Совершенствование рабочих процессов ДВС с искровым зажиганием, работающих на смесевых газовых топливах

• Автор: Демидов, Алексей Андреевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Применение смесевых газовых топлив в ДВС с ИЗ

1.1 Экологические и энергетические проблемы современных ДВС с ИЗ и методы их решения
1.2 Анализ современной сырьевой базы для производства альтернативных моторных топлив для ДВС с ИЗ

1.3 Виды газовых моторных топлив и и опыт их применения в ДВС с ИЗ

1.4 Обзор математических моделей для расчета рабочего процесса и экологических показателей ДВС с ИЗ при его работе смесевых газовых
топливах

Выводы по первой главе

Постановка цели и задачи исследования

Глава 2 Разработка математической модели для расчета мощностных, топливо-экономических и экологических показателей две с из при его работе на смесевых газовых топливах
2.1 Особенности математической модели и её основные допущения
2.2 Определение элементарного состава и физико-химических свойств смесевых газовых топлив
2.3 Расчет параметров рабочего тела в процессе газообмена, наполнения и сжатия
2.4 Расчет процесса сгорания
2.5 Разработка метода математического описания закона тепловыделения
при работе ДВС с ИЗ на смесевых газовых топливах
2.6 Расчет потерь теплоты
2.7 Расчет образования оксидов азота
2.8 Расчет индикаторных и эффективных показателей ДВС с ИЗ
2.9 Разработка алгоритма и программного обеспечения «2Z GAS», для

расчета мощностных, топливо-экономических и экологических показателей
ДВС с ИЗ при его работе на смесевых газовых топливах
Выводы по второй главе
Глава 3 Проведение экспериментальных исследований ДВС с ИЗ при его работе на бензине и синтез-газе воздушной конверсии метана
3.1 Описание испытательного стенда и измерительной аппаратуры
3.2 Создание макетного образца ДВС для его работы на бензине и СГ ВКМ..
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований, получение и обработка результатов
3.4 Идентификация математической модели и анализ правильности её
работы
Выводы по третьей главе
Глава 4 Исследование эффективности применения смесевых газовых топлив в две с из в составе КЭУ автобуса
4.1 Расчетные исследования влияния процесса сгорания на могцностные, топливо-экономические и экологические показатели ДВС с ИЗ при его работе на смесевых газовых топливах
4.2 Анализ методик испытаний для сертификации автотранспортных средств массой более 3,5 тонн с комбинированной энергетической установкой
4.3 Проведение расчетных исследований ДВС с ИЗ в составе КЭУ при его
работе на смесевых газовых топливах
Выводы по 4 главе

Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ
Увеличение численности населения и улучшение благосостояния людей приводит к росту легкового автомобильного парка. Как известно, в Российской Федерации преимущественно каждый легковой автомобиль снабжен двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС с ИЗ), который является основным потребителем бензина, получаемого из невозобновляемой нефти и основным источником выбросов вредных веществ и парниковых газов в окружающую среду.
В связи с этим в настоящее время актуальны проблемы исчерпаемости природных нефтяных запасов и нарушения экологии, особенно в крупных городах с высокой плотностью населения и легкового автомобильного парка. Для решения вышеописанных проблем существуют направления, позволяющие снизить негативное воздействие автотранспортных средств (АТС) на окружающую среду и уменьшить расход невозобновляемых нефтяных запасов.
Одним из таких направлений является использование в ДВС с ИЗ альтернативных жидких и газовых моторных топлив, получаемых из различных ненефтяных источников и позволяющих снизить уровень вредных веществ и парниковых газов в отработавших газах АТС.
Номенклатура жидких альтернативных моторных топлив для ДВС с ИЗ представлена преимущественно спиртовыми топливами, такими как этанол и метанол.
Среди газовых топлив в качестве моторного топлива в настоящее время в ДВС с ИЗ активно используются компримированный природный газ (КИТ) и сжиженный нефтяной газ (СНГ). В качестве моторных топлив также могут быть использованы промежуточные и побочные горючие газовые продукты, такие как коксовый, доменный, водяной, синтез-газ (СГ), получаемые в процессе деятельности различных производственных предприятий. Помимо этого в качестве моторных топлив можно применять биогаз различного состава,

традиционные виды топлив. Этанол при малом содержании воды приобретает высокую электропроводность, поэтому способствует коррозии металлов. Причем он особенно агрессивен по отношению к стали и свинцу. Второй недостаток - это фазовая нестабильность и расслоение при обводнении. Третья - почти на 30% меньшая теплотворная способность, показанная в таблице 1.6, чем у бензина и, следовательно, меньшая мощность развиваемая ДВС. Помимо этого использование этанола в качестве топлива сдерживают высокие акцизы, что существенно повышает его стоимость по сравнению с бензином.
Синтетический бензин. Получение синтетического бензина из биомассы и других ресурсов, идентичного по физико-химическим свойствам с традиционным бензином, является конечной стадией переработки углеводородного сырья. В Российской Федерации не существует реализованного в промышленном масштабе современного производства синтетического бензина, что связано с большими затратами энергии на процесс. Лучшие технологии получения синтетического бензина обеспечивают энергетическую эффективность на уровне 60%, в то время как эффективность получения нефтяных топлив находится на уровне 80-95%. [102]
Помимо жидких альтернативных моторных топлив также находят применения газовые альтернативные моторные топлива .
1.3.2 Газовые моторные топлива. К газовым топливам для ДВС с ИЗ относятся: сжиженный нефтяной газ (СНГ), компримированный природный газ (КПГ), биогаз, СГ, водород и другие газы. Физико-химические свойства различных газовых топлив в сравнении с традиционным бензином приведены в таблице 1.7.
СНГ. Основными компонентами нефтяного газа являются пропан и бутан. При температуре 20 °С пропан сжижается при давлении 0,716 МПа, а бутан при
1,03 МПа, низшая теплотворная способность СНГ смеси несколько выше чем у бензина, как показано в таблице 1.7. При сохранении СНГ в жидком состоянии при температурах от +45 °С до -50 °С требуются баллоны под давлением 1,6 МПа.