天然气作为一种储量丰富、价格低廉的清洁能源,双燃料机技术使其在内燃机中的应用得以实现。双燃料机在保证原机动力性能的同时能够大大降低NO_x和soot的排放,双燃料机凭借其良好的经济性和排放性能日益受到世界各国学者的重视。为了寻找双燃料机在各个工况下最佳的运行参数,使得在各工况点都能够实现在不会较大程度地牺牲热效率的前提下,尽可能地提高双燃料机的最大替代率。本文在一台135单缸柴油机自主改装的CNG-柴油双燃料发动机上进行实验研究,首先在最大扭矩转速1200r/min、额定转速1500r/min和额定扭矩等扭矩转速1050r/min的各个负荷下,对双燃料机性能进行了测试。研究发现相同负荷条件下,各转速的热效率从高到低依次为1500r/min>1200r/min>1050r/min,最大替代率从高到低排列为1200r/min>1050r/min>1500r/min,综合经济性和最大替代率两者考虑,最大扭矩转速1200r/min的综合性能较好,因此实验中选择了1200r/min转速作为对照组。在对照组基础上采用控制变量法对引燃油喷射压力、引燃油的喷射正时、压缩比以及喷油器孔数和油束夹角进行了实验研究,来探究这些因素对双燃料机经济性和排放性能的影响,寻找进一步提高双燃料机性能的技术方案。实验结果表明,双燃料机在最大扭矩转速1200r/min相比于其他转速的替代率更高,在100%负荷时最大替代率能达到88.7%,此时的NO_x、soot排放水平最低,且热效率与原机相比仅损失了0.4%;增大引燃柴油喷射压力可以有效天然气最大替代率和热效率,且NO_x含量随喷油压力的增加基本保持不变,而HC和CO排放明显减少;增大引燃柴油喷油提前角,在各个负荷下,热效率均逐渐增大,而对替代率影响较小,但是在中高负荷时,喷油提前角过大容易产生爆震现象,且随着负荷的增大,出现爆震时的喷油提前角越小。随着喷油提前角的增大,NO_x的含量逐渐增加,HC和CO的含量均有所降低,因此在中低负荷选择较大的喷油提前角可以在保持较高替代率的同时有效地提高热效率,然而在高负荷时减小喷油提前角以避免产生爆震;随着压缩比的增大,天然气替代率和热效率都有所提高,天然气替代率以及热效率分别最大提高了0.9%和2.65%,然而在大扭矩高负荷工况下,压缩比过大会产生爆震现象;双燃料模式中更适合使用8孔喷嘴的喷油器,与7孔喷嘴的喷油器相比,在中高负荷条件下,8孔喷嘴的喷油器有利于引燃油喷射范围的扩大,能够增大着火面积,有利于改善双燃料机的动力性能。因此本实验所得到的最佳喷油策略的方案为选择引燃油喷油压力为150MPa,在50%负荷时,喷油正时选择-15°CA ATDC喷油正时,在75%负荷条件下选择-13°CA ATDC喷油正时,在100%负荷条件下选择-11°CA ATDC喷油正时;在低负荷时可采用较高的压缩比17,在中高负荷应适当地减小压缩比,采用16.5压缩比;喷油器选择8孔150°油束夹角喷嘴的喷油器;该实验方案在不同工况点都能够保证高的热效率,且避免了爆震现象的产生,可以有效地提高双燃料机的性能,但同时可能会导致NO_x排放稍有增加。