Двигатели ЯМЗ на сжатом природном газе — журнал За рулем
На Ярославском моторном заводе начато серийное производство двигателей, работающих на сжатом природном газе.
Материалы по теме
В трудах древнегреческих философов встречается парадоксальная дилемма: что первично — яйцо или курица? Аналогичная ситуация возникла в России с применением компримированного (сжатого) природного газа (КПГ) как топлива для автомобиля. С одной стороны, нужны двигатели, работающие на метане, и транспортные средства, адаптированные к таким моторам. Но кто же будет покупать газобаллонные автомобили, если сеть заправок по-прежнему жидкая? С другой стороны, Газпрому нет резона строить и содержать АГНКС в ожидании потенциальных клиентов. Аристотель совершенно справедливо считал, что птица и яйцо появились одновременно…
Конкурентное предложение
В России для грузовиков средней грузоподъемности и большинства автобусов самый востребованный диапазон мощности двигателей — от 150 до 300 л.с. Это касается и газовых моторов. После того как на ярославский конвейер поставили четырехцилиндровый ЯМЗ‑534 объемом 4,43 литра и «шестерку» ЯМЗ‑536 объемом 6,65 литра, появилась возможность конвертировать их под сжатый природный газ.
В том, что газовые моторы ЯМЗ‑534 CNG и ЯМЗ‑536 CNG не потеряли мощности при работе на метане, велика заслуга схемы ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр, интеркулера и турбины. С атмосферных двигателей такую мощность не снять.
Материалы по теме
Расшифровка аббревиатуры CNG — сompressed natural gas (сжатый природный газ). Моторы ЯМЗ‑534 CNG и ЯМЗ‑536 CNG существуют в нескольких модификациях — как по настройкам мощности, так и по назначению. У «четверки» диапазон мощности — от 150 до 170 л.с. при крутящем моменте от 493 до 590 Н·м (при 1200–1600 об/мин). У «шестерок» три версии: мощностью 258, 285 и 312 л.с.
Между тем планируется выпуск «шестерки» увеличенного до 7 литров рабочего объема и мощностью 330–370 л.с. При том же диаметре поршня (105 мм) его ход будет увеличен с 128 до 136 мм. На основе этого дизеля в перспективе будут создавать и более мощную газовую версию — под метан.
В России основными заказчиками дизельной «четверки» являются Горьковский автозавод и Павловский автобусный, а «шестерки» — Ликинский автобусный завод, Урал и МАЗ. Как ожидается, газовые двигатели должны хорошо пойти на экспорт — они отвечают нормам Евро‑5. В сравнении с аналогичными дизелями иностранных производителей и их газовыми версиями, ЯМЗ‑530 дешевле на 20–25% при сопоставимой мощности и экономичности. Заявленный ресурс дизельных «четверок» — не менее 700 тысяч километров, «шестерок» — 900 тысяч.
Отто против Дизеля
Материалы по теме
Газовый мотор ЯМЗ‑530 CNG на 90% унифицирован с дизельным, но переведен на цикл Отто. У него есть свечи, катушки зажигания и даже дроссельная заслонка. Степень сжатия уменьшили до 12 единиц — для этого пришлось изменить поршни. Ведь камера сгорания находится в днище поршня, а не в головке цилиндров. Поскольку у метана или пропан-бутана октановое число выше 100, требуется более высокая степень сжатия, нежели под 98‑й бензин.
Свечи зажигания вкручивают через нержавеющую резьбовую втулку-проставку на место установки форсунок у дизеля. А так как форсунки у моторов ЯМЗ‑530 находятся под клапанной крышкой, то для замены свечей эту крышку надо снять. При такой трудоемкости операции абы какие свечи сюда не поставишь: применяют жаропрочные свечи Bosch с платиноиридиевыми электродами — их хватает с запасом на 30 тысяч километров.
Высоковольтные провода к свечам подведены по сверлению в головке для топливных трубок. А электронное управление зажиганием и подача газа в двигатель схожи с современными системами обычного бензинового мотора. И, что особенно важно в России, газовое оборудование жизнеспособно при морозах до 40 градусов!
Применены катушки зажигания фирмы Marshall, индивидуальные для каждого цилиндра. Нет высоковольтного распределителя-«бегунка» и крышки. Все это идет на пользу и газовому двигателю.
Материалы по теме
А что с заправками?
По разным сведениям, на конец 2016 года в Российской Федерации функционировало от 23
Газодизель на метане | Газ в моторы
Что лучше экономическая эффективность газового двигателя или возможность ездить где угодно без проблем на традиционном дизельном топливе ? Теперь нет необходимости выбирать.Что такое газодизельный двигатель и как он работает ?
Двухтопливный газодизельный двигатель — является обычным дизельным двигателем, на который установили дополнительные устройства для работы с газовым топливом.В двухтопливном газодизельном режиме в двигатель подают два топлива – основное дизельное (но в существенно меньшем количестве) и дополнительное — замещающее газовое. При этом основное дизельное топливо играет роль «запальной» дозы для воспламенения интегральной газовоздушной топливной смеси.
Запальное топливо необходимо для поджигания газовоздушной смеси. Метан имеет существенно более высокую температуру самовозгорания, чем дизельное топливо и поэтому сам он воспламенится в обычном дизельном цикле не может.
