Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Научный журнал Современные наукоемкие технологии ISSN 1812-7320 Перечень ВАК ИФ РИНЦ 1,021

Что такое двухтопливный двигатель

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) широко используется в качестве энергетической установки для транспортных средств и в обозримом будущем не уступит свои позиции. Однако коэффициент полезного действия (КПД) ДВС значительно ниже того же электродвигателя [1]. Поэтому повышение КПД рабочего цикла ДВС есть немаловажная задача.

Развитие двигателестроения всегда сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции двигателей. Еще в 1906 г. наш соотечественник В.И. Гриневецкий предложил методику теплового расчета рабочего цикла, которая легла в основу теории процессов ДВС. Тепловой расчет ДВС до сих пор лежит в основе проектирования и анализа рабочих процессов этих двигателей и позволяет еще на стадии проектирования двигателя прогнозировать целесообразность воплощения в «жизнь» того или иного рабочего цикла, проанализировать действительные циклы существующих ДВС. Так вот, анализ существующих традиционных рабочих циклов ДВС показал, что их модернизация ввиду развития современных технологий становится все менее эффективной. Потому возникает необходимость рассмотреть другие варианты протекания рабочего цикла в ДВС. Сегодня рассматриваются, например, такие варианты: отключение части цилиндров двигателя на режимах малых и частичных нагрузок [2, 3]; ввод воды в цилиндры ДВС; применение нетрадиционных рабочих циклов [4]. Все эти методы далеко не новы, они достаточно хорошо исследованы, но тем не менее представляют интерес.

Рассмотрим некоторые преимущества каждого из представленных вариантов.

Отключение части цилиндров двигателя применяют на режимах малых, частичных нагрузок или холостом ходу, когда от двигателя нет необходимости получать большую мощность. Данный способ повышения эффективности рабочего цикла под собой не подразумевает прямого изменения рабочего цикла, однако позволяет «рабочие» цилиндры двигателя «догрузить» и по скоростной характеристике их эффективную мощность максимально приблизить в область кривой минимального удельного расхода топлива, что повысит эффективность использования теплоты в цилиндрах двигателя. В результате можно добиться экономичности двигателя на 25–30 %, особенно при эксплуатации в городском цикле [5].

Ввод воды в цилиндры ДВС в мелкораспыленном состоянии вместе с впускным воздухом позволяет охладить воздух, попадающий в двигатель, и впускной коллектор, что способствует повышению коэффициента наполнения. В то же время, попадая в нагретую до 300–600 °С горячую камеру сгорания маленькие капли воды моментально испаряются, превращаясь в пар, который очищает детали цилиндропоршневой группы. При испарении вода расширяется в 1700 раз от своего объема в жидком виде, что создает дополнительное давление на поршень, которое выражается в повышении крутящего момента двигателя. Более того, вода снижает температуру зоны горения, что дает возможность форсировать ДВС по степени сжатия, уменьшить выделение окислов азота [6].

Применение нетрадиционных рабочих циклов способствует максимальному использованию энергии отработавших газов сгоревшего топлива и повышению КПД двигателя.

В статье предлагается рассмотреть конструкцию дизельно-парового ДВС (рисунок), сочетающего все представленные варианты. В качестве прототипа принята конструкция двигателя Чарльза Данкера [7]. Для простоты рассмотрим двухцилиндровый двигатель, в котором можно реализовать дизельный и дизельно-паровой режимы. На самом деле количество цилиндров может быть различное (4, 6, 8 и т.д.), позволяющее создать пары цилиндров для реализации дизельно-парового режима. Как видно из рисунка, двигатель представляет собой обычный двухцилиндровый ДВС, но имеет клапанный механизм 9, позволяющий переводить двигатель на дизельно-паровой режим работы, и комбинированную форсунку 12, которая обеспечивает подачу либо топлива, либо воды в зависимости от режима работы двигателя.

