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用可燃氣體作燃料的內燃機,又稱氣體燃料內燃機。煤氣機是最早的一種內燃機,誕生於1860年,當時使用照明煤氣為燃料,在英、法兩國很受歡迎。自20世紀20~30年代開始,由於石油工業的發展,燃用液體燃料的汽油機、柴油機得到更大的發展,煤氣機則逐漸衰落。到70年代,隨著氣體燃料的開發,為節約石油燃料,煤氣機又重新引起人們的重視。煤氣機的功率範圍相當廣,最小的不足7千瓦,最高可達25000千瓦。但其中以3500~5000千瓦的煤氣機用途較廣。

1簡介

煤氣機
gas engine
用可燃氣體作燃料的內燃機。又稱氣體燃料內燃機。煤氣機是最早的一種內燃機。1860年,法國的E.勒努瓦制出第一台實用的煤氣機。1876年,德國的N.A.奧托製成單缸往複活塞式四衝程煤氣機 (奧托內燃機)。1881年,英國的 D.克拉克製成二衝程煤氣機。20世紀20~30年代開始,由於石油工業的發展,燃用液體燃料的汽油機、柴油機得到更大的發展,煤氣機逐漸衰落。第二次世界大戰以後,特別是70年代以後,隨著氣體燃料的開發,為節約石油燃料,煤氣機又重新得到重視和發展。煤氣機大多用於發電站和動力站作為固定動力,也可用作船舶、車輛等的動力。煤氣機一般由本體 (缸蓋、缸體、曲軸箱)、曲柄連桿機構 、配氣系統、點火系統等組成。
煤氣機所用燃料主要有甲烷 (如天然氣、沼氣) 、一氧化碳 (如發生爐煤氣)、氫氣 (如氫氣、高爐煤氣)和其他烷類 (如液化石油氣)等 。這些氣體燃料的成分和抗爆震性直接影響煤氣機的動力性指標和燃料經濟性指標。由於不同氣體燃料的成分和抗爆震性差別較大,煤氣機的性能指標也相差很大,燃用以甲烷為主要成分的燃料,熱值高且抗爆震性好。燃用非甲烷成分的燃料,煤氣機的性能低。

2結構和原理

煤氣機的結構與汽油機相似,按混合氣點火方式分為柴油煤氣機和火花點火式煤氣機。柴油煤氣機以煤氣為主要燃料,煤氣與空氣通過混合室混合後進入氣缸,在活塞接近壓縮行程上止點時,噴入少量柴油作為引燃燃料將混合氣點燃。因此它也屬雙燃料發動機。引燃油量按熱量計算,相當於煤氣機全負荷運行時總熱耗量的 5~15%。負荷改變時引燃油量一般不變。火花點火式煤氣機在活塞接近壓縮行程上止點時用電火花點燃混合氣。這類煤氣機基本上按奧托循環工作。

3燃料

煤氣機所用燃料主要有甲烷、一氧化碳、氫氣和其他烷類。以甲烷為主的,如天然氣、沼氣;以一氧化碳為主的,如發生爐煤氣;以氫氣為主的,如氫氣、高爐煤氣;以烷類(除甲烷外)為主的,如液化石油氣等。由於各類氣體燃料的成分很不相同,混合氣熱值也相差懸殊,高低之差可達數倍。因此,煤氣機燃料經濟性指標在計量上不用重量或容積,而普遍用單位功率熱耗〔千焦/(千瓦·時)〕來表示。煤氣機所用氣體燃料的抗爆震性能(見爆震)用甲烷值表示,甲烷值高表示抗爆震性能好。規定純甲烷的甲烷值為 100。甲烷與惰性氣體的混合氣的甲烷值大於100。

4氣體燃料的成分和抗爆

震性直接影響煤氣機的動力性指標和燃料經濟性指標。由於不同氣體燃料的成分和抗爆震性差別較大,煤氣機的性能指標也相差很大。以甲烷為主要成分的燃料,熱值高且抗爆震性好。用這種燃料時,二衝程煤氣機平均有效壓力可達pe=0.7~0.8兆帕,四衝程煤氣機pe=1.4~1.6兆帕;單位功率熱耗ge=9000~10000千焦/(千瓦·時)。燃用非甲烷成分的燃料時,煤氣機性能低於上述指標,有時甚至低很多。

5應用

現在農村最突出的問題,就是動力缺乏,即人、畜力不夠。因此在重視發展畜力的同時,必須儘可能地發展機械動力。發展機械動力,要適合中國的情況,這便是在有風力和水力可以利用的地方要盡量利用風力和水力,靠近油田的地方(如甘肅、新疆)可以用石油做燃料,出產天然氣的地方(如四川)可以用天然氣做燃料,能用電的地方就用電。這樣就不致於由於燃料來源的缺乏,限制了動力機械在農村的普遍發展。從中國目前的情況來看,大量用電還有困難,因為我們國家的發電量還是不很多;用汽油和柴油做燃料也有困難,因為中國目前石油還很缺乏,石油的供應問題還沒有完全解決,農村這樣大量的動力靠石油是不行的。但是中國有廣大的產煤區,所以煤便成為中國動力的重要資源。目前用煤做燃料的發動機有鍋駝機和煤氣機。鍋駝機用鋼材多,當國家出產鋼鐵還不多的時候,大批供應鍋駝機是有困難的。煤氣機輕便,熱效率高(15%左右),用鋼材少,售價低,移動方便,材料自己都能解決,也可以綜合利用,因此煤氣機便成為中國目前農村動力機械發展的重點。煤氣機雖然靈活輕便,但不易操縱,管理保養比較困難,很容易出毛病,這就需要提高農民的技術水平,教會農民使用機器,並且在使用時注意安全;機器要注意保養,壞了要修理,這就需要掌握修配和保養的技術;為了解決這個問題,還要懂得煤氣機的構造原理。此外,關於煤氣機的燃料問題,也是非常值得注意的問題。

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