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我国焦炉气（COG）资源丰富，但利用率较低。焦炉气经过净化处理后含有丰富的氢气，作为车用燃料的发展前景十分广阔。天然气掺氢燃料（HCNG），是将天然气和氢气按照一定比例混合得到的一种新型车用替代燃料，是目前实现从传统燃料向氢能过渡的最具有可行性的替代燃料。本文主要研究工作分为两部分。一是用模拟计算的方法研究压缩比（ε）和配气相位对富氢HCNG发动机外特性的影响规律。二是用发动机台架试验的方法研究富氢HCNG发动机的怠速性能。在数值模拟方面，利用AVL BOOST软件建立富氢HCNG发动机全模型。通过与试验数据对比分析，在全模型的基础之上建立具有更高计算精度的“截断法”模型。分析压缩比和配气相位的变化对富氢HCNG发动机的外特性的影响规律。模拟结果表明：（1）提高压缩比可以在一定的范围内提高富氢HCNG发动机的动力性和经济性；（2）富氢HCNG发动机的动力性及经济性随着气门重叠角的减小有所降低；（3）相对于原CNG发动机而言，富氢HCNG发动机在压缩比从10:1提高到12:1、气门重叠角从30°CA降低到0°CA的条件下，功率和有效燃油消耗率(be)略有下降，但下降幅度不大，可以在保证原机动力性的前提下有效防止回火。用台架试验的方法研究富氢HCNG发动机的怠速性能。研究工作主要分成两个方面。一是研究点火提前角（θig）、过量空气系数（φa）对富氢HCNG发动机怠速性能影响规律。二是研究燃烧富氢HCNG对降低发动机怠速转速性能的影响。试验结果表明：（1）与原CNG发动机相比，富氢HCNG发动机的指示热效率（ITE）明显提高，等效燃料消耗量降低；（2）过量空气系数由1增加到1.2，富氢HCNG发动机的循环变动（CoVimep）仍然小于3%，因此可以利用稀薄燃烧来提高发动机的经济性；（3）与原CNG发动机相比，富氢HCNG发动机的CO、CH4、THC较低，NOX排放较高，但可以通过适当增大过量空气系数来降低NOX的排放；（4）在怠速工况下，为了提高富氢HCNG发动机的指示热效率，降低油耗和排放，在降低怠速转速的同时，必须适当增加过量空气系数。