为应对当前能源供应的紧张局势,充分利用煤矿瓦斯气,本文通过理论分析与样机试验开发相结合方法进行了瓦斯发动机的开发研究,将瓦斯气体的化学能转化为动能,减少瓦斯气直接排空对大气的污染,同时提高煤矿的经济效益。12V240瓦斯发动机是南车玉柴四川发动机股份有限公司拟开发的一款大功率四冲程燃气发动机。本文以12V240柴油机为原型机,取消原柴油机喷油泵、喷油器等燃油系统、拉杆系统及调速器等部件,设计增加燃气进气系统、燃烧控制系统、电子点火系统、阻火防爆装置等,同时对瓦斯机用增压器、中冷器进行重新选型匹配,对活塞、气缸盖,凸轮轴等作功单元进行重新设计,通过对压缩比和空燃比的调整,将调压后的瓦斯气在增压器前与空气混合后增压中冷进入气缸,通过火花塞点火,使混合气能够直接燃烧。通过单缸燃气机试验,多缸燃气机试验确定点火提前角。分析发动机空燃比、预燃室结构等对发动机性能的影响。开展了预燃室燃烧关键技术研究,就其材质选取、预燃室形状和喷孔结构进行优化,通过试验研究了当量预燃燃烧模式和差量预燃燃烧模式对发动机性能参数的影响,在空燃比一致的情况下,差量预燃燃烧模式与当量预燃燃烧模式相比,其单缸功率提升,排温降低,热耗率降低。更重要的是差量预燃燃烧模式更容易实现稀薄燃烧。在最终得出差量预燃燃烧模式优于当量预燃燃烧模式,采用差量预燃燃烧模式的发动机单缸功率可达到同等柴油机的75%以上。通过多缸发动机的排放试验,颗粒物排放相比原柴油机下降近90%,CO下降近45%。通过采用当量预燃燃烧模式的瓦斯发电机组在煤矿的运用,进一步验证其结构设计的合理性和工作可靠性,并在运用中对发动机气缸盖结构和点火控制系统以及燃气进气调节系统结构、机组辅助水系统进行持续改进,减少了气缸盖裂漏和气门下陷的问题,提高了发动机对气源的适应性。使其成为具有工作平稳,振动及噪声小,低排放等优点的一种清洁、高效的动力装置。