多燃料发动机

多燃料发动机(Multifuel engine)是一种类型的发动机,锅炉或加热器或其他燃料燃烧装置,其设计用于在其操作中燃烧多种类型的燃料。 多种燃料技术的一种常见应用是在军事环境中,在车辆或加热装置的作战操作期间可能无法使用常用的柴油或燃气轮机燃料。 多燃料发动机和锅炉具有悠久的历史,但是越来越需要在运输,供暖和其他用途中建立除石油之外的燃料来源,这导致非军事用途的多燃料技术的发展也增加,导致许多灵活燃料最近几十年的车辆设计。

构造多燃料发动机使得其压缩比允许燃烧各种可接受的替代燃料的最低辛烷值燃料。 为了满足这些更高的要求,必须加强发动机。 多燃料发动机有时具有手动设置的开关设置以采用不同的八分之一或类型的燃料。

历史
早在1903年,德国工程师约瑟夫·沃尔默(Joseph Vollmer)就推出了NAG的第一辆卡车,这是AEG的汽车部门,由多燃料发动机提供动力。 50马力的汽油发动机配有磁力点火装置和化油器,用于汽油和酒精。

由于在汽车历史的早期很难获得专用燃料,相对多的制造商使用多燃料发动机。 随着加油站网络的扩大,这些设计失去了重要性。 今天,多燃料发动机在军事领域特别受欢迎,在那里经常寻求与特定燃料类型最大的独立性。

工作原理
混合发动机根据otto过程工作,其中燃烧由来自火花塞的点火或火花引发。 可燃混合物的形成发生在燃烧室外; 在化油器中或通过燃料喷射到进气歧管中。

在燃烧室外部形成燃料和空气的混合物。 在正常条件下,空气含有80%的氮(N2)和20%的氧(O2)。 由于存在氧气,该混合物是可燃的。 通过在进气冲程期间在那里产生的负压将混合物吸入燃烧室。 在入口冲程之后,压缩冲程如下:压缩混合物。 压缩后,火花使混合物点火。 这导致压力上升,进而导致体积增加。 体积增加转化为工作行程,在此战斗工作中对环境进行,例如在车辆或泵上。 在经典混合发动机的设计中,寻求卡诺工艺。

术语混合动力发动机起源于需要与柴油发动机区分。 对于柴油发动机,燃料仅在压缩结束时与空气混合。

燃料
混合发动机的燃料通常是但不限于汽油。 结果,错误使用的汽油发动机被用作ottomotor或混合发动机的同义词。

天然气
汽油
E85或生物乙醇
煤油
LPG
硝基甲烷
甲醇

电机型号
多燃料发动机通常是自燃式往复式发动机,其以柴油原理运行。 此外,一些发动机版本具有火花点火,因为并非所有燃料在没有它们的情况下都能正常点火。 各种燃料,如汽油,石油,煤油,植物油燃料,乙醇,木材气体或重油,取决于它们的性质,例如十六烷值,辛烷值和不同结构的粘度(另见内燃机和注射技术概述)。

虽然多燃料发动机通常以柴油原理运行,但它们的纯柴油发动机的结构不同,纯柴油发动机仅设计用于柴油燃料。 一方面,必须提供技术解决方案以提高混合物的温度,使得所使用的所有燃料在允许的点火延迟内自发点燃。 这可以通过增加压缩或预热进气来完成。 反过来,进气预热可以通过在进气道中没有中间冷却器,废气再循环或电加热的情况下进行充气来实现。 还支持火花塞,燃烧室中使用的电热塞。

另一方面,喷射泵必须连接到润滑油回路,因为所使用的一些燃料没有润滑作用。 罗曼发动机没有喷油器,也没有化油器。

在设计所有密封件时,还应注意它们不会受到不同燃料的侵蚀。

众所周知的多燃料发动机包括:

中球形马达
Elsbett发动机
罗曼发动机
电热塞电机(Lanz Bulldog)
燃气发动机
燃料概述
可以使用化石燃料和可再生燃料:

LPG,也称为Autogas(LPG =液化石油/丙烷气,甚至低压气体)
天然气(CNG =压缩天然气或LNG =液化天然气)
汽油或汽油等汽油燃料
轻油如柴油和生物柴油
重油
煤炭粉末

优点和缺点

缺点
混合发动机的缺点是由于爆震的风险而限制了最大可实现的压缩比。 对于汽油,最大(安全)压缩比约为15:1。一些现代,高性能的超级运动摩托车在工厂已经具有14:1的压缩比,没有添加特殊添加剂来推动爆震极限或爆炸极限更进一步。 柴油发动机实现了显着更高的热效率,因为压缩比可以升高到40:1。结果,混合发动机具有更高的燃料消耗。

第二个缺点是燃料是高度易燃的,因此已经在低温下蒸发。 在室外温度为10°C时,LPG发动机已经存在爆炸危险。 混合发动机的燃料箱是重型的。

优点
混合发动机的一个重要优点是更轻的版本,这有利于成本价格。

该发动机主要由军队使用。 如果燃料供应停滞,车辆仍然可以驾驶,因为它们可以相对容易地切换到另一种可用的燃料。

应用
目前,多燃料发动机的使用实际上仅限于军用车辆,尤其是坦克。 一个例子是联邦国防军的主战坦克2。

在公共和私人使用是多燃料z。 至于为热电厂的远程农场供电,它们提供电能和热能。

多燃料灼热头发动机可以在古代拖拉机和船用柴油机中找到。 经常使用的船舶重油二冲程柴油发动机也可以被认为是多燃料发动机的技术变型,即使它们由于经济原因(低燃料成本)而已经受到限制,主要是在重油上。

军用多燃料发动机
该技术的一个常见用途是在军用车辆中,因此它们可以运行各种替代燃料,例如汽油或喷气燃料。 这在军事环境中被认为是理想的,因为敌方行动或单位隔离可能限制可用的燃料供应,相反地,敌方燃料源或民用来源可能变得可用。

军用多燃料发动机的一大用途是在1963年至1970年间建造的美国M35 2 1/2吨和M54 5吨卡车中使用的LD系列。采用MAN技术的军用标准设计,它能够使用没有准备的不同燃料。 其主要燃料是柴油#1,#2或AP,但70%至90%的其他燃料可与柴油混合,具体取决于发动机运行的平稳程度。 如果添加机油,可以使用低辛烷值的商用和航空汽油,可以使用喷气燃料喷射A,B,JP-4,5,7和8,在紧急燃料油中可以使用#1和#2。 在实践中,他们只使用柴油燃料,从不需要他们的战术优势,并且及时用商用柴油发动机取代它们。

目前,各种俄罗斯军用车辆采用多燃料发动机,例如T-72罐(多燃料柴油)和T-80(多燃料燃气轮机)。

非军事用途
许多其他类型的发动机和其他发热机械设计用于燃烧多种燃料。 例如,一些专为家庭使用而设计的加热器和锅炉可以燃烧木材,颗粒和其他燃料来源。 这些提供燃料灵活性和安全性,但比标准单燃料发动机更昂贵。 便携式炉具有时设计有多种燃料功能,以便燃烧在外出期间发现的任何燃料。

建立仅依靠汽油运行的汽车的替代品的运动大大增加了使用多燃料发动机的可用汽车的数量,这种车辆通常被称为双燃料车辆或柔性燃料车辆。

表现不佳的问题
多燃料发动机不一定动力不足,但实际上由于在同一发动机中燃烧多种燃料所需的设计妥协,一些发动机存在动力问题。 也许从军事角度来看最著名的例子是英国酋长主战坦克使用的L60发动机,导致表现非常低迷 – 事实上,Mark I Chieftain(仅用于训练和类似活动)是如此的动力不足有些人无法安装油罐运输车。 一个同样严重的问题是,从一种燃料转换到另一种燃料往往需要数小时的准备。

美国LD系列的功率输出与当时的商用柴油相当。 5吨重的卡车功率不足,但这就是发动机尺寸本身,更换的柴油更大更强大。 LD发动机确实燃烧柴油燃料很差并且非常烟熏,最终的LDT-465型号有一个涡轮增压器,主要用于清理排气,功率增加很少。