Именно по этому, для реализации газодизельного режима в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество дизельного топлива, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска.
Газодизельный двигатель может работать только на дизельном топливе, но не может работать только на газу.
Какую экономию я смогу получить ?
Степень замещения дизельного топлива газовым является важнейшим показателем работы двигателя в газодизельном режиме от которого и зависит экономия Ваших финансовых средств.
Величина степени замещения может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%. Конкретные значения зависят от вида топливной аппаратуры исходного двигателя, совершенства используемой газодизельной системы и да же от манеры Вашей езды.
Запуск двигателя и его работа в режиме малых нагрузок осуществляется практически на чистом дизельном топливе, так как в таком режиме очень трудно подобрать устойчивые параметры подачи газа.
Далее с ростом нагрузки идет участок наиболее благоприятный для газодизельного режима, степень замещения газом дизельного топлива на этом участке максимальна и может достигать 85%. Однако в целях предотвращения закоксовывания распылителей дизельных форсунок приходится отставлять некоторое потребление ДТ для их охлаждения.
Когда двигатель выходит на полную мощность и максимальные обороты, то возникает опасность детонации и автозажигания и системе управления газодизелем приходится уменьшать его подачу.
Не менее важным, для экономии Ваших финансов является так называемый газовый фактор, показывающий сколько нм3 газа понадобится, что бы заместить 1 л дизельного топлива.
Дизельный двивгатель практитчески во всех режимах работает с большим избытком воздуха, поэтому газ поступающий в двигатель очень сильно разбавлен воздухом, ниже предела возгорания. Поэтому, сгорание газо-воздушной смеси происходит только в зоне горения капель дизельного топлива, остальной газ просто выбрасывается с выхлопными газами.
В идеальном случае для замещения 1 л ДТ достаточно всего 0,9 нм3, но в реальной жизни из-за несовершенства процесса сгорания газовый коэффициент в газодизельно может принимать значений 1.1-1.3 л/нм3
Для практических расчетов можно использовать гарантированную степень замещения в 60% для двигателей работающих в штатном режиме и газовый коэффициент 1.2 ( для замещения 1 л ДТ потребуется 1.2 нм3 газа). Большие степени замещения возможны, особенно при правильном стиле вождения, но не гарантированны.
Величина Вашей экономии высчитывается как разница между затратами на 100 км пробега на дизельное топливо до конвертации двигателя и затратами на уменьшенное количество дизельного топлива и затратами на приобретение газового топлива.
Как именно осуществляется конверсия в газодизель?
Перевод дизельного двигателя в газодизельный режим не потребует вмешательства в сам двигатель и осуществляется с выездом наших специалистов к Вам на предприятие на всей территории РФ .
В входной тракт забора воздуха перед турбиной устанавливаются газовые инжектора, которые впрыскивают газ по сигналам поступающим от управляющего компьютера. Такая схема подачи топливного газа имеет следующие преимущества:
- пожаро-взрыво безопасность, так как газ в любых режимах сильно разбавлен воздухом в концентрации ниже чем НКПРП и не может поддерживать самостоятельное горение
- Вращение турбины обеспечивает абсолютно однородную воздушно-газовую смесь
- Отказ одного или нескольких газовых инжекторов не имеет отрицательных последствий для двигателя, а ощущается просто как снижение тяги
Ограничение подачи дизельного топлива осуществляется методом эмуляции или ограничения сигнала педали газа.
Контроль тепловых режимов работы газо-дизельного двигателя осуществляется по показаниям термопары, установленной в за выходом из горячей части турбины.
Для желающих углубится. Вводный урок по газодизельным технологиям из обучающего курса по ГДК «Триоль» :
Пример установки нашей системы TRIOL на седельный тягач SCANIA R380 с большим количеством фотографий и пояснений
Изменятся ли характеристики двигателя в газодизельном режиме ?
При установке газодизельной системе изменениний в режиме работы двигателя не происходит. Степень сжатия, максимальное давление цикла, давление наддува и температура выхлопных газов остается на том же уровне.
Поэтому, основные характеристики двигателя : мощность, максимальный момент, кривая зависимости момента от оборотов двигателя, шумность, температура выхлопных газов в газодизельном режиме НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ !
В основном справедливость этих утверждений проверяется на практике по отзывам водителей ТС, что газодизельная машина везет свой вес, выходит на гору на той же передаче. что и дизельная и т.п. Однако, иногда, удается провести натурные испытания конвертированных газодизельных двигателей на моторном стенде и утверждения о неизменности характеристик в газодизельном режиме тоже подтверждаются.
Проверка на моторном стенде газодизельного двигателя CUMMINS KTA50
Экологические преимущества газодизельного двигателя
Двигатель работающий в газодизельном режиме обладает более совершенными экологическими характеристиками чем двигатель работающий на дизельном топливе.
Однако, степень уменьшения эмиссии экологических вредных веществ сильно зависит от режима работы двигателя и степени замещения дизельного топлива газовым.
