燃气发动机基础知识[1]
燃气发动机工作原理
燃气发动机工作原理燃气发动机是一种利用内燃机工作原理将化学能转化为机械能的动力装置。
它通过燃烧燃气产生高温高压气体，利用气体膨胀推动活塞运动，从而驱动发动机输出动力。
本文将详细介绍燃气发动机的工作原理。
1. 燃气发动机结构燃气发动机一般由燃气发生器、气轮机和燃气发生器与气轮机之间的连接装置组成。
1.1 燃气发生器燃气发生器是燃气发动机的燃烧部分，它通过燃烧燃料与空气产生高温高压气体。
燃气发生器通常由燃气燃烧室、燃料喷嘴、压气机和点火系统等组成。
其中燃气燃烧室是燃烧燃料与空气的地方，燃料通过燃料喷嘴喷入燃气燃烧室与空气混合，并点燃形成燃烧气体。
1.2 气轮机气轮机是燃气发动机的动力输出部分，它利用高温高压燃烧气体的膨胀推动转子运动。
气轮机一般由旋转部和静止部组成。
旋转部包括气轮和转子，气轮使高速高温气体的能量转化为旋转动能，转子将旋转动能传递给输出轴。
静止部包括定子和静子，它们通过导向气体流向气轮，提高动力转化效率。
2. 燃气发动机工作循环燃气发动机的工作循环通常为布雷顿循环，包括四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
2.1 进气进气过程中，气体通过进气道进入燃气发生器。
进气过程必须保证气体的流量和压力，以满足后续压缩和燃烧的需求。
2.2 压缩压缩过程中，气体在压气机的作用下被压缩到高压状态。
压缩过程使气体的温度和压力升高，为后续的燃烧过程提供条件。
2.3 燃烧燃烧过程中，燃料通过燃料喷嘴喷入燃烧室与压缩气体混合，然后点燃形成燃烧气体。
燃烧气体的高温高压状态推动气轮机转动。
2.4 排气排气过程中，燃烧产生的废气从燃气发动机排出。
排气过程需要通过适当的排气系统降低废气的温度和压力，保护燃气发动机的安全和效率。
3. 燃气发动机的工作特点3.1 高效性能燃气发动机由于燃烧气体直接推动活塞运动，相比传统的内燃机具有更高的热效率和动力输出效率。
3.2 快速启动和停机燃气发动机启动和停机时间较短，可以满足快速响应和频繁启停的需求，适用于需要频繁启停的场合。
燃气涡轮发动机01-基础知识
混流式涡轮发动机
总结词
混流式涡轮发动机是一种结合了轴流式和离心式特点的燃气涡轮发动机，具有较高的效率和较广泛的适用范围。
详细描述
混流式涡轮发动机的结构介于轴流式和离心式之间，其压气机采用轴流式设计，而涡轮机则采用离心式设计。这 种设计使得混流式涡轮发动机在低速和高速飞行时都能保持良好的性能。此外，混流式涡轮发动机的适用范围较 广，可以用于多种不同类型的飞行器。
清洁发动机外部和内部的灰尘、污垢等，保持发动机的清洁度。
紧固件检查
检查并紧固发动机上的螺栓、螺母等紧固件，确保其牢固可靠。
定期保养与维修
01
02
03
油液更换
定期更换发动机的润滑油、 燃油等油液，保证发动机 的正常运转。
滤清器更换
定期更换空气滤清器、机 油滤清器等滤清器，防止 杂质进入发动机，影响其 正常运转。
管路是否漏油等。
05
燃气涡轮发动机的发展趋势与未 来展望
技术创新与改进
材料工艺
采用更先进的材料和制造工艺，提高燃气涡轮发动机的性能和耐 久性。
冷却技术
研究和发展更有效的冷却技术，以应对高温、高压的工作环境。
控制系统
改进和优化燃气涡轮发动机的控制系统，提高其稳定性和可靠性。
应用领域的拓展
航空领域
部件检查与更换
定期检查发动机的部件， 如轴承、密封圈等，如有 损坏或磨损严重应及时更 换。
常见故障诊断与排除
发动机过热
01
检查冷却系统是否正常工作，散热器是否清洁，风扇是否正常
运转等。
发动机振动过大
02
检查发动机安装是否牢固，轴承、齿轮等部件是否磨损严重，
燃气发动机电控技术简介
燃气发动机电控技术简介燃气发动机是应用燃气作为燃料的发动机，其高效能与环保性能是其最大的优势。
现代燃气发动机在高效率、低排放和高可靠性方面取得了巨大的进步，而这些进步的背后都离不开电控技术的应用。
本文将介绍燃气发动机电控技术的基础知识、特点以及对燃气发动机性能的影响。
一、电控技术的基础知识在燃气发动机领域，电控技术包括发动机电子控制单元（ECU）、传感器、执行器和外围电子设备等。
发动机电子控制单元是整个系统的核心，主要功能是搜集传感器信号，分析和处理这些信号，计算并控制发动机工作参数，以控制燃气发动机的转速、功率、油耗和排放等性能指标。
传感器是搜集发动机运行状态信息的基础设备，包括进气压力传感器、进气温度传感器、排气温度传感器、转速传感器、氧传感器等。
执行器主要是控制进气道、出气道和燃油喷射等。
各个电控元件由硬件和软件组成，硬件指的是各个传感器和执行器等设备，软件指的是算法和参数逻辑等相关程序。
通过整合不同的算法和参数逻辑，燃气发动机的ECU可以实现更有效率和可靠的控制。
