195的沼气发动机技术简述

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1、195的沼气发动机技术简述武进柴油机厂左文彬夏来娣 一、前言随着我国工农业生产的发展，能源的供需矛盾日益加重，开发和利用新能源已成为当务之急。沼气是利用广大农村的作物(秸杆)和人、畜粪便作为原料，在池内经过发酵提取出来的一种新能源，主要成份是甲烷(CH4)，占沼气体积比的60％左右，是一种优质的可燃性气体。沼气被利用于烧火、照明，在有些地区已比较普遍。如果能利用沼气作为发动机燃料，配套发电机组，则对广大农村，尤其是边远无电地区的农付加工和生活照明，将带来很大的方便。用柴油机、汽油机改装的双燃料(油气混

2、烧)发动机，在四川、广东、浙江、江苏、上海等地区，均已获得成功。尽管节油率可达到50~60％，但它还总是要使用一部分供应比较紧张的液体燃料。能否利用新能源——沼气作为发动机的单一性燃料，几年来已成为我国广大能源科研工作者探索的新课题。通过近二年时间的探索和研究，我们在S195柴油机上改装了纯沼气发动机。并在有关单位的协作下，在我县建成了我国第一台八千瓦沼气发电机组试验屯站。一九八一年四月已由电力建设科研所等单位组织鉴定通过。二、195沼气发动机的主要技术经济指标型号195沼气发动机标定转速2200/转

3、分标定功率13马力压缩比13。7：1沼耗比≤0。5米3/马力小时热效率≥28%稳定调速率=5%三、195沼气发动机主要改装部位与要求 用S195柴油机改装成195沼气发动机，主要是革掉供油系统(包括油箱、油泵、油嘴及高压油管等零部件)，增加供气系统、点火系统，改变起动方法(改手摇起动为电)，选择压缩比，设计合理的沼、空气混合器，完善调速成机构。1．混合器的设计 195沼气发动机是用沼气作为燃料的发动机，它的燃料是通过沼、空气混合器来从应的，混合气的浓度及量对沼气发动机的动力性、经济性有很大关系。混合气

4、太浓，火焰传播速度降低，功率减小，燃烧不完全，燃料消耗增加。反之，混合气稀则燃料分子间的距离太大，使混合气中火焰不能传播，发动机运转不稳，甚至熄火停车。根据化学方程CH4+202→2H2O+CO2+热量，得知甲烷与氧气充分燃烧体积比是1：2。若取沼气中的甲烷为60%，空气中的氧气为23…%，则沼气与空气的混合器经多次改进，现在在2200转/分满负荷的工况下，实测沼气与空气的混合比是1：5。14~5。24，与理论混合比基本相同，这时发动机的动力性最好，工作比较柔和。（见图一）我们通过实践认为在设计混合器

5、时应注意几个问题：①沼气与空气不宜同方向进入混合器，这样沼气、空气得不到充分混合。一般简单的混合器设计是采用交又进气或直角进气。（见图2）②混合器流通截面要大，节气阀门或阀芯与混合器壳体壁要紧密贴合，以便在关闭后有足够的密封度。③混合器的沼气进气截面和空气进气截面，应保证形成的混合气能在气缸中充分燃烧因此，要注意气体汉通截面比例的大小。④195沼气发动机与发电机配套时，要求在外界负荷变化的情况下，发动机转速不变，在设计混合器时，要特别注意这一特点。2．压缩比的选择沼气机用的是气体燃料，气体在燃烧室外经

6、过有比例的充分混合后进入燃烧室内，靠强制点火燃烧。所以，必须造反适用于沼气作为燃料的发动机压缩比，而压缩比的选择又必须注意几点：①沼气是高辛烷值燃料发动机的压缩比可以选择高些。这样不仅压缩终了温度和压力增高，有利于促进混合气的燃烧，缩短燃烧时间，使燃烧的最高压力和最高温度点接近上死点，而且更重要的是增加了膨胀比，使有效功率增大，燃料消耗率降低。②压缩比值高有利于发动机的功率提高，但压缩终了温度升高，远离火焰中心的末端混合气自然倾向增大，以致在火焰还未传播到整个燃烧室之前，便自行发火，形成燃烧使发动机工

7、作粗暴，机械磨擦加剧，机械率下降。③压缩比值在压缩过程的终点温度不应达到沼气的自燃点。④另外压缩比过高，火花塞跳火有困难，若减少火花塞间隙则火花变小，这对点火不利。我们选用的压缩比是13．7，对不同机型的压缩比根据各种因素进行实测选择。（见图3）195沼气发动机压缩比值是通过改变气缸盖涡流室与活塞顶部形状来获得的，若简单的采用增加气缸垫来选择压缩比值，则会引起由于垫片增加，缸头螺母扭紧力矩不够，使发动机产生漏气、漏水现象，严重的会引起气缸盖爆裂。3．火花塞的选用与安装195沼气发动机的点火系统，是由1

8、2伏电瓶高压线圈，分电盘，火花塞组成。①火花塞选用中要特别注意它的热特性．若选用热值较低的冷型火花塞，在小负荷工况下火花塞易严重积炭而造成断火。而选用热值较高型火花塞，在大负荷工况下易产生“积热点火”。目前在我国尚无气体燃料火花塞，根据这种情况，195沼气发动机可选用汽油机中热值4Z4火花塞较为合适。②火花塞的间隙用蓄电池点火，压缩比在12到15之之间，火花塞采用0。7~0。8之间较好。火花塞的间隙也可自行调整，经过测试选择最佳间隙。③火花塞的位置与安装