出处来源：http://www.carnews.com.tw/1car/1car.asp

一、CNG引擎之控制策略
目前世界上使用天然气作为燃料的车种，其引擎有两种不同的控制策略，一为采用当量(Stoichiometric)燃烧，也就是在最佳化学当量条件下，空气与燃料以最适当的重量或体积混合比混合，进入引擎燃烧室中燃烧；另一种为稀薄(Lean Burn)燃烧，也就是供给的燃料量低于当量所需的范围。北美地区的CNG引擎制造厂皆是采用后者作为主要之燃烧策略，本文将针对稀薄燃烧的控制模式进行探讨。以下就稀薄燃烧的特性逐一说明：
(1) 可燃范围广：在燃烧室中，相对于当量±35%范围混合气均可以被点燃，因此将此应用在稀薄燃烧系统中。
(2) 污染值最低：将燃油的比例控制在稀薄燃烧的范围，其所对应产生的废气曲线(如图1所示)正好是座落在HC曲线末端，CO、NOx显示最低的区域，因此所产生的CO、NOx十分有限，而在HC中(THC)，高达80%～90%属于甲烷类碳氢化合物，因此实际列入管制的非甲烷类碳氢化合物(NMHC)之值将会更低。
(3) 加装涡轮增压：为因应稀薄燃烧所造成的马力损失，采用稀薄燃烧的CNG引擎均于进气歧管前加装涡轮增压器，以增加进气压力，提高引擎的输出马力。
(4) 燃烧范围的控制：稀薄燃烧的范围大约是在λ=1.1～1.35的范围，依照不同的行车模式进行变化，如果在燃料的控制上不得当，也就是燃料供应不足所需求量的5%以上，将造成熄火；而在高负载下，配合涡轮增压功效，若燃料供应超过需求量10%以上，活塞十分容易熔毁，因此燃料量的控制技术在稀薄燃烧的应用上是十分重要的一环。
(5) 使用燃料较节省：由于使用稀薄燃烧技术，故燃料供应量较低，比当量燃烧方式，一段里程行驶下来，燃料的消耗量低，因此在同样条件下之续航力亦较为高。
以本中心此次承接「台北市天然气公车示范计画」中所租用引进之Blue Bird(配备John Deere 8.1L CNG Engine)和Daewoo(配备DE12Gi 11L CNG Engine)之CNG公车为例(如图2、3所示)，其引擎皆采用稀薄(Lean Burn)燃烧策略，引擎的空气燃气当量比约在1.1～1.35左右，但是因为此比值系针对甲烷，因此因应不同的天然气品，亦有不同的补偿值，如表1所示。然而不论引擎是采用稀薄燃烧控制策略或是当量燃烧的控制策略，其引擎燃烧室、活塞顶部及燃料系统本身并无差异(涡轮增压器除外)，所差别者仅在于供气量大小及控制方式。
与一般的CNG引擎相当，稀薄燃烧 CNG引擎的作法系将空气与燃气进行充份混合后，再进入燃烧室中燃烧。因此须有节气门(Throttle)、混合器(Mixture)、压力调节器(Regulator)结合燃气喷嘴(或文氏管)等装置。而燃烧产生的废气以含氧感知器进行侦测，以了解实际排放的结果，来提供回馈讯号给引擎的电子控制单元(ECU)进行判断与修正。因为天然气本身可燃范围广(9.5～11.1体积比)，因此ECU所控制的燃料量几乎在点火的临界点附近，比一般供应量要少，若其气品中甲烷成份低，也可以在含氧感知器中得到回馈，以补充更多的燃气。而根据Blue Bird公车中John Deere CNG引擎的控制策略，只要天然气中甲烷的含量达80%以上，则无须进行引擎的调整(Tuning)。
二、稀薄燃烧引擎之构造
稀薄燃烧之CNG引擎之构造与一般其它型式的CNG引擎并无不同，最大的改变在于燃料系统的安排，以这两型公车所采用的燃料系统为例，均使用相同的燃气控制系统(WOODWARD)以及类似模式的供气零件，其系统如图4所示，说明如下：
 进气冷却装置(After Cooler)：经由涡轮增压后之气体，经过冷却后方进行燃气的混合，可提高进入燃烧室里空气的密度，如图5所示。
