全球性的能源危机和环境问题使得替代能源型内燃机研究成为一个重要开拓方向。其中由纯柴油机改装而成的天然气/柴油双燃料发动机因改装简易、经济性好、热效率高等优点更成为内燃机研究的重点方向之一。本课题将上柴船用G128ZLCa2-WX柴油机改装成液化天然气(LNG)/柴油双燃料发动机,结合船用发动机螺旋桨推进特性和发电特性,通过发动机台架试验来研究双燃料发动机的排放特性。本文的研究内容主要集中在以下几个方面:1)立足于液化天然气的理化特性分析基础上,结合目前国内船舶市场发展,提出了液化天然气/柴油双燃料发动机的改装与设计方案。2)依据船用柴油机的常见工作特性,利用搭建的试验台架,展开两种不同缸外进气方式的双燃料发动机排放试验研究。这里又包括以下几个部分。a.在螺旋桨推进特性下,对比两种不同类型的双燃料发动机排放性能;b.研究了柴油质量替代率、负荷、转速对发动机的排放影响;c.在多点喷射式双燃料发动机上研究了燃气喷射提前角对排放变化影响;d.利用排放数据、缸压以及排温,对双燃料发动机排放情况进行简单的分析。3)根据目前双燃料排放模型的研究现状,提出了基于径向基函数(RBF)网络的排放模型。并利用Matlab软件建立起了双燃料发动机的RBF网络排放模型。试验研究表明,双燃料发动机CO/HC排放明显差于比原机,同时进气歧管多点喷射式双燃料发动机排放性能相对而言更好一点。替代率、负荷、转速几个因素对排放都有显著影响。随着替代率的增加,HC浓度值几乎呈线性递增趋势,CO增长趋势相对较小,而NOx基本不变;负荷增大时,HC排放性能有很大程度提高;相同功率下,转速越高,排放性能越差;喷气提前角处于上止点位置附近,双燃料发动机排放性能处于最好。喷气提前角的改变对NOx排放基本无影响,而CO排放呈现规律性变化。在小负荷时,双燃料发动机缸压变化情况基本同原机一样。此时由于天然气较慢的燃烧速度是造成THC和CO剧烈上升的主因;中大负荷时,最大爆发压力明显增加。更加剧烈燃烧引起的缸内温度提高是造成NOx小幅增加的主因。依据试验数据作为网络的训练样本建立RBF网络的排放模型,之后经验证样本的校验与对比,表明此排放模型具有很高的准确度。论文最后指出了研究上不足和需改进的地方,并对双燃料发动机应用进行展望。