近年来,随着内燃机替代燃料和可变压缩比技术的发展,天然气/柴油双燃料发动机的研究逐渐引起人类的重视。天然气/柴油双燃料发动机存在两种工作模式,即纯柴油压燃模式和微量或少量柴油引燃天然气模式。天然气和柴油的压缩比各不相同,所以固定的压缩比无法完美发挥双燃料发动机的性能。可变压缩比技术对双燃料发动机在不同工作模式下的燃烧和排放有重要影响,并有待进一步研究。本文搭建两台发动机GT-Power一维仿真模型,分别是16V265H型机车柴油机和基于16V265H型机车柴油机改造的柴油引燃直喷式双燃料发动机,开展了压缩比为14、16、18、20对柴油机冷起动过程的影响,压缩比为14、16、18、20和引燃柴油质量比例为1%、2%、3%、4%、5%对双燃料发动机燃烧和排放影响的研究。针对现有的可变压缩比机构进行了比较总结(研究),并提出了三种可以实现可变压缩比的机构方案,分别是连杆大头偏心环式、连杆双楔燕尾槽式及连杆多铰链式,利用CAD/CAE/CAM软件CREO对各可变压缩比机构部件建模,并完成各机构的设计和装配,特别对连杆大头偏心环式可变压缩比机构进行理论分析和诸如压缩比范围、偏心距等影响因素的讨论。研究结果表明:(1)在常压低温环境下,通过增大压缩比可以有效降低柴油机冷起动过程中的油耗、HC和CO排放,但是会造成NO_X排放的小幅升高。(2)在柴油机冷起动过程中,环境温度为-30℃条件下,采用较高的压缩比可以提高柴油机的缸内燃烧效率和指示平均有效压力,有效增大缸内已燃燃料比例,不过会略微增加各缸摩擦平均有效压力。(3)增大压缩比有利于发动机的燃烧和HC、CO的减排,但是会恶化NO_X排放;增加引燃柴油量会导致NO_X和CO排放升高,但HC的排放有所降低。(4)对连杆大头偏心环式可变压缩比柴油机进行理论分析,并发现其缸径B与原柴油机相等时,S/B随着压缩比的范围的缩小而减小;与活塞运动过程有关的柴油机性能与原柴油机相比几乎没有差异;S/B值随着偏心环最大偏心距的减小而降低。