内燃机是运输船舶使用最多的原动机,随着船舶领域的排放法规日趋严格,传统柴油机的尾气若不经后处理是难以达到现阶段的排放标准的。天然气因价格低廉、燃烧清洁、储量丰富成为目前最有可能代替柴油的燃料,天然气发动机的应用也越来越广泛。但是天然气发动机的动态特性差,当负荷突然增加时,涡轮增压器因其惯性需要一段时间才能调整空气流量,使得瞬时空燃比减小,NO_x排放增加,甚至有可能发生爆震;当负荷突然降低时,空燃比会增大,使进入气缸的混合气过于稀薄,燃烧不完全使HC排放增加,甚至导致发动机熄火。众多学者对天然气发动机的动态工况进行研究,以避免发动机发生爆震或失火,并降低NO_x和HC的排放。本文基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了YC6K船用双燃料发动机的曲轴转角模型:包括气缸工作过程模型、进排气系统模型、涡轮增压器模型和中冷器模型,在YC6K双燃料发动机试验台进行了缸压测试试验,并根据试验数据对双燃料发动机的3个推进特性工况点的稳态模型进行标定。针对双燃料发动机工作时复杂的工作介质,介绍了双燃料发动机在建模时计算工质热力特性的方法,并研究了天然气组分对船用双燃料发动机性能的影响。在多个稳态模型的基础上建立了双燃料发动机动态模型,另外增加了螺旋桨转矩模型、轴系转动平衡模型以及调速器模型,组成双燃料船舶推进装置动态仿真模型,进行了推进特性下变工况仿真,并对变工况中的稳定阶段的仿真结果与试验测试结果进行了对比。建立了爆震预测模型,对推进特性下42%、53%、74%、85%和100%五个稳态工况点中间的四个加载过程不发生爆震的加载极限进行了计算,对船舶稳定运行、加载阶段和减载阶段等动态工况施加干扰,计算并比较干扰状态下与无干扰状态发动机转速和转矩、负载转矩等参数,同时对各种动态过程进行爆震预测,以期能对船舶航行时的操控有所指导。