Метан на дизель: Метан на дизель — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Что такое газодизель, экономия, принцип работы газодизельного двигателя

Главная
База знаний
О ГБО

Оглавление Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы Какую экономию при этом можно получить? Как осуществляется трансформация в газодизель Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель? Экологический эффект газодизеля Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили

Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы:

Двухтопливным газодизельным двигателем называется силовая установка, на которую дополнительно смонтировано оборудование для работы от газа. Принцип работы такой установки заключается в одновременной подаче в камеру сгорания двух видов топлива.

Основным топливом является солярка, а дополнительным газ метан. Причем дизтопливо подается в значительно меньшем объеме, чем обычно.

Солярка, по сути, является своеобразным “запалом” для газовоздушной смеси. Подача солярки связана с тем, что температура воспламенения у метана выше, чем у солярки. По этой причине в момент сжатия в камере сгорания сам метан воспламениться не может. Для его поджига на такте впуска в камеру сгорания подается некоторое количество солярки.

Газодизельный двухтопливный двигатель сохраняет возможность работать только от солярки, но не способен работать на одном газу.

Какую экономию при этом можно получить?:

Экономия денег от газодизельного режима зависит от того, в каком процентном соотношении происходит замещение дизтоплива газом.

Процент замещения солярки метаном может колебаться в пределах от 50 до 85%. На этот показатель влияет несколько факторов:

характеристики штатной топливной системы;
конструкция применяемой газодизельной системы;
манера вождения.

При запуске двигателя, либо при его работе на малых нагрузках, используется практически только дизтопливо. Связано это с тем, что при данных режимах работы затруднительно определить оптимальные параметры подачи газа.

Далее, с повышением нагрузок, создаются оптимальные условия для перехода в газодизельном режиме. Именно в этот момент замещение может вырастать до 85%. В тоже время, во избежание перегрева форсунок и последующего закоксовывания распылителей, сохраняется подача некоторого объема дизтоплива.

При выходе ДВС на полную мощность велик риск появления детонации и возникновения эффекта калильного зажигания. Система управления газодизелем начинает снижать порцию газа.

Для экономичной, в финансовом плане, эксплуатации важным является показатель, определяющий, сколько кубометров метана будет нужно на 1 литр солярки. На всех режимах дизель работает с избытком воздуха. В связи с этим газ, подаваемый в камеру сгорания, разрежен воздухом. Это, в свою очередь, снижает ступень его возгорания. Таким образом, сгорание газо-воздушной смеси протекает в непосредственной близости с каплями солярки. Остатки несгоревшего газа выводятся вместе с выхлопом.

В теории для замещения 1 литра дизтоплива требуется не более 0,9 кубометра метана. На практике, по причине несовершенства процесса горения, коэффициент замены может составлять 1,1 — 1,3 кубометра.

org/Offer»>

	SCANIA DC13 карьерный самосвал	SCANIA DC13 седельный тягач	Газель Cummins ISF 2.8
Технология	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа
Замещение	50%	60%	70%
1 литр ДИЗ топлива замещается на	1.1 нм³	1.2 нм³	1.3 нм³

Чтобы произвести практические расчеты замещения, за основу берется гарантированный показатель 60%. Эта величина ориентирована на обычные двигатели. Для газового показателя принято учитывать коэффициент 1,2. Отсюда следует, что для замещения 1 литра дизтоплива расходуется 1,2 кубометра метана. При условии соблюдения корректного стиля вождения допустима большая степень замещения. Но гарантий в этом нет.

Чтобы рассчитать экономию, берется сумма затрат на дизельное топливо из расчета расхода на 100 км пробега.

Эта сумма должна соответствовать расходам при работе двигателя до перевода на газ. Затем фиксируются затраты на сниженный объем расхода солярки, и прибавляется сумма на приобретение газового топлива.

Как осуществляется трансформация в газодизель:

Для переоборудования в газодизель изменение конструкцию штатного двигателя не требуется.

В систему поступления воздуха, расположенную перед турбиной, производится установка газовых инжекторов. Они, получая импульсы от электронного блока управления, впрыскивают газ.

Подобная схема газоподачи имеет ряд преимуществ:

высокая степень взрыво — пожаробезопасности. В этом режиме газ разбавляется воздухом, и его предельная концентрация не способна загореться.
благодаря прохождению через турбину образуется однородная газовоздушная смесь.