По данным Еропейской ассоциации газомоторных транспортных средств при уровне замещения 50% дизельного топлива газовым ( метаном ) достигается следующее уменьшении эмиссии вредных веществ:
Еще можно почитать о газодизеле наши статьи :
Как влияет ГБО на двигатель [ОТВЕТ]
На эту тему написано очень много статей, которые описывают этот вопрос как с положительной, так и с отрицательной стороны. Отрицательное влияние ГБО на двигатель возможно, но только при несоблюдении основополагающих правил установки и использования ГБО (об этом чуть позже).
Итак, для начала определим, что в качестве газового топлива для автомобиля подходят два вида газа: пропан-бутан (СНГ) и метан (СПГ). Пропан-бутан – это сжиженный нефтяной газ, он очень схож по своим свойствам с бензином, поэтому он широко распространен на территории РФ и является основной альтернативой бензину. Именно про пропан-бутан и пойдет речь в этой статье.
Так как речь идет конкретно о влиянии газа на двигатель, не будем обсуждать общие плюсы и минусы автомобиля с ГБО, а разберем узконаправленный вопрос. Существуют мнение о вреде газового топлива на ДВС и наоборот – мнение о том, что ресурс двигателя увеличивается. Итак, предстоит немного внести ясность в столь противоречивые взгляды. Начнем с явных плюсов. Благодаря высокому октановому числу, газ в двигателе горит гораздо «мягче» бензина, тем самым оказывает меньшую ударную нагрузку на цилиндропоршневую группу и уменьшат её износ на 30-40 %. Газ попадает в двигатель в парообразном состоянии, что улучшает его смешивание с воздухом. Далее происходит более равномерное наполнение камеры сгорания и увеличивается эффективность горения. Также газ благоприятно влияет на моторное масло, которое играет большую роль в сроке службы двигателя. Во-первых, газ, попадая в камеру сгорания, не смывает маслянистую пленку со стенок цилиндра. Благодаря этому улучшается качество смазки деталей. Во-вторых, из-за отсутствия серы в составе газа значительно меньше нагружается (загрязняется) моторное масло, следовательно, оно дольше сохраняет свои чистящие и смазывающие свойства.
Теперь минусы. Основными аргументами противников ГБО являются утверждения, что двигатель создан для работы на бензине, что газ сушит двигатель и неизбежен прогар клапанов. Газ хоть и сильно похож на бензин по своим свойствам, но все же есть отличия. Во-первых, являясь чистым топливом, газ в своем составе не содержит побочных маслянистых примесей, которые создают дополнительную пленку между седлом клапана и самим клапаном. Действительно, это свойство газа ухудшает тепловой контакт клапана с седлом головы двигателя, чем затрудняет охлаждения клапана и, видимо, именно этот эффект имеют ввиду, когда употребляют выражение «газ сушит», так как топливо (ни бензин, ни газ) не участвует в прямом процессе смазки ни резинотехнических изделий, ни механических элементов двигателя.
Во-вторых, сам процесс горения газа отличен от горения бензина. Самые главные для нас отличия это температура горения и скорость горения. Газ, благодаря высокому октановому числу, горит медленнее бензина и с большей температурой.
Теперь давайте разберемся, как это отражается на работе двигателя и его ресурсе.
Температура отработанных газов на бензине в среднем составляет 500ºС. При правильной работе двигателя на газе температура выпуска повышается на 40-50ºС, т.е. всего на 8-10 %. Эти температурные изменения несущественны, так как температурный запас прочности у цилиндропоршневой группы гораздо выше. Этот эффект нанести вред двигателю и его ресурсу не может. А вот «мягкое» и «протяженное» горение не очень хорошо сказывается на выпускных клапанах при оборотах двигателя свыше 4500 об/мин. Это обусловлено тем, что при высокой скорости вращения двигателя горение должно происходить моментально, иначе в момент выпуска отработанных газов рабочая смесь будет догорать и перегревать выпускные клапана. Такой же эффект будет и при обеднении смеси. Именно поэтому на системах ГБО первого и второго поколения не рекомендовалось развивать обороты свыше 4000-4500 об/мин. Такой же эффект неизбежен и при неправильной настройке газовой системы, а точнее при обеднении смеси. Обедненная смесь характеризуется плохим воспламенением и долгим горением. Получить обедненную смесь можно неправильной регулировкой или малой производительностью газовой системы на высоких оборотах. Но все эти проблемы были решены с появлением систем четвертого поколения. Системы четвертого поколения отличаются тем, что полностью повторяют бензиновую систему и имеют возможность точнейшей регулировки подачи газа на всех режимах работы двигателя. Также в современных системах создана функция сохранения клапанов от перегрева на высоких нагрузках. Эта функция улучшает процесс горения и заключается в добавлении бензина при больших нагрузках на двигатель. Газовый блок управления при оборотах двигателя свыше 4000 об/мин начинает добавлять бензин, а на оборотах свыше 5000 об/мин автоматически переводит двигатель на бензин с последующим возвратом на газ.
Итак, можно подвести итог. Газ и бензин, безусловно, – это разное топливо, но у каждого есть свои преимущества и недостатки. На главный вопрос «Как влияет ГБО на двигатель?», взвесив все факты, отвечаем: при правильном выборе газового оборудования, грамотной установке и своевременном обслуживании системы, ресурс работы двигателя на газе, может, и не увеличивается, но уж точно не уменьшается. При этом параметры двигателя, работающего на газе, никак не отличаются от его параметров на бензине.
