能源的大量消耗和环境的严重污染,迫使人们加快了对新能源开发的步伐。天然气作为一种储量丰富、燃烧清洁的燃料,很快成为当前多个行业的主要替代能源,这也推动了天然气发动机的快速发展。而天然气发动机的燃烧特性决定着发动机的动力性、经济性和排放性,因此对其进行深入的研究是非常有必要的。本文利用由2135G柴油机开发而来的多点喷射式天然气发动机,通过试验和三维CFD仿真技术结合的方法,在25%负荷和75%负荷工况点下分别研究了四种不同喷气规律对该发动机稀薄燃烧特性的影响。研究表明,对于较低负荷25%负荷工况时,适当地减小喷气压力和增加喷气持续期有利于发动机动力性和经济性的提高,四个喷气规律中3#喷气规律(3.8bar,13.55ms)在点火时刻时缸内形成较大的上浓下稀的可燃混合气分层梯度,并且其在燃烧过程中缸内产生较广的高火焰面密度区分布,燃料燃烧速率较快,燃烧持续期也最短。而较高负荷75%负荷工况时,适当地增大喷气压力和缩短喷气持续期能够有利于提高燃料利用率和发动机热效率,四个喷气规律中7#喷气规律(7.9bar,12.5ms)点火时刻时缸内点火位置周围形成更加均匀且较浓的可燃混合气分层,减小了由于可燃混合气只分布在火花塞一侧而带来的对火焰传播速率的影响,加快其燃料燃烧速率,有效地缩短了滞燃期和后燃期。本文在原机燃烧室的基础上设计了三种新的燃烧室形状,研究了在25%负荷下不同燃烧室形状对燃烧特性的影响。通过对1#平底型燃烧室、2#低ω型燃烧室和3#高ω型燃烧室进行对比,其中2#低ω型燃烧室内的燃烧效果较好,说明适当提高燃烧室底部凸起高度,有利于增加点火时刻时缸内上浓下稀的燃料浓度分层梯度,能够有效地缩短燃烧持续期,而燃烧室底部凸起过高,能够抑制火焰的快速传播。2#低ω型燃烧室与4#圆底型燃烧室相比,4#燃烧室内的高火焰面密度区较大,火焰传播速度更快,燃烧持续期更短,这说明增加火花塞与对侧燃烧室底部的距离更有利于燃烧的快速进行。