Дизельно-паровой двигатель внутреннего сгорания: а – дизельный режим; б – дизельно-паровой режим; 1 – коленчатый вал; 2, 16 – шатуны; 3, 14 – цилиндры; 4, 15 – поршни; 5, 11 – впускные клапаны; 6 – впускной коллектор; 7 – форсунка подачи топлива; 8, 13 – выпускные клапаны; 9 – клапанный механизм; 10 – выпускной коллектор; 12 – комбинированная форсунка

Рассмотрим возможные режимы работы дизельно-парового двигателя.

Дизельный режим. В дизельном режиме работа дизельно-парового двигателя ничем не отличается от работы известных четырехтактных дизелей и включает такты впуска, сжатия, сгорания и рабочего хода, выпуска. Подробно работу на данном режиме рассматривать не будем, так как этот традиционный цикл достаточно хорошо известен. Однако отметим, что процессы на данном режиме будут повторяться в каждом цилиндре 3 и 14 через два оборота коленчатого вала, то есть 7200 в последовательности, представленной в табл. 1 и 2

Читать еще:  Что означает двигатель tdci

Процессы, протекающие в цилиндрах ДВС в дизельном режиме

Принцип работы двухтопливной системы ДВС.

Включение кнопки- * РАБОТА НА ДИЗЕЛЬНОМ ТОПЛИВЕ*

1- открываются электромагнитные клапаны 14,17. Включается насос 8.

2- Путь топлива : расходная цистерна ДТ — магистраль 4 — фильтр грубой (тонкой ) очистки- —топливоподкачивающий насос — невозвратный клапан- к ТНВД — форсунка. Отсечное (избыточное топливо ДТ ) сливается через клапан 17. На посту загорается лампа * работа на дизельном топливе*

Работа на моторном топливе при положении переключателя (авт-руч) в положении *автомат* :

1. одновременно вступает в работу насос 22 и прокачивает топливо по маршруту: расходная цистерна 1—фильтр—насос—подогреватель топлива—фильтр—эмк 14 – невозвратный клапан 3 магистраль 2 – расходная цистерна.

2. по достижении достаточной температуры или вязкости (по вискозиметру) топлива реле 18 обесточит ЭМК 14,17 и замыкает контакты ЭМК 13,15, отключается насос дизельного топлива

Дизель работает на моторном топливе, на пульте загорается лампа * работа на моторном топливе*

. Отклонение вязкости от оптимального значения не только ухудшает процесс сгорания топлива, но и увеличивает износы ЦПГ и топливной аппаратуры.
Вязкость жидкости зависит от её температуры. Таким образом, для подготовки топлива перед подачей в двигатель необходим автоматический регулятор вязкости. При этом во всех без исключения современных системах предусматривается астатическая характеристика регулирования вязкости топлива, чтобы её значение перед форсунками двигателя оставалось постоянным на всех нагрузках.

По требованию Регистра расходные и отстойные цистерны должны быть оборудованы быстрозапорными клапанами (БЗК),установленными на выходе расходного трубопровода. Закрытие расхода из цистерн можно производить дистанционно с помощью специального тросика, выведенного на палубу (в случае протечек или пожара).

Топливные фильтры, как правило, устанавливаются на двигателе, причем двойные. В работе на судовом двигателе всегда только одна секция. Фильтрующие элементы грубой очистки могут быть сетчатые ( ячейки диаметром 0.3мм и более). Для тонкой очистки применяются фильтры сетчатые и на бумажной основе, задерживающие загрязнения диаметром до 0.02мм. На современных дизелях малой и средней мощности., как правило, применяются бумажные одноразовые

фильтрующие топливные элементы.

Для лучшего наполнения топливных насосов высокого давления топливо перед ТНВД подается под давлением при помощи топливоподкачивающих насосов,создающими давление 0.3-5 кгсм 2 . по конструкции они могут быть поршневые и шестеренчатые, навесные и с приводом от электродвигателя

Топливные насосы высокого давления.

