Разработка способов адаптации газодизельных двигателей сельскохозяйственных тракторов к работе на СУГ
- Авторы: Годжаев З.А.1, Уютов С.Ю.1, Овчинников Е.В.1
-
Учреждения:
- ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
- Раздел: Тепловые двигатели
- URL: https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/624202
- DOI: https://doi.org/10.17816/2074-0530-624202
- ID: 624202
Цитировать
Полный текст
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
В настоящей статье изложены способы организации без детонационного сгорания сжиженных углеводородных газов (пропан-бутановых смесей) (СУГ) в цилиндре газодизельного двигателя с запальной дозой не более 25%, на режимах максимальной мощности. Добавление части отработавших газов и воды в парообразном состоянии в топливную смесь, при использовании катализатора на основе никеля в камере сгорания газодизельного двигателя, который запускает реакцию конверсии низших алканов, обеспечивает надежное без детонационное сгорание топливного заряда. Никелевый катализатор является переносчиком кислорода, что обеспечивает цикличность реакций около его поверхности в камере сгорания газодизельного двигателя: окисление металла при продувке камеры сгорания; конверсию алканов на тактах сжатия и сгорания. Проблема науглероживания катализатора решается выжиганием отложений при сгорании топливного заряда. Организация топливной паро-газовоздушной смеси с последующим сгоранием в присутствии катализатора обеспечивает улучшенные экологические, топливно-экономические характеристики газодизельного двигателя во всем диапазоне эксплуатационных режимов и повышает его надежность.
Полный текст
При существующих в сельском хозяйстве затратах на топливо до 25 % от себестоимости сельскохозяйственных культур использование сжиженных углеводородных газов (пропан-бутановых смесей) (СУГ) в газодизельных двигателях обеспечит снижение себестоимости сельскохозяйственной продукции на 12 %, что связано с более низкой ценой (в 2,5 раза) СУГ по сравнению с дизельным топливом.
Адаптация тракторной техники к работе на газомоторном топливе производится по следующим вариантам: дизельные двигатели тракторов адаптируются для работы по газодизельному циклу, бензиновые - по газовому циклу с искровым зажиганием [1]. Тракторы, выполняющие транспортные работы и работы по обслуживанию животноводческих ферм, могут адаптироваться в моно топливные с зажиганием от искры.
Применение СУГ в тракторной технике по газодизельному процессу сдерживается появлением детонации в цилиндропоршневой группе на режимах более 80 % мощности с возможным последующим разрушением двигателя. На настоящий момент известны разработанные образцы газодизельных двигателей, работающих на сжиженном углеводородном газе, с запальной дозой 45...70 %, при бездетонационном сгорании газовоздушной смеси [2].
В ФГБНУ ФНАЦ ВИМ длительное время проводились исследования по переводу сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо, были разработаны и изготовлены опытные образцы тракторов, работающих на компримированном и сжиженном природном газе: газодизельные модификации сельскохозяйственных тракторов К-701, К-700А, Т-150К, ДТ-75, МТЗ-82, ЮМЗ-6, ЛТЗ-55 и газоискровые двигатели дизелей ММЗ-243; RABA-MAN-2156; RABA D-10; КамАЗ-740.10; и 740.15. (14 образцов). В том числе разработана система питания газодизельного двигателя для работы на сжиженных углеводородных газах с запальной дозой 15-25 % на различных режимах с исключением появления детонации.
Задачей является исключение детонации при работе двигателя на всех эксплуатационных режимах в газодизельном режиме, повышение надежности системы, оптимизация подачи дизельного и газообразного топлива, улучшение топливной экономичности, снижение вредных веществ с отработавшими газами при помощи электронного управления подачей топлив и изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизельного двигателя, организации газопаровоздушной топливной смеси, обеспечение сгорания в присутствии катализатора.
