以可燃氣體為燃料的內燃機統稱為氣體燃料發動機。天然氣、石油氣、煤氣、甲烷、氫氣、沼氣和生物制氣等多種氣體均可作為氣體燃料發動機的燃料。
基本介紹
- 中文名：氣體燃料發動機
- 領域：汽車
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發展歷史
1860年lenior製成世界上最早的以煤氣為燃料的氣體燃料發動機，表明人們在使用液體燃料之前，就通過實踐證明了各種成分的可燃氣體同樣可以作為發動機的燃料。 1908年，我國上海均和安機器廠製造出了我國首台以煤氣為燃料的內燃機。20世紀30年代,在義大利、俄羅斯、荷蘭等天然氣儲存和產量較大的國家中開始發展壓縮天然氣(CNG，Compressed Natural Gas)和液化石油氣(LPG，Liquefied Petroleum Gas)汽車及發動機。進入20世紀80年代後，氣體燃料發動機的研究與開發異常活躍，氣體燃料發動機的套用技術、燃燒機理和燃燒過程最佳化成為研究的熱點。
分類
氣體燃料發動機按其使用燃料的特點分為單一氣體燃料發動機和兩用燃料發動機。
單一氣體
專門針對一種氣體燃料的特性而設計製造的專用發動機，可以最大限度的發揮氣體燃料的優勢，多用於氣源供應充足的固定場所，如油田電站，氣源供應穩定的城市公車輛，中大型生物制氣發電站等。
兩用
同時兼顧液體燃料與氣體燃料的特點，即可單獨使用液體燃料也可單獨使用氣體燃料。兩用燃料發動機可以方便的由現有的火花點火汽油發動機改造而實現，例如汽油-LPG或汽油-CNG等，這對於氣體燃料供氣系統未形成網路的地區使用兩用燃料發動機尤為重要。
雙燃料
可以同時使用氣體燃料與液體燃料,例如柴油-CNG,柴油-LPG和柴油-生物制氣等。這種發動機以少量的柴油引燃進入氣缸的氣體燃料。氣體燃料發動機按其混合物的著火方式可分為兩類：
點燃式
單一氣體燃料發動機和兩用燃料發動機，由點火系統的火花塞點燃。在將柴油機改裝為單一氣體燃料發動機時，需要增加點火系統，並同時降低壓縮比，避免氣體燃燒時產生爆燃現象。
壓燃式
可燃氣與空氣進入氣缸後在壓縮階段均勻混合，混合氣依靠噴入氣缸的少量柴油自燃放出的熱量引燃。雙燃料發動機根據工況按比例調節引燃油量和進氣量，也可單獨使用柴油。
與點燃式發動機相比，壓燃式雙燃料發動機具有以下優點：
（1）保持了柴油機的高壓縮比，熱效率高，燃料經濟性好；
（2）引燃柴油所釋放的能量大大高於火花點火的能量，有利於保證氣體燃料著火穩定，避免失火，雙燃料發動機的循環變動也較點燃式發動機小；
（3）引燃柴油可形成多個點火源，加快氣體燃料的火焰傳播速度，提高動力性，能夠在較寬的空燃比範圍內工作，可實現較稀薄的燃燒；
（4）柴油機結構的改動小，各部件與原機型之間具有良好的互換性，從而降低了製造和配套成本，使用和維修比較方便；
（5）可雙燃料運行，也可在氣體燃料成本較高或短缺時純柴油工作。
特點
使用氣體燃料除了能替代石油燃料緩解能源危機，降低石油燃料對環境造成的污染外還具有以下特點：
（1）由於氣體燃料的使用，使得氣缸內積碳減少，減小發動機磨損，從而延長了發動機的壽命；
（2）與使用液體燃料不同，不需要精密的噴油設備或霧化裝置；
（3）能與空氣很好的混合，各缸間分配較均勻，並能進行較充分的燃燒，有利於組織稀混合氣的燃燒；
（4）形成混合氣時，氣體燃料占有一定的體積，減小了進入氣缸的新鮮空氣量，對發動機的動力性有不利的影響；
（5）由於氣體燃料的成分、氣量及壓力不穩定，需對混合氣的調節控制系統進行精心的設計。
