随着汽车行业的迅速发展,车用燃油所占化石燃料需求的比例逐年激增,随之带来的能源危机与环境污染已经引起了人类的重视。促进能源消费结构的优化,开发清洁替代燃料已成为解决能源危机与环境污染的重要方式。天然气作为一种储存量大且环保清洁的能源,已经被广泛使用,但天然气存在热值较低,燃烧速度慢等缺点,因此需要对天然气发动机的控制策略参数进行优化。本项研究首先对一台高压缩比、废气涡轮增压、火花塞点火、预混燃烧的重型天然气发动机进行了改装,接着通过高精度的试验设备,合理的传感器分布及严谨的试验研究得到了精确可靠的试验数据,其次对试验数据进行整理、分析和总结,得出调整加氢比例以及EGR率、点火提前角及压缩比等控制参数对天然气发动机所产生的影响,并利用相关理论知识对所产生的影响因素分析,最后通过理论分析与试验数据相结合的方式得出提高天然气发动机热效率和降低天然气发动机污染物排放的有效方法。综上所述,本文通过提高压缩比来提高热效率,通过提高加氢比例来加速燃烧,进一步改善天然气发动机的热-功转换效率;再通过引入EGR和推迟点火提前角来降低由于压缩比上升、加氢导致的NOx的上升,通过这几个控制参数的“协同研究”,来同时达到节能减排的效果。本文得到的主要结论:天然气发动机在低速中低负荷(1000r/min,BMEP为4bar)下,适当的提高压缩比和增加氢气能量比可以使当量比气耗降低、平均有效热效率增加、50%燃烧位置点提前、10%至90%燃烧持续期缩短、最高爆发压力增加以及最大压力升高率升高、NOx排放增加、HC排放减少;在工况为低速中高负荷(1000r/min,BMEP为8bar)时,适当的增大点火提前角会导致当量比气耗降低、平均有效热效率增加、50%燃烧位置点提前、10%至90%燃烧持续期缩短、最高爆发压力增加以及最大压力升高率升高、NOx排放增加、HC排放增加。EGR的引入将会在不改变缸内燃烧的前提下大大降低NOx的排放。