开发可替代能源和高效清洁燃烧技术是缓解当前传统化石能源供应紧张以及环境污染的重要途径。天然气具有高辛烷值、高碳氢比、不含芳香化合物、低排放等优点,是理想的汽车清洁替代燃料。其中,柴油引燃是天然气在发动机上的主要应用方式之一,近年来得到广泛研究。然而,由于其高热负荷和稀燃模式,限制其节能潜力并导致NOX排放高。为此,本论文提出缸内喷水的方法,探讨喷水参数对天然气-柴油双燃料发动机燃烧和排放性能的影响规律。为了提高天然气-柴油双燃料发动机的燃烧与排放性能,本文结合试验与数值模拟,采用缸内喷水技术,先将一台柴油机改装成天然气-柴油双燃料发动机,然后进行台架试验,根据试验数据,利用CONVERGE软件建立三维模型,用试验数据来验证模型的有效性,在此基础上开展缸内喷水CFD模拟。研究喷水正时、喷水温度以及喷水量对天然气-柴油双燃料发动机燃烧过程与污染物形成过程的影响,并用简化化学动力学机理与后处理软件TECPLOT对污染物的形成以及缸内自由基的三维分布进行分析,得出如下结论:（1）随着喷水正时的推迟,峰值缸压、峰值放热率、峰值缸温都下降,SOC、CA50、CA90时刻都有所延迟,IMEP有小幅度上升,CO和未燃CH4排放有所上升,但NOx的排放出现明显的下降。因此,在本文研究的工况中,高负荷下喷水是比较适宜的,可在高负荷工况20°CAATDC时刻左右喷水以减少污染物的排放。（2）随着喷水温度从298.15K上升到600K,峰值缸压和放热率都有所上升,CA90时刻提前,CO和未燃CH4排放增加,NOx排放下降。因此,在本文所研究的喷水温度中,喷水温度为400K为较佳的喷水温度。（3）随着喷水量的增大,缸压与放热率都有所上升,CO和CH4排放上升,NOx排放降低,OH自由基与O原子高浓度区域面积明显减小。因此,为改善发动机的性能以及控制排放,要适当控制喷水量。通过本文研究,缸内喷水可有效降低NOx的排放,喷水参数对燃烧与排放过程有着重要的影响。本文揭示了喷水正时、喷水温度以及喷水量对燃烧过程和排放形成机理的深层原因,为进一步改善天然气-柴油发动机的动力性和排放性提供了理论指导。