В задачи ТНВД входит:

1 дозирование порции (цикловой подачи) подаваемого в цилиндр топлива с заданным режимом работы.

2 обеспечение требуемого момента начала подачи топлива(угла опережения до прихода поршня в ВМТ в конце такта сжатия) и продолжительности, характеристики впрыска ( закона подачи).

3 обеспечение давления впрыска, при котором будет обеспечено качественный распыл в камере сгорания.

По конструкции ТНВД подразделяются на насосы клапанного типа и золотниковые, блочные и индивидуальные (на каждый цилиндр).

ТНВД блочный и индивидуальный ТНВД индивидуальный

золотникового типа клапанного типа.

В ТНВД золотникового типа регулировка количества топлива осуществляется путем поворота плунжера, а в клапанного типа- путем открытия в разный момент времени клапана на слив из нагнетающей полости.

Во всех насосах ,несмотря на их разнообразие, основным элементом является плунжерная пара, состоящая из плунжера и прецизионно подогнанной к нему втулки с зазором 2.5-4 мкм.

В дизелях малой и средней мощности наибольшее распространение получили насосы золотникового типа, на мощных дизеля применяются ТНВД клапанного типа.

изменение количества перепускаемого топлива на части хода

регулировка количества топлива (отсечка подачи) осуществляется за счет специального выреза на плунжере.

В обоих вариантах используются три способа организации подачи топлива:

а)— перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале подачи (насосы с регулированием по началу подачи).

Б)— перепуск излишнего количества топлива осуществляется в конце подачи ( с регулированием по концу подачи).

В)— перепуск излишнего количества топлива осуществляется в начале и в конце подачи (насосы со смешанным регулированием).

MAN Energy Solutions поставит 10 двигателей для линейки ME-GI супер-нефтетанкеров

Двухтопливными двигателями MAN будут оборудованы 10 танкеров типоразмера VLCC, строящихся для трех разных судовладельцев

Немецкий производитель судовых двигателей MAN Energy Solutions (прежнее название MAN Diesel and Turbo) получил контракт на поставку 10 двухтопливных двигателей серии MAN B&W 7G80ME-GI Mk9.5 для десяти нефтетанкеров типоразмера VLCC дедвейтом 300 тыс. тонн. Как сообщила пресс-служба MAN, заказы поступили от трех разных владельцев танкерного флота: Advantage Tankers (заказ на 4 ед.), AET (3 ед.) и International Seaways (3 ед.)

Читать еще:  V12 двигатель сколько лошадиных сил

После постройки суда, оборудованные этими двухтопливными двигателями, будут переданы владельцами в тайм-чартер одной из крупных нефтяных компаний. Производством этой партии двигателей займется южнокорейский лицензионный производитель – завод HSD Engine, а танкеры будут построены на судостроительных мощностях DSME.

Отмечается, что двигатель MAN Energy Solutions с газовой инжекцией ME-GI установил новый промышленный стандарт для двухтактных движительных установок на борту, включая такие суда, как контейнеровозы, сухогрузы, танкеры, СПГ-танкеры и морские автомобилевозы. Двигатель типа ME-GI позволяет судовладельцам и операторам флота соблюдать международные экологические требования, обеспечивая их высокоэффективной двухтактной технологией, без выбросов парниковых газов.

Принципы работы ME-GI предусматривают плавное переключение с работы на газе на дизель. Двигатель ME-GI является наиболее экологически чистой технологией, доступной в сегменте двухтактных двигателей.

MAN Energy Solutions также расширила двухтопливную линейку двигателей и представила на рынок двигатель ME-LGI (-Liquid Gas Injection), который работает на сжиженном углеводородном газе (СУГ), метаноле и других жидких газах.

В январе 2021 года компания сообщила, что она уже поставила более 360 блоков низкооборотных двухтопливных двигателей линейки ME-GI. При этом на тот момент такие двигатели отработали в совокупности более 1,5 млн часов, используя СПГ.

