Газопоршневого двигателя


Доработка и опыт эксплуатации газопоршневых двигателей серии 22AG

Сатору Гото, Тору Нашимото, Йошифумо Ниши – Niigata Power Systems Co. Ltd., Япония

Общая характеристика двигателей серии 22AG

В течение последних 10 лет благодаря улучшенным эксплуатационным параметрам передовые газопоршневые двигатели заняли особое место. Их термический КПД и среднее эффективное давление соответствуют эксплуатационным параметрам дизельных двигателей. При этом содержание NOx в выхлопных газах обеспечивает соблюдение всех экологических требований.Сегодня все более актуальными становятся проблемы, связанные с детонацией двигателя, срывом пламени, сроком службы свечей зажигания. Система факельного зажигания газового двигателя с воспламенением от сжатия (при котором газовое топливо является основным, а жидкое лишь в небольшом количестве используется для воспламенения) имеет ощутимые преимущества перед обычной системой искрового зажигания. Она обеспечивает стабильное горение и бесперебойную работу двигателя.Газопоршневые двигатели серии 22AG компании Niigata Power Systems Co. Ltd., оснащенные системой факельного зажигания, поставляются на рынок Японии с 2002 года.Они представлены пятью моделями: 6- и 8-цилиндровыми при рядном расположении и 12-, 16- и 18- цилиндровыми при V-образном расположении. В настоящее время заказчикам поставлено более 200 установок на базе двигателей 8L22AG. Причинами такого активного спроса являются высокие эксплуатационные характеристики двигателя, большой срок службы форсунки запального топлива, длительная эксплуатация, не требующая обслуживания и ремонта.Все двигатели серии 22AG оснащены системой воздушного охлаждения с турбонаддувом и работают на обедненном топливе. Запуск двигателя осуществляется посредством системы искрового зажигания, запатентованной компанией Niigata.В настоящее время проводятся комплексные исследования по доработке конструкции двигателя с целью повышения термического КПД. Совершенствуется система предкамерного горения и оптимизируется состав топливовоздушной смеси, применяется цикл Миллера с использованием цилиндров, обеспечивающих высокую степень сжатия, и т.д.Главными направлениями дальнейшего совершенствования двигателей являются улучшение экологических показателей, снижение расхода топлива, а также использование альтернативных видов топлива, в частности биогаза.Основной задачей при выводе на рынок газопоршневых двигателей, работающих на обедненной топливовоздушной смеси, было достижение низкого уровня NOx в выхлопных газах, что обеспечивало соблюдение всех экологических норм за счет применения особой технологии горения. Среднее эффективное давление составляло 1...1,3 МПа с приемлемым уровнем детонации. Были значительно улучшены показатели среднего эффективного давления и КПД двигателя серии 22AG. Сегодня на рынок выпускаются большие двигатели с КПД более 43%, в которых среднее эффективное давление превышает 2 МПа.Улучшение эксплуатационных параметров газопоршневых двигателей серии 22AG, работающих в цикле Миллера, достигается за счет применения современной системы зажигания. В двигателях со стандартной системой срок службы свечей зажигания составляет обычно 1000-2000 часов, в то время как новая форсунка двигателей 22AG рассчитана более чем на 4000 часов бесперебойной работы, что, естественно, является большим преимуществом.

Принцип сгорания в двигателе с факельным зажиганием

Существует две разновидности газопоршневых двигателей с системой факельного зажигания: двухтопливный и форкамерный. В качестве запального топлива в них может использоваться дистиллят или дизельное топливо. В двухтопливном двигателе запальное топливо для воспламенения смеси впрыскивается в основную камеру сгорания через форсунку, которая обеспечивает также возможность работы на дизельном топливе. Такой тип двигателя в большинстве случаев применяется в условиях, когда поставка газа нестабильна, а его цена значительно превышает стоимость нефти.При использовании традиционных систем механического впрыска необходимо, чтобы запальное топливо составляло 8…10% от общего количества подаваемого в двигатель топлива. При этом концентрация NOx и твердых частиц в выхлопных газах остается высокой. Таким образом, необходимо использовать систему каталитического подавления выбросов и специальных фильтров твердых частиц. Техническим решением данной проблемы является использование системы подачи топлива Common Rail.Форсунка двигателя находится в форкамере. При этом небольшое количество запального топлива (1% от общего количества основного топлива) впрыскивается в форкамеру, и топливовоздушная смесь воспламеняется с помощью этой дозы. Горящая смесь из форкамеры направляется в камеру сгорания в виде реактивной струи и воспламеняет основное топливо. В газопоршневом двигателе, диаметр цилиндра которого составляет 220 мм, энергия запального топлива составляет около 500 Дж, что значительно больше, чем при искровом зажигании. Уровень NOx в выхлопных газах остается низким, так как количество запального топлива около 1% от потребляемого. Кроме того, достигается более высокая степень сжатия ультраобедненной топливной смеси.Газопоршневой двигатель с факельным зажиганием может успешно работать на низкокалорийном газе, получаемом при переработке различных отходов, – газе мусорных свалок, сточных вод и на синтез-газе, теплотворная способность которых составляет, соответственно, 21 и 7 МДж/м3. Содержащиеся в синтез-газе водород и угарный газ используются в качестве горючих компонентов. При этом нет необходимости дополнительно использовать при запуске двигателя сжиженный природный газ или пропан.