в случае отказа одного или нескольких газоинжекторов происходит обычное снижение тяги двигателя без отрицательных последствий

Подача дизтоплива ограничивается сигналом педали газа или методом эмуляции.

Контроль теплорежимов работы газодизеля осуществляется на основании показаний термопары, которая устанавливается на входе горячей части турбины.

Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?:

Установка на ДВС газодизельной системы никак не влияет на его работу. Все характеристики дизеля, включая степень сжатия, наддув, компрессию остаются без изменений.

Эти сведения основаны на откликах водителей, что их газодизельная машина прекрасно справляется с перевозкой груза даже на крутых подъемах. При этом была включена передача, на которой обычно они передвигаются на простом дизельном моторе.

Стендовые испытания двигателей также показали неизменность параметров при их работе с газодизельной установкой.

Экологический эффект газодизеля:

Газодизельный ДВС наносит меньший ущерб природе, чем обычный. В тоже время этот показатель меняется в зависимости от режима эксплуатации мотора и степени замещения солярки.

Европейская ассоциация газомоторных ТС заявляет, что даже при 50% замещении солярки достигается значительное снижение вредных веществ при выхлопе.

Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили:

Индивидуальные условия на установку газодизеля: 8 (495) 532-01-11

Газодизель

Метан на дизель — autodoc24.ru

Последние годы переход автомобилей на такое топливо, как метан стал очень активным. А всё потому, что это экологично и экономично. Метан начал составлять огромную конкуренцию бензину. Всё больше автомобилистов готовы перевести свои машины на метан. Этот вид газа ГБО начал активно распространяться, ведь люди увидели все плюсы его использования. Метан на дизель: какие в этом плюсы и почему метан становиться так популярен?

Метан

Метан — это природный газ, который сохраняется залежами в глубинах земли. Его используют практически в чистом виде, лишь немного отфильтровав. Метан имеет самую высокую безопасность среди газов, и он практически полностью экологичен. Этот газ невозможно испортить или как-то разбавить. Его состав всегда остаётся одинаковым.

Заправка автомобиля метаном обходиться в 3 раза дешевле, чем заправка авто бензином, что является большим преимуществом данного вида газа. Если рассматривать экологичность метана, то он имеет особый стандарт — Евро 5. Что говорит о его высокой экологичности. Метан считается современным топливом и полюбился автомобилистами во многих странах Европы, а так же в США, ведь используя его Вы можете сократить количество вредных выбросов в несколько раз.

Можно ли переоборудовать дизель на метан

Раньше установить газ на дизель было очень проблематично. Всё потому, что для работы автомобиля на газу обязательно используются свечи зажигания, а в дизеле дизтопливо поджигается без использования свечей.

Но с недавнего времени эта проблема решилась и переоборудовать дизель под метановый газ стало реально. На сегодняшний день газовый дизель считается ещё одной хорошей альтернативой для вашего автомобиля.

Установка метана на дизель требует своих особых тонкостей, но при этом остаётся достаточно простой. Перевод дизеля на газ подойдёт и для пассажирских, и для грузовых машин, и для сельскохозяйственной техники. В целом эту комбинацию можно назвать удачной практически для любого транспорта. Замена бензинового дизеля на ГБО в среднем займёт около двух дней, в зависимости от характеристик и комплектации автомобиля.

Цена ГБО выше, чем цена бензиновой системы на дизель. Но при этом сам метан намного дешевле, чем бензиновое топливо. Что поможет сэкономить в будущем и выйти в плюс. Установка ГБО на дизель, в целом, очень выгодное вложение. Так как помимо экологичности и экономии он существенно улучшит характеристики автомобиля, увеличит срок службы двигателя и его мощность. А установка газового оборудования на дизель окупиться приблизительно через 4 месяца, в зависимости от того, какой у Вас расход топлива.

Коэффициент замещения газового оборудования на дизеле

Коэффициент замещения будет зависеть в первую очередь от параметров работы двигателя:

Количество оборотов
Топливное давление
Нагрузка двигателя
Наддув турбин

Варианты комплектации ГБО на дизель

Степень, при которой можно заменить дизель метаном будет зависеть от выбранного оборудования ГБО, от двигателя Вашего автомобиля и нагрузки на него. При соотношении 80:20 пропадает выхлоп чёрного дыма. Это соотношение считается наиболее удачным для автомобилей.

