汽车、船舶等交通工具的广泛应用,使地球环境资源问题日益严重,人们迫切需要寻求出能够替代石油的新能源。天然气凭借价格低、污染排放少、贮藏丰富等优势迅速进入到人们的视野中,很多学者也纷纷指出天然气是最为合适的代用燃料,但是现阶段的船用天然气发动机的应用技术会降低发动机的动力性能。因此,通过优化天然气发动机参数来提高天然气利用率,对改善天然气发动机的动力性具有重要意义。在本文研究中,采用GT-Power软件建立2135G天然气发动机的仿真模型,模拟计算天然气发动机的性能,同时针对天然气发动机动力性不足的问题进行深入探究。通过与天然气发动机的台架实验数据对比,验证了各负荷条件下天然气发动机模型的准确性。分析了各种负荷条件下天然气发动机动力性受点火提前角、压缩比以及配气相位等的影响规律,并优化了各发动机参数。通过对比原天然气发动机和被优化后的发动机动力性,验证本次优化的效果。根据对比结果显示,优化之后的发动机在性能上得到了显著提升,同时其经济性也有所改善。此外,爆震现象是天然气发动机动力性能限制最大的因素之一,本文利用建立的天然气发动机爆震预测模型进行了模拟计算并分析了影响爆震现象的因素。本论文结合天然气发动机的工作原理,利用GT-Power软件建立了相应的仿真模型,在此基础上研究了天然气发动机的性能、爆震和动力性优化,为天然气发动机的设计与应用提供一定的参考。