天然气发动机构造资料

四冲程内燃机工作原理
五、内燃机（天然气机）的基本构成 天然气发动机是内燃机的一种，它也是将燃料在 气缸内部燃烧得到的热能转变为机械能的热力 发动机。要实现这种转变，天然气发动机应当 具备以下基本组成部分： a）欲得到热能，必须供给一定量的燃料（天 然气），所以，必须有燃料系统。它包括：手 动球阀、燃料切断阀、调压阀、压力调节阀、 安全阀、汽化器等。与汽油机类似，将天然气 和空气在燃烧室外混合。
天然气发动机
赵洪斌 榆林压气站
发动机简介
凡是把燃料燃烧时所放出的热能转化为机 械能的机器都称为热力发动机，简称热机。热 机分为内燃机和外燃机。他们都是产生动力的 机械，因此称之为动力机或发动机。 内燃机的燃料直接在汽缸内燃烧，靠燃气 膨胀对外做功。内燃机具有结构紧凑、轻巧、 热效率高、燃料和水的消耗少、操作使用简单 等特点。同时，他还有结构比较复杂、精密度 高、制造费用高、操作维修技能要求高等缺点。
四冲程内燃机工作原理
柴油机： 汽油机： P=3000~5000kpa P=850~2000kpa T=750~950K T=600~700K 膨胀过程：膨胀过程是燃烧生成物所积聚的内能 转变为机械能的过程。由于存在漏气、后燃期， 所以膨胀过程是十分复杂的，但一般情况下， 看作多变过程。
四冲程内燃机工作原理
发动机简介
按所使用的燃料---柴油机、汽油机、天然气机。 按点火方式不同---压燃式、点燃式。 按完成工作循环的冲程数不同---四冲程、二冲程 内燃机。 按气缸数目不同---单缸、多缸。 按气缸排列方式---直排、V型、W型、星型。 按冷却方式不同---水冷、风冷。 按工作转速不同---高速（1000rpm以上）、中 速（600—1000rpm）、低速（600rpm以下）。
燃烧过程：天然气发动机的燃烧过程包括着火延 迟期、速燃期和后燃期。 1. 着火延迟期 从电火花点火到火焰中心形成的这一段时间称为 火焰延迟期，又叫着火落后期。火花塞跳火后， 火花塞附近的温度急剧升高，加速了混合气的 氧化反应，所放出的热量亦随之增加，这不仅 使火花处的混合气温度得到提高，而且加热了 邻区的混合气。当参与反应的混合气温度升高 到一定程度后，形成火焰中心。这段时间很短， 一般只占全部燃烧时间的15%。
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一、几个基本概念 上止点：活塞顶处在气缸 中的最高位置叫上止点。 下止点：活塞顶处在气缸 中的最低位置叫上止点。 冲程：活塞在上下止点之 间所走的距离称之为活 塞冲程。
余隙容积
上止点 工作容积 下止点 活 塞 冲 程
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气缸工作容积：在一个气缸内，活塞有上止点移 动到下止点所扫过的气缸容积叫做工作容积。 多缸内燃机所有气缸工作容积之和，称做内燃 机的工作容积，也叫排量。 余隙容积：当活塞在上止点时，在活塞顶上方的 容积，又称燃烧室容积，用符号VC来表示。 压缩比：新鲜空气吸入气缸后充满了整个气缸， 也就是占有气缸总容积，经压缩后活塞到上止 点时，气体容积缩小为燃烧室容积。压缩前与 压缩后体积之比称为压缩比。柴油机ε =12~22， 汽油机ε =5~9。
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3、后燃期 由于混合气中燃料与空气的混合和分布不 可能完全均匀，所以在速燃期以后的膨胀过程 初期，仍有少量未燃烧的燃料或燃烧不完全的 பைடு நூலகம்物继续燃烧和放热。这个时期称为后燃期或 补燃期，。后燃期到什么时候结束，则难于明 确判断。如进气门打开时，后燃期尚未结束， 则将引起汽化器“回火”现象。后燃期放出的 热量，会使内燃机温度升高，经济性能降低， 所以后燃期是不希望有的，但难以避免。
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二、发动机的理论工作 循环 1、吸气冲程：目的是 吸入新鲜空气，为燃 料燃烧做好准备。活 塞从上止点向下运动， 进气门被配气机构强 行打开，气缸内形成 真空，空气通过进气 门被吸入气缸。
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2、压缩冲程：目的是 提高气缸内空气的压 力和温度，为燃烧创 造有利的条件。活塞 从下止点向上运动， 由于进气门被关闭， 所以，气缸里的空气 被压缩，压力和温度 升高。升高的程度与 压缩程度相关联。
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2、速燃期 火焰从最初形成的火焰中心传播到最后那 部分混合气（或称末端混合气）所经历的时间 称为速燃期。火焰中心形成后，火焰面以扭曲 和近似球面的形状，以10~30m/s的速度，向未 燃混合气推进，使混合气层燃烧发光，直至遍 及整个燃烧室。这种现象称为火焰传播。在速 燃期内气缸容积变化很小，同时又燃烧了大部 分混合气，因而工质的压力和温度迅速提高， 压力达到最大值，所以它是混合气燃烧过程中 最主要最有效的阶段。
四冲程内燃机工作原理
四、不正常燃烧现象—爆燃 前面所述是正常的燃烧情况。正常燃烧的 速度为10~30m/s。如果在速燃期中，如果离火 花塞最远那部分混合气还未等到火焰前锋到达， 就已完成化学准备过程而发生自燃，火焰传播 速度可达 1500~2000m/s，使未燃的混合气瞬 间燃烧完毕，致使局部温度和压力激增而产生 冲击波，这种现象称做爆震燃烧，简称爆燃。
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3、做功冲程：在活塞 运行到上止点之前和 以后的一段时间里， 燃料在气缸里进行了 燃烧，使气缸里的温 度和压力更加急剧升 高。气缸里高温高压 气体的膨胀推动活塞 向下运动，直到下止 点。
四冲程内燃机工作原理
4、排气冲程：目的是 清除气缸里的废气。 活塞由下止点向上止 点运行，配气机构强 行打开排气门，气缸 内的废气压力大于外 界空气压力，废气通 过排气门排出。
四冲程内燃机工作原理
三、内燃机的实际循环过程 内燃机的实际工作过程与理论循环的冲程 是不同的。每个工作循环都有换气、压缩、燃 烧、膨胀过程组成。 换气过程包括排气过程和进气过程，为了 使废气排放干净和增加新鲜气体的充量，气阀 总是提早开启和延迟关闭。 压缩过程由于缸壁的传热作用，所以压缩 过程是多变过程。压缩中了的压力温度范围：
四冲程内燃机工作原理
发生爆燃时有下列现象：①、由于局部高 温，使燃烧产物CO2发生热分解析出游离碳， 排气管中可出现黑烟和火星。②、由于压力波 对缸壁的反复冲击而破坏缸壁上的油膜，使气 缸壁传热增强，热损失增大，功率降低，并造 成缸盖、活塞等局部高温而破坏。③、可在外 部听见金属敲击响声，若爆燃时间延长，可造 成轴瓦破裂，火花塞绝缘体损坏等故障。发生 强烈爆燃时，应立即停车。