高效率米勒循环燃气发动机的开发.pdf

一 24 一 国 外 内 燃 机 2003年第 1期 气体燃料发动机 高效率米勒循环燃气发动机的开发 【日】 福泽顺博 下田裕已 角演羲隆 等 摘要 燃气发动机热电联供 由于节能和排气洁净等原因而迅速普及 。近年来，随着原动机发 电效率的提高，热 电联供在热需求量小的用户 中也有所普及 。这种趋势今后还会加快，所以提高燃 气发动机 的发 电效率乃是 当务之急。鉴于这种情况，三菱重工公司与大阪煤气公司共同合作，将米 勒循环应用于稀 薄燃烧方式燃气发动机 ，以求改善燃烧性 能和增压器性能，开发 出发 电效率高达 40％的燃气发动机 ，在相 同功率级 中属世界最高水平。其 中280kW 机 型已于 2000年 4月开始投 放 市场 。 叙词 ： 气体燃料发动机 研制 言，如果提高压缩 比e，则缸内气体温度上升 ，火焰 1 前言 传播过程中就会发生 因未燃气体的 自燃而引起 的 热电联供用燃气发动机 的功率范 围为 100～ 爆震，缸内温度 、压力 的急剧升高 ，都将破坏发动 1000kW 。 目前 ，燃气发动机的燃烧方式可大致分 机 。为避免这个 问题 ，应延迟点火定时，但如果延 为稀薄燃烧方式f1和化学 当量 比燃烧方式 。后者 迟点火定时，则燃烧 的等容度 (相对于等容循环效 的功率比较低 ，大中型发动机则采用前者。前者一 率下降程度 的指标)降低 ，从而抵消了理论热效率 般具有发电效率高、NOx排放低 的优点。另外 ，燃 改善 的效果。米勒循环是由米勒 (Miller)t。提出的 能消除这些问题 的循环。对 于普通往复式 内燃机 ， 烧火焰温度低 ，发动机耐久性好。 三菱重工公司与大阪煤气公司共 同合作，在稀 进气 门的关闭定时和排气 门的开启定时都在下止 点附近 ，压缩 比和膨胀 比大致相 同。米勒循环则将 薄燃烧方式燃气发动机 中应用米勒循环开发 出发 电效率高达 4O％的燃气发动机 ，在 同一功率 中属 进气门的实际关闭定时从下止点向前或向后错开， 于世界最高水平 。通过 4000h以上的耐久试验后 ， 只降低实际压缩 比，这样一来 ，膨胀 比便大于压缩 比。对于膨胀 比大于压缩 比的 内燃机 ，式 (1)的压 其中280kW 的机型 已于 2000年 4月开始投放市 场，其他机型计划今后将 陆续推出，本文报道其开 缩 比e大体上也可 以用膨胀比，即应用米勒循环将 压缩 比控制在不发生敲缸 的水平 ，通过加大膨胀 比 发应用的主要技术及性能规格 。 提高效率是可能的。 2 主要技术的开发 关 于米 勒 循 环 的应 用 ，以前作 过 不 少研 究口 ，虽然其 中部分研究成果 已付诸实际，但都 本章 阐述主要适用技术 的开发 。 是以热效率低 的化学当量 比燃烧的发动机为基础 2．1 米勒循环的应用 的，至今 尚无超过 40 的高热效率 的实用机型。 对于压缩 比和膨胀 比相 同的普通往复式 内燃