近年来,环境污染与能源短缺已经成为严重制约人类发展的两大障碍,双燃料发动机以其清洁、高效、经济性好等优点而日益受到重视。而与纯柴油机相比,柴油/双燃料发动机的燃烧过程更为复杂,传统的船用柴油机采用扩散为主的燃烧方式,而船用柴油/天然气双燃料发动机利用天然气替代了绝大部分柴油,改变了原柴油机预混和扩散燃烧阶段所释放的能量的比例关系和化学反应速率。因此,开展柴油/天然气发动机建模技术以及燃烧特性研究成为当前研究的一个热点和难点。本文基于MATLAB/Simulink软件平台,以玉柴6K船用柴油/天然气发动机为研究对象,采用模块化建模理念、综合使用充排法、平均值法、MAP图与经验公式相结合的方法建立了双燃料发动机整机模型,通过仿真结果和试验结果的对比与反复修正,控制模型误差在0.5%左右。分别研究了双燃料发动机三种不同运行模式在不同工况工作时对发动机气缸内燃烧过程的影响规律,结果表明:在中低工况运行时,双燃料发动机适宜在纯柴油运行模式或低天然气替代率的双燃料模式运行,而最大燃气模式及较高替代率的双燃料模式更适宜于中高负荷工况;研究了双燃料发动机气缸进气参数对气缸内工作过程的影响规律,结果表明:气缸进气压力提升1bar,发动机最大爆发压力最大提升22bar,而最高平均温度最高下降21%,而气缸进气温度提升60K,缸内最高平均温度提升14%,因此,提高气缸进气压力同时降低气缸进气温度,有利于提高发动机的整机性能,同时降低污染物排放;研究了双燃料发动机燃油系统单次喷射和两次喷射这两种喷油策略的特点,结果表明单次喷射时适当增大喷油正时可以提升气缸内的压力和温度,优化燃烧过程。两次喷射时,适当增加预喷正时,同时增加预喷油量,可以使缸压、缸温参数特性得到优化,提升发动机整体性能。本研究结果揭示了发动机气缸进气参数、供油系统喷油策略以及发动机以不同天然气替代率在不同负荷、不同转速工况下运行对双燃料发动机燃烧特性的影响规律,为实现船用双燃料发动机性能的提高提供基础研究数据。