1.国内外现状分析

随着船舶工业的迅速发展，石油资源短缺和环境污染加剧等问题的日益严重，对以传统石油为燃料的发动机提出了严峻挑战，迫使人们加快寻找并使用发动机代用燃料。传统发动机作为动力的输出装置，在提供动力的同时需要消耗大量的石油资源，并且伴随石油资源的日渐稀缺和排放法规的越加严格，世界各国学者都在致力于研究新能源发动机，研究重心从提高发动机动力性方而转向降低发动机油耗和排放污染等方面。

天然气的辛烷值相比之下远远大于汽油，能够得到更高的热效率。在使用安全性上天然气密度小易挥发，不易聚集，且着火温度高、燃烧极限偏高等特性使其在泄露时不易形成可燃混合气。天然气分子结构没有长碳链，并且相比液态燃料天然气中颗粒等杂质含量极低，燃烧过程中碳烟排放低，可以大大减少后处理装置的成本，被认为是清洁能源。

国外天然气发动机发展现状：

2003年，Rolls-Royce公司开发了一款稀薄燃烧天然气发动机，其特点是输出功率大，缸径为250mm，冲程为300mm，机型从G1升级到G3后，发动机的平均有效压力提升了13MPa，单缸功率由170kW提升至187kW。研究人员通过改变进气道结构，将传统的直气道改为双螺旋气道，新的气道结构很大程度上提升了发动机的充气效率，并且整机输出功率得到大大提升。

2006年，韩国Hyundai公司开发了一款型号为H35/40G的天然气发动机，研究人员采用CFD模拟和试验测试相结合的方式，重新设计进气道的几何形状改善了发动机的燃烧性能。研究发现，H35/40G型号天然气发动机较同排量的柴油发动机热效率提升了幅度达8%，天然气作为气体燃料的优势得到很好的利用。

2009年，日本三井公司开发了一款型号为MD36G的稀薄燃烧天然气发动机，其缸径为360mm,冲程为480mm。研究人员利用CFD对燃烧室和气道结构进行重新设计。试验结果表明，该型号天然气发动机单缸功率达到468kW，热效率达47%，排放为300ppm。MD36G型天然气发动机的气道结构及气缸结构很好的适应了气体燃料，并且动力性得到大幅度提升。

2012年，德国MAN公司开发型号为MANS5144DF的双燃料发动机，其单缸功率达到530kW，发动机热效率为46.7%。MAN公司研发人员利用CFD设计了几种不同的进气道结构，找到了最优流量系数和热效率的进气道方案。

我国气体发动机趋势：

1999年，上海柴油机股份有限公司与荷兰DELTEC公司合作开发了D6114型柴油引燃的双燃料发动机，采用电控单点喷射系统，压缩比从原柴油机的17.8降低11，到该型号发动机作为环保绿色产品被广泛应用在城市公交车上。

2008年，山东大学参与研究了一款型号为H12V190ZLT的高增压、稀燃天然气发动机，H12V190ZLT型发动机比原机型性能有较大提升，其平均有效压力较原机提升了25.6%。热效率提升了20.8%。通过重新设计燃烧室形状，加快火焰传播速度，从而提高其整机性能。