Услуги компании «VlasWorld»

Компания «VlasWorld» поможет Вам разобраться во всех тонкостях установки метана на дизель. Квалифицированные сотрудники сервиса — это опытные специалисты, главная цель которых предоставить для Вас максимально качественную услугу. Мы всегда ищем подход к клиенту, чтобы каждый человек, который воспользовался нашими услугами, оставался доволен.

Компания «VlasWorld» может предложить свои услуги, установить ГБО на дизель по доступной цене. По всем интересующим вопросам Вы можете обратиться к нам лично, через сайт или по телефону горячей линии. Мы с удовольствием предоставим для Вас услуги перехода как с дизеля на метан, так и с бензина на метан.

Газодизель

Газодизель — это дизельный двигатель дооборудованный для работы с газом, в котором газовоздушная смесь воспламеняется от впрыскиваемой в цилиндр в процессе сжатия небольшой порции жидкого топлива.

Основные преимущества газодизеля:

Экономичность: установка газодизельного оборудования позволяет существенно снизить расходы на дизельное топливо. Так как природный газ дешевле дизтоплива примерно в три раза.

Экологичность природного газа: использование газодизеля позволяет существенно снизить уровень токсичности выхлопных газов. В природном газе токсичные выхлопы имеют самые минимальные показатели среди других популярных видов топлива.

Увеличение ресурса двигателя: ГБО — это возможность продлить ресурс работы двигателя. В природном газе отсутствуют вредные примеси, за счет чего скопления смолянистых отложений в двигателе сведены к минимуму.

Установить газ на грузовой автомобиль выгодно:

Прошли те времена, когда нужно было делать выбор между экономичностью газового двигателя и возможностью ездить в любых дорожных условиях на дизельном топливе. Сегодня имеются газодизельные, или как их еще называют двухтопливные, двигатели. Такой вариант ДВС — это реальная экономия денег на дизтопливе в размере 25-30%. Благодаря газодизельному двигателю машина превращается в транспортное средство, способное передвигаться на солярке с почти полным замещением ее газом.

Средняя стоимость топлива в России:

Средняя годовая экономия наших клиентов:

Расчет окупаемости газодизеля:

Расчет произведен при условиях, что автомобиль работает 300 дней в году.
Величина степени замещения дизельного топлива может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%, для расчета мы используем средний показатель 65%
Ежедневный пробег 600км

Газодизельный режим:

Коэффициент замещения — 65 %
Расход ДТ на 100км — 15,75 литра
Стоимость 100км на ДТ — 756 руб
Расходы на ДТ в год — 1 360 800 руб
Расход газа на 100км — 29,25 нм3
Стоимость 100км на ГАЗЕ — 497,25 руб
Расходы на ГАЗ в год — 895 050 руб
Экономия на 100км — 906,75 руб
Общий годовой расход ГАЗ+ДТ— 2 255 850 руб

Дизельный режим:

Годовой пробег — 180 000 км
Расход ДТ на 100км — 45 литра
Стоимость 100км на ДТ — 2 160 руб
Расходы на ДТ в год — 3 888 000 руб

Экономия на каждые 1000 км пробега:

*точный срок окупаемости сообщит ваш персональный менеджер

Экономичное и экологичное газовое горючее привлекательно для автовладельцев транспортных средств, работающих на бензине и на дизельном топливе. Целесообразна ли в наших реалиях установка ГБО на дизельный двигатель, как это осуществить?

Два принципиально разных подхода к проблеме

Споры о том, насколько выгодна установка газового оборудования на дизельный двигатель, начались ещё в прошлом веке. В СССР даже была запущена в серийное производство партия Камазов — газодизелей.

Судя по докладам автомобилестроителей того времени, такое решение посчитали неэкономичным. Газобаллонные системы в последнее десятилетие значительно усовершенствовались.

