Применение комбинированной энергетической установки при переводе двигателя внутреннего сгорания на альтернативное топливо для снижения выбросов с отработавшими газами углеродосодержащих соединений
Аннотация
Представлены результаты расчетного исследования рабочего процесса современного двигателя с искровым зажиганием (ДсИЗ) при его работе в составе комбинированной энергетической установки (КЭУ) легкового автомобиля, движущегося по ездовому циклу. В качестве объектов исследования рассмотрены двухцилиндровый (2Ч 7,6/7) и четырехцилиндровый (4Ч 7,6/7) двигатели со степенью сжатия ε = 9,9. Исследование проведено при условии поддержания коэффициента избытка воздуха α = 1 при обоих ДсИЗ как на бензине, так и на аммиаке. Результаты показывают, что применение КЭУ позволяет уменьшить рабочий объем двигателя и снизить расход топлива за ездовой цикл на 18%. Отмечено уменьшение количества теплоты, подводимого в цикл с топливом на режимах средних и высоких нагрузок при обеспечении суммарной заданной мощности КЭУ, необходимой для движения транспортного средства. Это нивелирует необходимость повышения запаса топлива на борту автомобиля при переходе с бензина на аммиак, однако возникает необходимость выбора рационального сочетания требуемой мощности ДсИЗ и электрического двигателя.
Об авторах
Ван Зунг Нгуен
МАДИ
Россия
Россия
аспирант
Андрей Юрьевич Дунин
МАДИ
Россия
Россия
д-р техн. наук, доц.
Павел Витальевич Душкин
МАДИ
Россия
Россия
канд. техн. наук, доц.
Эльмира Умяровна Ахметжанова
МАДИ
Россия
Россия
аспирант
Андрей Михайлович Петров
МАДИ
Россия
Россия
аспирант
Список литературы
1. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А. А. Александров, И. А. Архаров, В. В. Багров [и др.] ; Под редакцией А. А. Александpова, В. А. Маpкова. – Москва : ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. – 790 с. – ISBN 978-5-7013-0140-3. – EDN VCHZNB.
2. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / Марков В. А. [и др.]. – Москва : Инженер, 2011. – 534 с. – (Банк знаний XXI века). – ISBN 978-5-7013-0120-5. – EDN QNYBFP.
3. Марков, В. А. Сравнительная оценка альтернативных топлив для дизельных двигателей / В. А. Марков, Е. В. Бебенин, Е. Ф. Поздняков // Транспорт на альтернативном топливе. – 2013. – № 5(35). – С. 24-29. – EDN RBTZBL.
4. Легасов, В.А. Водородная энергетика / В.А. Легасов // Природа. – 1977. – № 3. – С. 3-17.
5. Моделирование рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием, питаемого безуглеродным топливом / В. З. Нгуен, А. Ю. Дунин, Э. У. Ахметжанова [и др.] // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2023. – № 4(38). – EDN XMIVQD.
6. Гридин, В. М. Расчет параметров и характеристик асинхронных двигателей [Электронный ресурс] : методические указания к выполнению домашнего задания по курсу "Электротехника и электроника" / В. М. Гридин, 2011. – С. 11-13.
7. Гольдберг, О. Д. Проектирование электрических машин : Учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению электротехника, электромеханика и энергетика / О. Д. Гольдберг, Я. С. Гурин, И. С. Свириденко; Под ред. О. Д. Гольдберга. – 2. изд., перераб. – Москва : Высш. шк., 2001. – 430 с. ISBN 5-06-003842-4
8. Meulenbelt, J. Ammonia / J. Meulenbelt // Medicine. – 2012. – Vol. 40, No. 2. –P. 94–95. – DOI 10.1016/j.mpmed, 2011.11.006.
9. Sarafraz, M. M. Sustainable three-stage chemical looping ammonia production (3CLAP) process / M. M. Sarafraz, F. C. Christo // Energy Conversion and Management. – 2021. – Vol. 229. – Art. No. 113735. – DOI 10.1016/j.enconman.2020.113735.
