为了满足越来越严格的排放要求,船用柴油机改造为由柴油引燃的天然气双燃料发动机成为趋势。本文是基于4190Z_LC柴油机开展的柴油-天然气双燃料改造前期研究,研究采用数值模拟的方法。通过对进气系统的稳态流动仿真,研究了天然气喷嘴的喷孔数、喷射方向及插入深度对天然气与空气混合的均匀性的影响。通过对发动机缸内高压过程的瞬态仿真,研究了天然气替代率、引燃柴油喷油提前角及喷油脉宽对发动机燃烧和排放性能的影响。进气系统的稳态计算结果显示:1)天然气喷嘴的喷孔数越多,进气过程中天然气-空气混合气的均匀性越好;2)天然气迎流喷射可以实现更均匀的混合效果,但会出现天然气在进气总管内聚集,不利于实际应用中天然气量的精确控制;顺向喷射虽在初期均匀性较差,但在缸内的混合气浓度较高,均匀较好,且不会在进气总管聚集;3)增加喷嘴插入深度,会降低天然气的在气道顶部聚集程度,有利于天然气进入气缸。缸内高压循环过程仿真研究表明:1)随着天然气替代率的提高,缸内爆压、温度会增加,但替代率为90%时,最高爆发爆压和缸内温度下降,相应的CO和NO也排放大幅下降;2)引燃柴油的喷油提前角的增大,会导致缸内爆压和温度的上升;当喷油提前角较小时,缸内温度水平低,NO生成量降低,但CO生成量上升,燃烧不充分现象加剧;3)在引燃油量喷油提前角一定的情况下,喷油脉宽增加,滞燃期会增加,缸内温度和压力升高速率减小,爆发压力降低,NO的生成量降低,但CO生成量增加,燃烧不充分现象加重。本研究为4190ZLC柴油机的柴油-天然气双燃料发动机的改造提供理论指导。