二、电控技术的特点燃气发动机电控技术有以下几个特点：1. 控制精度高：燃气发动机电控技术的实时控制精度高，控制能力强，可实现燃油公斤数、气体流速、燃料比等关键参数的高度精确控制。
2. 可靠性强：该技术采用先进的控制算法和电子原件，使得燃气发动机在极端环境下和长时间使用后，仍能保持高可靠性。
3. 独特的适应性：燃气发动机电控技术可以根据环境和工作负载状况，针对性地调整发动机运行状态，如调整燃油和气体混合物的比例，以适应不同的负载和环境条件。
4. 能耗低：成熟的电控技术可以实现高效的功率控制，带来更低的能耗，同时降低了对环境的影响。
三、电控技术对燃气发动机性能的影响电控技术对燃气发动机的性能有深远的影响，包括以下方面：1. 燃油效率：通过ECU对燃气发动机进气、燃烧和废气排放等参数实时监测和调整，达到了更高的燃油效率和降低了能源消耗。
燃气发动机基础知识
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
液的热量降低
爆震 (末端气体爆震)
01 03 05
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
02
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)
04
爆震在低速高负荷下最严重
爆震是不正常的 爆震同柴油机燃烧相似
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)
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➢ 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
➢ 综要对合使比气用项 门中润 等滑 灰燃和 份气用发活 的机动油塞 机机专积 油碳柴油油问机机题，天然气发动机需
潍柴气体机
燃气发动机基础 知识介绍
Introduction of Weichai Power Group
潍柴燃气内燃机发电机组培训资料
潍柴燃气内燃机发电机组培训资料潍柴燃气内燃机发电机组是一种利用燃气作为燃料，通过内燃机转化为机械能，再经过发电机转化为电能的设备。
本文档旨在为用户提供相关培训资料，使其对潍柴燃气内燃机发电机组的原理、操作和维护有更深入的了解。
二、原理介绍1. 燃气内燃机原理燃气内燃机是利用燃气与空气在高温高压条件下发生燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，从而将热能转化为机械能的设备。
其工作原理包括吸入、压缩、燃烧和排出四个过程。
2. 发电机原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备。
其工作原理是利用电磁感应现象，通过转子在磁场中旋转，使导线中产生感应电动势，从而实现电能的转换。
三、操作指南1. 检查前准备在启动潍柴燃气内燃机发电机组之前，需要检查燃气供应、油品及冷却水是否充足，并进行相关检查和清洁工作。
确保各种参数和指示灯处于正常范围，以确保安全运行。
2. 正常启动按照潍柴燃气内燃机发电机组的启动顺序进行操作，包括启动按钮、预热开关和启动开关等。
注意观察压力、温度等参数的变化，确保启动过程平稳。
3. 运行维护在发电机组运行过程中，需要注意监控各种参数的变化，及时处理可能出现的异常情况。
定期检查机组运转状态，保持冷却水、油品等的正常运行。
四、故障排除在使用潍柴燃气内燃机发电机组过程中，可能会遇到一些故障情况，比如启动困难、漏油、燃气泄漏等。
本文档提供了一些常见故障的排除方法及相应的注意事项，供用户参考。
五、注意事项1. 安全第一在操作潍柴燃气内燃机发电机组时，务必保持安全意识，遵守相关操作规程和安全准则。
避免发生意外事故，确保人身和设备安全。
2. 定期维护定期进行设备的保养和维护工作，包括清洁、润滑、更换耗损部件等。
确保设备的正常运行和使用寿命。
3. 环保节能潍柴燃气内燃机发电机组在使用过程中，要注重环境保护和节能减排。
合理利用燃气资源，减少对环境的负面影响。
本文档介绍了潍柴燃气内燃机发电机组的原理、操作和维护等相关内容，希望能够帮助用户更好地使用和维护该设备。
燃气发动机知识(培训2014.02.21)
近的一薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层，称为火焰前锋。 火焰前锋向前推进的法向移动速度，称为火焰传播速度。火焰传播速度一般 40～70m/s。 混合气约 80～90%在此期间燃烧完毕，温度、压力迅速升高，最高压力在上止点后 12℃A～15℃A（循环功最多）