Для реализации решения перевода на газовое топливо дизельных двигателей разработана микропроцессорная система управления газодизельным двигателем, предназначенная для управления впрыском запальной дозы дизельного топлива, подачей газомоторного топлива и автоматического регулирования частоты вращения, который обеспечивает устойчивую работу двигателя исключающую детонациионное сгорание СУГ от запальной дозы дизельного топлива во всем диапазоне частот вращения, нагрузок, с коэффициентом избытка воздуха до 1,8.
Обеспечение без детонационного сгорания достигается за счет интегрированных в систему питания и систему выпуска отработавших газов дизельного двигателя следующих технических средств:
- электронная система управления;
- система подачи запальной дозы;
- система подачи газа;
- система подачи воды / пара во впускной коллектор;
- система рециркуляции отработавших газов;
- система подготовки рабочей смеси.
Система подачи газа реализована из существующего газобаллонного оборудования и обеспечивает дозированную подачу газа непосредственно перед впускным клапаном.
Воспламенение газовоздушной смеси в цилиндре происходит от запальной дозы. Система подачи запальной дозы реализована с доработкой штатной системы подачи дизельного топлива, с ограничением подачи и обеспечивает подачу запальной дозы дизельного топлива в диапазоне 15...25 % от цикловой подачи в зависимости от режима работы двигателя [3].
Сгорание СУГ в цилиндре в газодизельном режиме работы двигателя на 80 % от максимальной мощности и на корректорной ветви сопровождается появление детонации. Использование системы рециркуляции отработавших газов позволяет повысить уровень появления детонации и обеспечить бездетонационное сгорание СУГ на 90 % от максимальной мощности, при запальной дозе 25 %. Перепуск 50 % отработавших газов на режимах до 95 % мощности исключает детонацию при запальной дозе дизельного топлива 30 %, дальнейшее увеличение мощности до номинальной приводит к существенному увеличению запальной дозы.
С целью снижения запальной дозы дизельного топлива до 25 %, разработана система впрыска воды, встроенная в систему рециркуляции отработавших газов во впускной коллектор, которая обеспечивает испарение распыленной через форсунку воды за счет высокой температуры отработавших газов и всасывается двигателем во впускной коллектор.
При использовании водных паров в рабочей смеси в объеме 2 % на цикл, на номинальных режимах работы двигателя снижается теплонапряженность цилиндропоршневой группы и скорость распространения пламени от горения СУГ, что позволяет исключить детонацию на режимах номинальной мощности, а также на корректорной ветви. Вода впрыскивается в поток горячих отработавших газов в системе рециркуляции, температура которых составляет 200...800 ˚С, где испаряется и далее в состоянии пара с отработавшими газами поступает во впускной коллектор. Во впускном коллекторе происходит подготовка паро-газовоздушной смеси перед впускным клапаном. СУГ подается через электромагнитные форсунки в смесительную рампу непосредственно перед впускным клапаном в которой обеспечивается предварительное смешивание паро-газовоздушного заряда, который через впускной клапан попадает в камеру сгорания, выполненную из никелевой жаропрочной стали (рис. 1).
Рис. 1. Разрез поршневого газодизельного двигателя: 1 - камера сгорания; 2 - поршень; 3 - головка цилиндра; 4 - накопительная камера; 5 - распылитель форсунки; 6 - выпускной клапан; 7 - впускной клапан; 8 - смесительная рампа / Section of a reciprocating gas-diesel engine: 1 - combustion chamber; 2 - piston; 3 - cylinder head; 4 - storage chamber; 5 - spray nozzle; 6 - exhaust valve; 7 - intake valve; 8 - mixing ramp.
Газодизельный двигатель имеет камеру сгорания 1, ограниченную поршнем 2 и головкой цилиндра 3, накопительную камеру 4, объединенную с камерой сгорания 1. В накопительной камере 4, изготовленной из никелевой жаропрочной стали, установлен распылитель форсунки 5. Газообмен двигателя осуществляется через выпускной клапан 6 и впускной клапан 7. Подготовка паро-газо-воздушной смеси осуществляется в смесительной рампе 8.
