燃气发动机基础知识

1IntroductionofWeichaiPowerGroup潍柴气体机燃气发动机基础知识介绍2术语•LPG-Liquefiedpertroleumgas液化石油气•CNG-Compressednaturalgas压缩天然气•LNG-Liquefiednaturalgas液化天然气•辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数.•低热值:指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量.3燃气性质燃料种类天然气(CH4)LPG柴油(C16H34为代表)汽油(C8H18为代表)常态下密度kgm-30.75~0.8(气态)580830720～750沸点℃-161.5-100170～35030～190理论空燃比(kg/kg)17.2：114.3：114.8：1低热值MJ(kg)-149.8145.942.5043.90辛烷值(RON)130100~11023～3080～99十六烷值040～6027燃烧极限(体积)%5～151.5~9.51.58～8.21.3～7.6层流火焰传播速度Vcms-231.5-35.0～47.0自然温度(常压下)T℃537450250390～420闪点℃-43-187604压缩天然气的技术指标项目技术指标高位发热量，MJ/m3＞31.4≈7500大卡总硫（以硫计），mg/m3≤200硫化氢，mg/m3≤15二氧化碳yco2，％≤3.0氧气yo2，％≤0.5水露点，℃在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20℃5必须使用天然气发动机专用机油1、天然气发动机燃烧特性对机油性能的要求发动机排气温度比柴油机高100℃~150℃,要求机油有更高的抗氧化性和抗硝化性;热负荷高要求机油运动黏度不宜过高,以保证良好的冷却性能天然气的硫含量比柴油中的硫含量低,要求机油采用低碱值采用氧传感器.要求锌、磷含量要≤300ppm，防止氧传感器和催化器中毒综合气门润滑和活塞积碳问题，天然气发动机需要使用中等灰份的机油2、天然气发动机机油与柴油机机油对比对比项燃气发动机专用机油柴油机机油黏度指数130136硫酸盐灰份wt%0.51.2总碱值mgkoh/g5.09.0磷含量ppm＜300＞8006气体发动机与柴油机的区别1、取消了柴油机的燃油系统(高压油泵、喷油器、高压油管等件），增加了燃气供给系统（气瓶、高压切断阀、减压器、燃气热交换器和节温器、喷射阀等件）。2、采用点燃式燃烧方式（气缸盖上的喷油器安装孔改为火花塞安装孔），增加了点火控制系统（点火ICM控制器、点火线圈、高压线、火花塞）。3、压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。4、增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速。5、增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中充分混合。6、排气温度高，增压器采用水冷中间壳。7、进、排气门座采用耐磨、耐高温材料。8、与柴油机相比空燃比小，同等功率下需要的空气量少。7燃气发动机技术特点•更多进气=更大功率（意味着不能一味加大油门来提升马力）•进气压力增加=进气流量增加=扭矩增加•发动机对进气调节控制能力决定发动机性能•增压低则功率小•如果增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力–发生爆震问题–过多燃料导致排放急剧恶化–燃料经济性变差8什么是稀燃?当量比稀浓CNG柴油机汽油机•当量混合气:理论上燃烧所有燃料所需的空气量。即λ＝１柴油机理论空燃比：14.5天然气发动机理论空燃比：16~17汽油机理论空燃比：14.7•稀燃:过量空气系数λ大于1.天然气稀燃发动机9稀燃的优点•燃料经济性•排放特性•热负荷–排温–传至发动机冷却液的热量降低10爆震(末端气体爆震)•爆震是气缸中正常火焰燃烧产生的压力温度上升，从而导致未燃燃料同空气的自燃现象•爆震是不正常的•长时间的爆震会导致发动机系统损坏(活塞环、火花塞、活塞、气阀)•爆震同柴油机燃烧相似•爆震在低速高负荷下最严重11爆震（续）•下述情况可导致爆震：–过多的积炭(过高的机油灰分)–机油消耗过大，发动机过浓燃烧–燃料浓于设定点~5%–中冷器污染(过高进气温度)–增压不能控制或过高–点火定时不准–燃料品质差(低辛烷值)12失火•天然气发动机的失火极限：过浓0.7＜λ＜1.6过稀•过低的稀燃导致高的碳氢排放并降低发动机功率和高的燃气消耗•过浓的混合气导致高的碳氢排放和高的排气温度13排放LeanStoichRichFuelEquivalenceRatioNOxCOHCFullpoweroperationpoint14谢谢！