Но все это так только при соблюдении трех основных правил!
- Правильный подбор компонентов газовой системы под конкретный автомобиль и условия эксплуатации;
- Грамотная установка с соблюдением правил технического регламента;
- Полная настройка системы, в том числе настрой в движении.
Поэтому очень важно обратиться к профессионалам, которые имеют достаточный опыт в установке газового оборудования на автомобили и несущих ответственность за свою работу.
Авто на метане: какую модель выбрать
Самая актуальная тема для разговоров у владельцев автомобилей — это растущие цены на бензин. Расходы бьют по карману, но и отказываться от использования машины никто не хочет — не ходить же пешком. Решением может стать перевод автомобиля на газ: можно установить газобаллонное оборудование и начать экономить.
Использование метана позволяет в три раза сократить затраты на топливо, повышает ресурс мотора и экологичность автомобиля. Но есть и другое решение — покупка автомобиля, работающего на газомоторном топливе, прямо в салоне.
На сегодняшний день ПАО «АВТОВАЗ» выпускает две модели автомобилей, которые могут работать как на бензине, так и на природном газе метане — это автомобили LADA Vesta CNG и LADA Largus CNG. Рассмотрим каждую модель отдельно.
LADA Vesta CNG выпускается только в кузове седан, имеет модификацию, которая позволяет использовать два вида топлива: сжатый природный газ (метан) и бензин.
— Соответствие перспективным европейским требованиям по токсичности.
— Снижение затрат на топливо более чем в 3 раза – при работе на сжатом природном газе.
— Увеличение пробега полностью заправленного автомобиля (более 1000 км без дозаправки).
— Природный газ (метан) менее взрывоопасен, чем пропан и бензин.
— Работа на природном газе увеличивает ресурс мотора.
Газовый баллон для сжатого природного газа расположен за спинкой заднего сиденья и снабжен встроенным предохранителем и скоростными клапанами, исключающими возможность разрыва баллона и неконтролируемый выход газа при неисправности газопроводов. Заправочное устройство для заполнения газом расположено с правой стороны автомобиля в лючке рядом с горловиной бензобака.
ООО «П-Сервис+»
Запуск двигателя происходит на бензине с последующим автоматическим переключением на газ. В случае, когда газ в баллонах заканчивается, происходит автоматический перевод питания двигателя на бензин (при установке газобаллонного оборудования сохранен штатный 55-литровый бензобак). Также возможен перевод при помощи переключателя «газ/бензин».
LADA Largus CNG выпускается в трех исполнениях: фургон, 5-местный универсал и версия LADA Largus Cross.
Все автомобили семейства LADA Largus CNG оснащаются 16-клапанным двигателем LADA объемом 1,6 л и механической коробкой переключения передач. Природный газ закачивается в баллон объемом 90 л, рассчитанный на 22 кубометра сжатого метана. При этом в этой модели также сохранен 50-литровый штатный бензобак. При полной заправке LADA Largus CNG обладает запасом хода более 1 000 км.
Автомобиль всегда запускается на бензине и после прогрева двигателя автоматически переходит на природный газ. Если газ заканчивается, возобновляется использование бензина. Переключение с одного вида топлива на другой можно осуществить принудительно при помощи кнопки, расположенной на панели приборов, на ней находятся светодиоды, сигнализирующие о запасе газа на борту.
Важные преимущества
ООО «П-Сервис+»
Разумная экономия:
- Снижение затрат на топливо более 60% — при работе на сжатом природном газе.
- Увеличение пробега полностью заправленного автомобиля (более 1000 км без дозаправки при загородном цикле).
- Увеличение ресурса мотора при работе на природном газе.
Свобода выбора:
- Автомобиль остается двухтопливным (бензин-метан).
- Выбор используемого топлива осуществляется при помощи переключателя «газ/бензин».
- Двигатель адаптируется на работу с битопливной системой за счет установки расширителя функций блока управления двигателем.
Полный пакет документов:
Официальная гарантия:
Found a typo in the text? Select it and press ctrl + enter
считаем выгоду и ищем заправку — журнал За рулем
Полтора года назад президент страны заявил, что нужно развивать использование приоритетного для России альтернативного топлива — метана, а отнюдь не электричество. А где заправляться-то?
От сотен к тысячам
Материалы по теме
Локомотивом развития сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) выступает Газпром. Он же фактически монополист: из 423 работающих в стране метановых заправок ему принадлежат 312. В 2015–2018 годах Газпром построил 86 и реконструировал 13 АГНКС. План на уходящий год — 43 станции. В следующем году сеть должна вырасти до 500 комплексов. Лет через десять, глядишь, будем считать уже тысячами.
В стратегии развития значатся 17 приоритетных регионов. В частности, в Белгородской области число АГНКС вырастет к 2022 году с 8 до 39, в Ростовской — с 11 до 39 к 2021‑му. И это только станции Газпрома.
Появляются заправки, появляются и автомобили. Сейчас на российском рынке продается 229 метановых моделей. Почти все они коммерческие: автобусы, легкие, средние и тяжелые грузовики, спецтехника. Есть чисто метановые и битопливные версии российских и иностранных марок, заводские и переоборудованные спецфирмами.