Сегодня известны два разных способа установки газа на дизельный двигатель:

Проводится реновация топливной системы транспортного средства, и перевод на работу исключительно на газовом топливе, минуя дизельные магистрали. Штатная степень сжатия у дизеля слишком высокая, у метана очень высокое октановое число. Во избежание детонации и выхода из строя агрегата, добиваются степени сжатия 12:1-14:1. Температура самовоспламенения у дизтоплива в два раза ниже, чем у газа (700℃ у метана, 380℃ у солярки). Поэтому цилиндры оснащают устройством для искрового зажигания, по типу бензиновых моторов с карбюраторами. ДВС проходит основательную реконструкцию на всех этапах и обратно переделать его невозможно.
Наиболее реальна и менее затратна установка газа на дизель, которая базируется на смешанном режиме питания, то есть создание газодизелей. Основным горючим при этом остаётся солярка, но частично замещается газом. Допустимы природный метан либо пропан-бутановая смесь. Дизельное горючее нужно для розжига топливовоздушной газовой смеси. Чтобы воспламенился газ, ему нужна искра. Процент замещения зависит от характеристики мотора и топливной системы как штатной, так и газовой. Современное газобаллонное оборудование ведущих брендов позволяют делить дизтопливо в случае с метаном пополам, до 30% — если используется пропан.

Это главная особенность газодизельных систем. По другим характеристикам установка ГБО на дизель почти не отличается от 4-й генерации для бензиновых ДВС.

Особенности ГБО для турбированного дизельного двигателя

Есть ли возможность установки ГБО на турбодизель? У турбированного дизеля нет принципиальной разницы с атмосферным. Последовательность и особенности установки ГБО на турбодвигатель почти ничем не отличаются от монтажа газовой системы на атмосферный мотор. Поэтому, ответ: да, это возможно. Но есть одно условие: на автомобили с моторами, оснащёнными прямым впрыском, придётся ставить инжекторное газобаллонное оборудование. Необходимо обеспечить впрыск определённого объёма газа.

Монтаж газовой системы — это трудозатратный и нелёгкий процесс. Чем высокотехнологичнее силовая установка, тем сложнее правильная настройка ДВС и всей газовой аппаратуры.

Если речь идёт о турбодвигателе, нужно особенно ответственно подходить к выбору автосервиса. Если машина попадёт в руки недобросовестного мастера, можно загубить и ГБО, и мотор авто. Установка газового оборудования на дизель своими руками, даже строго по инструкции, недопустима.

На заметку! Монтажный комплект ГБО не всегда поставляется с одного завода. Газовые форсунки могут быть одной компании, ЭБУ выпущено другой. Это надо учитывать и выбирать оптимальный вариант от надёжного производителя, когда решается дилемма, можно ли установить газ на дизель.

Что входит в комплект ГБО на дизель?

Установка ГБО на дизельный двигатель легкового автомобиля дело довольно затратное, целесообразнее переделка грузовых ТС. В качестве топлива выгоднее метан, он более экономичный, вес толстостенного газового баллона не оказывает существенного влияния на мощностные характеристики грузовых машин, в этом отличие от легковых.

Комплект газовой установки на дизель состоит из следующих элементов:

Ёмкости для газового горючего (одна или несколько). Самая тяжеловесная и габаритная часть системы. Если баллон для пропан-бутановой смеси лёгкий, то для метана он довольно тяжёлый. Природный газ находится под высоким давлением и к прочности стенок резервуара предъявляются повышенные требования.
Газовый электромагнитный клапан — ключевой элемент ГБО, который играет роль запорного устройства при подаче и перекрытии газа к редуктору-испарителю.
Редуктор-испаритель. Метан находится в резервуаре в газообразном виде. Для того, чтобы его эксплуатировать в качестве автомобильного топлива, все же требуется устанавливать редуктор- испаритель. От его качества напрямую зависит слаженная деятельность всей системы.
Газовые форсунки, которые выбирают по таким параметрам, как производительность, скорость срабатывания, ремонтопригодность. Инжекторы поставляют горючее в топливник.
Электронный блок управления. Анализирует параметры и осуществляет руководство деятельностью всего газобаллонного оборудования. ЭБУ от известных брендов идеально работают на современных машинах благодаря набору различных адаптаций, умных программ бортовой диагностики транспортного средства. Настройка современных ЭБУ производится автоматически, с минимумом вмешательства со стороны человека.
Необходимо установить датчики температурного режима, оборотов, давления газового топлива в помощь ЭБУ, чтобы обеспечить безаварийную работу машины при переводе на ГБО.
Дизельные форсунки. Без них невозможно попадание солярки в топливную камеру.
Топливный насос, он требуется дизельной системе. Наиважнейший элемент ГБО, от него зависит работоспособность транспортного средства на дизельном топливе.
Тумблер или кнопка, позволяющая переводить автомобиль с одного типа топлива на другой, устанавливается на панели в автомобиле в удобном для водителя месте.
Газовый трубопровод, по нему газ попадает из резервуара-хранилища к редуктору.
Мультиклапан. Стоит на газовом резервуаре, выполняет роль запорной арматуры, обеспечивая поток газа в газовую ёмкость и подачу его в моторный отсек.

