为应对日益严格的汽车用发动机排放法规、缓解日益紧缺的石油能源危机，汽车发动机的发展面临着在满足日趋严格的排放法规要求下发挥最佳性能的挑战。各国都开始认真思考汽车工业的能源结构调整问题，积极开发新型清洁能源，以期主动减少和控制汽车污染物的排放。天然气能源因资源丰富、价格低廉、排放污染低而受到重视。本文根据国内外天然气发动机先进技术和应用经验，结合雷沃动力天然气发动机开发项目，在雷沃动力Phaser210Ti柴油机的基础上，通过优化设计与标定，开发出满足国V排放的天然气发动机。　　 本文首先阐释了本课题的研究背景和意义，在充分分析天然气特性，详细研究国内外天然气发动机技术特点和应用经验以及天然气发动机排放污染物生成机理和控制策略的基础上，提出了满足国V排放要求的天然气发动机的设计方案。以Phaser210Ti柴油机为基础机型，通过对燃烧系统，燃料供给系统，点火系统，进排气系统的重新设计，采用稀薄燃烧结合氧化型后处理技术使发动机动力性、经济型、排放性能得到优化。同时在达标国V排放的基础上，探讨了达标国Ⅵ排放的技术路线。　　 本文在理论分析，数值模拟计算的基础上，通过对基本机型的优化设计，关键性能零件的匹配验证等工作，设计开发出电控喷射单燃料CNG发动机，并且经过电控系统标定，催化器匹配试验，排放开发试验等工作，使发动机性能达到了设计目标，排放达到了国Ⅴ排放限值的要求。在此基础上进行了OBD系统的标定和试验验证以及更高排放要求天然气发动机技术路线的研究探讨，为发动机升级做好了充分准备。