Технология повышения термического КПД

Высокая степень повышения давления

Известно, что с увеличением степени повышения давления повышается термический КПД. Однако при этом повышается и детонация двигателя. Термический КПД при более высокой степени повышения давления и позднем впрыске выше, чем при низкой степени повышения давления с более интенсивным впрыском. Такая технология допускает использование ультраобедненной топливовоздушной смеси. В данном случае содержание воздуха в ней в 2,2 раза больше, чем топлива, что способствует снижению детонации.

ЦИКЛ Миллера

Существует два типа цикла Миллера – с ранним и поздним закрытием впускного клапана. В ходе испытаний системы с ранним закрытием на двигателе 6L22AG было установлено, что в этом случае температура топливовоздушной смеси перед ходом сжатия уменьшается. При этом увеличивается степень повышения давления и, соответственно, запас по детонации. Термический КПД на валу двигателя увеличился примерно на 3%, что соответствует 1% общего КПД, однако концентрация NOx в выхлопных газах увеличилась.В цикле Миллера необходимо использование турбокомпрессора высокого давления, который обеспечит степень повышения давления – 3,5. В результате сокращается объем и снижается температура выхлопных газов и, соответственно, уменьшается количество энергии, утилизируемой из выхлопных газов.

Нестабильность процесса горения

Для того чтобы добиться стабильного горения с минимальной детонацией двигателя и получить высокий КПД, необходимо обеспечить минимальное колебание максимального давления. Стабильность горения в цилиндре зависит от протекания процесса горения в форкамере или основной КС.Момент зажигания в них практически совпадает. Колебание давления увеличивает время горения в форкамере при угле поворота коленчатого вала менее одного градуса, а также в основной камере при угле поворота 6°. Пульсация в процессе горения вызвана колебаниями давления при возгорании смеси в основной камере сгорания. Причиной нестабильности горения также может быть изменение состава и/или неоднородный состав топливной смеси на каждом этапе горения.

Форкамера

Чтобы улучшить процесс горения в основной камере, необходимо оптимизировать поток струи горящей смеси, поступающий из форкамеры в основную КС. Такая технология оптимизации форкамеры была испытана на прототипе двигателя 6L22AG. Струя высокого давления из форкамеры быстро поступает в основную камеру сгорания через увеличенный канал. По результатам измерений термического КПД и концентрации NOx в процессе испытаний видно, что КПД увеличился на 0,8%, а уровень NOx остался прежним. Новая модель была названа форкамерой струи высокого давления.

Коней 1-й части

www.turbine-diesel.ru

  /   / 

-, , : .

10 - 100 50 - 60 . - 40 , , - . 40 , ( ). .

1.
10 8 - 10 . 27
. 2 2,3 2 /.
, 10 300 .
: 30-40% 60-70% . .
2. ,
- 38-45% ( ), 40-50%. 85-90%
- ( - 30 ) , 25-35%. 60-70%, 80-90%.
, . , , .
3. .

.

100% 40-45%

75% 39-44%

50% 37-43%

.

100% 25-35%

75% 20-30%

50% 15-25%

, , , , , .

4. , .

Ġ : , , .

, +25...+30°. +30 , ( ) +40 . .

15 30 , . . .

0 . 500 . , 0,75...1% 100 .

, . 0 1...1,25 % 100 .
, . . 1 3 70...803, 15...173. , .

.

.

.

.

.

( ).

.

- 3-5 .

15-20 .

.

60000-64000 .

25000-30000 .

. ( ) 15 - 17 .

. .

energokonzept.ru

что из себя представляют, принцип действия, где применяются

Прежде всего отметим, данной информацией поделились с нами специалисты компании ООО «КВАНТ Сервис» с сайта kvantservis.ru, также они обещали ответить на все вопросы наших читателей, чтобы задать вопрос и узнать на что способны профессионалы, перейдите по ссылке. Малая энергетика становится все более востребованной. Основой малой энергетики является процесс когенерации. Он заключается в одновременном производстве двух видов энергии – тепловой и электрической. Для того чтобы процесс когенерации имел более завершенные формы разработаны когенерационные установки. Они бывают 3 видов:

  1. Основанные на работе газопоршневого двигателя.
  2. Работающие на основе паровых турбин.
  3. Дизельные установки.

На данный момент наиболее эффективными и экономически выгодными являются газопоршневые установки.