Цель исследований – проведение анализа исследований по окислительной конверсии низших алканов в присутствии никелевых катализаторов с разработкой технических решений по исключению детонации на всех эксплуатационных режимах, а также исследования по повышению надежности системы, оптимизации подачи дизельного и газообразного топлива для улучшения топливной экономичности и снижения вредных выбросов с отработавшими газами при адаптации дизельного двигателя в газодизель.
Материал и методы. Экспериментальные исследования по определению мощностных, топливно-экономических и экологических характеристик двигателя проводились в стендовых условиях на лабораторной базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ с использованием электрических тормозных стендов GPF-17-b, топливного расходомера фирмы AVL, экологические показатели определялись при помощи газоаналитического оборудования MultiGaz (Италия) и МЕТА (Россия).
При проведении исследований двигателя, в целях определения токсичности отработавших газов комплектация соответствовала условиям определения номинальной мощности по ГОСТ 18509-88. Режимы работы дизеля определяли согласно ГОСТ Р 41.96-2005 и правил ЕЭК ООН № 49, по процедуре ESC. Погрешности измерений газоаналитического оборудования составляли: абсолютная погрешность - ± 0,5%; относительная погрешность - ±5%.[4]
Для испытаний был использован дизельный двигатель ММЗ Д-243 с доработанной системой управления подачей дизельного топлива. Которая обеспечивала устойчивую работу двигателя на двух режимах работы двигателя: дизель и газодизель с фиксированной установкой запальной дозы.
Результаты и их обсуждение. Исследования проводили на пилотной установке, представленной на рисунке 2. В данной установке основные элементы камеры сгорания производятся из легированных никелем жаропрочных сплавов, таких как АК12М2МгН и др. В свою очередь никель является катализатором реакции комбинированной конверсии [5, 6]. Дополнительно, на огневую поверхность камеры сгорания, тарелки клапанов, поршень, накопительную камеру наносится слой никелевого катализатора поверхностным никелированием. Способ нанесения никелевого покрытия на алюминий и его сплавы основан на обезжиривании органическим растворителем, травлении, промывке в горячей проточной воде, промывке в холодной проточной воде, осветлении, промывке в холодной проточной воде, электрохимическом нанесении никелевого покрытия, промывке в горячей проточной воде, промывке в холодной проточной воде, сушке, позволяющей не повредить детали цилиндро-поршневой системы, применяя сплавы указанные ранее. [7]
Рис. 2. Схема системы питания газодизельного двигателя Д-243: а) линия подачи газа, включающая: 1 - источник газового топлива; 2 - впускной коллектор двигателя; 3 - вентиль; 4 - заправочное устройство; 5 - запорный электромагнитный клапан; 6 - газовый фильтр; 7 - газовый редуктор; 8 - фильтр тонкой очистки газа; 9 - электромагнитные клапаны подачи газа; б) линия питания жидким топливом, включающая: 10 - топливный бак; 11 - фильтр грубой очистки топлива; 12 - топливоподкачивающий насос; 13 - фильтр тонкой очистки топлива; 14 - топливный насос высокого давления 15 - исполнительное устройство топливного насоса высокого давления; 16 - форсунки; в) электронная система регулирования подачи и переключения топлив, включающая: 17 - блок управления;18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 - датчики; 27 - электронная педаль подачи топлива; 28 - ручной регулятор подачи топлива 29, 30 - переключатели режимов; г) система перепуска отработавших газов, включающая: 31 - исполнительное устройство управления заслонкой; 32 - заслонка; 33 - выпускной коллектор; 34 - воздушный фильтр; д) система подачи воды в парообразном состоянии, включающая: 35 - форсунка; 36 - испаритель; 