氣體發動機

氣體燃料是可用能源的重要組成部分，被稱為繼煤炭和石油之後的第三大能源，天然氣作為一種氣體燃料，其主要成分是甲烷。由於天然氣資源豐富、成本低，而且以壓縮天然氣和液化天然氣的形式在發動機上套用時，具有對內燃機結構改動小、工作指標變化不大等優勢，已經成為一種重要的替代燃料在內燃機領域得到了廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：氣體發動機
• 外文名：Gas fuel engine
• 領域：汽車

產生背景

套用於發動機上的替代燃料主要為醇類燃料、二甲基醚、生物燃料及氣體燃料等。氣體燃料是可用能源的重要組成部分，被稱為繼煤炭和石油之後的第三大能源，除了壓縮天然氣和液化石油氣外，還包括沼氣、煤層氣高爐煤氣等。天然氣作為一種氣體燃料，其主要成分是甲烷。由於天然氣資源豐富、成本低，而且以壓縮天然氣和液化天然氣的形式在發動機上套用時，具有對內燃機結構改動小、工作指標變化不大等優勢，已經成為一種重要的替代燃料在內燃機領域得到了廣泛套用。

燃料供給方式

進氣管混合器供氣方式

發動機供氣系統包含一個與化油器類似的部件混合器，氣體燃料在進氣管或進氣閥口以固定比例與空氣混合，靠紅內負壓被吸入混合器混合後進入氣紅燃燒，其供氣方式示意圖如圖1所示。

進氣管混合器供氣方式

圖2給出了常見的文丘里管混合器。進氣管混合器供氣方式的氣體發動機優點是：結構較簡單，控制方便，價格較低，便於對現有的化油器式汽油機進行改造。但是由於不能精確的控制燃料供給量，而且無法進行閉環控制，難於精確地控制發動機的空燃比，因而滿足較高的排放標準，不能充分發揮天然氣改善發動機排放性能的潛力。因此這種供氣方式主要套用在化油器式汽油車改裝的“天然氣——汽油”兩用燃料汽車上。

2文丘里管

電控單點連續供氣方式

即套用單一混合器將氣體燃料噴入進氣總管並與空氣混合，然後通過進氣歧管分配到各個氣紅中進行燃燒。該類系統可以通過電腦控制來實現氣體燃料的噴射，燃料供應的準確、均衡、穩定性較好，而且該種噴氣系統結構簡單、工作可靠、成本低廉。但燃料在吸入各個氣紅前要經過各個進氣歧管，存在各紅混合氣空燃比控制精度低、回響慢以及不利於發動機性能提升等不足，技術相對落後，已套用漸少。

電控多點連續供氣方式

即在每個氣虹進氣歧管或進氣道處安裝一個氣體燃料噴射裝置，並通過按照一定的模式分別對各個氣紅的噴射裝置進行專門控制。該種噴射方式由於具有燃料進氣行程短的優勢，具有良好的回響性，並可以實現對空燃比按周期和按虹進行控制，所以燃料供應準確度、均衡性、穩定性以及排放性都優於單點電噴。但與單點噴射系統相比，此類噴射系統存在結構複雜、成本較高的問題，而且不能充分掃氣，甚至有回火可能等問題。

電控多點順序間歇供氣方式

即在發動機各虹進氣道前順序間歇（一般在進氣過程中）供入氣體燃料，可以有效解決發動機進氣道及進氣管內回火、掃氣階段氣體燃料流失等問題，改善發動機性能。該類供氣方式所需的氣體燃料壓力較低，但對氣體燃料電控噴射裝置有較高的要求，而且存在由於電磁鐵特性所導致的工作行程較小，不利於大流量的氣體燃料噴射，特別在一些低熱值氣體燃料的套用需要加大容積流量的場合；同時存在控制特性差、落座速度大等影響裝置工作可靠性的問題，並且對產生相互撞擊部件的材料、製造工藝等要求較高。其改進方案是在運動部件的一端裝配“抗衝擊的高硬度止動銷”，但另一端（針閥密封錐面）卻無法同樣處理，但仍難以克服高落座速度衝擊帶來的工作可靠性及壽命等問題。

缸內供氣方式

將氣體燃料在發動機壓縮過程中直接噴入紅內。缸內氣體噴射完全實現了燃料供給的質調節，有利於提高發動機升功率、有效效率等性能。但由於在相對高溫高壓環境供氣，必須首先消耗一定能量將氣體燃料壓縮到較高壓力，同時對氣體燃料電控噴射裝置要求更高，僅在小功率發動機中有極少量套用。