Устройство

Как и любая когенерационная установка, газопоршневая имеет несколько основных блоков:

  • 1 блок представляет собой первичный двигатель. Это и есть поршень, который работает первоначально с источником энергии.
  • 2 блок – электрогенератор. С его помощью происходит преобразование энергии двигателя в электроэнергию.
  • 3 блок – система утилизации тепла. Принцип работы этой системы заключается в использовании энергии, состоящей из энергии горячих газов. Строение теплоутилизатора напрямую зависит от вида топлива.
  • 4 блок – система контроля и управления установкой. Состоит из датчиков, рычагов управления.

Автоматизированная работа всех основных составляющих когенерационной установки позволяет добиться КПД равного 90%.

Принцип работы

В качестве основного топлива в таких установках используется газ, также существует возможность использования биогаза. Принцип работы установки заключается в возможности преобразования газа в электроэнергию и теплоэнергию. Выработка тепла и электрической энергии осуществляется одновременно. В этом и заключается главное достоинство газопоршневых установок. Такой принцип работы позволяет сделать процесс выработки энергии более эффективным и дешевым.

Всю систему работы установки условно можно разделить на несколько этапов.

  1. этап. Подача газа в топливную систему.
  2. этап. Подача воздуха в турбонагнетатель.
  3. этап. Охлаждение воздуха и подача в топливную систему.
  4. этап. Соединение газа с воздухом, образование воздушно-топливной массы.
  5. этап. Сгорание топлива. На этом этапе происходит выработка электроэнергии за счет вращения генератора двигателем.
  6. этап. Сбор тепловой энергии. Она состоит из нагретого в процессе работы выхлопного газа, а также нагревания жидкости, предназначенной для охлаждения.
  7. этап. Применение полученной энергии. Электрическая энергия применяется по своему прямому назначению. Тепловая может использована для системы отопления.

Газопоршневая установка вырабатывает больше тепла, чем электроэнергии. Таким образом, та энергия, которую обычные электростанции просто выбрасывают в атмосферу, в газопоршневых установка не только сохраняется, но и утилизируется и преобразовывается в полезную энергию, необходимую для человека. При этом количество потерянной энергии снижается с 40% до 5-10%.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам относятся:

  • Высокая эффективность и производительность.
  • Минимальные затраты на приобретение установки и топливо.
  • Вместительные топливные камеры, малочувствительные к качеству топлива.
  • Автоматическая работа, работа в автономном режиме, быстрый запуск.
  • Возможность объединения нескольких установок для больших производственных помещений.
  • Надежность основных комплектующих, долговечность.
  • Ремонт и замена деталей достаточно просты.
  • Компактные размеры, широкий модельный ряд.
  • Возможность производства установок в соответствии с пожеланиями заказчика по размерам, виду и качеству топлива.

К недостаткам газопоршневых когенерационных установок можно отнести:

  • Невысокую мощность одной установки. Гораздо выгоднее использовать несколько машин в общем режиме.
  • Выработку шума низкой частоты при работе.
  • Потребность в охлаждении установки при отсутствии применения выработанной энергии.

В целом, можно сделать вывод, что применение когенерационных установок данного вида экономически более целесообразно. Если производить сравнение газопоршневых установок с турбинными и дизельными можно отметить несколько ключевых моментов:

  1. Самый высокий КПД электрической энергии.
  2. Устойчивость к условиям работы. При изменениях давления и температуры, КПД газопоршневых установок менее остальных подвержен изменениям.
  3. Поршневой двигатель выдерживает различные условия работы. Его запуск и остановку можно производить неограниченное количество раз. При этом старт в работе происходит за минимальное время – пару минут.
  4. Долгий срок службы, до нескольких десятков тысяч рабочих часов.
  5. Минимальные затраты при проведении ремонта.
  6. Минимальные затраты на топливо.
  7. Экологическая безопасность. Газопоршневые турбины выделяют в атмосферу в 2 раза меньше углекислого газа и других вредных веществ.

    Области применения

    Газопоршневые установки необходимы для снабжения самых различных объектов двумя видами энергии – электрической и тепловой. В основном они применяются.

    1. Для дополнения уже существующих систем электро- и теплоснабжения.
    2. Обеспечение энергией домов и небольших производственных помещений. Объединение нескольких газопоршневых установок в единую сеть позволяет увеличить количество вырабатываемой энергии в несколько раз.
    3. Применяются при проведении строительных и ремонтных работ, работе в шахтах.
    4. Используются в качестве дополнительного или резервного источника энергии в сферах повышенной необходимости для жизнедеятельности человека – здравоохранение, образование, транспортные коммуникации, сфера связи.
    5. Промышленные установки являются более мощными и используются для обеспечения энергией крупных заводов и целых населенных пунктов.