37 - водяной бак; 38 – насос / Fig. 2. Diagram of the D-243 diesel engine power supply system: a) gas supply line, including: 1 - gas fuel source; 2 - engine intake manifold; 3 - valve; 4 - filling device; 5 - shut-off solenoid valve; 6 - gas filter; 7 - gas reducer; 8 - gas fine filter; 9 - electromagnetic gas supply valves; b) liquid fuel supply line, including: 10 - fuel tank; 11 - fuel coarse filter; 12 - fuel pump; 13 - fuel fine filter; 14 - high-pressure fuel pump 15 - high-pressure fuel pump actuator; 16 - injectors; c) electronic fuel supply and switching control system, including: 17 - control unit;18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 - sensors; 27 - electronic pedal fuel supply; 28 - manual fuel supply regulator 29, 30 - mode switches; d) exhaust gas bypass system, including: 31 - damper control actuator; 32 - damper; 33 - exhaust manifold; 34 - air filter; e) water supply system in a vaporous state, including: 35 - nozzle; 36 - evaporator; 37 - water tank; 38 – pump
Рабочий процесс газодизельного двигателя организован следующим образом. На такте наполнения обедненная паро-газо-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха до 1,8 предварительно смешивается в смесительной рампе 8 и поступает через впускной клапан 7 в цилиндр двигателя, при этом в накопительной камере 4 и камере сгорания 1, сохраняются остаточные газы, температурой 200...600 ˚С, в составе которых по объему содержится 7 % углекислого газа, 6,5 % кислорода, 13 % водяного пара, при коэффициенте избытка воздуха 1,5 [8]. В процессе сжатия в камеру зажигания, температура которой 200...400 ˚С, поступает газо-воздушная смесь, температура и давление которой возрастает до 550 ˚С и 5,5 МПа к моменту впрыска запальной дозы в камеру зажигания. При наличии катализатора, перечисленные факторы запускают в камере зажигания реакцию комбинированной конверсии низших алканов (метан, этан, пропан, бутан) в водород и окись углерода [9].
Углекислотная конверсия
CnH2n+2 + nCO2 = 2nCO + (n+1) H2. (1)
Для метана CH4 + CO2 = 2CO + 2H2
Для этана C2H6 + 2CO2 = 4CO + 3H2
Для пропана C3H8 + 3CO2 = 6CO + 4H2
Для бутана C4H10 + 4CO2 = 8CO + 5H2
Парциальная конверсия кислородом
CnH2n+2 + 1/2nO2 = nCO + (n+1) H2. (2)
Для метана CH4 + 1/2O2 = CO + 2H2
Для этана C2H6 + O2 = 2CO + 3H2
Для пропана C3H8 + 3/2O2 = 3CO + 4H2
Для бутана C4H10 + 2O2 = 4CO + 5H2
Паровая конверсия
CnH2n+2 + nН2О = nCO + (2n+1) H2. (3)
Для метана CH4 + Н2О = CO + 3H2
Для этана C2H6 + 2Н2О = 2CO + 5H2
Для пропана C3H8 + 3Н2О = 3CO + 7H2
Для бутана C4H10 + 4Н2О = 4CO + 9H2
Параллельно идет паровая конверсия окиси углерода и воды
CO + Н2О = CO2 + Н2. (4)
Водород за счет своего минимального веса скапливается в накопительной камере 4. В камере сгорания сохраняются остаточные газы продуктов сгорания в том числе окись углерода. Водород имеет очень широкие концентрационные пределы воспламенения по объему в воздухе от 4,09 до 80 %, как и окись углерода до 80 %, в отличие от метана до 15,4 %. Водород имеет более высокий коэффициент диффузии 0,66 см2·с−1 в отличие от метана 0,196 см2·с−1. Для воспламенения водорода необходимо меньше энергии приблизительно в 17 раз. Минимальная энергия воспламенения водорода 19 кДж, метана 33 кДж [10]. Указанные характеристики позволяют воспламенить водород с минимальными затратами энергии. После самовоспламенения запальной дозы горящие дизельное топливо, водород, окись углерода распространяются широким фронтом в камере сгорания 1, зажигая основную паро-газо-воздушную смесь, обеспечивая устойчивую работу двигателя без детонации с высокой степенью сжатия во всем необходимом диапазоне частот вращения, нагрузок и при переходных режимах работы. При этом повышается надежность, а также эффективные и экологические показатели двигателя.
