随着经济的飞速发展，能源和环境问题显得越来越突出。内燃机既是能源的消耗大户，也是环境污染物的主要排放源之一，所以为内燃机寻求清洁的替代燃料有着重要意义。沼气是一种可再生的清洁能源，具有来源广泛、成本低廉，对环境友好等特点，且沼气发电能为畜牧场等建设沼气工程提供了一条可行的发展途径。沼气发动机在发电领域得到了政府的大力支持。本文结合四川省教育厅重点科技项目“6105超低排放沼气专用内燃机关键技术的研究”，以东风6105天然气发动机为基础机型，对发动机进行了改进设计及匹配研究，使其满足发电用沼气发电机的要求。沼气发动机的总体方案采用稀薄燃烧、增压中冷、电控调压器+比例式混合器供气及电控单缸独立高能点火等技术；同时，对沼气发动机的散热器进行了优化设计、且为其匹配了合理的氧化性催化转化器。首先，本文分析了沼气及沼气发动机的主要特点，同时根据养殖场实际的沼气成分，调制出了试验用沼气。根据沼气的特点，为沼气发动机匹配了控制精度高、柔性大且工作可靠的电控系统、电控调压供气系统、氧化型催化器及其他关键部件。在本文中，对沼气发动机燃料供给系统中的比例式混合器进行了研究。利用Catia和Fluent软件，准确的建立沼气比例式混合器的计算模型，且计算结果与真实值误差很小。试验结果表明：重新设计的沼气比例式混合器提高了混合气浓度的控制精度、增强了电控系统的稳定性，同时，使发动机在标定转速下的最大功率提高了8.6%，比气耗下降了2.6%，同时排温下降了26℃。其次，根据沼气发动机的实际情况，重新优化设计了其散热器：计算得出，该沼气发动机的散热面积为12.42m~2、比散热面积为0.12m~2/kw、芯部正面积为0.69m~2。通过试验验证，沼气发动机在工作时，水温始终维持在80.2～88.7℃，因此对散热器的优化设计达到了预期的目的。最后，对沼气发动机混合气浓度、点火提前角等关键参数进行了电控标定，优化了发动机的性能。同时，对甲烷浓度为63%和73%的沼气在燃料供给系统满足甲烷浓度为68%的沼气发动机内做功的标定研究，得出：当沼气中甲烷浓度变化不大时（甲烷浓度变化<5%），电控调压器的标定值增大0.5kpa，可以适应沼气的甲烷浓度降低5%左右；如果甲烷浓度变化过大(甲烷浓度变化>5%)，则需要更换沼气比例式混合器。试验结果表明：开发的6105沼气发动机满足开发要求。