自国家十二五规划中关于节能减排方案实施以来，替代燃料汽车尤其是天然气汽车已在全国得到更深入地推广使用，在推广的同时必然会对整车、零部件等提出更高的要求。天然气发动机是天然气汽车的核心零部件。天然气发动机主要包括CNG发动机与LNG发动机。CNG发动机以其制造成本低，排放污染物少等优点迅速发展，与此同时，对CNG发动机结构、工作过程优化及排放控制等方面的研究已成为当前研究热点。本文针对某型增压稀燃CNG发动机，通过数值模拟与实验相结合，对其结构参数和控制参数进行了优化，同时对其排放特性进行了实验研究。主要研究工作分为以下四个方面：1．计算模型的搭建与验证：本文根据热力学、发动机基本原理及气体动力学等基本知识，根据发动机实际台架布置情况，运用AVL-BOOST软件搭建了CNG发动机一维工作过程计算模型。模型主要包括气缸、管路、增压器、中冷器、空气滤清器等部件。根据相关实验数据验证了所搭建的模型，外特性动力性经济性校模的误差小于5%。2．增压稀燃CNG发动机结构参数优化：本文采用数值模拟方法分析了结构参数（压缩比和配气相位）对CNG发动机扭矩、气耗、缸内最高爆发压力等的影响规律。根据影响规律及开发要求，优化出发动机的压缩比范围，并确定了发动机的配气相位。优化后的压缩比和配气相位满足了发动机动力性、经济性及排温等性能要求。3．增压稀燃CNG发动机控制参数优化：本文采用数值模拟方法分析了控制参数（点火提前角和空燃比）对CNG发动机的扭矩、气耗、排温等的影响规律。结合影响规律及性能提升要求，优化出点火提前角和空燃比范围。结合试验分析，优化出最终的点火提前角和空燃比。优化后的点火提前角和空燃比在原机以满足开发性能要求的基础上，进一步提高了发动机动力性、经济性及降低排温等性能。4．增压稀燃CNG发动机排放特性研究：本文采用台架试验的方法，在稳态工况下分别改变实验样机的点火提前角和过量空气系数，测量了相应的主要排放物CH4和NOx浓度，得到了以上两个控制参数对增压稀燃CNG发动机主要排放物的影响规律。