Конфигурация и объем накопительной камеры 4 определяется с использованием математической модели и уточняется экспериментально для оптимизации рабочего процесса двигателя. При этом нет необходимости жестко контролировать состав остаточных газов и концентрацию водородо-воздушной смеси в накопительной камере 4. Объем накопительной камеры 4 составляет не более 5 % камеры сгорания 1 и зависит от ряда параметров двигателя: конструкции, размерности, быстроходности двигателя.
Следует отметить, что реакции паровой и углекислотной конверсии сильно эндотермические, что снижает вероятность возникновения детонации при сгорании рабочего заряда в камере сгорания, окисление кислородом протекает с выделением небольшого количества тепла. Температура начала окисления метана СН4, этана С2Н6 и пропана С3Н8 соответственно 370, 252 и 180 °С, т.е. с увеличением молекулярной массы углеводорода повышается его реакционная способность, при этом конверсия на никелевых катализаторах пропана до 95 % достигается при температурах на 70-100 °С ниже, чем 75 % конверсия метана [11].
В практическом осуществлении всех методов конверсии низших алканов связаны со значительным тепловым эффектом, что является проблемой при использовании в промышленности, тогда как в газодизельном двигателе данный процесс повышает КПД двигателя до 2 %.
При выборе катализаторов и оптимизации условий совместной конверсии низших углеводородов особенно особенно важно учитывать стабильность катализатора, так как с переходом к гомологам метана пояавляется вероятность крекинга алкана и науглероживания катализатора увеличивается [12].
Выбор никеля в качестве основного катализатора камеры сгорания обусловлен рядом факторов: ковкий и пластичный металл; высокая температура плавления 1455 °C; на поверхности присутствует тонкая пленка оксида никеля NiO; при нагревании до температуры свыше 800 °C металлический никель реагирует с кислородом с образованием оксида NiO; наличие в стали повышает химическую стойкость сплава; сплавы никеля характеризуются высокой вязкостью и обладают низким коэффициентом термического расширения; высокая коррозионная стойкость никелевых покрытий; дисперсный никель используется как катализатор самых разных химических реакций [13].
В промышленности, одним из основных катализаторов конверсии низших алканов является никель. При этом никелевый катализатор является переносчиком кислорода и работает в циклическом режиме: после стадии получения синтез-газа восстановленный катализатор окисляется воздухом (реакции (5, 6) [14]:
СН4 + NiO = CO + 2H2 + Ni (5)
Ni + 0,5O2 = NiО (6)
Суммарный тепловой эффект реакций (5) и (6) будет равен количеству тепла, выделяющегося при паровой конверсии (36 кДж/моль).
Очень важна проблема дезактивации катализаторов. Потеря каталитической активности обусловлена чаще всего спеканием активных компонентов и зауглероживанием катализатора. Образовавшийся углерод представляет собой нанотрубки, рост которых блокирует активные центры и разрушает гранулы катализатора [15].
Возможны два пути образования кокса при использовании никелевых катализаторов при разложении метана [16]:
-диссоциация (распад метана) метана
СН4 = С + 2Н2
∆Н = +74,8 кДж/моль С; (8)
-реакция Будуара [16]
2СО = С + СО2
∆Н = -172,5 кДж/моль С. (9)
Первая из них эндотермическая, вторая экзотермическая. Обе реакции могут быть представлены как стадии суммарной реакции (1). Однако в реальности они протекают при разных температурах: реакция (8) преимущественно при высоких температурах, реакция (9) при низких температурах, и в реальных условиях кокс почти всегда образуется. Согласно термодинамическим соображениям суммарное углеотложение должно снижаться с повышением температуры и основное количество углерода образуется по реакции (8).