    Газопоршневые установки необходимы в условиях постоянных нарушений в подаче электричества. При их применении можно забыть об отсутствии энергии, темноте и холоде. Благодаря своей универсальности они получили свое второе название миниэлектростанции. Использование когенерационных газопоршневых установок позволяет сделать жизнедеятельность человека независимой от перебоев в электроснабжении, а также сэкономить средства на оплату и выработку энергии.

    www.stroyservice.ru

    Разработка газопоршневого двигателя MD20G мощностью 1 МВт

    Mорио Кондо, Атсуши Сакейн – Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd., Япония

    Газопоршневой двигатель MD20G (фото 1), работающий на обедненной смеси, с открытой камерой сгорания и системой факельного зажигания, разработан компанией Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd. Он создан на базе дизельного двигателя DK20 (производства Daihatsu Diesel Mfg Co. Ltd). С целью достижения высокого КПД при разработке MD20G применялись такие технологии, как цикл Миллера и система обнаружения неустойчивого горения посредством линейного алгоритма прогнозирования. Кроме того, двигатель оснащен системой рекуперации тепловой энергии отработавших газов, включающей в себя двойной турбокомпрессор и генератор. Результаты эксплуатации показывают, что КПД двигателя достигает 42,5 % (в режиме работы с системой утилизации тепла выхлопных газов), что является достаточно высоким показателем в диапазоне мощности 900…1200 кВт. Среднее эффективное давление – 2 МПа. Данный тип двигателя отличается длительным сроком службы и высокой надежностью. Эксплуатационные характеристики MD20G представлены в таблице. 

    Система впрыска топливного газа с электронным управлением

    Чтобы предотвратить попадание топливного газа из цилиндра в выхлопную трубу в стадии перекрытия впускного/выпускного клапана, на всасывающих патрубках каждого цилиндра предусмотрен инжекторный клапан с электронным управлением (рис. 1). Таким образом, после закрытия выпускного клапана по сигналу, поступающему с системы управления двигателя, осуществляется впрыск необходимого количества топливного газа для смешивания с всасываемым воздухом. Благодаря системе управления появляется возможность регулировать время и количество впрыска топлива в соответствии с нагрузкой двигателя.Поскольку необходимое количество топлива в каждом цикле задается непосредственно перед впрыском в цилиндр, система характеризуется высоким показателем допустимой нагрузки.

    Формирование потока газа

    Формирование потока газа в цилиндре является важным фактором, влияющим на характеристики и горючесть топливовоздушной смеси. Поэтому его оптимизация позволяет достичь более высокой производительности и снизить уровень содержания NOx в выхлопных газах двигателя. На первом этапе с этой целью проводилось моделирование состава топливовоздушной смеси посредством программного обеспечения STAR-CD для анализа течения. Исследовались характеристики системы всасывания, определяющей тип течения газа – падающее и вихревое течение (вертикальный и горизонтальный спиральный поток соответственно). Несколько смоделированных систем всасывания были испытаны на одноцилиндровом двигателе – в результате была выбрана система с вихревым течением (фото 2). 

    Сжигание обедненной топливной смеси

    Двигатель работает на обедненной топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха около 2 (концентрация топливного газа 4,7 %). Помимо снижения уровня содержания NOx в выхлопных газах, появляется возможность регулировать уровень детонации. Процесс сжигания обедненной топливовоздушной смеси требует точного регулирования ее состава и поддержания стабильного воспламенения. С этой целью системой управления рассчитывается необходимое давление подаваемого воздуха с учетом его температуры, а также мощности двигателя, что дает возможность постоянно контролировать состав топливовоздушной смеси.Наличие системы рекуперации энергии выхлопных газов позволяет регулировать давление подаваемого воздуха. В случае отсутствия системы рекуперации подача воздуха осуществляется по сигналу системы управления двигателем (рис. 1).Для достижения стабильного воспламенения была применена система факельного зажигания с прямым впрыском. Эффективность такой системы гораздо выше, чем системы искрового зажигания.

    Цикл Миллера

    С помощью цикла Миллера регулируется момент закрытия впускного клапана, что позволяет снизить коэффициент сжатия и поддерживать высокий коэффициент расширения. Высокий коэффициент расширения, в свою очередь, способствует поддержанию высокого КПД цикла, а уменьшение коэффициента сжатия – снижению температуры топливовоздушной смеси. В результате становится возможным регулирование (предупреждение) детонации двигателя, а также снижение уровня содержания NOx в выхлопных газах.

