前言
天然气发动机主要存在两种形式：一是由汽油机改装成双用燃料发动机；二是由柴油机改装成单燃料发动机。当进气道处要实施天然气喷射时，将会存在诸多的问题，主要表现在四个方面：第一，降低了发动机充气效率；第二，平均有效压力出现降低；第三，动力性出现下降；第四，排放性能与原车水平保持一致。因此，必须要充分发挥天然气能源优势，不断完善稀燃技术、缸内直接喷射技术以及电控多点顺序喷射技术等新型的发动机控制技术，改善压缩天然气发动机的性能。
　　1 压缩天然气直喷发动机系统概述
1.1高压燃气供给系统分析
当天然气体积喷射量的能量处于相同状态下，与汽油体积流量相比，前者大约是后者的770倍。由此可知，面对喷射时间短暂的状况，要想在短时间内保障喷入适量的压缩天然气，必须要对燃气供给系统给予必要的压力。所以，在设计燃气供给系统中必须要注意保障压缩天然气气体体积的及时供给。就直喷喷嘴而言，其喷射压力要高，流量要大，同时其响应时间也要把控在一定的范围内。从整体上来看，要求其整体性能要优越。在结合汽油机直喷技术的前提下，从压缩天然气气体燃料特性出发，笔者构建了一套稳定性能与安全性能均科学的燃料供给系统。
1.2缸内直喷喷嘴流量特点分析
在设计的过程中，必须要结合具体的喷射压力要求，联系流量需求，设计直喷喷嘴。当发动机处于高负荷工作状态时，燃料喷射需求量相对较大；当发电机处于怠速工作状况时，为了促进发动机燃料消耗的降低，其喷射量要保持在较小的范围内。基于对上述情形的考虑，要拓宽喷嘴流量特性工作范围，借助发动机物理标准参数，计算喷嘴流量的实际需求范围，需求值在33.7~1220.0mg/s之间。为了证实喷嘴的性能，笔者构建喷嘴流量特定实验系统，试验直喷喷嘴的特性。
在特定的标定阶段中，借助压缩空气，作为试验载体，考虑到燃气在压缩冲程前期就必须要实施喷射作业，因此运用压力容器，虚拟缸内的背压。在试验测试中，其背压取值在0.4~0.8MPa之间。应用汽车电控系统快速原型开发环境系统，在喷嘴驱动器的控制作用下，开闭气体喷射器，读取流量计上的显示值，结合单次脉冲周期变化，从而完成气体喷射量的计算工作。试验结果表明，就喷射器流量特性来讲，背压的取值变化对其影响相对较小。
2 压缩天然气直喷发动机电控系统
　　在试验过程中，压缩天然气直喷发动机的电控系统主要是以汽车电控系统快速原型开发环境系统为关键标准，笔者设计了压缩天然气直喷发动机功能控制模块，其开发流程主要体现在四个方面：第一，控制功能设计；第二，代码自动生成；第三，软件与硬件的在环仿真；第四，系统测试。就其系统结构来看，MACS565快速原型系统主要有七个传感器：一是曲轴 位置传感器，二是天然气轨温度压力传感器，三是进气压力传感器，四是进气温度传感器，五是冷却液温度传感器，六是节气门位置传感器，七是凸轮轴位置传感器。MACS565系统借助凸轮轴位置信号与发动机曲轴位置信号，从而截取转速与时序，进而获得点火提前角与基本喷射脉宽，借以冷却液温度、进气温度以及氧传感器信号，完成脉宽修正量的计算工作。立足于节气门位置传感器信号角度，通过确定减速等瞬态工作状况，控制燃料喷射量，实现实时密度补偿目的。
3 压缩天然气直喷发动机实验研究
基于转速与负荷不同的条件下，构建缸内直接喷射性能实验，运用缸内直接喷射方式，增大发动机输出扭矩，发动机输出动力性能得到进一步的上升。具体而言，其主要原因表现在两个方面：第一，燃料没有进入气道，一定程度上提高了发动机充气效率；第二，在压缩冲程早期，燃料喷射成功进入气缸，空气进气量得到了提高，提升了发动机的输出动力性能。其次，运用原型机为汽油发动机，对比压缩天然气缸内直喷发动机性能，在这种性能对比试验中发现，当转速处于较低状态下，进气道喷射天然气功率亏损较大，而缸内直接喷射天然气方式的发动机功率与原汽油机水平具有一致性。