Предотвратить отложение углерода в камере сгорания можно, увеличив долю окислителя в смеси (кислорода О2, воды Н2О или диоксида углерода СО2), что может быть достигнуто обеднением рабочей смеси и увеличением содержания пара. В том числе, твердые растворы оксида никеля NiO, нанесенные на металлические пены, активны при паровой конверсии при высокой объемной скорости газовой смеси метана и кислорода (до 19 л·г−1·ч−1) [17] Скорость накопления углерода на твердых растворах существенно ниже, чем в присутствии порошкообразных оксидов никеля без носителя. Характер взаимодействия активного компонента с носителем может быть изменен путем модифицирования последнего [18]. Способ приготовления носителя влияет на активность и стабильность никелевых катализаторов, что может обеспечить высокодисперсное состояние Ni, что способствует предотвращению зауглероживания катализатора в ходе реакции.
На разложение алканов влияет наличие в реакционной смеси паров воды, присутствие которой существенно снижает отложения углерода.
При использовании метан-этановой смеси не происходит заметного отложения углерода. Переработка смесей, содержащих пропан и бутан, сильно осложнена образованием углерода на стенках камеры, и в этом случае возможно протекание реакции по двухстадийной схеме: на первом этапе происходит окисление С3Н8 и С4Н10 до СО2 при температуре ниже 600 °С, далее смесь СН4−С2Н6−СО2−О2 конвертируется на никелевом катализаторе, в близи стенок камеры сгорания при более высоких температурах. Цикличность процесса в камере сгорания обеспечивает выполнение условий для двухстадийной схемы реакции: охлаждение до 395°С на тактах выпуска -впуска с последующим нагревом на такте сжатия. При увеличении температуры в камере сгорания до 648°С пропан−бутановой фракции степень конверсии может увеличиваться до 94% [19].
В углекислотной конверсии метана (1) при 700-800°С на никелевых катализаторах достигается равновесная конверсия в синтез-газ СО + Н2. В этих условиях одновременно с реакцией (1) осуществляется взаимодействие монооксида углерода с водяным паром (4). Протекание реакции (4) приводит к тому, что в равновесии (1) отношение СО: Н2 оказывается меньше 1, а конверсия СО2 больше конверсии СН4. С повышением температуры выход водорода и CO возрастает, достигая предела вблизи 900°С. С ростом давления равновесная конверсия уменьшается [20].
Восстановление нитрозных газов в отработавших газах. Применение никелевого катализатора в камере сгорания повышает эффективность высокотемпературной очистки отработавших газов от оксидов азота [21].
Очистка отходящих газов от оксидов азота в камере сгорания протекает на завершающей стадии сгорания высокотемпературным каталитическим восстановлением. Процесс происходит при контакте нитрозных газов с газами восстановителями на поверхности катализаторов присутствующим в отработавших газах. Восстановителями являются метан, оксид углерода, водород и азото-водородная смесь. Эффективность обезвреживания оксидов азота зависит прежде всего от активности катализатора. Отходящие нитрозные газы нагреты выше температуры зажигания восстановителя (450-480°С - для метана, 350°С - для пропана и бутана, 150-200°С - для водорода и оксида углерода) [22].
Суть протекающих восстановительных процессов выражается следующими реакциями [17]:
4NO + CH4 = 2N2 + CO2 + 2H2O,
2NО2 + СН4 = N2 + СО2 + 2Н2О,
2NO + 2CO = N2 + 2CO2,
2NO2 + 4CO = N2 + 4CO2, (10)
2NO + 2H2 = N2 + 2H2O,
2NO2 + 4H2 = N2 + 4H2O.
Восстановление нитрозных газов происходит в отработавших газах, выходящих из камеры сгорания возле слоя никелевого катализатора в камере сгорания. Все процессы восстановления оксидов азота экзотермичны, в процессе восстановления температура отработавших газов быстро возрастает до 700°С и более.
