以天然气为主燃料的双燃料发动机有害排放物明显低于传统柴油机,因此双燃料机的推广应用对于解决环境污染和能源问题具有重要的意义;而燃烧室形状对发动机的燃油雾化、混合气组织及燃烧等过程均有重要的影响,所以采用合理的燃烧室结构对提升双燃料机性能至关重要。本文以135单缸机为原型机,运用三维CFD软件FIRE对3种不同形状燃烧室在135机上双燃料模式下的工作过程进行了仿真计算。结果表明,应用双层分流燃烧室进行双燃料模式运行时,由于引燃柴油喷射量少,喷射持续期短,柴油喷雾贯穿度短,引燃柴油在实现双层流动之前已经着火燃烧,对双燃料机燃烧性能没有显著影响。同时双层分流燃烧室在双燃料模式下运行时燃烧速度慢,后燃严重,整个燃烧过程重心在上至点之后10°CA左右。双层分流燃烧室湍流强度梯度小,整体强度偏小,在燃油喷射区域没有明显的强湍流区域,对于柴油快速引燃天然气不利。缩口型燃烧室有比较强的挤流,凹坑区域湍流强度高,有利于柴油快速引燃天然气,燃烧速度快,但是随着燃烧速度的加快,缸内最高温度升高,NO_x排放升高,缩口Ⅱ型燃烧室NO_x比深ω燃烧室高11.8%,比双层分流Ⅰ燃烧室高44.7%。双燃料模式整体碳烟排放水平较低,由于缩口型燃烧室燃烧温度高,后期碳烟被大量氧化,排放水平最低,双层分流Ⅱ燃烧室碳烟排放明显高于其它燃烧室。ω燃烧室性能则介于缩口型与双层分流燃烧室之间。在75%负荷下,混合气浓度较低,燃烧速度减小,缩口型燃烧室对燃烧速度的影响减小,总体燃烧速度仍以缩口型最快,双层分流燃烧室最慢。计算发现在降低负荷以后通过增加引燃柴油量,降低替代率可以改善较低负荷燃烧慢的缺点。综合对比这三种燃烧室对燃烧性能的影响,研究发现对于预混合天然气,选用湍动能大的燃烧室有利于改善引燃柴油的分布并提高天然气燃烧速度;双层分流燃烧室燃烧速度慢,对于预混合天然气的燃烧没有明显的作用,计算显示缩口型燃烧室在纯柴油和双燃料模式下燃烧性能都较好,双燃料模式下低负荷性能不如高负荷性能。