10. Frigo, S. Analysis of the behaviour of a 4-stroke Si engine fuelled with ammonia and hydrogen / S. Frigo, R. Gentili // International Journal of Hydrogen Energy. – 2013. – Vol. 38(3). – P. 1607-1615. – DOI 10.1016/j.ijhydene.2012.10.114.
11. Bell, T. E. H2 Production via Ammonia Decomposition Using Non-Noble Metal Catalysts: A Review / T. E. Bell, L. Torrente-Murciano // Topics in Catalysis. – 2016 – Vol. 59(15-16). – P. 1438-1457. – DOI 10.1007/s11244-016-0653-4.
12. Klerk, A. Ammonia for Hydrogen Storage: Challenges and Opportunities / A. Klerk, C. H. Christensen, J. K. Nørskov, T. Vegge // Journal of Materials Chemistry. – 2008. – Vol. 18(20). – P. 2304-2310. – DOI 10.1039/B720020J.
13. Ferguson, C. R. Internal combustion engines: applied thermosciences / C. R. Ferguson // New York: John Wiley & Sons; 2016. – 546 p.
14. Ryu, K. Performance enhancement of ammonia-fueled engine by using dissociation catalyst for hydrogen generation / K. Ryu, G. E. Zacharakis-Jutz, S. C. Kong // International Journal of Hydrogen Energy. – 2014. – Vol. 39(5). – P. 2390-2398. – DOI 10.1016/j.ijhydene.2013.11.098.
15. Ryu, K. Effects of gaseous ammonia direct injection on performance characteristics of a spark-ignition engine / K. Ryu, G. E. Zacharakis-Jutz, S. C. Kong // Apple Energy. – 2014. – Vol. 116. – P. 206-215. – DOI 10.1016/j.apenergy.2013.11.067.
16. Cornelius, W. Ammonia as an engine fuel / W. Cornelius, L. W. Huellmantel, H. R. Mitchell // SAE Technical Paper. – 1965. – Art. No. 650052. – DOI 10.4271/650052.
17. Starkman, E. S. Ammonia as a Spark Ignition Engine Fuel: Theory and Application / E. S. Starkman, H. K. Newhall, R. Sutton, T. Maguire, L. Farbar // SAE Technical Paper. – 1966. – Art. No. 660155. – DOI 10.4271/660155.
18. Comotti, M. Hydrogen generation system for ammonia-hydrogen fuelled internal combustion engines / M. Comotti, S. Frigo // International Journal of Hydrogen Energy. – 2015. – Vol. 40(33). – P. 10673-10686. – DOI 10.1016/j.ijhydene.2015.06.080.
19. Morch, C. S. Ammonia/hydrogen mixtures in an SI-engine: Engine performance and anslysis of a proposed fuel system / C. S. Morch, A. Bjerre, M. P. Gottrup, S. C. Sorenson, J. Schramm // Fuel. – 2011. – Vol. 90(2). – P. 854-864. – DOI 10.1016/j.fuel.2010.09.042.
20. Pozzana, G. A. Hybrid Vehicle Powered by Hydrogen and Ammonia / G. Pozzana, N. Bonfanti, S. Frigo, N. Doveri et al. // SAE Technical Paper. – 2012. – Art. No. 2012-32-0085. – DOI 10.4271/2012-32-0085.
21. Cremer, M. A. Development and implemention of reduced chemistry for computional fluid dynamics modeling of selective non-catalytic reduction / M. A. Cremer, C. J. Montgomery, D. H. Wang, M. P. Heap, J. Chen // Proc. Combust. Inst. – 28 (2000). – P. 2427-2434.
22. Charles, L. Experimental study on ammonia/hydrogen/air combustion in spark ignition engine conditions Fuel / L. Charles, B. Pierre, C. Francesco, M. Christine -Rousselle // 269 (2020). – P. 117448.
23. Dauaud, A. M. Four – Octane – Number Method for Predicting the Anti Knock Behavior of fuels and Engines / Dauaud A. M., Eyzat P. // SAE Transactions. – 1978. – P. 780080. – https://doi.org/10.4271/780080.
Рецензия
Рецензент: Л.Н. Голубков, д-р техн. наук, проф., МАДИ
Просмотров:
117