На заметку! При любом качестве топлива обязательно требуются газовые фильтры. Сначала они грубо очищают газовую смесь, затем выполняют тонкую очистку газового горючего непосредственно перед попаданием его в моторный отсек.

Плюсы и минусы монтажа ГБО на дизель

Можно ли установить ГБО на дизельный двигатель с минимальными растратами? Принцип перевода дизеля на газ, предусматривающий кардинальную переделку авто, сегодня практически не применяется.

Несомненные плюсы есть у газодизелей. Такая модификация автомобиля позволяет эффективно решать множество полезных задач:

Понизить расход на горючее, на 10-30%, а при большом пробеге это существенная экономия.
Увеличить мощностные параметры ДВС и крутящий момент до 30%. Это чувствуется при прибавке дозы газа, причём в авто с турбонаддувом рост параметров может достигнуть 30%.
Мотор работает в разы тише, ход более плавный.
Продлевается срок эксплуатации элементов, участвующих в процессе подачи топлива и увеличивается долговечность силовой установки в целом.

Переход на газодизель позволяет вывести машину на новый уровень экологичности, существенно понизить содержание вредных веществ в выхлопе.

Минусы также нужно учитывать:

Установка газобаллонного оборудования — недешевое мероприятие.
Метановых заправок ещё не так много, во многих областях с этим проблема.
ГБО на дизель окупится только при интенсивной эксплуатации автомобиля, от 50 тыс. км в год.
Для легковых автомобилей с небольшим расходом газового горючего и небольшом годовом пробеге вопрос газодизелей не столь актуален. Но для водителей грузовиков и Камазов, которые постоянно находятся в дороге, установка газодизельного ГБО оправдывается как в плане экономии топлива, так и продления долговечности ДВС машины.

Все недостатки касаются денежного вопроса, с позиции влияния на ДВС — полный порядок. Комплекты оборудования подходят для всех разновидностей дизельных моторов с электрооборудованием 12V и 24V, в том числе и современные.

Разбирать и трогать сам мотор не нужно. Перейти на дизельное топливо можно в любую секунду, для этого достаточно включить кнопку на панели.

Газовое оборудование на дизель: насколько реально?

Как дизель работает на газу?

Возможно ли дизельный двигатель перевести на газ?

ГБО на турбо мотор: возможности, преимущества и недостатки

Возможно ли поставить газ на турбированный двигатель?

Источник http://mirgbo. ru/vse-o-gbo/metan-na-dizel/
Источник Источник http://garant-gaz.ru/gasodisel/
Источник Источник Источник Источник Источник http://progbo.com/ustanovka-gbo/ustanovka-na-dizel

Газовое оборудование STAG со скидками | Заказать Газовое Оборудование в Беларуси

Мы выделили переоборудование дизельных автомобилей в отдельный проект

Проект STAG в Беларуси — газодизель — это то, что действительно работает

Это не теоретические предположения, не стадия исследования, и уже не эксперементальный этап. Дизельные автомобили с установленным ГБО на базе электронного блока управления STAG DISEL колесят по Беларуси, принося ощутимую пользу своим владельцам.

О какой экономии идет речь?

На всех переоборудованных нами автомобилях мы добились замещения дизеля/газом 50 процентов. В свою очередь 50 процентов замещения топлива позволяет сэкономить владельцу транспорта 25 процентов финансовых средств, затрачиваемых на заправку. То есть для владельца дизельного автомобиля, задумавшегося о переоборудовании автомобиля в режим газодизеля, эта цифра может стать отправной — Вы сможете сэкономить 25 процентов денег. Зная сколько вы тратите в месяц на заправку, вы сможете понять сколько сэкономите.

Какая стоимость переоборудования и как быстро окупится комплект газового оборудования?

