近来,环境改善和能源问题日益成为世界范围内关注的焦点,天然气因其丰富的资源和清洁燃烧的特性而成为改善这些问题的良好的代用燃料。目前气体燃料发动机主要存在以下两方面的问题:首先燃气供给以混合器供气方式为主,该方式对空燃比的控制精度低,同时由于燃气在混合气中占有相当的体积比,降低了容积效率;其次由于燃气成分的变动以及各缸进气量分配不均,发动机各缸做功能力存在差异。这两方面的原因使得燃气发动机功率下降、燃油消耗率增加。为了解决这些问题,本文通过对各种燃气供给方式的分析,提出了一种新的基于进气阀喷射方式的燃气供给机构。该机构为由步进电机驱动的气阀机构,通过气阀的开启和关闭,实现燃气供给。该系统能够实现对供给时刻和供给量的调节,而且成本低,技术难度不大,因此具有一定的实用价值。为了实现燃气供给时刻和燃气供给量的调节,同时独立控制各缸燃气供给量,降低各缸做功不均匀性,本文主要进行了以下工作:(1)针对12V190天然气发动机建立了一维BOOST模型,为下一步分析其各缸进气量之间的差异和制定控制策略提供条件;(2)对12V190发动机进气管系统进行了三维数值模拟,通过计算,分析进气管结构型式及进气管压力波动对进气不均匀性的影响;计算结果表明,进气管结构型式对进气不均匀性的影响很小。而由于各缸压力波相互干涉造成的进气不均匀较为严重。(3)由于各缸进气量存在着差异,采用进气歧管喷射方式供给燃气时,各缸燃气量必须独立控制,否则各缸做功能力就将存在差异。为此本文开发了基于CAN总线技术的分布式控制系统,实现对燃气供给量的独立控制。(4)最后,针对燃气供给系统的控制策略进行了研究,并通过模拟实验验证了系统的可行性。