Новеньких АГНКС в фирменной раскраске Газпрома становится больше с каждым месяцем.Новеньких АГНКС в фирменной раскраске Газпрома становится больше с каждым месяцем.
Вам сжать или налить?
Десятидневный автомобильный пробег «Газ в моторы — 2019» стартовал в Краснодарском крае и завершился в Санкт-Петербурге. В нем приняли участие Лады, автобусы четырех классов, включая туристический Volgabus Марафон, и грузовики — от УАЗа Профи до магистральных тягачей. И весь маршрут (2760 км) караван прошел исключительно на метане. Мы оказались в числе участников пробега.
Материалы по теме
Scania выставила два седельных тягача нового поколения. Один работает на компримированном (сжатом до 200 бар) природном газе — КПГ (по-английски — CNG). Говоря проще, это классический вид метана как автомобильного топлива. Вторая машина питается сжиженным природным газом (СПГ, латинская аббревиатура — LNG). Чтобы метан перевести в жидкое состояние, его охлаждают до —161,5 °C. Поэтому в автомобилях он хранится не в простых баллонах, а в криобаках под давлением до 16 бар. В чем преимущества? При сжижении метан уменьшается в объеме в 600 раз, и запаса газа в криобаке хватает примерно на столько же километров, сколько можно проехать на солярке в сравнимом по размеру топливном баке.
Классно? Разумеется! Но вот беда: СПГ-заправок в России — по пальцам можно пересчитать. Например, на всю Москву и область лишь одна, причем открыли ее только минувшей весной. А во всей стране — хорошо если пара десятков. Поэтому автомобили, питающиеся сжиженным метаном (в караване такой была не только Scania), сопровождал мобильный заправщик. Кстати, некоторые перевозчики, чьи машины работают вблизи заветной АГНКС, уже рискнули купить себе грузовики на СПГ.
Баллоны для сжатого метана (фото слева) и криобак для сжиженного (фото справа) на примере одной и той же модели Скании. И те и другие баки стоят с обеих сторон рамы и требуют равных объемов для размещения. Запас хода различается более чем вдвое: 500 км на сжатом метане против 1100 км на сжиженном.Баллоны для сжатого метана (фото слева) и криобак для сжиженного (фото справа) на примере одной и той же модели Скании. И те и другие баки стоят с обеих сторон рамы и требуют равных объемов для размещения. Запас хода различается более чем вдвое: 500 км на сжатом метане против 1100 км на сжиженном.
Брать будете?
С 2014 по 2018 год в России куплено 15 тысяч метановых автомобилей заводского исполнения. Поскольку ежегодно у нас продается около 200 тысяч единиц коммерческой техники — показатель неплохой.
Запас хода у газовых машин разный: Веста проезжает 350 км, туристический Volgabus Марафон и фуры на сжатом метане — до 450–600 км. По европейской части страны уже вполне можно передвигаться исключительно на метане, дотягиваясь от одной заправки до другой. Но есть еще одна проблема: львиная доля АГНКС расположена неудачно — на городских окраинах (это неудобно жителям города) либо в стороне от трассы (а это неудобно перевозчикам).
МодельСжигание метана HCCI для оптимизации управления зажиганием двигателя
Экологические требования для повышения топливной эффективности и снижения выбросов вызвали интерес к поиску альтернативы традиционным двигателям с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия. В то время как двигатели с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI) представляют собой жизнеспособное решение, все еще остаются серьезные проблемы, такие как сохранение контроля момента зажигания. С помощью таких инструментов моделирования, как программное обеспечение COMSOL Multiphysics®, вы можете проанализировать процесс сгорания в двигателе HCCI и получить более глубокое представление о способах усовершенствования управления зажиганием.
Разработка экологически безопасных двигателей будущего
На протяжении многих лет традиционные двигатели с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия помогали приводить в действие некоторые транспортные технологии, на которые мы полагались больше всего, от автомобилей и поездов до самолетов и кораблей. Но по мере развития транспорта и других технологий, использующих эти двигатели, все большее внимание уделяется сокращению выбросов и повышению эффективности топливных двигателей. Это не только побудило к оптимизации обычных двигателей, но также стимулировало поиск альтернативных типов двигателей, которые могли бы лучше соответствовать растущим экологическим требованиям.Одна из предлагаемых альтернатив — двигатели HCCI.
Испытания автомобильного двигателя HCCI. Изображение предоставлено Исследовательским центром горения. Под лицензией CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons.
HCCI — это тип внутреннего сгорания, при котором самовоспламенение гомогенной топливно-окислительной смеси достигается за счет процесса сжатия. По сравнению с двигателями обычных типов, двигатели HCCI имеют более низкую рабочую температуру и генерируют одновременное сгорание во всем объеме камеры сгорания.Благодаря равномерному процессу сгорания и относительно низкой температуре процесс HCCI выделяет меньше NOx и производит более чистый выхлоп. В этом смысле двигатели HCCI объединяют в себе лучшее из обоих миров, уравновешивая выбросы бензинового двигателя с эффективностью дизельного двигателя.
