namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2020-4-94-100nami-168Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTПовышение энергетической эффективности газового двигателя 6ЧН13/15 применением термодинамического цикла МиллераIncreasing the energy efficiency of the 6ChN13/15 duel-fuel engine using the Miller thermodynamic cycleКозловА. В.KozlovA. V.

Козлов Андрей Викторович - доктор технических наук, начальник управления.

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

Moscow 125438

a.kozlov@nami.ruМиловК. В.MilovK. V.

Милов Константин Владимирович - аспирант, инженер.

Milov K.V., postgraduate, Engineer.

konstantin.milov@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 Federation2020241220200494100Copyright © Козлов А.В., Милов К.В., 20202020Козлов А.В., Милов К.В.Kozlov A.V., Milov K.V.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/168Введение

Введение. В настоящее время особенно актуален вопрос топливной экономичности, нормирования выбросов вредных веществ и поиска альтернативных топлив. Выбор природного газа как альтернативы традиционным топливам при конвертировании двигателя накладывает свои ограничения, избежать которые возможно, применив цикл Миллера.

Цель исследования - определить потенциал повышения энергоэффективности газового двигателя, конвертированного из дизеля 6ЧН13/15 и работающего по циклу Миллера с ранним закрытием впускного клапана в сравнении с двигателем, работающим по циклу Отто.

Методология и методы

Методология и методы. Исследования проводились методом натурного эксперимента.

Результаты и научная новизна. Проведён сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований различных термодинамических циклов двигателей, работающих на природном газе. Полученные результаты будут использоваться при создании газового двигателя и дальнейшей его оптимизации путём управления рабочим процессом и системой подачи воздуха.

Практическая значимость

Практическая значимость. Предложены результаты сравнения показателей двигателей, работающих по термодинамическим циклам Миллера с ранним закрытием впускного клапана и Отто. Полученные результаты могут быть интересны автопроизводителям грузовых автомобилей и специалистам в области двигателестроения.

Annotation

Annotation. Introduction. Currently, the issue of fuel efficiency, emissions regulation of harmful substances and the search for alternative fuels is especially relevant. The choice of natural gas for an engine as an alternative to traditional fuels imposes its limitations, which can be avoided by applying the Miller cycle.

The purpose of the study was to determine and compare the potential for improving 6ChN13/15 diesel engine converted for an energy efficient duel-fuel engine operating according to the Miller cycle with early closing of the intake valve and the engine potential of Otto thermodynamic cycle.

Methodology and research methods. The research was carried out by a natural experiment method.

Scientific novelty and results. A comparative analysis of various experimental results studies of engines thermodynamic cycles running on natural gas has been carried out. The results obtained will be used to create and further optimize a duel-fuel engine by controlling its workflow and the air supply system.

Practical significance

Practical significance. The indicators results of Otto engines and engines operating according to Miller's thermodynamic cycles with early closing of the intake valve have been compared. The results obtained may be of interest to truck manufacturers and engine specialists.

двигатель внутреннего сгоранияприродный газтермодинамический цикл Оттотермодинамический цикл Миллерастендовые испытанияinternal combustion enginenatural gasOtto's thermodynamic cycleMiller's thermodynamic cyclebench testsReferencesАлександров А.А., Марков В.А. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания. - М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. - 791 с.Aleksandrov A.A., Markov V.A. [Alternative fuels for internal combustion engines]. Moscow, NITs “Inzhener” Ltd. Publ., “Oniko-M” Ltd. Publ., 2012. 791 p. (In Russian)Aslam M.U., Masjuki H.H., Kalam M.A., Abdesselam H., Mahlia T.M.I., Amalina M.A. An experimental investigation of CNG as an alternative fuel for a retrofitted gasoline vehicle // Fuel. - 2006. - Vol. 85. - P. 717-724.Aslam M.U., Masjuki H.H., Kalam M.A., Abdes-selam H., Mahlia T.M.I., Amalina M.A. An experimental investigation of CNG as an alternative fuel for a retrofitted gasoline vehicle. Fuel, 2006, vol. 85, pp. 717-724.Kato T., Saeki K., Nishide H., Yamada T. Development of CNG fueled engine with lean burn for small size commercial van // JSAE Review. - 2001. -Vol. 22. - P. 365-368.Kato T., Saeki K., Nishide H., Yamada T. Development of CNG fueled engine with lean burn for small size commercial van. JSAE Review, 2001, vol. 22, pp. 365-368.Лукшо В.А. Комплексный метод повышения энергоэффективности газовых двигателей с высокой степенью сжатия и укороченными тактами впуска и выпуска: дисс. ... д-ра техн. наук. - М.: ФГУП «НАМИ», 2015. - 369 с.Luksho V.A. [Comprehensive method for improving the energy efficiency of gas engines with high compression ratios and shortened intake and exhaust strokes. Dr. eng. sci. diss.]. Moscow, 2015. 369 p. (In Russian)Moro D., Ponti F., Serra G. Thermodynamic Analysis of Variable Valve Timing Influence on SI Engine Efficiency // SAE Paper. - 2001. - No. 2001-01-0667.Moro D., Ponti F., Serra G. Thermodynamic Analysis of Variable Valve Timing Influence on SI Engine Efficiency. SAE Paper, 2001, no. 2001-01-0667.Бахмутов С.В., Козлов А.В., Лукшо В.А., Теренченко А.С. Проблемные вопросы создания высокофорсированных газовых и газодизельных двигателей // Механика машин, механизмов и материалов. - 2018. -№ 4. - С. 13-23.Bakhmutov S.V., Kozlov A.V., Luksho V.A., Ter-enchenko A.S. [Problematic issues of creation of high-powered gas and gas-diesel engines]. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 2018, no. 4, pp. 13-23. (In Russian)Wei H., Shao A., Hua J., Zhou L., Feng D. Effects of applying a Miller cycle with split injection on engine performance and knock resistance in a downsized gasoline engine // Fuel. - No. 214 (2018). - P. 98-107.Wei H., Shao A., Hua J., Zhou L., Feng D. Effects of applying a Miller cycle with split injection on engine performance and knock resistance in a downsized gasoline engine. Fuel, no. 214 (2018), pp. 98-107.Ferrera M. Highly Efficient Natural Gas Engines // SAE Technical Paper. - 2017. - No. 2017-24-0059.Ferrera M. Highly Efficient Natural Gas Engines. SAE Technical Paper, 2017, no. 2017-24-0059.Kovacs D., Eilts P. Potentials of Miller Cycle on HD Diesel Engines Using a 2-Stage Turbocharging System // SAE Technical Paper. - 2018. - No. 2018-01-0383.Kovacs D., Eilts P. Potentials of Miller Cycle on HD Diesel Engines Using a 2-Stage Turbocharging System. SAE Technical Paper, 2018, no. 2018-01-0383.Liao S., Jiang D., Cheng Q. Determination of laminar burning velocities for natural gas // Fuel. - 2004. -No. 83. - P. 1247-1250.Liao S., Jiang D., Cheng Q. Determination of laminar burning velocities for natural gas. Fuel, 2004, no. 83, pp. 1247-1250.Козлов А.В., Теренченко А.С. Современные требования к уровню энергетической эффективности транспортных средств // Журнал автомобильных инженеров. - 2014. - № 1 (84). - C. 28-33.Kozlov A.V., Terenchenko A.S. [Modern requirements to energy efficiency of vehicles and the analysis of technologies for their providing]. Zhurnal avtomobil’nykh inzhenerov, 2014, no. 1 (84), pp. 28-33. (In Russian)

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