环境污染和能源危机推动了汽车代用燃料的发展，而天然气是目前理想的汽车代用和清洁燃料。本论文分析了国外、国内天然气汽车的发展状况和水平，阐述了本论文研究的主要内容；设计了发动机台架试验的方案和局部阻力系数的测定方案等。 通过发动机台架试验，获得发动机外特性和进气真空度等大量的实验数据，在这些实验数据的基础上，对影响汽油／CNG两用燃料发动机动力性的因素进行了深入地分析，结果表明混合器的入口角度和喉口面积是影响两用燃料发动机动力性的主要参数。同时还研究了天然气发动机的最大功率与天然气空燃比的关系等，所有这些结论都作为优化设计混合器的重要依据。 论文在此基础上，利用流体力学的原理上，分析了天然气和空气的流动规律，建立了伯努利能量方程。以满足发动机最大功率为设计目标，建立起混合气的流量与混合器的入口角度和喉口面积之间的数学关系，即数学模型。 在分析数学模型的基础上，利用了Matlab语言优化工具箱中的‘constr’函数，根据前面的试验数据和混合器的安装使用条件，确定优化设计模型的约束条件，进行优化求解。在得到初步的优化结果后进行误差分析，对模型进行修正，再对数学模型进行优化求解，得到最终的优化结果。 通过发动机台架试验，验证经优化设计的混合器达到了设计要求，使天然气发动机的燃气功率损失降到了最小。并通过提高天然气发动机的压缩比和增设发动机闭环控制系统等技术改进，恢复发动机功率(达到原汽油机的水平)和改善排放。使天然气汽车成为真正实用的清洁汽车。