资源短缺、环境污染已经是当今世界面临的巨大难题。天然气产业经过近30年的发展,已经趋于成熟,天然气将是汽车替代燃料中最有前景的能源。国外天然气汽车已经处于高速发展中,但是对天然气发动机的燃烧控制技术的研究还比较少,特别是中国的天然气汽车行业还处于起步阶段。本文主要进行了玉柴某重型天然气发动机燃烧系统优化研究以及控制系统的优化研究等。文章介绍了天然气作为替代能源的前景和发展优势,重点介绍了目前国内外天然气发动机控制技术的主要优势和缺点,确定了本文的研究方向。基于对发动机燃烧系统的试验研究,分析了影响发动机运行的限制区域。通过高频缸压传感器采集的缸内压力信号和HC排放仪采集的HC排放,使用平均有效压力的循环变动系数和HC排放作为稀燃失火判据,研究了各个工况下,发动机各运行参数对发动机爆震、失火、增压器效率、排气温度等限制因素的影响。为了拓宽发动机运行区域,对发动机燃烧系统的结构、发动机的运行参数标定以及控制策略都进行了优化。提出了最小点火能量的概念,使用最小点火能量的方法对燃烧系统进行优化实验,通过试验找到了最佳燃烧方案。通过对最优燃烧方案的发动机运行参数的研究,找到了控制发动机燃烧特性的特征参数。通过对各特征参数的分析,得出了影响发动机动力性、经济性、排放性能的影响因素。稀燃天然气发动机控制策略的验证试验结果表明,开发的天然气发动机控制策略和优化的方案是可行和有效的。