汽车行业的快速发展带来石油资源的大量消耗,大气环境污染问题也日益严峻,需要寻找储量丰富且燃烧清洁的替代燃料。天然气具有热值高、储量大、易开采等特点。是降低石油需求、减缓环境污染的重要替代能源。不同地区天然气成分不同,为避免爆震燃烧,发动机设计的压缩比较低,这限制了提升压缩比实现燃烧经济性能的改良。因此,本文在探索天然气发动机爆震评价指标的基础上,研究了天然气中甲烷浓度与增大压缩比的影响。进一步通过在天然气中额外添加氢气,来研究压缩比结合加氢对天然气发动机燃烧和性能的影响,探索提高天然气发动机经济性的途径。研究主要内容与结论如下:（1）研究了点燃式天然气发动机的爆震评价指标,采用了最大压力升高率与爆震强度作为爆震强度评价指标,研究发现将单个循环内爆震强度大于等于0.4MPa作为爆震阈值更为合理。（2）研究了压缩比的影响规律。压缩比增大后,最大爆发压力、最大热释放速率与压力升高率均增长,而循环变动系数降低。燃烧中心前移,燃烧持续期缩短。指示热效率升高,有效热效率升高,有效膨胀比增大,其中有效热效率最大增幅为4.2%。发动机最大负荷未受加氢浓度影响。发动机有效燃油消耗率下降,有效燃油消耗率最大降幅达6.4%。氮氧化物排放量上升。（3）研究了甲烷浓度的影响规律。甲烷浓度上升后,对发动机平均有效压力影响较小,对最大爆发压力影响较小。最大压力升高率降低,爆震强度降低。燃烧持续期延长,有效燃油消耗率升高。与93%甲烷含量的天然气相比,99%甲烷含量的天然气,发动机最大压力升高率与爆震强度显著降低,具有更好的抗爆特性。（4）研究了加氢浓度的影响规律。加氢浓度上升后最大爆发压力、最大热释放速率与压力升高率均增加,而循环变动系数降低。滞燃期和燃烧持续期缩短。加氢浓度不断升高后,指示热效率和有效热效率先增后减。在较为理想的氢气浓度条件下,有效热效率可提高1.8%。通过采用高压缩比与加氢措施可以实现指示热效率的最大增幅6%。另外NOX排放增大。可采取相应措施来降低NOX排放量,如推迟点火或降低加氢浓度等。