Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование эффективности рециркуляции отработавших газов на газовых двигателях

Сведения об участнике
ФИО
Зарипов Риваль Эдуардович
Вуз
Набережночелнинский институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет "
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Тяжелое и среднее машиностроение
Тема
Исследование эффективности рециркуляции отработавших газов на газовых двигателях
Резюме
На сегодняшний день одной из актуальнейших проблем создания современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является проблема экологии. ДВС, работающие на природном газе, не являются исключением, несмотря на то, что выброс основных токсичных компонентов такими двигателями заметно ниже в сравнении с дизелями и бензиновыми ДВС. Без дополнительного оборудования их системами снижения токсичности отработавших газов (ОГ) они не могут соответствовать экологическому классу Евро-6. На рассмотрение возьмем рециркуляцию отработавших газов.
Ключевые слова
Двигатель внутреннего сгорания, отработавшие газы, рециркуляция отработавших газов, рециркулируемые газы, сопло Вентури, мощностно-экономические показатели, степень рециркуляции
Цели и задачи
Исследование эффективности рециркуляции отработавших газов на газовых двигателях и выбор наиболее оптимальной и эффективной схемы рецтркуляции отработавших газов
Введение

ДВС, работающие на ПГ, не являются исключением не смотря на то, что выброс основных токсичных компонентов такими двиг. заметно ниже в сравнении с дизелями и бензиновыми ДВС. Использование традиционных способов снижения токсичности отработавших газов (ОГ) в газовых двигателях (ГД), в том числе и за счет позднего начала впрыскивания топлива, т.е. уменьшения угла опережения впрыскивания топлива, приводит к постепенному ухудшению топливной экономичности двигателя. Ее решение требует применения в ГД доп. систем очистки и нейтрализации токсичных компонентов ОГ, а также, например, системы рециркуляции отработавших газов, совместно с оптимизацией конструктивных и регулировочных параметров.

 

Методы и материалы

В данной работе были проведены тепловые расчеты и расчеты на выбросы газового двигателя с различными схемами систем рециркуции отработавших газов. Изготовлен опытный образец рециркуляции и проведены моторные испытания с целью определение ее эффективности.

Описание и обсуждение результатов

Задачами экспериментального исследования являются:

            Во-первых, проверка целесообразности применения теоретически разработанной организации рабочих процессов с использованием РОГ и характеристики управления основными регулировками процесса сгорания.

            Во-вторых, определить оптимальный для транспортного дизеля (ТД) состав системы РОГ высокого давления с точки зрения достижения наилучших соотношений между выбросами ВВ с ОГ и топливной экономичностью двигателя.

            В-третьих, получение данных по двигателю для настройки математической модели и проверки адекватности результатов расчетов с экспериментальными данными.

            Следует отметить, что проведение расчетных исследований на математической модели может дать правильные результаты лишь в том случае, если используемая математическая модель адекватна исследуемому объекту. Таким образом, проведению расчетных исследований должен предшествовать этап идентификации математической модели, имеющий целью проверку ее адекватности и уточнение значений коэффициентов, используемых в расчетных методиках.

Вывод:

  1. Из двух способов управления степенью рециркуляции предпочтительным является способ 1 (регулировка заслонкой РГ, при открытой заслонке НВ), второй способ управления (регулировка заслонкой НВ, при открытой заслонке РГ) неприемлем ввиду увеличения сопротивления в смесителе при закрытии заслонки НВ и значительного падения давления наддувочного воздуха, снижения расхода воздуха и, как следствие, ухудшения топливной экономичности двигателя.
  2. Применение на газовом двигателе «охлаждаемой» РОГ позволяет без воздействия на регулировку двигателя значительно снизить выбросы NOx c ОГ во всем поле скоросных и нагрузочных режимов работы двигателя. При этом, однако, на режимах высоких и частичных нагрузок работы двигателя несколько ухудшается топливная экономичность и снижаются мощностные характеристики.
  3. Наилучшей схемой системы РОГ является система РОГ с соплом Вентури с подводом ОГ после ТКР и ОНВ с установкой EGR-охладителя.

Достоинства данной схемы:

  1. В схеме РОГ с соплом Вентури с подводом после ТКР и ОНВ по сравнению с РОГ на вход ТКР исключается загрязнение проточных частей компрессора и ОНВ сажей, их коррозия под действием конденсата из паров азотной и серной кислот, которые присутствуют в РГ, а также воздействие высокой температуры смеси воздуха с РГ на колесо компрессора и детали ОНВ;
  2. Использование сопла Вентури позволяет улучшить положительный перепад давлений ∆ррог за счет подвода РГ в область горловины сопла, где как раз и обеспечивается наименьшее статическое давление охлажденного наддувочного воздуха;

Использование сопла Вентури позволяет обеспечить равномерно смешивание РГ с надувочным воздухом при наименьших габаритах двигателя.

Используемые источники
1. Griesche D. Стратегии разработок дизельных двигателей для грузовых автомобилей с целью снижения токсичности выхлопа до норм Евро-2 и выше.
2. Зельдович Я.Б. и другие. Окисление азота при горении.
3. Звонов В.А. Образование загрязнений в процессах сгорания.
4. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания.
5. Звонов В.А. и другие. Клапан с гидравлическим приводом для отбора проб газа из цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
6. Звонов В.А. и другие. Влияние параметров впускного воздуха и противодавления выхлопу на состав отработавших газов дизеля.
7. Newhall H.K. и другие. Direct Spectroscopic Determination of Nitrie Oxide in Reciprocating Engine Cylinders.
8. Starkman E.S. и другие. An Investigation into the Formation and Modification of Emission Precursors.
9. Войнов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях.
Information about the project
Surname Name
Zaripov Rival Eduardovich
Project title
Research of efficiency of the exhaust gas recirculation in gas engines
Summary of the project

To date, one of the most urgent problems of development of modern internal combustion engines (ICE) is an environmental problem. Internal combustion engine running on natural gas, are no exception, despite the fact that the release of the main toxic components such engines significantly lower compared to gasoline and diesel internal combustion engines. Without additional equipment of their systems, emission control (exhaust gas), they may not meet environmental class Euro-6. In consideration take the exhaust gas recirculation.
Keywords
The internal combustion engine exhaust gases, exhaust gas recirculation, recycled gases venturi nozzle horsepower and economic indicators, the degree of recycling