内燃机

LNG燃料机为什么会有高压供气和低压供气

发布时间:2022/5/16 10:28:43   

LNG供气系统有高压供气系统、中压供气系统、低压供气系统,为什么同为LNG内燃机,高压供气系统可高达公斤,而低压供气系统仅需10几公斤,供气系统压力会相差这么大呢?那就要从LNG燃料机的两种基本循环说起。奥托循环和迪赛尔循环是燃气内燃机的两种主要形式,那这两种循环有什么区别呢,我们一起来看看。

1.奥托循环

奥托循环于年由德国工程师尼古拉斯·奥托发明,是一种定容加热的理想热力循环。奥托循环由4个过程组成,分别为吸气过程(图中a-b)、压缩燃烧过程(图中b-c,c-d)、膨胀做功过程(图中d-e)和排气过程(e-b,b-a)。首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸,关闭进气门,活塞向上运动压缩混合气体,然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体,燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动,完成做功冲程,最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。图中b-c和d-e为绝热过程,c-d和e-b为定容过程。

2.迪赛尔循环

迪赛尔循环于年由德国工程师迪赛尔提出,他设计了一种压缩点火式内燃机,通过将气缸内的燃料气体压缩到温度超过燃料的燃烧点火温度,从而将燃料点燃并对外做工。迪赛尔循环是一种定压加热循环,如下图所示,a-b和c-d为绝热过程,b-c为等压过程,d-a为等容过程。

通过两图可见,奥托循环和迪赛尔循环的差别仅在于加热过程,奥托循环为定容加热,而迪赛尔循环为定压加热。造成这两种加热方式的区别在于奥托循环在柴油机吸气过程中就将燃料喷进气缸,在压缩阶段燃料与空气已充分混合,在压缩行程上止点,可燃混合气一瞬间被点燃并充分燃烧,在这极短的时间内活塞位移极小,因此,近似于定容加热。而迪赛尔循环是在压缩行程快结束时喷油,因此,供油压力高,且燃料与空气需要一段时间混合,只能以边喷、边混合、边汽化(液体燃料必须先汽化再烧,液体很难直接烧)、边燃烧的方式进行。这个过程中活塞在不断的下行,燃烧室空间不断扩大,抵消燃烧带来的压力上升趋势,使压力近似不变。

3.两种循环LNG燃料机的特点

(1)通过燃料喷射阶段,可以看出,迪赛尔循环燃料需要高压喷射,而奥托循环中低压即可,这就决定了迪赛尔循环机器需要使用高压供气系统,奥托循环机器使用中低压供气系统;

(2)因为燃烧速度慢,因此,迪赛尔循环LNG燃料机器不易发生爆震,且输出功率可以达到柴油机的水平,并且排放中的HC含量较少;而奥托循环机器容易发生爆震,输出功率铰迪赛尔循环机器低,且在扫气过程中会有部分CH4逃逸,导致排放物的HC含量增加;

(3)迪赛尔循环的缺点是氮氧化物排放较高,无法满足TierIII排放标准,需额外增加SCR或EGR设备;相较于迪赛尔循环,奥托循环的优点就是不需要额外除了即可满足TierIII排放标准。

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