燃气发动机基本知识
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（三）天然气发动机的不正常燃烧 1）爆震燃烧
燃气发动机的爆震燃烧过程
在发动机的燃烧不正常时，压力曲线出现高频大幅波动，火焰传播速度和火焰前锋形状发生剧烈的变化，称为 爆燃。
爆震燃烧现象： A、轻微爆燃时：发动机功率略有增加 B、强烈爆燃时：缸内出现尖锐的金属敲击声（敲缸）；发动机功率下降，转速下降，工作不稳定，发动机振动
燃气发动机基本知识
恒天动力有限公司
技术中心
二零一四年二月
概述
燃气发动机是指以可燃气体作为燃料的发动机，通常分为 CNG、LNG、LPG 等，由 于使用天然气相比其它燃料拥有较好的经济效益和环保效果，因此目前大部分燃气发动机 都为 NG 发动机。
天然气汽车（NGV）与燃油汽车相比较，汽车尾气中一氧化碳减少 97%，碳氢化合物 减少 72%，二氧化碳减少 90%，噪音减少 40%，苯、铅粉尘等减少 100%。因其显著的环 保优势，NGV 汽车又被称为“绿色汽车”。是国际上公认的交通领域节能减排的重要途径 之一。
燃料燃烧完全的程度，直接影响到热量产生的多少和排出的废气的成分，而燃烧时机又关系到热量的利用程度。 所以燃烧过程是影响发动机的动力性、经济性和排气污染的主要过程，同时与噪声、振动、启动性能和使用寿命也 有重大关系。 （一）对燃烧过程的要求
普及一下燃气发动机的原理！
普及一下燃气发动机的原理！燃气发动机和液化石油气发动机是一种燃气发动机。
CNG发动机燃料是压缩天然气，主要成分是甲烷;液化石油气发动机燃料是液化石油气，主要成分是丙烷和丁烷。
与原来的柴油机相比，燃气单燃料发动机主要有以下差异：1，燃油供应系统：（LPG发动机），减压器（CNG发动机）等LPG或CNG相关部件加入原始柴油发动机的燃油喷射系统。
2，点火系统：柴油发动机是压燃式发动机，由于燃油特性（抗振性能）与LPG 和CNG一样，汽油发动机采用相同的点火方式。
取消进样器后，将前气缸盖上的喷油孔更换为火花塞孔。
在泵被取消之后，在原油泵的安装位置安装点火火车，通过点火正时传感器获得发动机的点火正时信号。
添加了由点火模块，点火线圈和火花塞组成的点火系统。
3，控制系统：液化石油气发动机和CNG发动机采用电子控制，与原机械柴油机相比，每个工作点的空调比例，点火提前角，增压压力实现更精确的控制，为了满足这些控制要求，相应的MAP，MAT，ECT，点火正时和氧浓度。
4，压缩比：压缩比的选择与燃料的防爆性能密切相关。
防爆性能由燃料的辛烷值测量。
辛烷值越高，防爆性能越好，还有几种燃料。
顺序是：柴油，CNG（甲烷），丙烷，丁烷（LPG是丙烷和丁烷的混合物）和汽油。
根据这种燃油特性，一般CNG发动机的压缩比比LPG发动机高出柴油机低，LPG发动机的压缩比可以略高于汽油机，当然由于LPG 是丙烷和丁烷，混合比也影响其选择的压缩比。
在柴油机的基础上，为了提高LPG和CNG发动机的设计，为了降低压缩比，需要增加燃烧室的体积，因为柴油机气缸盖的结构一般没有变化的余地，只有活塞燃烧室体积增大。
因此，LPG和CNG发动机为了满足压缩比要求，增加了燃烧室的体积。
LPG发动机基本工作原理：LPG单燃料发动机气体系统包括：发动机控制模块，点火控制模块，点火线圈，火花塞，电子节气门，混合器，主燃油控制阀（FTV 阀），怠速燃油控制阀，蒸发电压调节器，高压电磁阀，排气旁通阀和喘振阀。
内燃机分类与工作原理[1]
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二、 四行程发动机工作原理
1、进气行程
2、压缩行程
3、作功行程 4、排气行程
（一）四行程汽油机的工作原理
汽油发动机四个行程的图示
1.进气行程
２.压缩行程
３.作功行程
4.排气行程
每一行程工作的具体分析如下
1、进气行程(曲轴转角0-180) 示功图：表示活塞
在不同位置时气缸内 气体压力的变化情况。
1、按燃料使用不同分：汽油机、柴油机、多种燃料
2、按冷却方式不同分:水冷式、风冷式
3、内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可 分：四行程内燃机、二行程内燃机。
四冲程内燃机
二冲程内燃机
4、按气缸数及排列方式
单缸发动机
多缸发动机
单列式 Ｖ型 对置式
5、按气缸的排列分单列、双列，双列分V型、对置式
（五）二冲程汽油机与四冲程汽油机比较
