为改善大功率气体燃料发动机的热效率和动力性，课题组开发了动圈式电控气体燃料喷射装置，实现了大功率气体燃料发动机的电控多点顺序间歇喷射，定时、定量的为发动机供给燃料，具有喷射流量大、反应速度快、控制特性良好等优势，有利于大功率气体燃料发动机热效率和动力性的改善。但在电控喷射装置应用于大功率气体燃料发动机时，仍存在各工况下最优喷射正时尚不明确、部分负荷工况下热效率较低等问题。　　针对上述问题，论文采用理论分析、仿真计算和试验验证相结合的方式对大功率气体燃料发动机进行研究。建立并验证了发动机工作过程仿真模型，对电控喷射装置喷射正时进行了优化，探索研究了可变压缩比和Miller循环在大功率气体燃料发动机上的应用，试验验证了发动机喷射正时优化的效果及喷射装置的控制特性，为大功率气体燃料发动机多点电控喷射技术提供了理论基础。具体工作阐述如下：　　（1）建立了大功率电控多点喷射气体燃料发动机工作过程仿真模型。介绍了发动机工作过程的基本原理，分析和选取燃烧模型、传热模型与爆震模型等发动机仿真模型的子模型，并通过试验的方式验证所建立仿真模型数据的可靠性。研究了大功率气体燃料发动机用电控喷射装置的设计与流量特性，为电控多点喷射的大功率气体燃料发动机的相关研究与优化奠定了基础。　　（2）优化了大功率气体燃料发动机电控喷射正时。建立了遗传优化算法与AVL BOOST仿真软件的联合仿真优化平台。分析了发动机转速、负荷和燃料供给速率对燃料喷射正时的影响，确定喷射始点与终点的约束模型。通过进气过程流体仿真，分析了发动机转速和负荷对喷射正时的影响规律。应用联合仿真优化平台，在不同工况下，以发动机经济性为优化目标，优化了各工况下的燃料喷射正时，对发动机经济性改善有一定作用。对比分析了预混合供气方式与电控喷射正时优化后发动机性能，电控喷射正时优化后，发动机转速范围内全负荷下动力性平均增长超过5.5%、经济性改善6.4%以上，标定转速1000r/min下各负荷经济性改善5.75%以上。　　（3）探索研究了大功率气体燃料发动机应用可变压缩比和Miller循环。在发动机不发生爆震燃烧的前提下，优化了各工况下的压缩比变化，避免了全负荷下因燃料组分变化导致的爆震，改善了部分负荷经济性。中等负荷下发动机热效率改善4%~8%左右，高速小负荷工况下热效率改善接近10%。综合应用Miller循环与可变压缩比技术的优势，对发动机不同工况进行了优化，使发动机全负荷下动力性和部分负荷下经济性得到了不同程度的改善，高速小负荷工况下功率和热效率可改善10%以上。　　（4）完成了大功率电控多点喷射气体燃料发动机喷射正时优化效果及喷射装置控制特性的验证试验。分析了大功率气体燃料发动机与电控喷射装置的试验结果，分析结果表明电控喷射装置工作开启与关闭过渡时间分别为3.3ms和2.9ms，喷射装置气门升程（在0~4mm之间）和脉宽连续可调，阀门落座速度≤0.1m/s，保证了电控喷射装置高反应速度和良好的控制特性。采用电控多点喷射的大功率气体燃料发动机标定转速1000r/min下的功率较原机提高了5.29%；燃气消耗率在各负荷状态下大幅降低，下降幅度可达7.5%，动力性和经济性改善效果与喷射正时仿真优化结果5.65%和7.2%相吻合；各缸均匀性明显改善，改善效果超过10%。