沼气作为热值高、可再生的清洁能源,拥有巨大的社会、经济和环保价值,引起了人们极大的关注。空燃比是影响燃烧效率、动力和排放性能的关键因素,对沼气作为发动机燃料在燃烧过程中空燃比进行控制,可以实现稳定燃烧,提高燃烧效率。本文从以下三个方面对沼气动力空燃比控制进行研究。首先,沼气是成分复杂且成分浓度变化很大的混合气体,要实现对沼气高效利用以及空燃比的精确控制,沼气成分的稳定及高甲烷含量是必须的。本文基于沼气纯化机理及纯化技术,通过控制沼气在纯化过程中的进气压力、进气流量、碱液流量等可变因素,研究了在不同条件下沼气的纯化效果,总结了沼气在纯化过程中的纯化规律。其次,沼气的喷射流量特性是沼气发动机空燃比控制的基础数据,沼气实际喷射量与喷射压力、温度、喷射时间、喷射器尺寸等因素相关,直接影响发动机空燃比精确控制及发动机性能。本文选取C8051F340单片机作为控制芯片,设计了反应迅速的喷射驱动电路,研究了在不同喷射时间、不同喷射压力、不同喷嘴的尺寸及数量等条件下气体喷射流量特性,并以此来确定气体发动机所选用的喷射器型号及其控制参数范围。最后,基于沼气发动机空燃比控制特点,本文提出了沼气发动机空燃比控制方案。搭建了沼气发动机平均值模型;对PID控制和模糊控制进行了分析和比较,提出了模糊PID控制策略;结合模糊PID控制策略和沼气发动机平均值模型,搭建了沼气动力空燃比控制仿真模型,利用Matlab/Simulink软件对沼气发动机在不同负载和不同转速条件下的空燃比控制进行了仿真。仿真结果表明,模糊PID和普通PID两种控制策略对沼气发动机在不同负载、不同转速条件下的空燃比都具有较好的控制效果,但与普通PID控制策略相比,模糊PID控制策略对发动机在不同运行状态下的空燃比控制得更为准确,响应时间更短,波动更小,且系统的动静态特性更为稳定,鲁棒性也更好。