Аннотация
Введение 4
1 Работа дизельного двигателя на альтернативных топливах 5
1.1 Альтернативные топлива для дизельных двигателей 6
1.2 Биодизель 7
1.3 Двойное топливо на природном газе и дизельном топливе 11
1.4 Влияние природного газа на двигатель CI 15
2 Тепловой расчет проектируемого двигателя 19
2.1 Тепловой расчет двигателя при работе на дизельном топливе ... 19
2.2 Тепловой расчет двигателя на газодизельном топливе 24
3 Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма двигателя 30
3.1 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 30
3.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
двигателя 32
4 Анализ токсичности отработавших газов и эффективных
показателей для газодизельного двигателя, полученных на виртуальной модели 38
Заключение 54
Список используемых источников 56
Дизельные двигатели работают с внутренним смешением. В конце такта сжатия в области воспламенения жидкое топливо впрыскивается в сильно сжатый воздух. Сразу после попадания топливных капель, средний диаметр сотейника которых (в зависимости от давления и расстояния измерения) примерно находится между 5 и 15 мкм (первичный распад), начинается физическая и химическая подготовка воспламеняющейся воздушно-топливной смеси. Процессы испарения топлива, смешивания с воздухом и последующего воспламенения и последующее сгорание происходит параллельно. Целью образования смеси, с одной стороны, является как можно более быстрое воспламенение воздушно-топливной смеси, а с другой - как можно более полное сжигание всего впрыснутого количества топлива, избегая высоких пиковых температур сгорания. При соблюдении этих двух основных условий сгорание в значительной степени с низким содержанием загрязняющих веществ, избегая при этом более экстремальных скачков давления и, следовательно, высокий шум сгорания и высокую механическую и тепловую нагрузки.
Вредные выбросы являются основной проблемой для систем сжигания и постоянно увеличиваются с использованием ископаемого сырья по всему миру. Двигатель с воспламенением от сжатия (ДВС) является одним из основных источников выбросов вредных веществ. По сравнению с двигателем с искровым зажиганием (SI), двигатель CI производит высокие выбросы твердых частиц (PM) и оксидов азота (NOx). Необходимость улучшения характеристик двигателя; расход топлива и тепловая эффективность являются еще одной проблемой. Исследование влияния компонентов топлива является одним из подходов, которые можно использовать для снижения выбросов выхлопных газов и повышения производительности.
В бакалаврской работе проведен анализ рабочего процесса газодизельного цикла в дизельном двигателе. Получены основные выводы по работе:
1. Поиск новых топлив с лучшими характеристиками по токсичности для дизельных двигателей при их доступности по цене и объемам производства является важной задачей современных исследований. К таким топливам можно смело отнести компримированный природный газ, подаваемый во впускной коллектор, который может успешно сгорать при впрыске в конце такта сжатия запальной дозы дизельного топлива. Анализ процесса сгорания альтернативного газодизельного топлива и проведен в данной работе на примере трехцилиндрового дизельного двигателя.
2. Представленные результаты наглядно показывают, что при обеднении смеси и увеличении доли дизельного топлива концентрация оксидов азота значительно увеличивается, что говорит о целесообразности на большинстве режимов пытаться поддерживать стехиометрический состав смеси, а только на режимах низких нагрузок уходить сразу в бедную смесь около 1,8 и ниже для обеспечения низкотоксичного режима работы двигателя. Также видим, что с обеднением смеси растет эффективный КПД цикла.
Выводы по первому разделу
Проведённый анализ известных источников показал, перспективность применения двухтопливного режима работы (сжатый природный газ и запальная доза дизельного топлива) Широкие пределы воспламеняемости природного газа позволяют двигателям работать в условиях качественного регулирования нагрузкой в диапазоне составов смесей от стехиометрического до 5 - 6 по коэффициенту избытка воздуха.
Выводы по второму разделу
Проведенные расчеты трёхцилиндрового дизельного двигателя на газодизельном топливе и на дизельном топливе, показали некоторое снижение эффективных показателей работы двигателя при переходе с дизельного топлива на альтернативное топливо - газодизель.
Выводы по 3-му разделу
Переход на альтернативное топливо, двухтопливная работа двигателя, КПГ подается во впускной трубопровод, а воспламеняется запальной дозой дизельного топлива - такой цикл позволяет значительно снизить нагрузки на кривошипно-шатунный механизм.
Выводы по 4-му разделу
В ходе стационарного моделирования концепция газодизельного цикла была оптимизирована для достижения наилучших характеристик и эффективности с учетом реальных ограничений, таких как температура и давление в камере сгорания, и т. д. В результате была получена полная скоростная характеристика двигателя. Представленные результаты наглядно показывают, что при обеднении смеси и увеличении доли дизельного топлива концентрация оксидов азота значительно увеличивается, что говорит о целесообразности на большинстве режимов пытаться поддерживать стехиометрический состав смеси, а только на режимах низких нагрузок уходить сразу в бедную смесь около 1,8 и ниже для обеспечения низкотоксичного режима работы двигателя. Также видим, что с обеднением смеси растет эффективный КПД цикла.
