针对高原地区海拔高、空气稀薄导致的农村动力机械进气压力低、充量系数下降、柴油机功率下降和该区域农村中小规模沼气工程的建设和推广导致的沼气夏季剩余、冬季严重短缺的问题，在对该区域沼气进行净化、储存等处理的基础上，研制一种以ZS1115小型单缸柴油机为载体、以净化沼气为主要燃料、以少量柴油为引燃油量的压燃式沼气/柴油双燃料发动机，本文主要对以下几个方面进行了深入的研究：（1）以高原地区区域环境为研究对象，经理论分析计算得出高原地区ZS1115小型单缸柴油机的最佳压缩比（18.5：1）；在该地区对该柴油机进行功率恢复性试验，对比原柴油机在标况条件下的功率变化趋势，绘制压缩比与功率的关系曲线图，验证了标况条件压缩比为17：1的ZS1115在高原地区压缩比为19：1时功率下降最低，试验分析确定了高原地区维持原柴油机功率的最佳压缩比（19：1）；通过保证压缩终了压力不变的原则对发动机燃烧室容积进行改装，使得改装后的发动机能够达到原机机械强度要求。（2）以高原地区新型沼气产业为基础，将区域沼气应用到农用动机机械上，本设计所用的沼气经过脱尘器、脱CO2器、脱硫塔和干燥箱净化，去除沼气中的杂质成分，将沼气中甲烷的含量控制在90%以上，使得沼气的可燃成分含量升高，燃烧热值高，降低其他杂质成分对发动机性能和寿命的影响，同时，净化的沼气与天然气成分接近，扩大了发动机的燃料使用范围，增大了该机的使用市场。（3）针对沼气/柴油双燃料发动机进气系统、供油系统和调速系统进行研究，根据理论分析混合器功能，设计出文丘里式混合器，借助第一代样机试验分析，优化得出混合器的结构参数和二维图；设计出油/气量校正器、引燃油量控制装置和一套沼气节气门联动调速器装置理论模型，完成了第一代样机的试制，对这些关键部件进行了样机初步试验，基本满足双燃料发动机的功能要求。（4）在引燃油量控制为20%的基础上对原机和第一代样机进行对比试验，分析了供油提前角和压缩比对两种发动机动力性和燃油经济性的影响，并对参数进行调整，结果表明：双燃料发动机的燃油经济性明显提高，在供油提前角提前后，发动机最佳耗油区在发动机最大扭矩转速位置，达到发动机使用性能水平；验证了双燃料发动机的最佳压缩比（19：1）和最佳供油提前角（24°）。经过第一代样机试验验证，该改装方案是可行的，在高原地区能够不降低原柴油机的动力性，提高燃油经济性，降低污染物的排放，不仅节约能源，而且提高沼气利用率，降低污染，为高原地区双燃料发动机的研究和在农业动力上的应用提供了一定的指导和推动作用。