由于环境污染和能源短缺,气体燃料发动机受到了国内外学者的广泛关注,低热值混合气体燃料正成为世界各国政府及高校研究单位关注的焦点,但国内对于缸内直喷低热值气体燃料发动机的工作还处于起步阶段。为了掌握缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢燃烧性能,本次研究以ZSl100M型柴油机改装而成的气体燃料发动机为研究样机,对该类机型的缸内直喷低热值气体燃料掺氢的燃烧特性进行系统分析,为低热值气体燃料发动机的研制提供相应的控制策略和科学依据。根据改装后的气体发动机结构,确定了该气体发动机的几何模型、湍流模型、燃烧模型等以及相应的边界条件和初始条件。通过将数值计算结果与试验结果的对比分析,明确了计算结果的可信性。论文开展了点火时刻和喷射相位对缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢燃烧特性影响的数值模拟,对缸内压力、温度场、NOx浓度场进行了分析。总结研究结果,低热值气体燃料掺氢燃烧后,点火时刻和喷射相位对发动机燃烧特性的影响方面呈现了一定的特点和规律。本文进行了过量空气系数、点火时刻和喷射相位对缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢燃烧特性影响的试验研究,对缸内平均压力、扭矩、放热率、HC排放、CO排放、NOx排放、燃气消耗率和热效率等进行了分析。结果表明,合适点火时刻和燃气喷射时刻下,掺氢10%有利于提高发动机动力性和经济性,但对NOx排放不利。同时,研究发现不同掺氮比燃气对负荷特性的影响不同,对不同负荷区域的影响也不同。