的分层,且火花塞附近混合气较浓,远离火花塞区域混合气浓度逐渐降低。当第一次喷气时刻和喷气比例固定时,存在最佳的第二次喷气时刻,使得缸内混合气在点火时刻形成良好的分层;不同的第二次喷气时刻,对应着不同的最佳点火提前角;在最佳点火提前角下,存在一个最佳的第二次喷气时刻,使得ηit最大;当喷气比例为4:1时,第二次最佳喷气时刻为45°CA BTDC。当两次喷气时刻固定时,存在一个最佳的喷气比例,使得缸内混合气在点火时刻形成良好的分层;不同的喷气比例,对应着不同的最佳点火提前角;在最佳点火提前角下,当两次喷气时刻都固定时,随着喷气比例的增加,发动机ηit先增大后减少;当喷气比例为5:1时,ηit最大,此比例为第二次喷气时刻为45°CA BTDC的最佳喷气比例;不同的喷气比例对应着不同的最佳喷气时刻,且随着喷气比例的增大,最佳喷气时刻提前。在最佳喷气时刻下,随着喷气比例的增加,ηit提高,但增幅不大。（4）对单次喷射、两次喷射和进气道喷射的发动机稀薄燃烧特性进行对比分析,结果表明:当θig为最佳点火提前角时,两次喷射的ηit最高,进气道喷射的ηit比单次略高;但由于充气效率的影响,两次喷射的IMEP比进气道喷射高10.81%;在燃烧过程中,两次喷射火焰传播最快,进气道喷射在燃烧初期和燃烧末期火焰传播快于单次喷射;因此,两次喷射缸内平均温度上升最快,且温度最先达到最大值;两次喷射缸内最高温度最大,单次次之,进气道喷射最小;燃烧后期,两次喷射和进气道喷射温度下降速度最快,单次喷射略慢;由于两次喷射温度上升较快,故其NO质量分数也较快的增长;当缸内平均温度达到最大值后,NO质量分数也达到最大值,且此后保持不变,最终,两次喷射生成的NO质量分数最大,单次喷射次之,进气道喷射最小。