    Система факельного зажигания с прямым впрыском

    Традиционно двигатель MD20G оснащен системой искрового зажигания и/или системой факельного зажигания с форкамерой. Кроме этого, может использоваться и система факельного зажигания с прямым впрыском. Благодаря системе подачи топлива Common Rail, где впрыск регулируется с помощью электромагнитного впускного/выпускного клапана, запальное топливо (газойль) впрыскивается непосредственно в цилиндр для воспламенения топливовоздушной смеси (рис. 1).В ходе изучения процесса воспламенения и горения обедненной смеси был разработан небольшой экспериментальный двигатель (диаметр цилиндра 96 мм, ход поршня 108 мм, частота вращения 1000 об/мин) для визуального отображения стадий горения с помощью высокоскоростной съемки. Сначала происходит возгорание газойля (угол поворота вала 1,2°), впрыскиваемого через четыре распылительные форсунки, затем – топливовоздушной смеси, и начинается распространение горения  (угол 2,6…23,8°) (фото 3).Благодаря системе прямого впрыска, газопоршневой двигатель, как и дизельный, может запускаться только на жидком топливе. В отличие от двигателя с форкамерой, в данном случае не требуется применения специальных зажигающих устройств, таких как запальная свеча и/или свеча предпускового подогрева. Конструкция головки цилиндра такого двигателя более простая, чем в двигателе с форкамерой, а камера сгорания характеризуется более высокой надежностью.Характеристики процесса воспламенения значительно лучше, чем в двигателе с искровым зажиганием, и сопоставимы с рабочими параметрами двигателя, оснащенного форкамерой. Стабильное возгорание топливовоздушной смеси обеспечивается в том случае, если при 100 %-й нагрузке содержание газойля в требуемом объеме топлива будет менее 1 %. Таким образом, двигатель сможет работать на обедненной смеси.

    Определение неустойчивого горения

    Для определения и регулирования процесса неустойчивого горения (детонация и пропуск зажигания) было разработано специальное устройство. В момент обнаружения детонации происходит задержка момента впрыска запального топлива в соответствующем цилиндре с учетом интенсивности детонации. Соответственно, при пропуске зажигания увеличивается количество впрыскиваемого в цилиндр запального топлива.На основе данных выходного сигнала датчика детонационного горения и графика колебаний в обычных условиях и при слабой, средней и сильной детонации был вычислен индекс линейного прогнозирования (ИЛП). Наблюдения показали, что он напрямую зависит от интенсивности детонации – чем интенсивнее детонация, тем выше индекс ИЛП (рис. 2). Полученные данные были переведены в цифровую форму посредством нейронной сети в соотношении 0/1 и преобразованы в электрическое напряжение, подаваемое системой управления двигателя. На рис. 3 представлена диаграмма результатов исследования с учетом давления в цилиндре, откуда видно, что выходная величина нейронной сети при детонации выше, чем в обычных условиях. Эффективность данной системы обнаружения была проверена путем моделирования детонации и изменения ее интенсивности. С помощью выходного сигнала датчика давления, выявляющего возникновение детонации и изменение ее интенсивности, определялась эффективность оборудования. Посредством настройки угла опережения впрыска запального топлива двигатель выводился на режим работы, при котором достигается максимальная производительность.

    Система рекуперации тепла отработавших газов

    Благодаря модернизации турбокомпрессора и увеличению его КПД количество тепловой энергии отработавших газов, подаваемых в турбокомпрессор, увеличилось и оказалось гораздо большим, чем необходимо для сжатия воздуха в двигателе. Для того чтобы утилизировать излишки энергии, была разработана компактная система рекуперации энергии тепла отработавших газов (turbo-compound system), в которой высокооборотный генератор напрямую соединен с турбокомпрессором (фото 4).Номинальные характеристики генератора следующие: мощность 40 кВт, частота вращения 45 000 об/мин при частоте 750 Гц, напряжение (490±30) В. Поскольку частота тока и напряжение изменяются в соответствии с изменением частоты вращения генератора (и турбокомпрессора), возникает необходимость их преобразования. Для этого используется источник стабилизированного электропитания, который регулирует выходной сигнал системы рекуперации, чтобы давление подаваемого воздуха всегда соответствовало заданным параметрам. В частности, если при работе двигателя давление подаваемого воздуха превышает допустимые значения, частота вращения турбокомпрессора снижается посредством системы контроля, и давление регулируется. И наоборот, при снижении давления подаваемого воздуха увеличивается частота вращения турбокомпрессора.Для газопоршневого двигателя, работающего на обедненной топливной смеси, система контроля коэффициента избытка воздуха (или система контроля давления подаваемого воздуха) играет решающую роль. Обычно давление подаваемого воздуха регулируется за счет высвобождения части отработавших газов или подачи воздуха в выхлопную трубу. Однако в двигателе, который оснащен системой рекуперации, данная система используется как тормозное устройство турбогенератора, контролирующее частоту его вращения для регулирования давления воздуха. Энергия торможения в этом случае используется для выработки электроэнергии.На рис. 4 представлена схема системы рекуперации тепла отработавших газов, используемой в двигателе. При ее создании необходимо было разработать надежный механизм, соединяющий нагнетатель турбокомпрессора и высокооборотный генератор. Еще одной важной технологической задачей была разработка системы контроля вибрации вала.При создании передаточной системы выполнены исследования по течению в обсадной трубе на входе в турбокомпрессор, через которую проходит передаточный вал, а также по вибрации вала. Проведены эксплуатационные испытания системы рекуперации со сжатым воздухом в качестве движущей силы. Передаточный вал присоединяется к нагнетателю турбокомпрессора с помощью болтов, а к высокооборотному генератору – шлицевых соединений для устранения линейных деформаций и/или погрешностей центрирования. Результаты замеров вибрации на соединительном валу (рис. 4, точка А) и валу турбокомпрессора (точка В) показывают, что значение вибрации вала ниже уровня, допустимого на опорном подшипнике.