 涡轮增压阀门(Waste Gate)位于涡轮增压排气端附近，配合引擎转速与操作状况适度地开启阀门，如图6所示，当引擎于低转速时，电磁阀关闭，进气压力转向弹簧膜片而开启旁通阀门，此时排气旁通(By-pass)造成推动涡轮的力量大减，因此进气的推动力亦降低；反之当加速运转时，电磁阀接受讯号打开，以泄放排气压力造成旁通阀门关闭，此时排气全部经过涡轮推动转子，因此进气效率提高，马力相对增加。
 电子节气门(Electric Throttle)位于进气歧管前方，以伺服马达带动气门阀片的开启程度，阀片为长椭圆形设计，可提升细微进气之精确度，并弥补进气量的不足。此节器门之伺服马达完全由ECU控制，如图7所示，ECU根据油门踏板的位置及引擎状况下达指令，因此并无一般引擎具有惰转旁通管路及引擎转速限制器(Governor)的设计，完全由电子节气门来控制。
 压力调节器(Regulator，如图8所示)内具有两段转换，直接将天然气钢瓶中之高压3000psig降至115 psia左右，若压力转换装置故障以致于无法达标准设定压力时(超过300psi)，则会自动泄压。
 喷射供气(Injector)装置由八个喷气嘴所组成，如图9所示，每个喷嘴上方配置一个电磁阀，藉由ECU控制电磁阀打开的时机来进行供气的动作，当引擎惰转时，仅有两个喷嘴，以轮流开启的方式进行供气，当引擎输出增加时，则同时有4～6个喷嘴轮流同时供气，以提高马力输出，并可提供精确的燃气，达到稀薄燃烧的要求。而所喷出的气体则导入混合器中与空气混合以进行燃烧。
 含氧感知器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，UEGO)是整个闭回路(Close Loop)系统的重心，该感知器系针对此型CNG引擎所设计，具有自我加热的功能，如图10所示，因此可避免启动初期，因引擎未达工作温度而无法回馈的缺点。该感知器根据排气状况，回馈ECU以计算出最佳的空气燃油比，因此即使气品中的甲烷含量不高，亦可由上述之供气喷嘴进行气体补偿的动作。
 CNG引擎为火花点火引擎(Spark Ignition)，配合各别单一的点火线圈，由电子点火控制(ICU)单元进行点火时机的控制，当然ICU的指令来自于ECU的下达，因此依照不同的引擎状态进行点火角度的控制。由于CNG引擎需较高之点火能量，因此有的厂商将点火线圈直接设计位于火星塞上缘，以防止传统高压导线所造成的干扰。
三、引擎讯号回馈系统
在此款CNG引擎的控制上，ECU所撷取的引擎参数相当多，并据以作为判断供气量多寡的依据，说明如下：
 有关引擎状况之讯号：进气歧管绝对压力感知器(MAP)、引擎转速计(CPS)、进气温度感知器(MAT)、冷却水温感知器(ECT)、排气压力感知器(PTP)、节气门开启度(TP)及机油压力感知器(OPS)等，其中MAP及CPS是本引擎用以计算空气流量的基础，再加上MAT、ECT及PTP等，可以速度-密度方式计算正确的气体流量。
燃气供应装置部份之讯号有：气瓶压力与温度(NGTP & NGTT)、供气喷嘴的压力与温度(NGP & NGT)。
闭回路污染控制之讯号，利用含氧感知器(UEGO)及排气背压感知器(EBP)可侦测排放废气的品质，依此回馈ECU以进行空气燃气(A/F)比的修正。
 人为输入讯号，如油门踏板位置(FPP)、快惰转开关(FIS)及启动开关等。
当ECU接收上述讯号后，所输出之控制讯号如下说明：
节气门开启讯号：控制节气门伺服马达开启节气门的角度。
涡轮增压阀(Waste Gate)电磁开关：判断增压阀是否打开之讯号。
供油喷嘴时机电磁阀：提供供气的讯息。
气体遮断阀：分别于气瓶出口及供气喷嘴前端设置一组燃气遮断电磁阀，由ECU控制遮断时机。
点火系统(ICU)：提供各气缸点火顺序与点火之时机。
故障讯号灯：当引擎运转异常时之灯号，以提醒使用人注意。