自从人类第一辆内燃机诞生以来,人类的经济发展日益依赖化石能源的开发。而面对日益严峻的能源紧张和环境污染等问题,各国出于能源安全的战略,都走上了能源多样化的道路。此时,开发环保和节能的新能源发动机成为实现汽车工业可持续发展的重要战略。传统柴油发动机和汽油发动机作为汽车发动机的中坚力量,在经过一百多年的发展已经成为一款成熟度非常高的动力机械。而新型能源如纯电池、燃料电池等动力机械的技术问题和商业化问题亦遇到瓶颈。天然气由于吸收了柴油机和汽油机技术成熟的优点,且具备全世界天然气储量大的特性正日益成为人们关注的焦点。本文结合中国重汽集团济南富强动力与西华大学展开的课题“T10天然气发动机国Ⅳ升国Ⅴ技术开发”,以T10天然气发动机为基础机型,对燃气控制系统和催化器等关键零部件的选型和匹配、并进行标定,最后完成排放优化提升。本文在分析了天然气发动机技术的基础上,匹配了两款燃气控制系统,测试了混合燃烧的技术方案,最终提出了满足国Ⅴ排放的技术方案:稀燃、增压中冷、单缸独立高能点火、EPR电控调压器和CFV(持续流)加宽域氧传感器燃料闭环控制以及氧化型后处理器。通过采用上诉技术方案使得T10天然气发动机的性能满足了开发任务的要求。在研究了排放法规之后,设计了以优化稳态排放为基础,提升瞬态排放为重点的试验方案。通过对天然气发动机电控系统的标定优化和增压器以及后处理器的选型匹配。本研究了点火提前角和过量空气系数对排放的影响,找到了在各个工况下满足排放性之后动力性经济性更好的工况点并总结了标定过程中对排放性的主要影响因素。通过不同的过量空气系数和点火提前角的调整和对失火和爆燃的测试得出了大部分区域NOx的排放趋向,随着点火提前角的增加,NOx排放减少,而过量空气系数的提高则会导致NOx增加。但在全工况来看这种决定因素的比例并不相同。这对整体通过瞬态排放有重要作用。最后通过了国Ⅴ的ETC循环测试试验。并对包括电控系统和后处理器性能做了总结,为后继的天然气发动机开发打下了基础。