天然气喷射阀作为天然气发动机燃气供给系统中的关键执行部件,其性能的优劣对喷气定时、喷射持续期、喷射质量流率等喷射特性具有显著的影响,喷射阀响应特性决定了喷气定时、喷射持续期等的控制精度以及燃气供给的动态响应,喷射阀燃气流动特性对燃气质量流率、出口天然气混合程度等将产生重要影响,进而影响天然气发动机的经济性、动力性等。因此,本文开展天然气喷射阀结构设计及工作特性研究,对天然气喷射阀的设计及系统匹配具有重要意义。首先,对天然气喷射阀的结构进行了概念设计,根据天然气喷射阀的设计目标及其工作边界条件,通过气动理论推导确定了阀芯与阀座环带相关结构参数,同时结合相关的电磁理论公式对电磁驱动组件的结构参数进行了确定,并依照阀内各组件所确定的结构参数,利用Ansoft Maxwell与ANSYS Simplorer软件分别建立静态电磁仿真模型、瞬态联合仿真模型,利用ICEM CFD与FLUENT软件建立流体仿真模型。其次,针对喷射阀的响应特性,着重分析了电磁组件的结构参数、相关的驱动电路参数以及机械参数对阀芯静态电磁力特性、响应特性的影响,确定了电磁组件相关参数的具体数值,保证喷射阀具有良好的响应特性;针对喷射阀内部燃气的流动特性,分析了阀内流域中心截面上压力场、流速场的基本分布,对比了阀芯不同开度下压力场、流速场变化情况;探究了阀座出口处的天然气质量流率在不同的入口压力、入口温度与阀芯不同响应速度下的变化规律,着重分析了阀芯维持阶段以及阀芯响应各时刻对应的质量流率在不同条件下的变化,并拟合出了阀座出口在单位时间内的平均质量流率随阀芯持续期在不同条件下的变化公式,结果表明存在某一确定的阀芯开度,其作为阀座出口质量流率变化斜率在不同阀芯开度下的转折点,综合考虑阀座出口质量流率大小与尽量避免阀座出气环带节流状况,将此阀芯开度作为阀芯的最大升程;最后,研究了阀体内部及阀座出口处天然气湍流的基本分布,对比了阀芯不同开度下的阀体内部及阀座出口处湍流的变化情况,并探究了出口处平均湍流强度与入口压力、入口温度之间的变化规律,结果表明湍流强度与天然气入口压力、入口温度均成正相关。