为了节约能源，保护环境，应对日趋严格的排放法规，世界各国广泛开展发动机替代燃料的研发工作，天然气因其清洁、储量大、热值高、排污低、使用经济性好而在世界范围内得到广泛的应用。但是传统的天然气发动机充气效率低，火焰传播速度慢，发动机存在着平均有效压力低、局部某些工况热负荷高及热效率低等问题。大量研究表明，燃烧过程是决定发动机性能的关键因素之一。因此，研究缸内直喷天然气发动机的燃烧过程可以为优化天然气发动机的性能提供理论依据及技术储备。　　 本文的研究对象为一台改装自汽油机的缸内直喷CNG发动机。应用PRO/E建立燃烧室的几何模型，导入专业的网格生成软件HYPERMESH将模型划分为结构化六面体网格。将网络模型导入CFD软件中生成动网格，并设定边界条件，对缸内直喷CNG发动机的压缩、着火、燃烧及膨胀过程进行了模拟计算。在模型得到试验验证的基础上，研究了三种燃烧室形状和天然气喷射方向对该发动机的燃烧过程与排放的影响，研究结果表明:　　 (1)燃烧室形状对缸内流场和燃烧过程有显著的影响:①合理的设计活塞顶部的凸台形状，可以加强挤流运动强度，提高上止点附近燃烧室内的湍流强度，有利于混合气在急燃期内迅速燃烧;②降低点火初期火花塞附近混合气的流动速度有利于稳定火核的形成，缩短滞燃期，燃烧速率快，发动机热效率高;③设计的三种燃烧室，从提高燃烧速度方面考虑，B型燃烧室最佳。　　 (2)天然气喷射方向:对于相同形状的燃烧室，不同的喷射方向决定了混合气在气缸内轴向的浓度分布。在给定工况下，存在一个最佳的喷射方向，此时平均指示压力高，发动机的性能较好。　　 研究表明，在综合考虑缸内压力、缸内温度以及NO排放水平的前提下，选择适当的燃烧室形状和直喷喷嘴喷射方向可以显著提高缸内直喷CNG发动机的性能。