Стоимость оборудования складывается из многих факторов. Зависит от того, какое газовое оборудование решил установить владелец авто — метан или пропан, сколько баллонов будет установлено на автомобиле, где и каким способом будут закреплены баллоны, какая запорная аппаратура будет установлена на баллонах. В каждом отдельном случае приходится индивидуально обсчитывать проект. Для примера может привести следующие цифры: Комплектация метанового ГБО с 5 баллонами по 50 литров на автомобиле типа IVECO DAILY обходится около 3000 USD, установка метанового комплекта на сидельный тягач DAF с полуприцепом и 6 баллонами по 100 литров — 4500 USD. При этом окупаемость оборудования на IVECO DAILY составит около 8 месяцев, на DAF — 5 месяцев.

Для нас очевидно, что чем больше двигатель автомобиля и потребляемое количество топлива, тем скорее окупается установленное на нем газовое оборудование и тем больше в последствии оно позволяет сэкономить владельцу. Загруженный работой на 100 процентов сидельный тягач с полуприцепом в режиме газодизеля может экономить владельцу до 1000 USD в месяц.

Повредит ли двигателю работа в газодизельном режиме?

Нет, не повредит. STAG уверен в своих разработках. Газодизель был разработан предприятием в 2014 году. С тех пор был апробирован на различных двигателях в различных условиях. Для работы на газе в Польше был переоборудован даже танк. 50 процентов замещения дизеля газом- это далеко не предел, которого можно достичь. Однако, в ввиду того, что приоритетной задачей всегда остается безопасная работа для двигателя, в оборудовании STAG присутствуют ряд ограничительных функций, которые позволяют двигателю работать в режиме газодизеля только в щадящем режиме.

Где в Беларуси можно переоборудовать дизель на газ?

Если говорить о STAG, то сегодня переоборудование возможно только на одном предприятии в Минске — Автоцентр Газ-Альтернатива. Если Вам требуется переоборудовать транспорт в другом городе свяжитесь с нами и мы все обсудим.

При каких условиях выгодно переоборудование дизельного транспорта на газ?

Ограничений нет, но практика показывает: чем больше двигатель автомобиля, тем выгоднее переоборудование, чем больше эксплуатируется автомобиль, тем больше он сэкономит.. То есть наиболее выгодно переоборудовать на газ сидельные тягачи загруженные работой на 100 процентов и совсем не выгодно — легковые автомобили с пробегом 15-20 тысяч км. в год.

Кроме того, следует учитывать еще несколько факторов:

газодизель хорошо экономит при эксплуатации на трассе и практически не экономит в городе. Таким образом, наибольшей экономии можно добиться на автомобилях, эксплуатируемых на трассе. Экономический эффект при эксплуатации в городском режиме будет минимальным.
наибольший экономический эффект сегодня достигается при переоборудовании автомобиля на природный газ — метан. Метан — самое дешевое топливо сегодня. В тоже время использование метана имеет существенные недостатки. Метановых заправок очень мало. И если автомобиль эксплуатируется по случайным маршрутам, то, возможно, он попросту не сможет заправится природным газом, ввиду отсутствия заправочной станции по пути. Вторая проблема метана — это большой вес метановых баллонов. На IVECO DAILY нами было установлено 5 баллонов по 50 литров, вес оборудования составил 250 кг. Теперь водитель регулярно имеет некоторые проблемы при пересечении границы, поскольку перевес в 250 кг. заметен при взвешивании микроавтобуса.

учитывайте человеческий фактор в реализации проекта. Если работа организована таким образом, что водитель сливает дизельное топливо и это часть его заработка — ваш автомобиль никогда нормально не будет работать в режиме газодизеля.

Если у Вас еще остались вопросы — — свяжитесь с нами и задайте их.

Наше видео по теме

Проблемы переделанных дизелей на газ, простым языком

Метан

Что нужно, чтобы поставить газовое оборудование на дизель?

