Лекция 7. ARC и HCCI (Лекции), страница 3

Н.Э. БауманаСовершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхКафедра поршневых двигателей (Э2)Перспективные способы инициациивоспламенения топливовоздушных смесей в ГДРасчетные и экспериментальныеиндикаторные диаграммы двигателя VWTDI, работающего по HCCI-технологииИзменение температуры рабочеготела в цилиндре двигателя VolvoTD100, работающего по HCCIтехнологии32Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаСовершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхКафедра поршневых двигателей (Э2)Перспективные способы инициациивоспламенения топливовоздушных смесей в ГДПараметры двигателя:S/D = 154/127 мм/ммi=6ε = 18турбонаддувЭмиссия вредных веществ вдвигателе Scania DS12,работающего по HCCI-технологии33Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяОбщие принципы регулирования работы HCCI-двигателя: Регулирование мощности в HCCI-двигателях осуществляется за счет измененияколичества топлива, подаваемого во впускной коллектор (качественноерегулирование). Во избежание детонации в таких двигателях ограничен уровень форсировки по pe. Начало воспламенения гомогенного воздушного заряда мало зависит от α иявляется функцией многих переменных (первоначальный состав смеси, еетемпература, давление и особенности камеры сгорания).СпособырегулированияПрименениерегулируемойрециркуляции ОГИзменениетемпературы навпускеПрименениедвухтопливнойсистемы34Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяИспользование рециркуляции ОГОсновная цель: ограничение максимального давления за счет уменьшения скоростисгорания вследствие добавления химически неактивных компонентов, находящихся врециркулируемых продуктах сгорания.Этим также решается задача повышения мощности двигателя до момента появлениядетонации.Способы подачи ОГ: Для получения как можно более однородной смеси ОГ подаются передподогревателем. После подогревателя на впуске, непосредственно перед цилиндром двигателя.В обоих случаях рециркулируемые продукты сгорания целесообразнопредварительно охлаждать.35Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяИндикаторные диаграммы и характеристики тепловыделенияэкспериментального двигателя, работающего по HCCI-технологии,при разных степенях рециркуляции36Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяВлияниестепенирециркуляциина показателирабочегопроцессадвигателя,работающегопо HCCIтехнологии37Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяВлияниестепенирециркуляциина показателирабочегопроцесса длянаддувного ибезнаддувногорежимовработыдвигателя38Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяВлияние степенирециркуляции напоказателирабочего процессапри гомогенном инегомогенномподводе ОГ39Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяРезультаты использования рециркуляции ОГ Для ГД допустимое значение степени рециркуляции оказалось существенно выше, чем длятрадиционных (до 50%). Повышение степени рециркуляции ОГ приводит к увеличению задержки воспламенения ипродолжительности сгорания с одновременным снижением максимального давления цикла искорости тепловыделения. Увеличение степени рециркуляции в двигателе с наддувом с одновременными подборомдопустимых pk и Tk позволяет повысить pi примерно на 20%. При этом допустимый рабочийдиапазон по степени рециркуляции сужается в случае, когда для повышения мощностидвигателя понижается температура заряда на впуске и повышается его давление. Повышение степени рециркуляции практически не влияет на индикаторный КПД вследствиетого, что скорости сгорания превосходят значения, которые имеют место в традиционныхдвигателях. Увеличение степени рециркуляции приводит к снижению эмиссии углеводородов, но при этомрастет температура ОГ.

В то же время, уровень CxHy остается высоким, что составляетзначительную проблему при реализации HCCI-двигателей (уровень NOx, напротив,чрезвычайно мал). Невысокие уровни температуры ОГ приводят к снижению эффективности наддува. При негомогенной подаче ОГ в цилиндр максимальная степень рециркуляции снижается до30%, при этом продолжительность сгорания уменьшается в сравнении с гомогенной подачейОГ.40Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяИзменение температуры заряда на впускеРезультаты: Полнота выгорания топлива увеличивается с повышением расхода топлива припостоянной температуре или при увеличении температуры и постоянном расходетоплива. Величина эмиссии несгоревших углеводородов обратно пропорциональна полнотесгорания топлива, т.е.

увеличение температуры воздуха на впуске приводит кснижению CxHy. Повышение температуры при постоянном расходе приводит к возрастаниюэмиссии NOx. На режиме холостого хода долю сгоревшего топлива можно увеличить путемуменьшения расхода топлива с одновременным повышением температуры зарядана впуске. При работе с высокой нагрузкой уменьшение температуры во впускномколлекторе приводит к увеличению среднего эффективного давления.41Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателя42Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяРасход топливаВлияние температуры воздуха навпуске на эмиссию вредныхкомпонентов43Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателя44Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяДвухтопливная концепция регулированияОсобенности: Основана на использовании в системе питания двух типов топлива с разнымихарактеристиками воспламенения. Основное топливо должно обеспечивать возможность реализации HCCI-процесса,с одной стороны, и обладать достаточными разведанными запасами, с другой(пример – природный газ). Вспомогательное топливо должно иметь лучшие характеристики воспламенения:температура его воспламенения должна быть ниже, чем у основного, а скоростьсгорания – выше.

Кроме того, желательно, чтобы вспомогательное топливо можнобыло оперативно получать из основного в технологическом оборудовании,входящем непосредственно в состав силовой установки (примеры – водород идиметиловый эфир). Добавка водорода резко сокращает продолжительность сгорания, при этомснижается также необходимая температура свежего заряда (до 50 °С). Вследствие того, что отдельные режимы работы требуют значительногосодержания водорода в смеси, система регулирования с переменным содержаниемH2 может быть рекомендована скорее для поддержания установившегося режимаработы установок стационарного назначения.45Московский государственный технический университет им. Н.Э.

БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяДопустимые диапазоныкоэффициентов избытка воздухапо условиям воспламенения идетонации46Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаКафедра поршневых двигателей (Э2)Совершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхРегулирование работы HCCI-двигателяИндикаторныедиаграммы и кривыетепловыделения приразличныхконцентрацияхдиметилового эфира вметановоздушной среде47Московский государственный технический университет им.

Н.Э. БауманаСовершенствование технологий использованияальтернативных топлив в поршневых двигателяхКафедра поршневых двигателей (Э2)Спасибо за внимание!История разработки и внедрениядвухтактных HCCI-двигателей48.