namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2021-4-41-52nami-205Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTУлучшение энергоэффективности газового двигателя 6ЧН13/15 с циклом Миллера путём оптимизации фаз газораспределенияImproving the energy efficiency of a 6ChN13/15 gas engine with a Miller cycle by optimizing the valve timingКозловА. В.KozlovA. V.

Козлов Андрей Викторович – доктор технических наук, начальник управления «Энергосберегающие технологии и альтернативные топлива», Центр «Энергоустановки»

г. Москва 125438

D.Sc. (Eng), head of department “Energy-saving technologies and alternative fuels”, Center “Power units”

Moscow 125438

a.kozlov@nami.ruФёдоровВ. А.FedorovV. A.

Фёдоров Вадим Анатольевич – кандидат технических наук, ведущий инженер-исследователь, Центр«Энергоустановки»

г. Москва 125438

PhD (Eng), lead research engineer, Center “Power units”

Moscow 125438

 

vadim.fedorov@nami.ruМиловК. B.MilovK. V.

Милов Константин Владимирович – аспирант, инженер, Центр «Энергоустановки»

г. Москва 125438

Postgraduate, engineer, Center “Power units”

Moscow 125438

 

konstantin.milov@nami.ruГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute”Russian Federation202105012022044152Copyright © Козлов А.В., Фёдоров В.А., Милов К.B., 20222022Козлов А.В., Фёдоров В.А., Милов К.B.Kozlov A.V., Fedorov V.A., 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/205

Введение (постановка задачи и актуальность). Объектом исследования в настоящей работе является рядный шестицилиндровый газовый двигатель 6ЧН13/15 с термодинамическим циклом Миллера и индивидуальным приводом клапанов, на основании компьютерной модели которого проведены исследования минимизации удельного эффективного расхода топлива путём вариационного исследования параметров систем газораспределения и воздухоснабжения.

Цель исследования – на основании численного моделирования исследовать влияние регулирования параметров систем газораспределения и воздухоснабжения на показатели газового двигателя 6ЧН13/15 с циклом Миллера на внешней скоростной характеристике.

Методология и методы. Исследования проводились методом компьютерного моделирования. Численное моделирование проводилось на основе данных, полученных в ходе натурного эксперимента газового двигателя 6ЧН13/15 с термодинамическим циклом Миллера.

Результаты и научная новизна. Проведён сравнительный анализ результатов оптимизации газового двигателя. Полученные результаты будут использоваться при создании газового двигателя и дальнейшей его оптимизации путём управления рабочим процессом и системой подачи воздуха. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть интересны автопроизводителям грузовых автомобилей и специалистам в области двигателестроения.

Introduction (problem statement and relevance). The object of research in this work is an inline six-cylinder gas engine 6ChN13/15 with a Miller thermodynamic cycle. On the basis of its computer model studies minimization of the specific effective fuel consumption has been reached due to variation study of gas distribution and air supply systems parameters.

The purpose of the study was to investigate the parameters regulation effect of gas distribution and air supply systems on the performance of a 6ChN13/15 gas engine with a Miller cycle on the external speed characteristic basing on numerical modeling.

Methodology and research methods. The research was carried out by the method of computer simulation. Numerical modeling was made on the basis of data obtained during a full-scale experiment of a 6ChN13/15 gas engine with Miller thermodynamic cycle.

Scientific novelty and results. A comparative analysis of a gas engine optimization results has been carried out. The results obtained will be used to create a gas engine and its further optimization by controlling the working process and the air supply system.

Practical significance. The results obtained may be of interest to truck car manufacturers and engine specialists.

газовый двигательприродный газцикл Миллеракомпьютерная модельфазы газораспределенияgas enginenatural gasMiller cyclecomputer modelvalve timingReferencesЛукшо 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, FSUE “NAMI”, 2015. 369 p. (In Russian)Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. – М.: МАДИ (ТУ), 2000. – 310 с.L’otko V., Lukanin V.N., Khachiyan A.S. [The use of alternative fuels in internal combustion engines]. Moscow, MADI (TU), 2000. 310 p. (In Russian)Тер-Мкртичьян Г.Г. Конвертация дизеля в газовый двигатель с уменьшением фактической степени сжатия // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. URL: www.science-education.ru/119- 14894 (дата обращения: 03.12.2021).Ter-Mkrtich’yan G.G. [Conversion of diesel engine to a gas engine with the actual compression ratio decreasing]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2014, no. 5. Available at: www.science-education.ru/119-14894 (accessed 03 December). (In Russian)Методические указания к выпускной квалификационной работе бакалавра «Оптимизация фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания». ‒ М.: МАДИ, 2015. ‒ 36 с.[Methodical instructions for the final qualifying work of a bachelor “Optimization of the valve timing of an internal combustion engine”]. Moscow, MADI Publ., 2015. 36 p. (In Russian)Лукшо В.А., Козлов А.В., Теренченко А.С., Демидов А.А. Исследования показателей двигателя с искровым зажиганием при работе на газовых топливах // Транспорт на альтернативном топливе. – 2011. – № 6 (24). – С. 28–33.Luksho V.A., Kozlov A.V., Terenchenko A.S., Demidov A.A. [Settlement researches of parameters of the spark ignition engine on gas fuels]. Transport na al’ternativnom toplive, 2011, no. 6 (24), pp. 28–33. (In Russian)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., Terenchenko A.S. [Problematic issues of creation of highpowered gas and gas-diesel engines]. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 2018, no. 4, pp. 13–23. (In Russian)Тер-Мкртичьян Г.Г. Двигатели с модифицированным рабочим циклом и продолженным расширением // Труды НАМИ. – 2014. – № 259. – С. 59–71.Ter-Mkrtich’yan G.G. [Engines with modified operating cycle and overexpansion]. Trudy NAMI, 2014, no. 259, pp. 59–71. (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.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.Корчемный Л.В. Механизм газораспределения автомобильного двигателя. Кинематика и динамика / Л.В. Корчемный; 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1981. – 191 с.Korchemnyy L.V. [Gas distribution mechanism of an automobile engine. Kinematics and dynamics]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1981. 191 p. (In Russian)Дьяченко В.Г. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания с продолженным расширением // Двигатели внутреннего сгорания. – 2005. – № 1. – С. 25–29.D’yachenko V.G. [Thermodynamic cycles of continuous expansion internal combustion engines]. Dvigateli vnutrennego sgoraniya, 2005, no. 1, pp. 25–29. (In Russian)Матюхин Л.М., Тер-Мкртичьян Г.Г. Термодинамические основы расчёта рабочего цикла двигателей с укороченным впуском или укороченным сжатием на основе анализа состава рабочей смеси // Труды НАМИ. – 2015. – № 263. – С. 35–44.Matyukhin L.M., Ter-Mkrtich’yan G.G. [Hermodynamic foundations for calculating the operating cycle of engines with short intake or short compression based on the analysis of the composition of the working mixture]. Trudy NAMI, 2015, no. 263, pp. 35–44. (In Russian)

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