一直以来，能源与环境已是人类面临最重要两大难题，如何进一步提高燃料的利用率降低内燃机排放污染物，满足日趋严格的排放法规成为了研究的重点。近些年来，开发清洁、高效的发动机已成为行业热门。天然气具有储量大、价格比石油低、低碳环保等特点越来越被广大汽车厂商亲睐。但目前天然气发动机存在部分工况循环变动大、热效率低、排放恶化的状况，无法满足日益严格的法规。EGR降低NO_x排放已经被大量实践证明是有效的手段之一。本研究利用的天然气发动机是由一台柴油机改造的，从EGR缸内分层的角度出发，设计开发了EGR进气分层喷射装置，并已获得国家发明专利（专利名称为天然气发动机进气分层喷射装置，发明专利号：201210087211.4）。利用该装置能够实现三种混合方式：a.空气、EGR和CNG层层包裹喷射；b.EGR和CNG的混合气与空气分层包裹喷射；c.EGR和空气的混合气与CNG分层喷射。本研究采用a方式连接，可实现将EGR不与空气混合并且环绕包裹燃气，在进气道末端气门处与燃气进入缸内，这种方法有利于进入缸内燃气、空气、EGR分层燃烧，增加降低排放、提高经济性极限的可行性。在降低NO_x排放方面提供了新的解决方案，同时保持发动机较高的热效率。在对燃烧边界参数优化的基础上，试验分析了该装置引入EGR对稀燃天然气发动机燃烧过程及排放的影响规律。本研究选取1450r/min，25%负荷和1750r/min，25%负荷工况进行试验，具体研究结论如下：1．随着EGR阀开度的加大，每循环进入缸内的废气量增加，燃烧放热率峰值下降，NO_x排放呈线性下降趋势，最大降幅可达80%；当EGR阀的开度超过10%时，发动机输出转矩和燃料经济性开始下降，且当EGR阀开度增加到15%时，发动机输出转矩下降幅度超过5%。2．同一工况下，保持其他燃烧参数不变，随着过量空气系数的增加，发动机输出转矩呈先上升后下降的趋势，比气耗呈先下降后增加的趋势，NO_x排放表现为明显下降趋势，HC排放略有上升。3．同一工况下，保持其他燃烧参数不变，随着点火时刻或喷气时刻的前移，输出转矩略呈增加趋势，比气耗呈现先下降再上升的趋势，NO_x排放呈上升趋势。