Повышение эффективности использования газового топлива в газодизельных двигателях

• Автор: Лисицын, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение Анализ существующих методов использования газа в качестве

моторного топлива

1.1. Природный газ — перспективное моторное топливо

1.2. Обзор существующих методов создания газовых двигателей

1.3. Системы топливоподачи

1.3.1. Эжекторные системы подачи газового топлива

1.3.2. Инжекторные системы подачи газового топлива

1.3.3. Регулирование состава рабочей смеси

1.4. Газодизельный рабочий процесс

1.4.1. Истечение топлива через распылитель

1.4.2. Задержка воспламенения
1.4.3. Влияние вихревого движения среды на задержку воспламенения
1.4.4. Воспламенение и горение жидкого топлива в цилиндре
1.5. Токсичность газодизельных двигателей
1.6. Эксплуатация газодизельных двигателей Методы математического моделирования действительных процессов
1.7. в двигателе и его системах
1.7.1. Моделирование процесса тепловыделения в цилиндре Моделирование процесса теплоотдачи от рабочего тела к стенкам
1.7.2. камеры сгорания
Основные выводы
П. Основные задачи исследования Математическое моделирование рабочего процесса газодизельного
двигателя
2.1. Рабочее тело
2.2. Моделирование процессов газообмена
2.3. Моделирование процесса сгорания 48 2,'>з
2.4. Расчет равновесного состава продуктов сгорания газовой смеси
Моделирование теплообмена между рабочим телом и поверхностями
охлаждения
2.6. Алгоритм и программа для ЭВМ
2-' Проверка разработанной математической модели 9
III. Экспериментальная установка на базе газодизеля ЯМЗ-236НЕ
3.1. Система газоподачи газодизеля
3.2. Система регулирования газодизеля
3.3. Работа системы регулирования газодизеля
3.4. Методика испытаний, стенд и контрольно-измерительный комплекс
3.5. Измерение расхода воздуха через двигатель
3.6. Определение концентрации вредных веществ
3.7. Программное обеспечение ИВК «ДВС»
3.8. Оценка величин погрешностей измерений
3.9. Безмоторные испытания системы топливоподачи газодизеля
3.10. Результаты стендовых испытаний газодизеля
IV. Выбор и определение параметров газодизеля
Основные результаты и выводы по работе
Список использованных источников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Расширение использования природного газа в качестве моторного топлива и расширение парка автомобилей работающих на газовом топливе является важной задачей для ОАО «Газпром». В настоящее время отечественный «автопром» серийно не выпускает газодизельные автомобили из-за недостаточной развитости газозаправочной сети, хотя на ближайшие 8—12 лет для России целесообразно применение такого типа двигателей, учитывая их экологические и экономические характеристики.
Зарубежный опыт эксплуатации автобусов, оснащенных газодизелями МегБебея, КАВА, Саіегріїіаг, показал, что расход дизельного топлива составляет от 62 до 45% от его расхода в дизеле, для эффективного использования это неприемлемо.
Поэтому обоснование путей повышения эффективности использования газового топлива в газодизельных двигателях, без ухудшения его эксплуатационных характеристик, является актуальной задачей исследований.
Цель диссертационной работы
Повышение эффективности использования газового топлива в газодизельном рабочем процессе с обеспечением высоких энергетических и экологических показателей во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов с ограничением работы двигателя на дизельном топливе.
Основные задачи работы
Разработать математическую модель рабочего процесса газодизельного двигателя, учитывающую его основные особенности.
Создать на экспериментальный стенд с газодизелем для идентификации математической модели.
Разработать систему топливоподачи для серийного двигателя ЯМЗ — 236НЕ конвертированного в газодизель, обеспечивающую возможность работы как на дизельном топливе, так и на газе с использованием дизельного топлива для инициирования зажигания.
1800 долл. при соотношении дизельного топлива и газа 20:80 и около 1400 долл. - при соотношении 40:60.
В ходе испытаний были также получены другие положительные результаты, обеспечивающие: замещение дизельного топлива КПГ от 70 до 85%, увеличение пробега автобуса между заправками в среднем в 1,5-2 раза, снижение токсичности отработавших газов по твердым частицам в 2 раза, СО - в 3 раза, СОг - в 1,2 раза, 140х - в 1,14 раза, БОх- в 5 раз, дымности - в 3-4 раза, увеличение мощностных характеристик двигателя на 10-15%.
В ходе эксплуатации газодизельного автобуса также зафиксировано увеличение межремонтного пробега, сокращение времени на ТО и ТР, увеличение срока службы моторного масла и ресурса двигателя.
1.7. Математическое моделирование действительных процессов в двигателе
и его системах
При доводке существующих и создании перспективных двигателей все большее распространение получают методы математического моделирования действительных процессов, происходящих в двигателе и его системах. Их распространение обусловлено тем, что проведение экспериментов непосредственно на двигателе связано с большими затратами. В некоторых случаях, когда невозможно получить экспериментальные данные, например из-за ограничений по прочности конструкции, методы математического моделирования являются единственным средством исследования.
При моделировании процессов в цилиндре и системе наддува наиболее простые математические модели основаны на решении дифференциальных уравнений сохранения методами численного интегрирования. В рамках этих моделей любой объем системы наддува рассматривается как ресивер конечного объема и считается, что термодинамические параметры рабочего тела во всех точках рассматриваемого объема одинаковы, а в качестве рабочего тела рассматривается смесь идеальных газов. Общие приемы решения задач квазисгационарными методами изложены в работах А. С. Орлина [22], А. Э. Симеона [23], Н. М. Глаголева [24], М. С. Ховаха [25] и др. Основным преимуществом этих моделей является простота алгоритма, позволяющая без особых трудностей использовать их для численного моделирования процессов на ЭВМ. Недостатки таких моделей заключаются в невозможности учета волновых явлений в системах газовоздушного тракта, которые играют заметную роль при