Хотя эта технология является многообещающей, необходимо преодолеть несколько важных проблем, одна из которых — определение угла опережения зажигания. В традиционных двигателях изменить время сгорания довольно просто с помощью модулей управления двигателем.Однако процесс беспламенного горения HCCI делает поддержание контроля над процессом намного более сложной задачей.
Моделируя процесс сгорания двигателя HCCI в COMSOL Multiphysics, вы можете лучше понять его поведение при воспламенении и определить способы оптимизации управления им. Давайте посмотрим на учебную модель, которая иллюстрирует это приложение, анализируя тенденции воспламенения в зависимости от начального давления, начальной температуры и топливных присадок.
Анализируйте HCCI метана с помощью COMSOL Multiphysics®
Прежде чем погрузиться в процесс сгорания, давайте рассмотрим гомогенную смесь, которая требуется для HCCI.Хотя формирование такой смеси с обычным дизельным топливом довольно сложно (небольшие капли в воздухе), топливо из природного газа (полностью газовая фаза) может быстро достичь однородных условий в цилиндре. Следовательно, эти виды топлива являются жизнеспособным вариантом для HCCI.
Имея это в виду, мы выбрали для нашего примера сжигание метана. В этом конкретном случае сжигание метана происходит в обедненных условиях, что означает подачу избытка окислителя. Для описания кинетики реакции и термодинамики этого механизма мы использовали GRI-3.0, используя механизм реакции 53 видов, участвующих в 325 реакциях. Импорт соответствующих файлов данных в интерфейс Reaction Engineering в COMSOL Multiphysics упростил настройку и доступ к данным, необходимым для нашей задачи.
Сама модель состоит из цилиндра сгорания с идеально перемешанной системой дозирования переменного объема. Этот предварительно определенный тип реактора доступен в качестве опции в интерфейсе Reaction Engineering .На рисунках ниже показан цилиндр двигателя, а также основные геометрические параметры его конструкции. Здесь D обозначает отверстие, Lc обозначает шатун, La обозначает рычаг кривошипа, а α обозначает угол поворота коленвала.
Цилиндр сгорания и его геометрические параметры. В этом случае D равно 13 см, Lc равно 26,93 см, а La равно 8 см. Учтите, что частота вращения двигателя составляет 1500 об / мин.
При расчете объема цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала поршень сначала находится в нижней мертвой точке.Это соответствует углу поворота коленчатого вала -180 °. Таким образом, угол в верхней мертвой точке определяется как ноль.
График зависимости объема цилиндра (камеры сгорания) от угла поворота коленчатого вала.
Моделирование сжатия и воспламенения топлива в двигателе HCCI
Мы можем начать с рассмотрения нашего анализа давления в цилиндре как функции времени, когда смесь метана и воздуха подвергается сжатию и воспламеняется. Начиная с нижней мертвой точки, поршень в конечном итоге достигает верхней мертвой точки после 0.02 секунды. При начальной температуре 400 К метан не воспламеняется. Это согласуется с результатами работы [5]. 1. Кроме того, мы наблюдали, что по мере увеличения начальной температуры задержка индукции, время которой можно оценить по градиенту давления, уменьшается.
Давление в баллоне как функция времени, когда смесь сжимается и воспламеняется.
На следующем графике мы можем увидеть распределение давления при изменении начального давления от 1 x 10 5 Па до 3 x 10 5 Па.Здесь начальная температура установлена на уровне 500 К. По мере увеличения начального давления концентрации компонентов в смеси топлива и воздуха также увеличиваются. Это приводит к ожидаемому увеличению воспламенения.
График, показывающий распределение давления при изменении начального давления.
Теперь, когда мы узнали больше о поведении зажигания в HCCI, давайте перейдем к задаче управления зажиганием. Сжигание в верхней мертвой точке считается оптимальным моментом в этом отношении (см.2). Результаты моделирования, показанные выше, показывают, что температура смеси на входе является параметром, который потенциально может быть настроен для воспламенения. Однако есть одна проблема: для правильного выбора времени часто требуется относительно высокая температура на входе. Такая высокая температура может отрицательно сказаться на характеристиках двигателя, уменьшая захваченную массу и объемную эффективность.
Вместо этого мы можем улучшить воспламенение, добавив небольшое количество присадок в смесь топлива и воздуха (Ссылка 3). Даже при относительно низкой температуре добавки химически активируют реакционную смесь.При начальной температуре 400 К воспламенение не может произойти в чистом метановом топливе; но процесс воспламенения будет значительно облегчен небольшим количеством добавки формальдегида (CH 2 O).
Результаты моделирования показывают, как небольшие количества формальдегидной добавки способствуют воспламенению.
В присутствии CH 2 O явно наблюдается повышенная реактивность. Но как это объяснить? Корень этой повышенной активности — открытие нового химического пути, который вызывает образование гидроксильного радикала.CH 2 O реагирует с O 2 с образованием H 2 O 2 , затем H 2 O 2 разлагается на реактивные радикалы OH. Эти радикалы бурно реагируют с молекулами топлива, что вызывает воспламенение.