    Эксплуатационные характеристики

    Двигатель применяется в составе энергетических установок независимо от того, оснащен он системой рекуперации тепла отработавших газов или нет. Электрический КПД соответствует изначально заданным параметрам.На начальной стадии эксплуатации возникла проблема, связанная с форсункой впрыска запального топлива, но после ее устранения двигатель продолжал исправно работать. Работы по совершенствованию MD20G еще не закончены. Основное внимание будет уделяться увеличению его производительности и расширению сферы применения.

    По материалам доклада Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd. №135 на конгрессе CIMAC-2007, Вена, Австрия

    www.turbine-diesel.ru

    Системы охлаждения газопоршневых двигателей

     

    Высокоэкономичная работа газопоршневого двигателя с минимальным износом основных деталей обеспечивается поддержанием оптимального температурного режима системы охлаждения и смазки или температурой охлаждающей жидкости и температурой смазочного масла.

    Температура охлаждающей жидкости и масла влияют на такие показатели работы газопоршневого двигателя, как индикаторный КПД , механический КПД и коэффициент наполнения цилиндров , которые в свою очередь определяют эффективный удельный расход топлива .

    Повышение температуры охлаждающей жидкости при постоянном ее расходе приводит к уменьшению отводимой теплоты от двигателя и к росту в целом индикаторного КПД и мощности двигателя.

    Однако, как указывается в работе [27], только 10 – 15 % удерживаемой теплоты идет на увеличение индикаторной работы и повышение , остальная часть отводится с выхлопными газами, температура которых при этом возрастает.

    Температура стенок цилиндров при этом также повышается, что приводит к снижению коэффициента наполнения цилиндров и коэффициента избытка воздуха и в целом к снижению индикаторной мощности двигателя.

    При повышении температуры стенки цилиндра существенно снижается вязкость масла и соответственно мощность, затрачиваемая на трение. Следствием чего является повышение механического КПД. При повышении температуры до 110 – 115 оС вязкость масла стабилизируется. Однако на практике температуру охлаждающей жидкости не повышают выше 70 – 85 оС при этом вязкость масла снижается до минимально допустимого значения, при котором возможна надежная работа трущихся деталей двигателя. Следует иметь в виду, что допускается некоторое повышение температуры охлаждающей жидкости на режимах неполных нагрузок.

    В практике эксплуатации газопоршневых двигателей наибольшее распространение получили следующие способы регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла.

    На рис 7.10 а представлена схема регулирования температуры охлаждающей жидкости с помощью терморегулятора и перепускного канала.

    В терморегуляторе охлаждающая жидкость, поступающая из двигателя, делится на два потока; один из которых проходит воздушный охладитель и с пониженной температурой поступает в линию подвода охлаждающей жидкости к двигателю, другой по перепускному каналу с исходной температурой также подается в линию подвода. Смешение двух потоков позволяет поддерживать температуру охлаждающей жидкости в необходимых пределах.

    Указанная система позволяет значительно сократить время прогрева холодного двигателя.

    К недостаткам данной схемы следует отнести сложность, а иногда и невоз­можность обеспечения оптимальной температуры при работе на малых нагрузках даже при минимально возможном расходе охлаждающей жидкости через охладитель.

    На рис.7.10.б представлена схема регулирования температуры масла. В контуре циркуляции масла не устанавливается регулирующая арматура – это делается с целью снижения гидравлического сопротивления тракта на режимах пуска непрогретого двигателя. В охладителе получение необходимой температуры масла обеспечивается подачей соответствующего количества охлаждающей жидкости с требуемой температурой. Регулирование расхода охлаждающей жидкости происходит с помощью регулятора и байпасной линии во вторичном контуре охлаждения.

