ове модели
для многотопливных двигателей с искровым зажиганием 23
1.5 Альтернативные виды топлива 27
Глава 2 Описание исследуемых моделей двигателя 43
2.1 Описания исследовательской модели дизельного двигателя
на альтернативном газодизельном цикле 44
2.2 Результаты расчета эффективных параметров работы
двигателя 45
Глава 3 Обзор результатов моделирования процесса сгорания в двигателе на альтернативном топливе в составе гибридной силовой установке 52
3.1 Виртуальное моделирование двигателя 52
3.2 Эксплуатационные параметры двигателя 54
3.3 Характеристика фазового горения 56
3.4 Стабильность горения 59
Заключение 65
Список используемых источников 68
Актуальность работы и научная значимость настоящего исследования.
Автомобильная промышленность пережила огромный рост с увеличением мобильности людей. Транспорт рассматривается как основная необходимость и удобство. Однако использование автомобилей на обычном топливе, таком как бензин, оказывает пагубное воздействие на окружающую среду в виде загрязнения воздуха. Кроме того, запасы ископаемого топлива истощаются угрожающими темпами, что, по-видимому, приводит к увеличению стоимости этого топлива. Растущая забота об окружающей среде привели к энергетическим реформам и исследованиям по сокращению использования автомобильного топлива. Новые автомобильные технологии, позволяющие транспортным средствам работать на возобновляемых и альтернативных источниках энергии, рассматриваются, разрабатываются и создаются прототипы. Основное внимание в них уделяется повышению эффективности двигателей, сокращению выбросов и, если возможно, устранению их без ущерба для существующего пробега и комфорта.
Гибридные автомобили, по-видимому, обеспечивают лучшее решение проблемы выбросов и экономии топлива. Гибриды (как их называют) — это те, которые имеют более одного источника энергии. Эти транспортные средства могут использовать альтернативные источники энергии, такие как водород, биотопливо, электричество и т. д.
Поэтому исследование перспектив применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках является актуальной темой магистерской диссертации.
Объект исследования.
Гибридная силовая установка.
Предмет исследования.
Применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках .
Целью работы является изучение перспектив применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках для выявления возможностей повышения эффективности двигателя легкового автомобиля.
Гипотеза исследования состоит в том, что мощность атмосферного ДВС определяется условиями сгорания смеси в цилиндре двигателя.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести обзор проблемных источников и наработать материал для
изучения перспектив применения альтернативных топлив в
гибридных силовых установках;
2. выявить возможности повышения эффективности двигателя
легкового автомобиля за счет применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках.
Методы исследования.
Метод аналитического исследования, метод моделирования рабочего процесса.
Научная новизна исследования заключается в идее повысить эффективности двигателя легкового автомобиля за счет применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках .
Личное участие автора состоит в том, что автор принимал непосредственное участие в формировании аналитического обзора по направлению исследований, а также в разработке модели для исследования и анализе результатов моделирования данных и полученных на основании их анализа практических рекомендаций и выводов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течении всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях и семинарах:
- на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» в 2021, 2022 и 2023 г.
- международная научно-практическая конференция «Наука,
образование, общество», Россия, г. Тамбов, 30 апреля 2022 г.
- опубликована одна научная статья: Смоленский, В.В. Анализ
токсичности бензинового двигателя по результатам моделирования двигателя ВАЗ-21129 / Смоленский В.В., Петросян М.Ф.,
Худобердиев Х.А., Чеснакова Е.В., Гумяров Ш.Р., Нахратова Е.В. // Научный альманах 2021-N 4-2(90). С.55-59
На защиту выносятся:
1. анализ перспектив применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках;
2. возможности повышения эффективности двигателя легкового автомобиля за счет применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках.
Структура магистерской диссертации.
Диссертации состоит из введения, 3 глав, заключения с основными результатами и выводами, содержит 33 рисунка, 1 таблицы, списка
использованных источников (86 источник). Основной текст изложен на 75 страницах.
Выполнен анализ перспектив применения альтернативных топлив в гибридных силовых установках. Получены следующие основные выводы, а именно:
- Основными альтернативными видами топлива для двигателей внутреннего сгорания в составе гибридных силовых установок, являются сжатый природный газ с запальной дозой дизельного топлива если двигатель работает с воспламенением от сжатия, или спиртовое топливо ели двигатель с искровым зажиганием.
- Проведенное моделирование двигателя с воспламенением от сжатия показало, что использовании сжатого природного газа с запальной дозой дизельного топлива в двигателе с воспламенением от сжатия снижает мощностные характеристики, но улучшает характеристики по токсичности.
- Проведенное моделирование двигателя с искровым зажиганием показало, что при работе на Е85 (85% этанола и 15 % бензина) повышается среднее индикаторное давление и следовательно мощностные показатели работы двигателя по сравнению с работой на бензине.
Выводы по главе 1
Обзор научных работ показал, что наиболее перспективными являются параллельные и комбинированные схемы приводов в гибридных автомобилях, так как наиболее простая схема с последовательной передачей энергии от двигателя внутреннего сгорания на генератор, а потом непосредственно на привод колес через электродвигатели, ограничена в своей реализации мощностью и габаритами таких электродвигателей. Что приводит нас к эффективной возможности использования таких транспортных средств только в условиях малых скоростей и низких ускорений. Для полноценной замены двигателя внутреннего сгорания на
гибридную схему с сохранением всех динамических характеристик необходимо учитывать возможность непосредственной передачи крутящего момента от двигателя на трансмиссию.
По вопросам применения альтернативных видов топлива, следует отметить, что наиболее перспективными считаются спирты для двигателей с искровым зажиганием и биодизельное топливо для дизельных двигателей. Для газов имеется существенные ограничения по применению вследствие значительного увеличения массы хранения топлива и стоимости системы топливоподачи. Но можно отметить, как перспективные это компримированный природный газ и водород. При использовании альтернативных топлив необходимо учитывать необходимость адаптации рабочего процесса на изменение свойств горения нового топлива.
Выводы по главе 2
Проведенное симуляционное моделирование одноцилиндрового дизельного двигателя для малоразмерного гибридного транспортного средства показало, что переход на альтернативное топливо сжатый природный газ с запальной частью дизельного топлива приводит к снижению всех мощностных показателей, но в тоже время значительно улучшаются характеристики по токсичности, что является неоспоримым преимуществом в будущем альтернативного топлива по сравнению с классическим при использовании гибридных силовых установок.
Выводы по главе 3
Многотопливные адаптивные двигатели SI не только нацелены на использование бензина и E85 в качестве входных данных, но также адаптируются к нескольким другим источникам биотоплива, которые способны генерировать широкий диапазон скоростей ламинарного пламени. Очень важно оценить ламинарную скорость пламени для текущей топливной смеси, потому что это критический вход для прогнозирования продолжительности горения. Предполагается, что, если используется другой источник топлива, ламинарная скорость пламени является единственным свойством топлива, которое изменяет продолжительность горения. Для целей управления в режиме реального времени, во-первых, необходимо наблюдать только за «поведением топлива», а не за фактическими типами топлива; во - вторых, допустимые пределы погрешности могут быть больше, чем результаты исследовательского класса. Таким образом, наблюдатель, сравнивая разницу скоростей горения с базовыми данными и выходным поведением виртуального топлива (ламинарная скорость пламени), успешно исследуется. Исследование проводится только на бензине и Е85 из -за ограничения возможностей испытательной камеры....
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
