气体发动机燃料供给方式

进气管混合器供气方式

发动机供气系统包含一个与化油器类似的部件混合器，气体燃料在进气管或进气阀口以固定比例与空气混合，靠红内负压被吸入混合器混合后进入气红燃烧，其供气方式示意图如图1所示。

图2给出了常见的文丘里管混合器。进气管混合器供气方式的气体发动机优点是：结构较简单，控制方便，价格较低，便于对现有的化油器式汽油机进行改造。但是由于不能精确的控制燃料供给量，而且无法进行闭环控制，难于精确地控制发动机的空燃比，因而满足较高的排放标准，不能充分发挥天然气改善发动机排放性能的潜力。因此这种供气方式主要应用在化油器式汽油车改装的“天然气——汽油”两用燃料汽车上。

电控单点连续供气方式

即应用单一混合器将气体燃料喷入进气总管并与空气混合，然后通过进气歧管分配到各个气红中进行燃烧。该类系统可以通过电脑控制来实现气体燃料的喷射，燃料供应的准确、均衡、稳定性较好，而且该种喷气系统结构简单、工作可靠、成本低廉。但燃料在吸入各个气红前要经过各个进气歧管，存在各红混合气空燃比控制精度低、响应慢以及不利于发动机性能提升等不足，技术相对落后，已应用渐少。

电控多点连续供气方式

即在每个气虹进气歧管或进气道处安装一个气体燃料喷射装置，并通过按照一定的模式分别对各个气红的喷射装置进行专门控制。该种喷射方式由于具有燃料进气行程短的优势，具有良好的响应性，并可以实现对空燃比按周期和按虹进行控制，所以燃料供应准确度、均衡性、稳定性以及排放性都优于单点电喷。但与单点喷射系统相比，此类喷射系统存在结构复杂、成本较高的问题，而且不能充分扫气，甚至有回火可能等问题。

电控多点顺序间歇供气方式

即在发动机各虹进气道前顺序间歇（一般在进气过程中）供入气体燃料，可以有效解决发动机进气道及进气管内回火、扫气阶段气体燃料流失等问题，改善发动机性能。该类供气方式所需的气体燃料压力较低，但对气体燃料电控喷射装置有较高的要求，而且存在由于电磁铁特性所导致的工作行程较小，不利于大流量的气体燃料喷射，特别在一些低热值气体燃料的应用需要加大容积流量的场合；同时存在控制特性差、落座速度大等影响装置工作可靠性的问题，并且对产生相互撞击部件的材料、制造工艺等要求较高。其改进方案是在运动部件的一端装配“抗冲击的高硬度止动销”，但另一端（针阀密封锥面）却无法同样处理，但仍难以克服高落座速度冲击带来的工作可靠性及寿命等问题。

缸内供气方式

将气体燃料在发动机压缩过程中直接喷入红内。缸内气体喷射完全实现了燃料供给的质调节，有利于提高发动机升功率、有效效率等性能。但由于在相对高温高压环境供气，必须首先消耗一定能量将气体燃料压缩到较高压力，同时对气体燃料电控喷射装置要求更高，仅在小功率发动机中有极少量应用。

应用于发动机上的替代燃料主要为醇类燃料、二甲基醚、生物燃料及气体燃料等。气体燃料是可用能源的重要组成部分，被称为继煤炭和石油之后的第三大能源，除了压缩天然气和液化石油气外，还包括沼气、煤层气高炉煤气等。天然气作为一种气体燃料，其主要成分是甲烷。由于天然气资源丰富、成本低，而且以压缩天然气和液化天然气的形式在发动机上应用时，具有对内燃机结构改动小、工作指标变化不大等优势，已经成为一种重要的替代燃料在内燃机领域得到了广泛应用。

热声发动机是利用热声效应，实现热能到声能转化从而实现声功输出的声波发生器。系统中除振荡气体外，没有任何运动部件。根据声场特性不同，热声发动机主要分为驻波型、行波型及驻波行波混合型三种型式。由于驻波声场中速度波和压力波相位差为90°，驻波场中理论上没有功的输出;另一方面，在驻波热声发动机板叠中气体同固体间换热较差，气体进行的是介于等温和绝热的不可逆热力学循环，所以驻波热声发动机效率低。行波型热声发动机利用的是行波声场，声场中速度波动和压力波动相位相同，并且发动机回热器中气体通道的水力半径远小于气体热渗透深度，所以理论上气体在回热器中进行的是等温热传递，因此行波热声发动机在理论上可以达到比驻波热声发动机更高的热力学效率，从而有着光明的应用前景。

1979年Ceperley首先提出了行波型热声发动机的概念，他发现行波在通过回热器时经历了同理想斯特林循环类似的热力学过程，即压力与速度同相位。由于损失太大， Ceperley在实验中没有得到放大的声功，但他在行波热声发动机方面却做出了开创性贡献。日本的Yazaki做了环形管路行波热声发动机实验，在一定条件下得到放大的声功，从而证明在行波环路中可以实现自维持振荡，但是Yazaki的行波热声发动机效率很低。由于回热器中固体介质同气体介质之间相互热传递时总会不可避免地存在热滞后，理想情况下的行波斯特林热声发动机无法实现， Ceperley和Yazaki都提出，在行波声场中适当引入驻波成份会提高行波热声发动机的效率，但他们没能通过实验证实。美国Los Alamos国家实验室制作了一台行波型热声发动机，通过在行波环路引出一驻波直路，成功地在声场中引入了驻波成分，并在实验中取得42%的相对卡诺效率和30%的热力学效率，这一结果可以同内燃机(25%～ 40%)相媲美，目前他们正努力把这一成果应用于天然气液化 。