    Рис.7.10. Схемы регулирования температуры охлаждающей жидкости:

    а – охлаждение двигателя; б – охлаждение масла

     

    Похожие статьи:

    poznayka.org

    Газопоршневые двигатели все чаще находят

    КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

    КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ по дисциплине «Силовые агрегаты» Вопросы к зачету 1. Для чего предназначен двигатель, и какие типы двигателей устанавливают на отечественных автомобилях? 2. Классификация

    Подробнее

    ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ 2AD-FHV

    ДВИГТЕЛЬ ДВИГТЕЛЬ 2AD-FHV -225 Привод навесного оборудования ремнем Узел или система (1) (2) (3) (4) (5) Привод навесного оборудования ремнем f f Система управления предварительным впрыском f f f Система

    Подробнее

    ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ 2ZR-FE

    ДВИГТЕЛЬ ДВИГТЕЛЬ 2ZR-FE -99 J ДВИГТЕЛЬ 1. Крышка головки блока цилиндров D Используется литая алюминиевая крышка головки блока цилиндров, отличающая малым весом и высокой прочностью. D Внутри крышки головки

    Подробнее

    компании MAN Diesel & Turbo SE

    Новые разработки Газопоршневые ТЭС на базе нового двигателя V35/44G компании MAN Diesel & Turbo SE Фото 1. Двигатель 20V35/44G In brief Power plants on the base of new MAN Diesel & Turbo SE 20V35/44G gas

    Подробнее

    1.1 Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л

    1.1 Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л Бензиновые двигатели 1,6, 1,8 и 2,0 л Технические данные бензиновых двигателей Технические данные бензиновых двигателей 1,8 и 2,0 л Общие данные Данные Значение

    Подробнее

    Головка блока цилиндров

    Страница 1 3.2.12. Головка блока цилиндров ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Последовательность затягивания болтов головки блока цилиндров Затягивание болтов крепления головки блока цилиндров требуемым моментом Затягивание

    Подробнее

    Содержание. электросхемы

    18 электросхемы Содержание 1. ИНСТРУКЦИЯ ПО эксплуатации Общие сведения...1 3 Панель приборов... 1 14 Сиденья и система защиты водителя и пассажиров... 1 26 Замки дверей... 1 28 Стеклоподъемники...1 29

    Подробнее

    Электронная система управления

    Электронная система управления Содержание 1. Особенности 2. Функции Датчик детонации Датчик положения дроссельной заслонки Клапан управления частотой вращения холостого хода Датчик давления и температуры

    Подробнее

    1. Верхняя часть двигателя

    тр. 1 из 16 МОМЕНТЫ ЗАТЯЖКИ : ДВИГАТЕЛЯ EP (ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА) 1. Верхняя часть двигателя 1.1. Головка блока цилиндров Рисунок : B1BB0SFD (1) болт (Крышка головки

    Подробнее

    ЭФФЕКТИВНОСТЬ. НАДЕЖНОСТЬ. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

    ЭФФЕКТИВНОСТЬ. НАДЕЖНОСТЬ. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ НОВАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА МОЩНОСТЬЮ 16 МВТ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ С 2016 ГОДА Т16 НОВЫЙ СТАНДАРТ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН КЛАССА 16 МВт Т16 ПЕРВАЯ РОССИЙСКАЯ

    Подробнее

    ГАЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

    ГАЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Электростанция Шеки мощностью 87 МВт в Азербайджане оборудована десятью двигателями Wartsila 20V34SG. ДОСТОИНСТВА ГАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ WARTSILA: 2 ГАЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, КОТОРЫЕ

    Подробнее

    ДВИГАТЕЛЬ: МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    11A-1 ГРУППА 11A ДВИГАТЕЛЬ: МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ......... 11A-2.......... 11A-3 11A-2 ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ M2112000101258 Данная модель оснащена недавно блок цилиндров

    Подробнее

    ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НК-38СТ

    КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НК-38СТ ОАО «КМПО» 420036, Казань, ул. Дементьева, 1 Тел.: (843) 221-26-00 ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НК-38СТ ОПИСАНИЕ Двигатель НК-38СТ (рис. 1.) предназначен для

    Подробнее

    1. Верхняя часть двигателя

    Стр. 1 из 18 11.05.2017, 14:59 МОМЕНТЫ ЗАТЯЖКИ : ДВИГАТЕЛЯ EP (ДВИГАТЕЛЬ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА) 1. Верхняя часть двигателя 1.1. Головка блока цилиндров Рисунок : B1BB0SFD (1) Болт (Крышка

    Подробнее

    1. Верхняя часть двигателя

    Стр. 1 из 18 06.08.2014 11:32 МОМЕНТЫ ЗАТЯЖКИ : ДВИГАТЕЛЯ EP (ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА) СИСТЕМА ВПРЫСКА EP6CDT ИЛИ СИСТЕМА ВПРЫСКА EP6CDT M 1. Верхняя часть двигателя 1.1.

