Разработка способов адаптации газодизельных двигателей сельскохозяйственных тракторов к работе на СУГ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. 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 надёжное бездетонационное сгорание топливного заряда.

Цель работы — 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 надёжности системы, оптимизации подачи дизельного и газообразного топлива для улучшения топливной экономичности и снижения вредных выбросов с отработавшими газами при адаптации дизельного двигателя в газодизель.

Материалы и методы. Никелевый катализатор, который 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.

Результаты. Организация топливной парогазовоздушной смеси с последующим сгоранием в присутствии катализатора обеспечивает бездетонационное сгорание сжиженных углеводородных газов, улучшенные экологические, топливно-экономические характеристики газодизельного двигателя во всем диапазоне эксплуатационных режимов и повышает его надёжность.

Заключение. Применение 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

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Email: fic51@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1665-3730
SPIN-код: 1892-8405

чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, заместитель директора по инновационной и внедренческой деятельности

Россия, Москва

Сергей Юрьевич Уютов

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Автор, ответственный за переписку.
Email: s_uyutov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9394-5916
SPIN-код: 7350-1489

младший научный сотрудник лаборатории 2.2 «Автоматизированного привода сельскохозяйственной техники»

Россия, Москва

Евгений Валентинович Овчинников

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Email: vim@vim.ru
ORCID iD: 0000-0002-6942-5950
SPIN-код: 4972-8390

научный сотрудник лаборатории 4.1

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ashok B., Ashok S.D., Kumar C.R. LPG diesel dual fuel engine – A critical review // Alexandria Engineering Journal. 2015. Vol. 54, N 2. P. 105–126. doi: 10.1016/j.aej.2015.03.002
  2. Фролов В.Н., Гаранин И.В. Экспериментальные исследования инициирования детонации и режимов работы модели камеры пульсирующего детонационного двигателя // Труды МАИ. 2010. № 38. EDN: MQPNWB
  3. Мамаев А.В., Кисленко Н.Н., Снежко Д.Н. Автотранспорт на сжиженном углеводородном газе — перспективы развития // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2003. № 4(10). С. 6–12. EDN: JIYGBX
  4. Уютов С.Ю., Годжаев З.А. Применение сжиженного углеводородного газа в качестве топлива в тракторных дизельных двигателях // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89, № 6. С. 387–393. EDN: LAJKDN doi: 10.17816/0321-4443-123187
  5. Третьякова С.Г., Растунова И.Л., Розенкевич М.Б. Исследование возможности использования реакции Cабатье как способа обращения потоков для изотопного обмена в системе углекислый газ-вода // Успехи в химии и химической технологии. 2008. Т. 22. С. 70–75. EDN: QZVPOX
  6. Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания. Харьков: НТУ «ХПИ», 2009.
  7. Патент РФ 2259429 / 27.08.2005. Бюл. 24. Симунова С.С., Ершова Т.В. Электролит и способ никелирования изделий из алюминия и его сплавов. EDN: UKRGHA
  8. Гайнуллин Ф.Г., Грищенко А.И., Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. М.: Недра, 1986.
  9. Федин К. Инновационная технология создания газовых поршневых двигателей с искровым зажиганием // Информационные ресурсы России. 2012. № 2. С. 11–15. EDN: OXASAJ
  10. Патент РФ № 2700866 / 23.09.2019. Бюл. 27. Савельев Г.С., Кочетков М.Н., Овчинников Е.В. и др. Способ организации рабочего процесса газодизельного двигателя. EDN: ONZNAJ
  11. Усачев Н.Я., Харламов В.В., Беланова Е.П. и др. Окислительная переработка низших алканов: состояние и перспективы // Российский химический журнал. 2008. Т. 52, № 4. С. 22–31. EDN: JTFEKR
  12. Крылов О.В. Углекислотная конверсия метана в синтез-газ // Российский химический журнал. 2000. Т. 44, № 1. С. 19–33.
  13. Patent Canada CA2811937C / 29.03.2012. Palmer M.R., Allam R.J., Fetvedt J.E. et al. Method of using carbon dioxide in recovery of formation deposits. Дата доступа: Режим доступа: https://patentimages.storage.googleapis.com/25/2d/f5/09fe81942f06e3/CA2811937C.pdf
  14. Асаченко Е.В., Родина О.В. Особенности дезактивации кислотных Zn — содержащих катализаторов ароматизации пропана // Нефтехимия. 2008. Т.48. №2. С. 100–104.
  15. Тагирова Л.М. Актуальность применения синтез-газа в качестве альтернативного источника энергии // Актуальные научные исследования в современном мире. 2017. № 2-1. С. 133–137. EDN: XXVJQR
  16. Кудряшова Е. Ю. Усовершенствование и применение каталитических нейтрализаторов отработавших газов для улучшения экологических характеристик дизельных двигателей. Дисс. Канд. техн. наук. Москва, 2017.
  17. Wang Chizhang, Yang Shijian, Chang Huazhen, et al. Structural effects of iron spinel oxides doped with Mn, Co, Ni and Zn on selective catalytic reduction of NO with NH3 // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2013. Vol. 376. P. 13–21. doi: 10.1016/j.molcata.2013.04.008
  18. Stanciulescu M., Caravaggio G., Dobri A., et al. Low-temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3 over Mn-containing catalysts // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. Vol. 123–124. P. 229–240. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.04.012
  19. Wu ZB, Jiang BQ, Liu Y, Wang H, Jin R. DRIFT study of manganese/titania-based catalysts for low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH3 // Environmental Science & Technology. 2007. Vol. 41, N 16. P. 5812–5817. doi: 10.1021/es0700350
  20. Кувшинов Г.Г., Попов М.В., Тонкодубов С.Е., Кувшинов Д.Г. Влияние давления на эффективность никелевых и никель- медных катализаторов в процессе разложения метана // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. Вып. 11. С. 1407–1416.
  21. Голосман Е.З. Ефремов В.Н. Промышленные катализаторы гидрирования оксидов углерода // Катализ в промышленности. 2012. №5. C. 36–55.
  22. Ковалевская Л.Л., Дорофеева Е.А. Исследование влияния условий термообработки на дезактивацию катализаторов конверсии углеводородов. В кн.: Инновационные процессы в химии, нефтехимии и нефтепереработке. Сборник трудов международной конференции. СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2016. С. 16–18.
  23. Измайлов А.Ю., Савельев Г.С., Кочетков М.Н. и др. Автотракторный дизельный двигатель, адаптированный к работе на сжиженном углеводородном газе по газодизельному процессу // Известия МГТУ МАМИ. 2018. № 1(35). С. 10–15. EDN: YSSQLA

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. 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.

Скачать (179KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема системы питания газодизельного двигателя Д-243: a — 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; b — 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; с — 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; d — система перепуска отработавших газов, включающая: 31 — исполнительное устройство управления заслонкой; 32 — заслонка; 33 — выпускной коллектор; 34 — воздушный фильтр; e — система подачи воды в парообразном состоянии, включающая: 35 — форсунка; 36 — испаритель; 37 — водяной бак; 38 — насос.

Скачать (327KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».