Компания MAN Energy Solutions (головной офис — Аугсбург, Германия) основана в 1758 году и сегодня является мировым лидером на рынке крупных дизельных двигателей для использования на судах и электростанциях. В июне 2018 года компания объявила о смене своего прежнего названия MAN Diesel and Turbo. MAN Energy Solutions является одним из трех ведущих поставщиков турбомашин. В компании работают около 14,5 тыс. работников в более чем 120 центрах, расположенных в Германии, Дании, Франции, Чехии, Индии и Китае.

Линейка продукции компании включает двухтактные и четырехтактные двигатели для морских судов и стационарных объектов, турбокомпрессоры и винты, газовые и паровые турбины, компрессоры и химических реакторы. MAN Energy Solutions входит в энергетическое подразделение группы MAN SE, одной из 30 ведущих немецких компаний. В 2015 году MAN Energy Solutions приобрела и интегрировала в свою структуру поставщика топливного газа компанию Cryo AB, под новым брендом MAN Cryo, которая сегодня предлагает на рынке системы для хранения, распределения и обработки различных сжиженных газов.

Двухтопливный автомобиль

Двухтопливные транспортные средства — это автомобили с многотопливными двигателями, которые могут работать на двух видах топлива. В двигателях внутреннего сгорания одно топливо — бензин или дизельное топливо , а другое — альтернативное топливо, такое как природный газ (КПГ) , СНГ или водород . [1] Два топлива хранятся в отдельных баках, и в некоторых случаях двигатель работает на одном топливе, в других — оба топлива используются одновременно. Двухтопливные транспортные средства могут переключаться с бензина или дизеля на другое топливо вручную или автоматически. [2] [3] [4] [5]

Наиболее распространенная технология и доступно на рынке альтернативного топлива для би-топливо бензиновых автомобилей Автогаз (LPG) , а затем природный газ (СПГ) , [6] , и она используется в основном в Европе. В Польше, Нидерландах и странах Балтии много автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе. В настоящее время Италия имеет наибольшее количество автомобилей, работающих на КПГ, за ней следует Швеция. Они также используются в Южной Америке , где эти автомобили в основном используются в качестве такси в основных городах Бразилии и Аргентины . Как правило, стандартные бензиновые автомобили модернизируются в специализированных мастерских, что предполагает установку газового баллона. в багажнике и система впрыска LPG или CNG и электроника.

Содержание

  • 1 Дизельные преобразования
    • 1.1 Низкая и средняя скорость преобразования
    • 1.2 Высокая скорость преобразования
  • 2 Общие функции преобразования
  • 3 типа используемого газа
  • 4 Соотношение дизель / газ
  • 5 автомобилей
    • 5.1 Заводские двухтопливные легковые автомобили
    • 5.2 Заводские двухтопливные пикапы
  • 6 См. Также
  • 7 ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Дизельные конверсии [ править ]

Дизельный двигатель — это двигатель с воспламенением от сжатия и не имеет свечи зажигания. Для работы дизельного двигателя с альтернативным горючим источником топлива , такого как природный газ , в двух видах топлива системы , используемой с природным газом в качестве основного топлива , а дизельное топливо используется для зажигания газовой смеси воздуха / внутри цилиндра (, часть дизельное топливо впрыскивается в конце такта сжатия, тем самым сохраняя исходный принцип работы дизеля) [7]

Читать еще:  В чем измеряют силу двигателя

Работа на двух видах топлива в этом случае означает, что двигатель использует два топлива (газ и дизельное топливо) одновременно, в отличие от биотоплива, что означает, что двигатель может иметь возможность использовать любое топливо отдельно.

Обычно существует два типа преобразования — низкая скорость (ниже 1000 об / мин ) и высокая скорость (от 1200 до 1800 об / мин).

