《分布式能源》 课件 4.2内燃机-5个知识点

动力系统4.1燃气轮机4.2

内燃机4.3燃料电池4.4斯特林机4.5不同动力技术比较教学目标：熟悉内燃机构造；掌握内燃机的工作原理；掌握内燃机热力循环原理；掌握燃气内燃机分布式能源系统工作性能问题引入：什么是内燃机？什么是内燃机？内燃机（InternalCombustion

Engine）是燃料在机器内部燃烧而将能量释放做功的发动机。它的工质在燃烧前是燃油、燃气与空气的混合气，在燃烧后则是燃烧产物。。内燃机的分类：内燃机分类方式很多，通常按燃料、用途、活塞运动方式、点火方式、气缸布置形式等分类。内燃机的分类：1、燃料分类汽油机、柴油机、天然气发动机（LNG和CNG）、液化石油气发动机、酒精发动机、双燃料发动机（吸入天然气，喷入柴油点火）。内燃机的分类：2、按气缸内的着火方式压燃式（压缩点火）和点燃式（强制点火）。同学们知不知道两者的区别？压燃式内燃机吸入的是空气,进行压缩燃烧，其压缩比相对较高,“更有力量”,大马力的发动机都采用压燃式。点燃式吸入的是空气和燃料{常是汽油}，再进行点燃,优点是速度比较快,所以高速发动机都采用点燃式。内燃机的分类：3、按冷却方式水冷和风冷。（汽车和工用机械）多用水冷。内燃机的分类：4、按冲程数二冲程（Two-stroke）和四冲程（Four-stroke）。冲程：当完成热能转变为机械能的一个工作循环时，活塞所需的行程。内燃机的分类：5、活塞的运动方式往复活塞式（Reciprocatingengine）旋转活塞式（Rotaryengine）内燃机的分类：6、按气缸数目单气缸、多气缸内燃机的分类：7、按转速低速机（<300r/min）；中速机（300~1000r/min）；高速机（>1000r/min）发动机转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随转速的不同而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。内燃机的分类：8、按增压程度非增压（自然吸气Naturallyaspiration）增压（Supercharging:Turbo,Mechanical）低增压（πb<1.8）中增压（πb=1.8~2.5）高增压（πb=2.5~3.6）超高增压（πb>3.6）内燃机的分类：9、按气缸排列立式、卧式、直列式、V型、W型、对置气缸或对置活塞式、H形、王字形、X形、星形。内燃机的分类：10、按燃烧室设计分：开式（如浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形等）；分割式（具有辅助燃烧室，如涡流室、预燃室等）。按进排气门、凸轮轴设计和布置分：2气门、4气门（或多气门，3、4、5气门）顶置气门、侧置气门顶置凸轮轴、下置凸轮轴内燃机的分类：11、按用途分：轮船割草机/

链锯发电厂轿车卡车摩托车飞机火车谢谢内燃机的构造内燃机的构造内燃发动机组成部分主要有气缸-曲轴箱组、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供应系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统、启动装置和有害物排放控制系统等。如果汽油机，还包括点火系统；若为增压内燃机，还应有增压系统。内燃机的构造1、气缸体-曲轴箱组包括气缸盖、气缸体、曲轴箱等。同曲柄连杆机构、配气机构、冷却和润滑系统相连。内燃机的构造2、曲柄连杆机构是内燃机传递运动和动力的机构。把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而输出动力。主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。曲柄连杆机构内燃机的构造3、配气机构是让空气或混合气按要求在特定时刻进入气缸，并让燃烧后的废气排出气缸，保证内燃机换气循环顺利进行。主要由进排气门、气管及其传递机构（气门挺柱、推杆、凸曲轴及正时齿轮）组成。内燃机的构造4、燃油系统是让燃油以一定压力进入燃烧室，与空气混合后进行燃烧。内燃机的构造喷油器内燃机的构造化油器化油器的功用是在发动机任何转速、任何负荷、任何大气状况下，向发动机供给一定数量且成分符合发动机工况要求的可燃混合气。内燃机的构造5、点火系统包括火花塞、点火线圈、电源设备及传感器、微机控制器和配电器等。内燃机的构造6、润滑系统减少运动件之间的摩擦生热和零件磨损。由机油滤清器、机油道、机油泵和机油散热器。内燃机的构造7、冷却系统保证内燃机的正常工作温度。水冷和风冷两种。内燃机的构造8、启动装置Startingdeviceofinternalcombustion

engine起动机、传动机和操作系统。使内燃机由静止过渡到自行运转所需的装置。内燃机本身不能自行起动，必须靠外力旋转曲轴，直到曲轴达到内燃机气缸开始着火所需的转速以后，内燃机才能由自己发出的功维持稳定运转。内燃机的构造简易图谢谢内燃机的工作原理内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程，其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数，工作循环可分为四冲程和二冲程两类。内燃机的工作原理四冲程：内燃机的工作原理四冲程：进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭。流过空气滤清器的空气，或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气，经进气管道、进气门进入气缸；压缩行程时，气缸内气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并作功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。内燃机的工作原理四冲程：内燃机的工作原理两冲程：谢谢内燃机循环热力学分析柴油机混合加热理想循环——萨巴德循环绝热压缩—定容加热—定压加热—绝热膨胀—定容放热定压加热理想循环——狄塞尔循环绝热压缩-定压加热-绝热膨胀-定容放热燃气/汽油机定容加热理想循环——奥托循环绝热压缩-定容加热-绝热膨胀-定容放热内燃机的优缺点优点：热效率高。30%-50%，尤其是柴油机。功率范围较广，1kW~10000kW。结构紧凑，比质量较小。缺点：对燃料要求高。汽油、轻柴油。排放污染严重，噪音。结构复杂，零部件加工精度要求较高。内燃机系统介绍内燃机热泵技术最初以大型机组为主，在20世纪80年代中后期实现了中小型空气源机组的商业化批量生产。受过去的能源政策、技术经济环境、能源供应状况及价格等因素制约，我国的内燃机热泵技术发展较晚。内燃机系统介绍广义的燃气内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，还包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等。但通常我们所指的是活塞式燃气内燃机，以往复式最为普遍。谢谢·内燃机分布式供能系统简化后的工作原理：·内燃机分布式供能系统工作原理详解：活塞式燃气内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功，再通过曲杆连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械做功或利用发电装置发电，1—3过程。·内燃机分布式供能系统做功后的烟气依然有400-550℃，我们通过烟气余热回收装置（如余热锅炉、烟气型吸收式空调机组、烟气-水换热器等）对这部分高温烟气的热量进行进一步利用。引入进水后，还可以得到蒸汽和热水，并用于供热。利用后的排烟温度一般为120℃以下。·内燃机分布式供能系统内燃机的另一特点是会产生80-110℃的缸套冷却水，这一部分能量可以利用缸套水热交换器进行换热利用，可以得到热水，也可以用来为吸收式制冷设备提供冷冻水。内燃机还有一部分的产物是40~65℃的润滑油冷却水，但品质太低，仅仅可以用以生活热水、泳池加热等低热场合的利用，热量可以利用板式热交换器获取。·内燃机分布式供能系统同学们认为，余热占到总能量的多少呢？这些余热中又有多少可以为我们利用呢？系统能量利用率分析：·内燃机分布式供能系统分析：燃气加热生成的热量仅有38%可用以机械功输出，而62%的热量以烟气、缸套水和润滑油冷却水的形式排出。如果没有后续的利用，将会产生很高的能量浪费。输出的机械功，排除少量的发电机能量损失，大部分可转变为电能，总的发电率约为36.5%（一般情况）。从一次排放的热量分析来看，缸套水和润滑油冷却水占得热量比重很大，甚至超过高温烟气，但其品质要远低于高温烟气，这也是采用内燃机的一个不利结果。通过引入余热回收装置（余热锅炉、换热器等），可以很好的对余热进行利用；排除掉5%的辐射热散失和约7.5%的烟气余热损失，仍有占总量49.5%的热量可以进行余热回收（占总余热的80%），这对能量利用率的提高具有十分重要的影响。·内燃机分布式供能系统余热回收装置发电机燃气发动机热泵系统QaQyQwWbQcWhQ12QeQ11EhQa=燃料燃烧产生的热量；Wb=向压缩机输出的功；Wh=向发电机输出的功；Qy=发动机排出的余热量；Qe=蒸发器从冷源吸收的热量；Qc=冷凝器向热源释放的热量；Eh=发电机发电量；Q12=发电机的热量损失；Qw=余热回收的热量；Q11=发动机最终排出的热量；·内燃机分布式供能系统要求：必须准确的画出内燃机独立供能系统的能量流示意图，并准确说明各项的含义，以及它们之间的关系。除此之外，还必须弄清的问题：Wb和Qc、Qe的关系

？什么是制热/热泵系数？什么是制冷系数？·内燃机分布式供能系统Wb=向压缩机输出的功；Nb=压缩机的输入功；Qe=蒸发器从冷源吸收的热量；Qc=冷凝器向热源释放的热量；余热回收装置发电机燃气发动机热泵系统QaQyQwWbQcWhQ12QeQ11EhNb·内燃机分布式供能系统1.分析供热运行工况制热系数COPh——热泵的制热量比上发动机向压缩机输出的功。折算制热系数COPhz——热泵的制热量+余热回收的热量，再比上发动机向压缩机输出的功。·内燃机分布式供能系统2.分析制冷运行工况制冷系数COPr——热泵的制冷refrigeration量比上发动机向压缩机输出的功。折算制冷系数COPrz——热泵的制冷量+余热回收的热量，再比上发动机向压缩机输出的功。余热回收装置发电机燃气发动机热泵系统QaQyQwWbQcWhQ12QeQ11EhNb·内燃机分布式供能系统要搞清楚四个效率，它们是怎么定义的？发动机效率余热回收装置发电机燃气发动机热泵系统QaQyQwWbQcWhQ12QeQ11EhNb·内燃机分布式供能系统发动机与压缩机的