随着石油资源的日益短缺和越来越严格的排放法规，更加经济、环保的车用发动机代用燃料成为当今研究的一个热门课题。天然气以其自身燃烧安全、有害物排放低、储量丰富、使用方便等特点，在车用发动机上得到了广泛应用。 本文对新研制开发的Phaser210TiN天然气发动机样机进行了可靠性试验，通过分析 试验结果发现该发动机存在热负荷偏大的问题。然后从冷却系统的冷却效果和影响缸内可燃混合气分配均匀性的进气系统的进气不均匀性两方面对发动机气缸盖热负荷偏大的原因进行了数值模拟分析。 根据发动机气缸盖的三维PRO/E 实体模型通过必要简化建立了气缸盖及冷却水套的传热计算模型，采用目前比较先进的流固耦合算法，应用FLUENT软件对气缸盖及缸盖水套的整体耦合模型进行了三维流固耦合流动与传热数值模拟，得出缸盖的温度场和水套的流场等信息并进行了分析评价。将计算结果与试验结果进行对比验证了模拟的准确性。根据计算结果信息提出了改善冷却效果的措施并应用上述模型再次进行计算，分析结果表明，发动机的热负荷有所降低。根据计算结果对天然气发动机的冷却系统做了实际改进并再次进行了可靠性试验，结果显示所提出的改善措施行之有效，发动机的热负荷问题基本解决。 建立了发动机的进气系统模型，用FLUENT软件对进气不均匀性进行三维数值模拟计算，得到了各缸的进气质量流量并与试验结果进行对比。分析结果发现，发动机进气系统的进气均匀性不是很理想，造成了个别缸混合气浓度较大，有待做进一步改进。