На следующих графиках показаны молярные доли отдельных частиц в зависимости от угла поворота коленчатого вала. В первом случае в реакционной смеси содержится 0,13% CH 2 O. Во втором случае моделируется только чистый метан. Для каждого случая условия были настроены таким образом, чтобы возгорание происходило вблизи верхней мертвой точки, предлагая точку отсчета для сравнения концентраций веществ.При сравнении двух наборов результатов легко увидеть, что CH 2 O помогает стимулировать выработку HO 2 и H 2 O 2 . Это, в свою очередь, приводит к образованию радикалов ОН, которые имеют решающее значение для воспламенения топлива.
Графики молярных долей с добавлением формальдегида (слева) и только чистого метана (справа).
Развитие дизайна двигателей HCCI с помощью моделирования
Хотя технология HCCI существует уже много лет, интерес к ее использованию вырос, поскольку топливная экономичность и снижение выбросов стали более важными проблемами при проектировании двигателей.Как мы продемонстрировали на нашем примере модели, имитационные исследования могут служить мощным ресурсом для лучшего понимания процесса сгорания в двигателях HCCI и, таким образом, оптимизации степени контроля момента зажигания. Такие достижения еще больше расширяют возможности разработки экологически чистых двигателей для топлива в нашем будущем.
Дополнительные ресурсы по моделированию горения
Список литературы
- S.B. Файвленд и Д.Н. Ассанис, «Моделирование четырехтактного двигателя с воспламенением от сжатия с однородным зарядом для исследований сгорания и рабочих характеристик», SAE Paper 2000-01-0332 , 2000.
- D.L. Цветы, С. Асевес, К. Вестбрук, Дж. Р. Смит и Р. В. Диббл, «Детальное химико-кинетическое моделирование горения природного газа HCCI: влияние на состав газа 11 | ОДНОРОДНОЕ ЗАРЯДНОЕ ЗАЖИГАНИЕ МЕТАНА С КОМПРЕССИЕЙ и исследование стратегий контроля, J. Eng. Газотурбинная мощность , т. 123, нет. 2. С. 433–439, 2001. .
- M.H. Морси, «Контроль зажигания двигателей с воспламенением от сжатия с гомогенным зарядом, работающим на метане, с использованием присадок», Топливо , т.86, нет. 4. С. 533–540, 2007. .
Уф Фотолы Катализируйте фильтр для отработанного газа Вокс газовый фильтр 10000м3 / х Воздух
УФ ФОТО КАТАЛИЗ ФИЛЬТР ОТХОДЫЙ ГАЗ VOCS ГАЗОВЫЙ ФИЛЬТР 10000М3 / Ч ВОЗДУШНЫЙ ОБДУВ
В этом продукте используется высокоэнергетическое УФ-облучение ультрафиолетовым лучом зловонные газы, пахучие вещества мгновенно расщепляют молекулы и молекулы кислорода в воздухе, выделяют кислород, потому что свободный кислород несет положительные и отрицательные дисбалансы, которые должны объединяться с молекулами кислорода и производить озон, через ультрафиолетовую энергию и фотолиз озона, зловонные газы взаимодействуют с окислением, так что при разложении пахучие газы превращаются в низкомолекулярные соединения, воду и углекислый газ, а затем выводятся через систему выхлопных труб.
Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации!
Другие продукты дезодорации попутных газов:
Свяжитесь со мной для получения дополнительных параметров и предложения!
Характеристики продукта дезодоратор воздуха запах сточных вод :
Эффективное оборудование для УФ-фотолиза и окисления специально разработано для высокой концентрации зловонных газов и технологий очистки промышленных отработанных газов, разработанных продуктов с международным передовым уровнем, продукт в основном состоит из системы сбора газа, системы предварительной обработки газа, системы окисления фотолиза, системы автоматического управления .Через систему автоматического управления температурой выхлопных газов, влажностью, концентрацией, составом и другими настройками или мониторингом датчиков, а затем автоматически регулируют параметры системы окисления фотолиза для сохранения энергии и продления срока службы основных компонентов, а также для достижения лучший лечебный эффект.
Технические параметры дезодоратора воздуха от запаха сточных вод :
Объем воздуха | Диапазон номинальной мощности | Номинальное сопротивление ветра |
24000 м3 / ч | 14.4кВт / 220В-380В | <50 в год |
Свяжитесь со мной для уточнения параметров!
Области применения дезодоратора воздуха для запаха сточных вод :
Источники загрязнения | Название запаха |
Крафт-целлюлоза, нефтеперерабатывающие заводы, производство кокса, нефтехимия, газ, удаление фекалий, производство или переработка сероуглерода | Сероводород |
Крафт-целлюлоза, нефть и газ, фармацевтика, пестициды, синтетические смолы, каучук | Тиолы |
Крафт-целлюлоза и бумага, нефтепереработка, химикаты, управление отходами, очистные сооружения | Тиолы |
Азот, азотная кислота, кокс, удаление экскрементов, переработка мяса | Аммиак |
Обработка водных продуктов, животноводство, кожа, обработка костным клеем | Амин |
Вывоз экскрементов, очистка сточных вод, кокс, мясная гниль, убой скота | индейцев |
Топливо, взрывчатые вещества | Нитрил |
Нефтепереработка, нефтехимия, карбид кальция, коксование, химические удобрения, выхлопные газы, краски, растворители, чернила и печать | Углеводород |
Нефтепереработка, нефтехимия, фармацевтика, выхлопы двигателей внутреннего сгорания, утилизация отходов, литье | Альдегиды |
Обзор основных ТТХ оборудования:
1. Эффективное устранение запаха: Эффективное удаление летучих органических соединений (ЛОС), неорганических соединений, h3S, Nh4, тиолов, других основных загрязнителей и различных запахов, эффективность дезодорации при удалении может достигать более 99%, эффект десульфуризации значительно превышает В 1993 году Китай обнародовал стандарты выбросов пахучих загрязнителей (GB14554-93).
