组织混合气合理分层、实现甲醇的稳定点火是甲醇直喷分层燃烧发动机必须要解决的问题。本文基于STAR-CD三维数值模拟软件,根据甲醇的物化特性及组织混合气合理分层的需要,在一台485柴油发动机的基础上重新设计了燃烧室。为了实现甲醇的合理分层、稳定点火和高效燃烧,首先,对不组织进气流动时缸内气流运动进行了深入分析,并研究了不同初始气流对缸内气流运动的影响;其次,根据混合气合理分层的需要,确定了喷嘴的位置,研究了喷醇参数和初始滚流比对混合气形成过程的影响;最后,依据实现稳定点火的三要素,选定了点火位置,并分析了转速对点火位置处当量比浓度和速度平均值的影响,研究了喷醇提前角、点火提前角不同时的甲醇燃烧特性和NOx排放特性,制订了不同负荷时的喷醇策略。主要取得了如下研究成果:1)不组织进气涡流时,由于挤流的作用,在燃烧室入口处形成了一个沿逆时针方向旋转的纵向涡流区,这个涡流区的范围在活塞向上移动的过程中逐渐增大,涡流区的中心同时向燃烧室中心移动;初始滚流对这个涡流区有加强作用,当初始滚流比为1.0时,涡的范围几乎扩大一倍,占满了整个燃烧室;2)通过喷雾与缸内气流运动的合理匹配,可以使混合气在燃烧室中合理分层,形成混合气浓度和气流运动都比较合适的稳定点火区;3)按照制订的喷醇策略,小负荷时,在燃烧过程开始之前,喷醇过程已基本结束,主要进行预混合燃烧,燃烧持续期很短;大负荷时,在燃烧过程开始之前,仅有一半左右的甲醇喷入缸内,这部分甲醇以预混合方式燃烧,之后,燃烧过程主要由喷雾控制,实行边喷边烧的扩散燃烧模式。本文对于提高甲醇的替代率,缓解当前的石油紧缺具有重要意义。