内燃机燃料的主要来源为石油和天然气，目前石油资源日渐枯竭，石油危机日益严重。天然气做为一种气体能源，以其高效转换和洁净利用受到全世界的关注。　　 本文综述了天然气发动机的发展历史，详细分析了国内外天然气发动机的分类和技术特点，在此基础上提出了缸内直喷LNG发动机的技术方案。　　 以一台四气门汽油机为基础机型，在基本不改变原机结构的前提下，为实现LNG发动机的缸内直喷，设计了天然气燃料供给系统。采用AVL-Boost软件对LNG发动机进行了一维整机模拟计算，分析了各参数对发动机性能与排放的影响，并做了缸内直喷LNG发动机的台架试验。主要工作和结论有：　　 1)用AVL-Boost软件建立了原型机的整机模型，通过全负荷下的速度特性试验验证所建立的模型准确性。然后将模型的燃料改为天然气，改变相关参数，构建成缸内直喷LNG发动机的整机模型，并选定了计算模型；计算结果发现，将燃料改为天然气会造成发动机功率的损失，分析了天然气发动机功率损失的原因，并提出了具体的功率恢复方案；在此基础上，通过模拟计算，改变压缩比、点火提前角、配气正时、空燃比和进排气管长度，分析这些参数对LNG发动机性能的影响，得到了发动机的最佳参数匹配。计算结果表明：选择合适的参数匹配，可以改善缸内燃烧过程，提高缸内直喷LNG发动机的功率，降低燃气消耗率。　　 2)构建了缸内直喷LNG发动机的试验平台，做了发动机的台架试验，对发动机的点火提前角、充气效率进行了基础标定，利用稳态工况试验结果分析了燃料喷射正时、点火提前角对发动机性能的影响，并对示功图做了测量分析；结果表明：通过应用天然气直接喷射技术，可以解决发动机燃用天然气的动力性下降的问题。