2. Без добавления какого-либо материала : требуется только оборудование, соответствующее выхлопной трубе и отвод мощности, зловонный газ с помощью оборудования для очистки дезодорирующего разложения, без добавления каких-либо материалов, участвующих в химических реакциях.
3. Сильная адаптивность : может адаптироваться к высокой концентрации, большому объему, различным дезодорациям и очистке запахов, может работать 24 часа в сутки непрерывно, стабильно и надежно.
4. Низкие эксплуатационные расходы: это оборудование без каких-либо механических воздействий, без шума, без необходимости в управлении персоналом и ежедневном обслуживании, только для регулярного осмотра. Это оборудование с низким энергопотреблением, сопротивление ветра оборудования чрезвычайно низкое (<50 Па), оно может значительно сэкономить потребление энергии ветра.
5. Легкое оборудование занимает небольшую площадь: подходит для компактных помещений, небольших площадок и других особых условий.
6. Высококачественные импортные материалы: с высокими противопожарными и антикоррозийными характеристиками, стабильной производительностью и длительным сроком службы.
7. Газы с неприятным запахом, не требующие специальной предварительной обработки, , например, он может нормально работать при нагревании, увлажнении и другом оборудовании, рабочая температура от -30 ℃ до 95 ℃, влажность от 30% до 97%, значения pH между 3 и 11.Но если имеется много паров газа или пыли, ее необходимо проводить в дополнение к очистке от воды или пыли, иначе это повлияет на эффект очистки, сократив срок службы УФ-ультрафиолетовой лампы, увеличив эксплуатационные расходы.
8. Защита окружающей среды высокотехнологичные продукты: с использованием самых передовых технологических концепций, разработал высокотехнологичный продукт для очистки окружающей среды, может полностью разлагать токсичные и опасные вещества в газах с неприятным запахом и может достичь идеального дезодорирующего эффекта.Дурно пахнущие газы за счет разложения могут быть полностью достигнуты в звуковой эмиссии, без вторичного загрязнения, при этом достигается эффективная дезинфекция и эффект стерилизации.
Основные продукты
Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации!
FAQ
Как насчет качества нашей машины? Наша машина изготовлена в строгом соответствии с национальными и международными стандартами.Перед отправкой мы проверяем каждую машину.
Как насчет цены машины?
Мы можем предложить самую низкую цену, чем рыночная.
Мы делаем предложение машины в кратчайшие сроки для любого клиента.
Скидка на машину может быть предоставлена в зависимости от количества.
Как насчет послепродажного обслуживания вашей компании?
Наш инженер может установить машину за границей.
Гарантийный срок на нашу машину — один год.
Запасные части поставим в любое время.
Просто отправьте запрос в текстовое поле ниже!
.Высокопроизводительный генератор газового двигателя метана10кв-500квт
Высокопроизводительный газовый генератор на метане мощностью 10кВт-500кВт
Технические параметры газогенератора на метане мощностью 80 кВт
Функция: 1. Принять контроллер генераторной установки с ЖК-дисплеем, используя микропроцессор в качестве ядра. 2. Принять ATS (автоматический переключатель передачи) для достижения автоматического перехода от генерируемой электроэнергии к электросети 3. Мониторинг и отображение напряжения, тока, частоты, активной мощности, полной мощности, коэффициента мощности генерируемой электричество / сеть электричество 4.Мониторинг и отображение температуры воды в генераторной установке, давления масла, скорости вращения, напряжения батареи, часов работы, суммарной суммарной мощности и количества пусков 5. Аварийный сигнал защиты и автоматическое сохранение неисправностей при высокой температуре воды, низком давлении масла, двойном превышении скорости , перегрузки по току, перенапряжения, превышения частоты и обрыва фазы и т. д. Дополнительные устройства: Устройство когенерации, звукоизоляционный шкаф, устройство автоматического параллельного подключения к сети, система аварийного охлаждения и т. д.
Область применения: Генератор природного газа: трубопроводный природный газ, сжиженный природный газ (СПГ), угольная промышленность, сырая нефть Генератор биогаза: молочная и птицефабрика, пищевая промышленность (крахмал, спирт , пальмовое масло), промышленные отходы, переработка био-мусора, свалка Генератор СУГ: Нефтяная промышленность Генератор биомассы: сельскохозяйственная солома, древесная щепа и т. Д.
000 000 000 000 000 000 000 000 000 .Марка НПТ 500 кВт генератор газа на метанеГазогенератор на метане марки NPT мощностью 500 кВт Техническая спецификация генератора на метановом газе мощностью 500 кВт марки NPT
Наш патент на газогенератор:
Реальная фотография генератора: генератор:
Настоящее фото нашей компании:
Наши клиенты: 9000 9000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||