为了满足日益严格的车用发动机排放法规的要求、缓解日益加剧的石油能源危机，重型车用发动机的发展面临着巨大的挑战，世界各国都开始认真的思考重型汽车工业的能源结构调整的问题，都在积极的开发寻找新型的清洁能源，来主动控制和减少汽车尾气污染物的排放。天然气这种能源由于资源丰富，价格便宜、排放污染物相对较低而受到了世界各国的重视，本文是根据国内外车用天然气发动机的先进技术和应用经验，结合公司的重型车用天然气发动机的开发项目，在原D12柴油机的基础上，通过优化设计和标定，开发出满足性能要求的国五排放T12车用天然气发动机。　　本文首先结合天然气重卡市场的发展阐明了本课题研究的背景和意义，在对国内外天然气发动机的技术特点及发展趋势进行阐述后，明确的提出了本文所采取的技术方案—电控调压连续流喷射控制系统、稀薄燃烧的技术路线。以D12柴油机为基础机型，通过对燃烧系统（主要是活塞）、配气机构（主要是凸轮轴）的重新设计，采用美国 ECI公司的电控调压连续流喷射（CFV）控制系统、稀薄燃烧的技术路线使发动机的性能满足设计开发目标要求。　　在机械改进设计方面，首先对需要进行优化设计开发的活塞进行了结构上的设计并通过有限元分析及动力学计算分析论证设计可以满足使用要求；由于柴油和天然气进气方式和燃烧特性的不同，又对凸轮轴进行了凸轮型线的重新设计并进行了单阀系动力学和运动学的建模分析，通过以上分析选定了活塞和凸轮轴的设计方案。　　在电控系统方面，首先对选用的美国 ECI公司的电控调压连续流喷射控制系统进行了介绍并描述了主要零部件的选型、原理以及安装的要求；然后详述了天然气发动机的标定工作及相应流程并对台架标定进行了重点分析研究，最后进行了台架外特性试验工作。完成了12L重型天然气发动机的初步性能开发研究。　　本文对天然气发动机活塞、凸轮轴进行了改进设计，对连续流喷射控制系统的标定方法进行详述，为今后同类型发动机的硬件设计及电控系统标定工作提供了一定的参考和借鉴。