namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-152Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTИсследование влияния параметров топливоподачи на рабочий процесс газодизельного двигателяThe influence of fuel supply parameters on the dual-fuel engine performanceКозловА. В.KozlovA. V.

Козлов Андрей Викторович - доктор технических наук начальник управления.

Москва 125438

D.Sc. (Eng), head of department.

a.kozlov@nami.ruКорниловГ. С.KornilovG. S.

Корнилов Геннадий Сергеевич - доктор технических наук главный специалист.

Москва 125438

D.Sc. (Eng) chief scientific officer.

g.kornilov@nami.ruГринёвВ. Н.GrinevV. N.

Гринёв Вадим Николаевич - аспирант, инженер-исследователь.

Москва 125438

Postgraduate, research engineer.

Moscow 125438

vadim.grinev@nami.ruУправление Энергосберегающие технологии и альтернативные топлива, Центр Энергоустановки, ГНЦ РФ ФГУП НАМИРоссияDepartment Energy-saving technologies and alternative fuel, Center Power units, Federal State Unitary Enterprise Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute (FSUE NAMI)Russian Federation202028092020033545Copyright © Козлов А.В., Корнилов Г.С., Гринёв В.Н., 20202020Козлов А.В., Корнилов Г.С., Гринёв В.Н.Kozlov A.V., Kornilov G.S., Grinev V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/152Введение

Введение. Современные исследования в области двигателей внутреннего сгорания направлены на поиск и развитие технологий, которые позволят повысить топливную экономичность и экологическую безопасность. Одним из решений в данной области является применение двигателей, работающих по газодизельному циклу. В таких двигателях воспламенение газовоздушной смеси осуществляется с помощью запальной дозы дизельного топлива. Параметры подачи запальной дозы оказывают значительное влияние на показатели рабочего процесса. В данной статье рассматривается вопрос влияния регулировочных параметров топливоподачи на рабочий процесс газодизельного двигателя.

Цель исследования - проанализировать влияние следующих параметров: величина и давление запальной дозы, угол начала подачи запальной дозы и коэффициент избытка воздуха на показатели рабочего процесса.

Методология и методы

Методология и методы. На основе данных, полученных экспериментальным путём с использованием испытательного стенда и измерительного оборудования, построены регулировочные характеристики исследуемых параметров и кривые тепловыделения. Для каждого исследуемого параметра топливоподачи определены оптимальные значения. Вычислены значения показателей процесса сгорания для каждого исследуемого режима.

Результаты и научная новизна. В результате проведённого исследования получены новые данные по регулированию параметров рабочего процесса газодизельного двигателя на основе анализа тепловыделения. По полученным данным для каждого режима исследования определён показатель характера сгорания Вибе m.

Практическая значимость

Практическая значимость. Результаты исследования могут применяться при проектировании современных высокофорсированных газодизельных двигателей.

Introduction

Introduction. Modern research in the area of internal combustion engines are focused on searching and investigating the technologies that will improve fuel efficiency and decrease emissions. Application of dual-fuel engines is considered as a potential solution of these problems. In the dual-fuel engine, natural gas-air mixture is ignited by a small amount of the diesel fuel directly injected into a combustion chamber. Pilot fuel injection parameters can strongly affect combustion process. This paper is devoted to the investigation of the effect of fuel supply parameters on the dual-fuel engine combustion process.

The purpose of this paper is to investigate the effect of such parameters as pilot fuel mass, pilot fuel injection pressure, pilot fuel injection timing and excess air ratio on combustion process.

Methodology and research methods. Based on the data obtained during the bench tests conducted with the use of the measurement equipment, the dependences of engine characteristics from the fuel supply parameters under review and the heat release rate curves were obtained. Optimal value for every investigated parameter was chosen. The combustion process indicators were calculated for each operating mode.

Scientific novelty and results. The result of the investigation is consist in obtaining new data on combustion process parameters adjusting based on the heat release rate curves for the operating modes under review. Based on the obtained results, coefficient m for heat release rate was calculated for each operating point, according to Vibe’s equation.

Practical significance

Practical significance. The results of the conducted investigation can be applied when designing modern heavy-duty dual-fuel engines.