Результаты исследований газодизельного двигателя. Согласно проведенному анализу и выполненным работам предлагаемая система работы двигателя на СУГ позволит улучшить заполняемость и равномерность заполняемости камеры сгорания газомоторным топливом, что приводит к снижению появления детонации на номинальной мощности работы двигателя в газодизельном процессе, а также обеспечивает стабильное горение СУГ в камере сгорания. Кроме того, достигается снижение теплонапряженности двигателя при использовании впрыска воды в поток рециркуляционного газа. При проведении исследований двигателя, в целях определения токсичности отработавших газов комплектация соответствовала условиям определения номинальной мощности по ГОСТ 18509-88. Режимы работы дизеля определяли согласно ГОСТ Р 41.96-2005 и правил ЕЭК ООН № 49, по процедуре ESC. Погрешности измерений газоаналитического оборудования составляли: абсолютная погрешность - ± 0,5%; относительная погрешность - ±5% [23].
Необходимо отметить, что использование регулируемой рециркуляции отработавших газов позволяет исключить детонационную работу дизеля на СУГ и снизить выброс вредных веществ в окружающую среду, благодаря дополнительному впрыску воды в поток рециркуляционного газа. С использованием СУГ по предлагаемой технологии, общий выброс СО, оксидов азота и углеводородов (СН) снизился на 27...40% (табл. 1).
При наличии катализатора в камере сгорания во время работы двигателя в газодизельном процессе, протекает реакция комбинированной конверсии низших алканов (метан, этан, пропан, бутан) в водород и окись углерода, что позволяет контролировать процесс сгорания СУГ и не допустить появление детонации на режимах близких к номинальной мощности.
Таблица - Испытания газодизельного двигателя по процедуре ESC /
Table - Tests of a gas-diesel engine according to the ESC procedure
Результаты испытаний по процедуре ESC, согласно ГОСТ Р 41.96-2005 и правил ЕЭК ООН № 49 / Test results according to ESC procedure, according to GOST R 41.96-2005 and UNECE Regulation No. 49 | Удельный расход загрязняющих веществ, г/(кВт·ч) / Specific consumption of pollutants, g/(kWh) | ||
COcp. | СНcp. | NOxcp. | |
Выбросы вредных веществ без использования катализатора / Emissions of harmful substances without the use of a catalyst | 0,0382 | 0,6342 | 12,2751 |
Выбросы вредных веществ при использования никелевого катализатора на поверхности камеры сгорания / Emissions of harmful substances when using a nickel catalyst on the surface of the combustion chamber | 0,0363 | 0,4542 | 7,9708 |
Выводы:
- На основе использования электронного управления подачей топлив при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы газодизельного двигателя сельскохозяйственных тракторов подготовки газопаровоздушной топливной смеси, в том числе сгорания в присутствии катализатора. Обеспечивает бездетонационное сгорание пропан-бутановых смесей на эксплуатационных режимах газодизеля при запальной дозе не более 25%.
- Катализатор камеры сгорания на основе никеля, нанесенного на стенки камеры сгорания, позволяет обеспечить более эффективное сгорание топливного заряда, повышая при этом надежность и эффективные показатели двигателя.
- На завершающей стадии сгорания катализатор обеспечивает высокотемпературное каталитическое восстановление оксидов азота в камере сгорания, что обеспечивает улучшенные экологические характеристики двигателя, количество выбросов вредных газов сокращается до 40% по сравнению с дизельным топливом.
- Использование предлагаемой системы в дизелях, используемых в тракторах для выполнения сельскохозяйственных технологических операций, позволяет снижать затраты на топливо более чем на 38%.
Об авторах
Захид Адыгезалович Годжаев
ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Email: fic51@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1665-3730
член корреспондент РАН, д.т.н., проф. заместитель директора
РоссияСергей Юрьевич Уютов
Автор, ответственный за переписку.
Email: s_uyutov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9394-5916
Евгений Валентинович Овчинников
Email: evo-expo-info@yandex.ru