畜牧业机械化大作业

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1、1新疆农业大学动物科学学院畜牧业机械化课程论文畜牧业机械化课程论文题目：题目： 燃气发动机种类与构造 姓名与学号：姓名与学号： 耿标 103531208 指导教师：指导教师： 郭俊先 年级与专业：年级与专业： 大三年级 动物科技与生产管理 所在学院：所在学院： 动物科学学院 课程评分：课程评分： 二零一二年 十一月 五 日2燃气发动机种类与构造燃气发动机种类与构造【摘摘 要要】本文介绍和分析了燃气发动机的工作原理和燃气发动机的种类及每类 燃气发动机所使用的燃气类型，同时将不同类的发动机优缺点进行比较。通过 图书馆的查阅和网上进行资料收集与整理，进行分类比较，从而了解燃气发动 机的工作原理及过程

2、。关键词：关键词： 燃气发动机燃气发动机 燃气燃气 类型类型 原理原理前前 言言环境污染和世界石油资源危机时本世纪全人类面临且必须切实解决的主要 问题，同时也是对汽车工业的严峻挑战和考验，新一代的汽车动力系统成为行 业内的人士的共识，也是当务之急。天然气发动机的开发与利用是解决目前的 石油资源短缺和减少有害气体排放的有效途径之一，我国从 1993 年开始成为石 油净进口国以来，由于国民经济的增长迅速，石油进口量迅猛增长，去年进口 9000 多万吨，预计今年将超过 1 亿吨，2010 建行超过 1.6 亿吨。现时期由于各 国因素的影响，国际石油价格一路飙升，给我国的经济发展带来负面影响，努 力减

3、少石油不在全部能源消耗的比重将具有重大意义。我国天然气资源丰富， 估计常规天然气的总储在 38 亿立方米左右，西气东输的实施和竣工，给天然气 资源的综合利用奠定了坚实的基础。因此，研究新型的发动机具有十分重要的 意义。而燃气发动机的研发使得石油紧张的局面得以缓解，并且对于环境的保 护也起到了十分重要的作用。一、所需燃气一、所需燃气LPG-Liquefied pertroleum gas 液化石油气CNG-Compressed natural gas 压缩天然气LNG-Liquefied natural gas 液化天然气燃料种类燃料种类 天然气天然气(CH4) LPG柴油柴油(C16H34为代

4、表为代表) 汽油汽油(C8H18为代表为代表) 常态下密度常态下密度 kgm-3 0.750.8(气态气态)580830 720750 沸点沸点 -161.5-100170350 30190 理论空燃比理论空燃比(kg/kg) 17.2：114.3：1 14.8：1 低热值低热值 MJ(kg)-1 49.8145.942.50 43.90 辛烷值辛烷值(RON) 1301001102330 8099 3十六烷值十六烷值 04060 27 燃烧极限燃烧极限(体积体积) % 5151.59.51.588.2 1.37.6 层流火焰传播速度层流火焰传播速度 V cms-2 31.5- 35.047.

5、0 自然温度自然温度(常压下常压下)T 537450250 390420 闪点闪点 -43-187 60 二、燃气的性质：二、燃气的性质：（一）（一） 、天然气、天然气 其主要成分为 CH4，CH4 碳/氢值最大，分子结构稳定，并且生成 CO2 少有效防止爆燃，抗氧化稳定性高。 天然气作为内燃机燃料的特点： 密度：密度小（为空气的 55%） ，安全性优于汽油 热值：分子结构简单，单位质量热值略高于汽油；单位体积热值为 汽油的 90% 状态、沸点：-162C，难于液化，存储困难 颜色、味道、毒性：无色、无味、无毒性，加臭剂便于检验泄露 混合气发火界限宽：天然气点火上限：15%；点火下限：5%，过

6、量 空气系数：0.61.8，因此可大范围改变混合比，提高经济性、环保 性 点燃温度：天然气自燃温度比汽油高，天然气：630730C 起燃方式：天然气自燃温度比汽油高，适于高压缩比下点燃、柴油 压燃方式引燃 抗爆性与辛烷值：抗爆性能好，采用较高的压缩比，提高动力性， 经济性，辛烷值：115130。 车用天然气技术要求：减少硫化氢，腐蚀气瓶和设备管线; 减少重烃, 冷凝成液体，降低储气瓶有效体积; 减少水分, 生成水合物，加速天然气中 酸性气体对金属设备的腐蚀，环境温度低时结冰。项目质量目标 高位发热量/MJm-331.4 硫化氢含量/mgm-315总硫含量/mgm-3200二氧化硫含量/VV-1

7、3.0氧气/%0.54（二）（二） 、液化石油气、液化石油气 液化石油气的物化特性：主要成份：丙烷（C3H8、丁烷（C4H10） 、蒸气压 力随温度升高增大， 随成分比例变化曲线图。1）密度: 液态密度：约 0.55kg/L,比汽油低, 气态密度：比空气大，不容 易消散. 2）沸点: 沸点低于 0 度，常温下挥发性好 3）蒸发潜热；液体燃料蒸发时从周围吸取热量, LPG 工作时，需要热源 提供热量, 因此需要较高温度的发动机循环水。 4）蒸气压：密闭容器内，LPG 最终蒸发和液化达到平衡的稳定压力值， 减压汽化，通过管路输送燃料 5）着火温度：丙烷：470C 丁烷：365C 6）热值；单位质量

8、 LPG 热值比汽油高，单位体积 LPG 热值比汽油低。 7）点火极限：LPG 燃烧范围比汽油 8）理论空燃比：丙烷：15.65 丁烷：15.43 9）辛烷值：LPG 辛烷值高于汽油，适合更高的压缩比 10）气/液容积比：LPG 气/液容积比随温度改变，因此防止其瓶爆炸 11）色、味、毒性：通过加臭剂来检测气体泄漏。 12）腐蚀性：丁二烯对橡胶腐蚀性强，采用耐腐蚀的橡胶。 质量指标 项目车用丙烷车用丙丁烷混合物37.8蒸汽压（表压）/kPa14301430 丙烷_60丁烷及以上组分2.5_戊烷及以上组分_2组分/%丙烯55残留物/% 100ml 蒸发残留物 油渍观察0.05 通过0.05 通过

9、密度（20或 15）实测实测5铜片腐蚀不大于1 级1 级总硫含量（10-6）不大于123123游离水无无三、三、CNG 和和 LPG 汽车的优缺点汽车的优缺点优点优点：（1）充分利用天然气资源可以替代十分短缺的汽油和柴油； （2）减少对大气的污染：燃料与空气混合均匀，燃烧较完全，可大幅度降低 CO 和 HC 排放，彻底改善微粒排放污染，甲烷 CO2 排放低 （3）燃料经济性好：天然气价格优于汽油 （4）压缩天然气比汽油安全：天然气密封好，在空气中易被驱散，燃点高 （537） （5）使用性能好：冷起动性能好，运转平稳，燃烧不会产生积炭，发动机寿命 长，维修费低 （6）天然气有较好的抗爆性：天然气

10、辛烷值 130，液化石油气 100，高级汽油 96 缺点：缺点： （1）天然气的携带性差：液化石油气在较低压力下（690kPa）就可以完全液化， 几乎和汽柴油同样便于携带；但天然气只有采用先进的膨胀制冷过程将其冷却 到-162才能液化，这要求有较高的技术，无论是液化设备还是车上储罐，造 价都会较高。目前广泛采用的 CNG 均采用高压（2025MPa）存储在高压气瓶 内，这些气瓶导致汽车自重增大，空间减小，限制了续驶里程。 （2）气体燃料的充气系数比液体燃料大约低 10%；气体燃料的理论混合气热值 也较低；与相同排量的汽油机比，发动机功率有所下降。 （3）若以双燃料或两用燃料并存形式应用于汽车，

11、则整车成本提高约 15%。四、燃气发动机的分类四、燃气发动机的分类两用燃料发动机：在原有汽油机基础上，再添加一套气体燃料供给系统的 发动机。（一）按供气形式：（一）按供气形式：根据供气的形式可分为缸外供气和缸内供气。缸外供气方式又分为进气道混 合器预混合供气与进气阀处喷射供气；缸内供气缸内高压喷射供气和缸内低压 喷射供气。下面简单了解一下两用燃料发动机的系统原理。LPG/汽油两用燃料 发动机的燃气供给系统：6注：原装化油器的车辆改装为两用燃料 CNG 汽车的专用装置系统原理图混合 器 化油器 减压器 下面为两用燃料开环供给系统工作原理方框图：（二）按供给控制装置不同：（二）按供给控制装置不同：

12、 开环混合器供给系统：A、3 档 B、固定空燃比，与工况的匹配不良 闭环带电动力阀混合器供给系统：A、2 档，自动控制油气延时 B、空燃比控 制灵活 C、加附加控制元件 LPG/汽油两用燃料发动机的燃气供给系统7注：原装化油器的车辆改装为两用燃料 LPG 汽车的专用装置系统原 理图混合器 减压蒸发器 汽油电磁阀 减压电磁阀 以上两类的燃料汽车的燃料供给工作原理基本相同，第二类在使用的时候应注 意 3 档位置，避免发生燃气混烧现象。 单燃料发动机：仅用 CNG 或 LPG 中的一种最为发动机燃料的发动机 压缩天然气发动机，车用压缩天燃气装置：天然气储气系统：充气阀、高压截止阀、天然气储气瓶、高压

13、管线、高压 接头、传感器、气量显示器天然气供给系统 ：滤清器、减压器阀、混合器 主要部件： 充气阀储气瓶8高压管线及高压接头（接头体+卡套+压紧螺母）减压阀：减压调节器一级减压包括一级减压使 20MPa 至 0.350.4MPa 二级减压 0.150.19MP 三级减压负压满足发动机各种工况 混合器液化气燃料发动机 特点：压力不高，需要蒸发汽化，制作材料为普通钢板，容积较大。 其主要部件： 气瓶：工作压力 1.6MPa 蒸发器：9目的：保证发动机稳定连续的得到混合气的供给，进入气缸前先对 LPG 进行蒸 发气化。 措施：发动机冷却水加热气化。 减压器 0.6MPa 0.20.3MPa 0.1M

14、Pa 混合器：控制空燃比五、双燃料发动机优点与缺陷：五、双燃料发动机优点与缺陷：（一）优点： 1、可采用较高的压缩比，提高动力性能 2、保持柴油机的高压缩比，具有较高的热效率 3、柴油引燃，点火能量高4、点火能量高，有利于实现稀薄燃烧 5、有效降低柴油机的排放烟度 （二）存在的问题： 1、低负荷时，燃料燃烧不完全，经济性能差，排放性能 2、高负荷时，可能出现工作粗暴或者敲缸现象 双燃料发动机的特性 1）动力性：最大输出功率比柴油机稍高（控制条件：不敲缸） 2）速度特性： 柴油引燃的点火能量高，易于实现稀薄燃烧 双燃料发动机各工况下精确控制气体燃料 兼顾功率、转矩、气体燃料替代率、排放、可靠性等

15、 3）负荷特性 低速低负荷：排温高，经济性能较差（燃料消耗多） 中高负荷：排温接近或优于柴油机，经济性能好，但是要防止工作粗暴 经济性能：发动机本身热效率具有低负荷热效率低、中高负荷时相近高负荷时 热效率高、运行成本的特点。六、气体发动机与柴油机的区别六、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10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。七、展望七、展望综上所述，人们对于燃气