двухтопливный двигательзапальная дозаприродный газдавление впрыска запальной дозымомент впрыска запальной дозыкоэффициент избытка воздухарабочий процессdual-fuel enginepilot fuel massnatural gaspilot fuel injection pressurestart of injectionexcess air ratiocombustion processReferencesLuksho V.A. Investigation of the working process and environmental performance of a dual-fuel gas engine // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. -2016. - № 11. - P. 12472-12479.Luksho V. A. Investigation of the working process and environmental performance of a dual-fuel gas engine. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2016, no. 11, pp. 12472-12479.Лукшо В.А., Теренченко А. С., Филипосянц Т.Р., КорниловГ.С., МироновМ.В. Газодизели НАМИ // Автомобильная промышленность. - 2013. - № 10. - С. 18-20.Luksho V.A., Terenchenko A.S., Filiposyants T.R., Kornilov G.S., Mironov M.V. [Gasodiesels of NAMI]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 2013, no. 10, pp. 1820. (In Russian)Лукшо В.А., Козлов А.В., Гринёв В.Н. Анализ исследований влияния параметров запальной дозы дизельного топлива на показатели газодизельного двигателя // Труды НАМИ. - 2018. - № 2 (273). - С. 16-25.Luksho V.A., Kozlov A.V., Grinev V.N. [Analysis of investigations of diesel pilot fuel injection parameters influence on performance of a dual-fuel engine]. Trudy NAMI, 2018, no. 2 (273), pp. 16-25. (In Russian)Pirouzpanah V., Saray R. Khoshbakhti. A predictive model for the combustion process in dual fuel engines at part loads using a quasi-dimensional multi zone model and detailed chemical kinetics mechanism // IJE Transactions B: Applications. - 2006. - № 19. - P. 1-16.Pirouzpanah V., Saray R. Khoshbakhti. A predictive model for the combustion process in dual fuel engines at part loads using a quasi-dimensional multi zone model and detailed chemical kinetics mechanism. IJE Transactions B: Applications, 2006, no. 19, pp. 1-16.Imran S., Emberson D.R., Ihracska B., Wen D.S., Crookes R.J., Korakianitis T. Effect of pilot fuel quantity and type on performance and emissions of natural gas and hydrogen based combustion in a compression ignition engine // Int. J. Hydrogen Energy. - 2014. - V. 39. -Р 5163-5175.Imran S., Emberson D.R., Ihracska B., Wen D.S., Crookes R.J., Korakianitis T. Effect of pilot fuel quantity and type on performance and emissions of natural gas and hydrogen based combustion in a compression ignition engine. Int. J. Hydrogen Energy, 2014, vol. 39, pp. 5163-5175.Kyunghyun R. Effects of pilot injection pressure on the combustion and emissions characteristics in a diesel engine using biodiesel-CNG dual fuel // Energy conversion and Management. - 2013. - V. 76. - P. 506-516.Kyunghyun R. Effects of pilot injection pressure on the combustion and emissions characteristics in a diesel engine using biodiesel-CNG dual fuel. Energy conversion and Management, 2013, vol. 76, pp. 506-516.Carlucci A.P., De Risi A., Laforgia D., Naccarato F. Experimental investigation and combustion analysis of a direct injection dual-fuel diesel-natural gas engine // Energy. - 2008. - V. 33. - P. 256-263.Carlucci A.P., De Risi A., Laforgia D., Naccarato F. Experimental investigation and combustion analysis of a direct injection dual-fuel diesel-natural gas engine. Energy, 2008, vol. 33, pp. 256-263.Abd-Alla G.H., Soliman H.A., Badr O.A., Abd-Rabbo M.F. Effect of pilot fuel quantity on the performance of a dual fuel engine // Energy Convers Manage. - 2000. -V. 41. - P. 559-572.Abd-Alla G.H., Soliman H.A., Badr O.A., Abd-Rabbo M.F. Effect of pilot fuel quantity on the performance of a dual fuel engine. Energy Convers Manage, 2000, vol. 41, pp. 559-572.Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. -М.: МАШГИЗ, 1962. - С. 78.Vibe I.I. [New about the engine operating cycle]. Moscow, MAShGIZ Publ., 1962, p. 78. (In Russian)

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