在石油资源日益匮乏,环境污染不断加剧的前提下,开展天然气发动机相关性能研究具有重要的理论意义和应用价值。发动机热平衡实质上是研究燃料在气缸内燃烧产生热量的去向分布情况,由于热平衡涉及到燃烧、传热等复杂过程,产生很多不确定参数,给热平衡的研究增加了一定的难度和局限性。针对发动机热平衡研究的现状,本文主要利用Simulink的仿真环境建立了YC6MK375N-30型天然气发动机热平衡系统缸内各子系统工作过程模型,同时建立排气系统模型,探讨了尾气利用的可行性,最后通过试验研究对发动机热平衡系统的热量分布进行了计算。全文主要研究内容包括：论文首先全面系统的介绍了近年来国内外发动机热平衡研究的背景与意义,分析了缸内工作过程仿真、整机数值仿真以及整机热平衡试验的研究现状与研究背景。概述了发动机整机热平衡分析理论,介绍了发动机缸内工作过程的基本假设和建立数学模型,确定边界条件,奠定仿真基础。论文利用Matlab/Simulink的仿真环境,建立发动机缸内热平衡过程各子系统模型,并通过仿真计算明确了影响发动机热平衡的因素。同时,建立天然气发动机的排气系统热力过程的物理和数学模型,建立其仿真计算模型。通过计算其排气热量研究吸收式制冷装置在废气利用中的可行性。论文利用天然气发动机性能台架进行天然气发动机的热平衡试验,试验台架包括了测量仪器仪表以及相关传感器的布置情况,并制定了热平衡试验的试验方法,明确了试验要求。热平衡试验在不同工况下分别进行,通过控制试验条件,测出热平衡相关数据,并计算燃料产生热量的分配情况。最后,论文总结了研究工作的主要内容,并对今后热平衡试验和热平衡系统建模仿真提出了展望。