    Подробнее

    9.14 Узлы системы впрыска

    9.14 Узлы системы впрыска Узлы системы впрыска Для того чтобы лучше понять функционирование системы впрыска в целом, вначале важно узнать о задачах ее отдельных узлов. 1 Датчик числа оборотов двигателя

    Подробнее

    Двигатель 2.5L Duratec-ST (VI5)

    Стр. из 09.0.00 : Двигатель -.L Duratec-ST (VI) - Двигатель Описание и принцип действия Focus 00.7 (07/00-) Печать Двигатель.L Duratec-ST (VI) Общие сведения Двигатель.L Duratec-ST (VI) - это поперечно

    Подробнее

    Эффективность на новом уровне.

    www.mwm.net TCG 2032 Эффективность на новом уровне. Для природного газа и биогаза с мощностью от 3,300 до 4,500 КВт эл НОВИНКА! TCG 2032B V16 4.5МВт эл 42.2 % тепла 44.6 % электричества Наш опыт для Вашего

    Подробнее

    1. модель TR-14C Масса оборудования, кг 81 Тип привода Механический Размеры вибротрамбовщика: 1) Габаритные размеры (ДхШхВ), мм 740х380х1000 2) размер основания (ДхШ), мм 345х285 Характеристики вибрации:

    Подробнее

    Vorecon регулируемая планетарная передача

    Vorecon регулируемая планетарная передача Vorecon создана для надежности Компания Voith Turbo ведущий мировой производитель регулируемых гидродинамических приводов с изменяемой частотой вращения. Постоянное

    Подробнее

    Газопоршневые двигатели Мицубиси Хэви

    K303-2012L-041 Газопоршневые двигатели Мицубиси Хэви Мицубиси Хэви Индастриз Лимитед Технологии двигателей Мицубиси Хэви Двигатели Мицубиси Компания Мицубиси первая в Японии разработала и произвела дизельный

    Подробнее

    1. Верхняя часть двигателя

    207 (A7) - B1BB015SP0 - : Моторы EP ( непрямой впрыск топ... Стр. 1 из 16 МОМЕНТЫ ЗАТЯЖКИ : МОТОРЫ EP ( НЕПРЯМОЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА) 1. Верхняя часть двигателя 1.1. Головка блока цилиндров ВНИМАНИЕ : Соблюдать

    Подробнее

    Элементы коленчатого вала и поддона картера дизельного двигателя 2.7 TD V6

    Элементы коленчатого вала и поддона картера дизельного двигателя 2.7 TD V6 Рис.12. Элементы коленчатого вала и поддона картера дизельного двигателя 2.7 TD V6 1,7,9,15,16,20,21,24,28,30,33,41,43,45,49 болты;

    Подробнее

    КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

    ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ М-14П ОБЩИЕ СВЕДЕНЯ Авиационный двигатель М-14П поршневой, четырехтактный, бензиновый, с воздушным охлаждением, девятицилиндровый, однорядный, со звездообразным расположением

    Подробнее

    Система бортовой диагностики

    Система бортовой диагностики Коды неисправностей Блок управления: MZ1.1 Программное обеспечение: SA1010xZ Версия документа: 1.0 Клиент: ПАО «ЗАЗ» ООО «НПП Джионикс» 2012 год 1. Состав диагностируемых элементов

    Подробнее

    ДВИГАТЕЛИ RB20E, RB25DE, RB25DET, RB26DETT. Эти двигатели устанавливались на автомобилях Skyline, Stagea, Crew, Laurel, Leopard

    1 NISSAN ДВИГАТЕЛИ RB0E, RBDE, RBDET, RBDETT Эти двигатели устанавливались на автомобилях Skyline, Stagea, Crew, Laurel, Leopard УСТРОЙСТВО, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, РЕМОНТ 00 УДК.. ББК.. N0 NISSAN ДВИГАТЕЛИ

    Подробнее

    ТНВД дизельного двигателя ЯМЗ-238

    ТНВД дизельного двигателя ЯМЗ-238 Топливный насос ТНВД дизельного двигателя ЯМЗ-238 автомобилей Маз, Краз, Урал, трактора К-700 в сборе показан на рис. 14. Рис. 14. ТНВД ЯМЗ-238 1 топливный насос высокого

    Подробнее

    Двигатель

    Двигатель 848.0-04 Техническое описание и инструкция по эксплуатации 848.39050-04 ИЭ Дополнение к техническому описанию и инструкции по эксплуатации двигателей 848.0, 848.0 Тутаев 007 г. Двигатель 848.0-04

    Подробнее

    MAN B&W Diesel. Общее описание B L28/32H

    Страница 1 Общие положения Данный двигатель представляет собой нереверсивный, четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом и поршнями открытого типа. Диаметр цилиндров 280 мм., ход поршня 320 мм,

    Подробнее

    ООО "Юг-Энерго" - Краснодар

    ПК1161778 ООО "Юг-Энерго" - Краснодар Дизельная электростанция SDMO T12K Дизельный генератор SDMO T12K серии Pacific мощностью 8,4 квт используются в качестве основного источника питания для автономных

    Подробнее

    Турбокомпрессоры Holset

    Турбокомпрессоры Holset ...Это должен быть Holset Турбокомпрессоры Holset Турбокомпрессоры Holset являются синонимом непревзойденного качества технологий тубромашиностроения и воздухообработки во всем

    Подробнее

    docplayer.ru


    Смотрите также