大气污染和能源危机是如今主要社会问题,而天然气具有高热值、高辛烷值以及高压缩比等优点,这些优点使得柴油/天然气双燃料发动机成为当下研究的热点方向。以不改变原机动力性为前提,针对提高双燃料发动机经济性和降低排放为目的展开了以下研究。为了更好设计双燃料发动机结构,以天然气理化特性和掺烧分析为依据,设计了供气方式为进气歧管处多点顺序喷射方式的天然气供给系统。以电控高压共轨柴油机为基础分析了双燃料发动机电控系统需求,设计了喷油器和喷气阀控制方式,阐述了双燃料发动机气缸工作顺序和喷气顺序的判定准则。针对双燃料发动机性能优化,设计并优化了双燃料发动机工作状态、启动控制策略、天然气和引燃油量喷射控制策略、空燃比限制控制策略以及油气切换控制策略。将控制策略与底层控制对接,通过台架试验,验证了控制策略逻辑的正确性和合理性,并对控制策略中关键曲线和MAP进行标定。为了分析双燃料模式和纯柴油模式之间的性能差异,在外界条件和控制参数一致的情况下对两种模式分别进行试验。最后试验结果表明:双燃料发动机可以平稳的在两种模式之间自由切换;采用双燃料模式时,发动机能够保持原机动力性;在中高负荷时采用双燃料模式,发动机经济性优势明显,天然气替代率越高经济性越好;在低转速高负荷和中高转速时采用双燃料模式,可以有效降低CO₂、烟度和NO_X排放,天然气替代率越高排放效果越好;双燃料模式时燃料燃烧时间较长且峰值缸压大,天然气替代率越高燃烧时间越长且峰值缸压越大。