化石资源短缺,环境污染严重,寻找新型储备丰富的清洁可再生燃料成为当务之急。天然气因储量丰富,燃烧清洁,被广泛用于化石能源的替代燃料,成为多种船用发动机燃料。但研究表明甲烷产生的温室效应是CO₂的25倍,甲烷排放还会导致天然气发动机经济性及燃烧效率低,我国排放法规对船用天然气发动机的甲烷排放量进行了严格的限制,但目前船用天然气发动机很难达标。因此,急需研究如何降低船用天然气发动机甲烷排放。甲烷排放来自于进气道内甲烷残留及缸内未燃甲烷。配气与喷气正时会直接影响进气道内甲烷残留和进入气缸甲烷量及缸内燃气分布,进而影响燃烧情况及缸内未燃甲烷量,最终影响甲烷排放。进气道多点喷射天然气发动机具有良好的响应性,低负荷工况下甲烷排放较严重,高负荷工况下甲烷排放所占权重较大,三维仿真的方法可以从微观角度获得发动机工作过程中缸内气体复杂变化的详细信息。因此本文利用AVL-Fire三维仿真软件,研究1000r/min、10%负荷与1000r/min、100%负荷工况下配气与喷气正时对多点喷射天然气发动机甲烷排放的影响,并对进气道内甲烷残留和缸内未燃甲烷这两部分甲烷排放来源进行量化分析。结果表明:1000r/min、10%负荷工况下排出的甲烷均为缸内未燃甲烷;晚于573°CA关闭进气门时点火位置附近当量比稍有减小,甲烷排放增加;晚于440°CA喷气时缸内呈现右侧较浓的不利于点火及左侧火焰传播的甲烷分布,甲烷排放增加;约有88%的缸内未燃甲烷排出缸外,甲烷排放量为1.22g/k W·h-18.7g/k W·h。1000r/min、100%负荷工况下96%的甲烷排放来自于缸内未燃甲烷;563°CA至593°CA关闭进气门时缸内甲烷分布基本不变,甲烷排放不变;晚于400°CA喷气时缸内呈现右侧较浓的不利于点火及左侧火焰传播的甲烷分布,但甲烷排放不变;约有95%的缸内未燃甲烷排出,甲烷排放量为2.48g/k W·h-3.35g/k W·h。综上所述甲烷排放绝大部分来自于缸内未燃甲烷,产生原因是余隙气缸处燃烧情况较差,解决办法是燃烧室组织好燃烧;进气道内甲烷残留虽基本不会排出,但会导致实际参与燃烧的甲烷不能精确控制,导致循环变动增大。减少甲烷排放有利于提高燃气效率,降低CO排放量,但会引起NO_x排放量增加。