Низкая и средняя скорость преобразования [ править ]

Впрыск газа во впускной коллектор баллона осуществляется отдельными газовыми электромагнитными клапанами, установленными как можно ближе к впускным клапанам. Клапаны регулируются по времени и управляются блоком управления впрыском. Эта система прерывает подачу газа в цилиндр при длительном перекрытии впускных и выпускных клапанов (что типично для тихоходных и среднеоборотных двигателей — внутри клапана происходит продувка цилиндра). Это позволяет избежать значительных потерь газа и предотвратить опасный поток газа в выпускной коллектор.

  • Это преобразование адаптировано для двигателей с низкой частотой вращения до 1000 об / мин.
  • Система перевода промышленного дизельного двигателя на двухтопливный режим путем замены 70-90% природного газа на дизельное топливо или HFO.
  • Впрыск газа осуществляется непосредственно перед впускным клапаном высокоскоростным электромагнитным инжектором, по одному или двум инжекторам на каждый цилиндр.

Высокая скорость преобразования [ править ]

Газ смешивается с воздухом общим смесителем, установленным перед турбокомпрессором (-ами). Расход газа регулируется дроссельной заслонкой, которая управляется специальной системой управления с помощью электроники в соответствии с требуемой мощностью и частотой вращения двигателя. Чтобы избежать детонации двигателя, установлен детектор / контроллер детонации, что позволяет двигателю работать с наиболее эффективным соотношением газ / дизельное топливо.

  • Подходит для всех быстроходных двигателей, 1200-1800 об / мин.
  • Система перевода промышленного дизельного двигателя на двухтопливный режим с заменой 50-80% природного газа на дизельное топливо.
  • Газ и воздух смешиваются за воздушным фильтром перед турбокомпрессором центральным смесителем.

Общие функции преобразования [ править ]

Используемые типы газа [ править ]

Обычно для двухтопливных операций используется КПГ (сжатый природный газ) или СПГ (сжиженный природный газ) . Оба они также в основном используются для преобразования генераторных установок , потому что двигатель не теряет выходную мощность.

В последние годы используется биогаз . Биогаз состав и теплотворная способность должны быть известны, чтобы оценить , если конкретный тип биогаза подходит. Теплотворная способность может быть проблемой, поскольку биогаз получают из разных источников, а во многих случаях теплотворная способность низкая. Вы можете представить, что вам нужно залить в баллон достаточный объем газа, чтобы заменить дизельное топливо. нефть (или, лучше сказать, заменитель энергии, поставляемый дизельным топливом). Если теплотворная способность (энергия) биогаза была очень низкой, необходимо ввести действительно большой объем биогаза в цилиндр, что может быть технически невозможно. Кроме того, состав биогаза должен быть склонен к воспламеняющимся газам и быть максимально отфильтрован от негорючих соединений, таких как диоксид углерода.

Попутный газ — это последний вид газа, который обычно используется для двухтопливного преобразования генераторных установок. Попутный газ — это природный газ, обнаруженный в сочетании с нефтью, либо растворенный в нефти, либо в виде шапки свободного газа над нефтью. Это означает, что он почти такого же качества, как КПГ или СПГ. [9]

Соотношение дизель / газ [ править ]

Это зависит от технического состояния двигателя, особенно системы впрыска. Типичное соотношение дизельное топливо / газ составляет 40/60% для высокоскоростных двигателей. Если рабочая мощность двигателя постоянна и находится в пределах 70-80% от номинальной мощности, то можно достичь отношения до 30/70%. [10] Если рабочая мощность ниже (например, 50% от номинальной мощности) или если есть отклонения, коэффициент составляет около 45/55% (используется больше дизельного топлива). Для низкоскоростных преобразователей можно достичь соотношения дизельное топливо / газ до 10/90%. Как правило, невозможно гарантировать точное соотношение дизельное топливо / газ без проведения испытаний после преобразования.

Транспорт [ править ]

Aftermarket «двухтопливное» и даже «три-топливо» преобразование также доступны.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector