madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1522Research Article2.4.7. Турбомашины и поршневые двигателиАнализ возможности снижения выбросов несгоревшего метана в газодизеле на малых нагрузках применением дроссельной заслонкиAnalysis of the possibility of reducing unburned methane emissions in a dual fuel engine at low loads by using a throttle valveМаксимовИгорь ВладимировичMaximovIgor V.

аспирант

postgraduate

igor_mak97@mail.ruСинявскийВладимир ВикторовичSinyavskyVladimir V.

канд. техн. наук, доц.

 Candidate of Sciences (Technical), associate professor

sinvlad@mail.ruВакуленкоАндрей ВадимовичVakulenkoAndrey V.

инженер

engineer

msalf-7@mail.ruМАДИРоссияMADIRussian Federation20252909202503(45)11Copyright © Максимов И.В., Синявский В.В., Вакуленко А.В., 20252025Максимов И.В., Синявский В.В., Вакуленко А.В.Maximov I.V., Sinyavsky V.V., Vakulenko A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1522

Существенной проблемой газодизеля является повышение выбросов несгоревшего метана (СН4) на малых нагрузках в связи с ухудшением сгорания из-за высокого коэффициента избытка воздуха (α). Представлены экспериментальные показатели газодизеля, показавшие значительное увеличение выбросов СН4 при уменьшении нагрузки. Для снижения величины α рассмотрено использование дроссельной заслонки. Выполнено моделирование рабочего процесса газодизеля в среде AVL FIRE и BOOST при нагрузке 25 %. Проанализировано изменение параметров сгорания при уменьшении α, а также топливной экономичности по мере прикрытия дроссельной заслонки. Рассматривались штатная комплектация и новая с уменьшенной форсункой и камерой сгорания газового двигателя. При снижении α с 4,9 до 2,2 прикрытием дроссельной заслонки индикаторный КПД повысился на 12…16 %, а выбросы СН4 снизились в 10,2…11,7 раз. Удельный эффективный расход топлива увеличился на 17,4 % из-за повышения потерь на газообмен.

A significant problem of a dual fuel engine is the increase in emissions of unburned methane (CH4) at low loads due to deterioration of combustion caused by a high excess air coefficient (α). Experimental parameters of a dual fuel engine are presented, which showed a significant increase in CH4 emissions with a decrease in load. To reduce the value of α, the use of a throttle valve was examined. The working process of a dual fuel engine was simulated in the AVL FIRE and BOOST environment. The change in combustion process parameters and fuel efficiency with the decrease in α as the throttle valve was closed at a load of 25% were analyzed. Two versions of the dual fuel engine were considered: the standard one and the new one with smaller injector and combustion chamber of the gas engine. When α was reduced from 4.9 to 2.2 by closing the throttle valve, the indicated efficiency increased by 12…16.0 % and CH4 emissions decreased 10.2…11.7 times. The brake specific fuel consumption increased by 17.4% due to increased gas exchange losses.

выбросы несгоревшего метана газодизелемдроссельная заслонка газодизелякамера сгорания газового двигателямоделирование газодизеля в AVL FIRE и BOOSTunburned methane emissions of dual fuel enginedual fuel engine throttle valvegas engine combustion chambermodeling of dual fuel engine in AVL FIRE and BOOSTReferencesМуратов, А. В. Экспериментальные исследования влияния альтернативных видов топлив на работу дизельного двигателя 4Ч 11,0/12,5 / А. В. Муратов, В. В. Ляшенко, И. П. Гордеев // Вестник транспорта Поволжья. – 2023. – № 4(100). – С. 17-22. – EDN KDQUTK.Muratov A.V., Lyashenko V.V., Gordeyev I.P. Vestnik transporta Povolzh'ya, 2023, no 4, pp. 17-22.ГОСТ 27577-2022. Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия (принят Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 4 июля 2022 г. № 61-П) // введ. 2023-07-01. - М.: Издательство стандартов, 2022.GOST 27577-2000. Gaz prirodny toplivny komprimirovany dlya dvigateley vnutrennego sgoraniya. Technicheskie usloviya. (prinyat Postanovleniem Gosudarstvennogo komiteta Rossiskoy Federacii po standartizacii i metrologii ot 25 yanvarya 2001 g. № 32-st) // vved. 2002-01-01. – M.: Izdatelstvo standartov, 2002.Karim, Ghazi A. Dual-Fuel Diesel engines / Ghazi A. Karim. – Boca Raton: CRC Press, 2015. – 315 p. – ISBN 9780429069765.Ghazi A. Karim. Dual-Fuel Diesel engines, CRC Press, 2015, 287 p.Загорских, Б.П. Совершенствование подачи газа для работы двигателя по газодизельному циклу / Б.П. Загорских, Ю.А. Коцарь, Е.Б. Бабенич // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. – 2012. – № 5. – С. 3-6.Zagorskykh B.P., Kocar Y.A., Babenych E.B. AvtoGazoZapravochny complex + Alternativnoe toplivo, 2012, no. 5, pp. 3-6.Расчетное исследование влияния запальной дозы дизельного топлива на рабочий процесс газодизельного двигателя / А.С. Кулешов, В.А. Марков, В.В. Фурман, С.В. Плахов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2022. – № 12(753). – С. 87-106. – DOI 10.18698/0536-1044-2022-12-87-106. – EDN WOLSUP.Kuleshov A.S., Markov V.A., Furman V.V., Plakhov S.V. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroyeniy, 2022, no. 12(753), pp. 87-106.Физическое моделирование рабочего процесса газодизеля / М. Г. Шатров, А. С. Хачиян, В. В. Синявский [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. – 2017. – № 4. – С. 3-10. – EDN YTXOEZ.Shatrov M.G., Khachiyan A. S., Sinyavsky V.V., Shishlov I.G., Vakulenko A.V. Traktory I selkhozmashiny, 2017, no 4, pp. 3-10.Силюта, А.Г. Расчетный метод оценки достаточности охлаждения форсунок дизелей тепловозов при реализации газодизельного цикла / А.Г. Силюта // Транспортное дело России. – 2025. – № 3. – С. 224-226. – EDN JFWNSM.Silyuta A. G. Transportnoye delo Rossii, 2025, no 3.Топливные системы газодизельных двигателей. Особенности конструкции и перспективы применения / В.В. Асабин, С.А. Струнгарь, А.Н. Журавлев, А.Г. Силюта // Вестник транспорта Поволжья. – 2022. – № 1(91). – С. 73-77. – EDN YZHTBT.Asabin V.V., Strungar' S.A., Zhuravlev A.N., Silyuta A.G. Vestnik transporta Povolzh'ya, 2022, no 1(91), pp. 73-77.Максимов, И.В. Влияние размеров форсунки и формы камеры сгорания на показатели газодизеля / И.В. Максимов, В.В. Синявский, М.Г. Шатров // Двигателестроение. – 2025. – № 2(300). – С. 51-60. – EDN DJICXP.Maksimov I.V., Sinyavskiy V.V., Shatrov M.G. Dvigatelestroyeniye, 2025, no 2(300), pp. 51-60.Душкин, П. В. Повышение эффективности рабочего процесса аккумуляторной топливной системы с давлением впрыскивания до 300 МПа : специальность 05.04.02 "Тепловые двигатели" : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Душкин Павел Витальевич. – Москва, 2017. – 22 с. – EDN ZQDWUD.Dushkin, P. V. Povysheniye effektivnosti rabochego protsessa akkumulyatornoy toplivnoy sistemy s davleniyem vpryskivaniya do 300 MPa (Increasing the efficiency of the working process of the accumulator type fuel system with injection pressure up to 300 MPa), Candidate thesis abstract, Moscow, MADI, 22 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.