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近年来,伴随着传统燃料汽车产量与保有量的持续增长,能源危机与环境问题成为当前最受关注的全球性问题。为缓解汽车所带来的各种社会问题,世界各国政府和企业纷纷开始着手研发以电动车为首的新能源汽车。尽管纯电动汽车技术已有极大的突破和进展,并且已批量化生产,但是当前阶段其续航里程短、动力电池能量密度低、电池充电时间长及充电设备不完善等瓶颈仍亟待解决。增程式电动车成为弥补电动汽车不足的重要途径之一。本研究以轻型增程式电动车用二冲程压缩天然气(CNG)直喷发动机为研究对象,数值解析了不同工况下的混合气形成及燃烧过程。研究基于国内某轻型电动车动力参数匹配二冲程CNG直喷发动机,发动机采用“壁面引导”式燃烧系统,从而在满足动力性的前提下达到节能减排的目的。根据所选发动机相关结构参数和技术参数,利用三维制图软件Solidworks建立发动机实体模型,随后利用AVL FIRE 2011软件对计算区域进行网格划分并建立计算区域的动网格,采用光学纹影实验验证了发动机缸内数值模拟所采用喷雾模型的正确性,对比发现自由喷雾实验与模拟计算所得到的喷雾发展过程基本一致,从而确定了研究所采用的各个喷雾子模型。选定喷雾模型之后,通过将发动机缸内可视化实验结果和缸内喷雾发展过程数值解析结果的对比验证湍流模型的正确性。利用选定的计算模型数值解析了不同发电机组工况下发动机缸内混合气的形成过程。冷启动-暖机工况(1800r/min、20%负荷)和增程模式大负荷工况(5000r/min、90%负荷,6000r/min、80%负荷)下宜采用均质理论混合气,在活塞上行排气道还未关闭的某时刻喷射CNG,可增加混合气扩散时间以形成可燃均质理论混合气,且无“燃料短路”现象发生;增程模式部分负荷工况(5000r/min、60%负荷)下应采用分层稀薄燃烧,计算结果表明宜在60~70°CA BTDC喷射CNG。在压缩冲程中后期喷射燃料,因二冲程发动机转速和缸内压力都非常高,CNG燃料扩散时间不充分而被限制在一定的区域,同时在缸内湍流和曲面活塞顶的共同作用下能够形成良好的可燃分层混合气。在最佳CNG喷射时刻的基础上数值解析了不同工况下缸内燃烧及排放过程。计算结果表明:在对发动机和尾气处理装置进行预热的冷启动-暖机工况(1800r/min、20%负荷)下,发动机的点火时刻为20°CA BTDC时,混合气燃烧过程稳定、缸内温升快,利于加速对发动机和尾气后处理装置的预热,同时燃料燃烧完全、有害排放物含量低;增程模式部分负荷工况(5000r/min、60%负荷)下点火时刻为25°CA BTDC时,发动机缸内最高压力出现在10~15°CA ATDC,循环热效率高,经济性、排放特性较好;增程模式转速5000r/min、90%负荷工况下25°CA BTDC点火时,发动机循环热效率高,满足大工况发电机组对功率的需求,有害排放物生成量少,排放特性良好;增程模式转速为6000r/min、80%负荷工况下,点火时刻应为25~30°CA BTDC,在此曲轴转角范围内点火发动机循环热效率高、燃料燃烧充分有害排放物生成量低,发动机的整体性能最佳且能够满足发电机组大负荷工况下对大功率的需求。