１、功率较大：理论上同样发动机排量、同样工作转速的 发动机其功率应等于四冲程汽油机的二倍，实际上由于实 际压缩比小于名义压缩比，气缸内进气不足（进气时间短， 存在给气和扫气损失），只等于1.5~1.6倍。 ２、结构简单：二冲程汽油机没有配气机构，结构简单， 体积小，重量轻，容易维修。 ３、工作平稳：二冲程汽油机作功间隔短，发动机运转平 稳，飞轮转动惯量小，容易上高速。
• ４、经济性差，污染严重：二冲程汽油机燃油消耗率远较 四冲程汽油机的燃油消耗率高，HC等排放严重，一般功 率小于10kw，逐渐淘汰出摩托车用市场，但军用小型无 人航空飞行器却因其体积小、重量轻、单位气缸工作容积 输出功率大而仍被看好，但要解决电控汽油喷射技术甚至 废气涡轮增压技术 。 • 二、二冲程柴油机工作原理 • 二冲程柴油机工作时，是喷入的柴油，靠压燃点火；汽油 机工作时，靠火花塞点火。
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燃气性质
燃料种类 常态下密度kgm-3
天然气(CH4) 0.75~0.8(气态)
沸点℃
-161.5
理论空燃比(kg/kg)
17.2：1
低热值 MJ(kg)-1
49.81
辛烷值(RON)
130
十六烷值
0
燃烧极限(体积) %
5～15
层流火焰传播速度V
cms-2
31.5
自然温度(常压下)T ℃
537
闪点 ℃
-43
LPG 580 -100
45.9 100~110
1.5~9.5
450
柴油(C16H34为代表) 830
170～350 14.3：1
42.50 23～30 40～60 1.58～8.2
-
250 -187
汽油(C8H18为代表) 720～750 30～190 14.8：1 43.90 80～99 27 1.3～7.6
➢ 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 硫酸盐灰份 wt% 总碱值 mg koh/g 磷含量 ppm
130 0.5 5.0 ＜300
136 1.2 9.0 ＞800
燃气发动机基础知识[1]
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）。
• 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
燃气发动机基础知识[1]
排放
Full power operation point
燃气发动机基础知识[1]
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/21
燃气发动机基础知识[1]
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。
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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)
燃气发动机基础知识[1]
失火
• 天然气发动机的失火极限：过浓 0.7＜ λ ＜ 1.6过稀
注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325 kPa，20℃
燃气发动机基础知识[1]
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
燃气发动机基础知识
2020/11/21
燃气发动机基础知识[1]
术语
•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 •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.
燃气发动机基础知识[1]
什么是稀燃?
• 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.
柴油机 稀
汽油机
当量比
浓
CNG
天然气稀燃发动机
燃气发动机基础知识[1]
稀燃的优点
燃气发动机基础知识[1]
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 Nhomakorabea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
35.0～47.0
390～420 60
燃气发动机基础知识[1]
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℃
• 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
燃气发动机基础知识[1]
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