Блок управления. Основной в этой системе. Он состоит из контролеров и управляет работой комплекта.
Насос для топлива. Один из важнейших компонентов. Необходим для подачи топлива. Если вы используете газ, придется его переделать.
Редуктор-испаритель. В баллонах пропан находится в форме жидкости. Редуктор-испаритель нужен, чтобы превратить его в газ. Метан уже в форме газа, но редуктор все равно необходим для поддержки давления.
Газовые форсунки. Необходимы, чтобы пропускать газ в камеру сгорания.
Переключатель топлива. Нужен, чтобы водитель мог вручную менять топливо по своему желанию.
Датчики температуры, синхронизации, газа и другие. Нужны для двигателя. Используются для создания смеси.
Баллон с газом. Достаточно большой по размеру. Именно здесь и находится газ.
Магистраль. Это трубка, через которую газ поступает из баллона в двигатель.
Заправочные устройства. Необходимы для заправки газом.
Мультиклапан. Необходим, чтобы газ мог попадать в баллон и выходить из него.
Защитная аппаратура. Нужна для защиты баллона от переполнения и для сброса лишнего давления.
Фильтр. Отвечает за очистку газа от примесей и мусора.

Как можно заметить, у ГБО на дизельном двигателе много плюсов. Он незаменим для грузовиков и крупной техники.

Можно ли переоборудовать дизель на метан

Как работает

Из-за повышенного октанового числа газового топлива использование стандартного мотора недопустимо. Для эксплуатации на чистом метане необходим новый двигатель, что увеличивает стоимость автомобиля. Поэтому газовый КамАЗ оснащается специально доработанной стандартной силовой установкой. На моторах установлена головка блока с иной конструкцией, обеспечивающая снижение степени сжатия до 12. Изменениям подвергается поршневая группа и клапаны, поскольку температура горения газовой смеси выше.

Принцип работы двигателя основан на воспламенении смеси газа и воздуха искрой от свечи зажигания, которая установлена вместо форсунки впрыска топлива. Подача газа выполняется многоточечной системой впрыска во впускной коллектор. Форсунки расположены рядом с впускными каналами цилиндров, что обеспечивает однородность смеси и позволяет снизить токсичность выхлопа. Управление подачей топлива и воспламенением ведется электронным контроллером.

Альтернативный вариант основан на смешивании жидкого дизельного топлива с газом в необходимой пропорции.

Пуск силовой установки возможен только на дизельном топливе. Затем газ подается через специальный редуктор, понижающий давление. После этого газ попадал в смеситель, формировавший рабочую смесь. В конструкции узла имелся регулятор частоты вращения, а также устанавливался ограничитель объема подаваемой горючей смеси.

Рабочая смесь сжималась в цилиндре. Для воспламенения используется малая доза дизельного топлива. Момент подачи дозы рассчитан таким образом, что она воспламенится раньше объема газа. После вспышки дизельного топлива начинается горение смеси метана и воздуха. Такая схема газового двигателя позволяла работать на жидком и газообразном горючем. Но развития конструкция не получила.

Ранние и экспериментальные версии машин оснащались баллонной установкой, размещенной за кабиной или на раме. Затем появилась схема монтажа 8 баллонов параллельно лонжеронам рамы. Емкости установлены симметрично продольной оси автомобиля на специальных защитных ложементах. Встречается комбинированная схема: часть емкостей смонтирована за кабиной, а часть — под грузовой платформой или самосвальным кузовом. Все баллоны соединены между собой магистралями с предохранительными клапанами и вентилями.

Плюсы перевода дизеля на метан

Простота установки. Установка ГБО на дизель подходит для всех типов двигателей, при этом нет нужды в полной модернизации мотора Вашего автомобиля.
Экономичность. Перевод на газодизельные системы становиться на 35% экономнее для Вас, чем содержание автомобиля только на дизтопливе.
Экологичность. Перевод дизеля на газ, в особенности на метан, увеличивает экологичность двигателя, тем самым уменьшает выбросы выхлопных газов в атмосферу.
Снижение уровня шума при работе автомобиля.
Увеличение срока службы системы подачи дизельного топлива.
Перевод дизеля на метан увеличивает мощность двигателя до 30% процентов.
Увеличение запаса хода. Ведь помимо дополнительно бака с дизельным топливом, есть еще и газовый баллон. На газовом дизеле можно проехать в три раза больше без дозаправки.

Установка ГБО

Газовый двигатель и газодизель.

14.03.2017

Технологически имеется два варианта переоборудования дизельных авто для работы на газообразном топливе. Первый способ, состоит в дефорсации двигателя и переоборудования его из дизельного в газовый. Плюсом этого способа являются отличные экономические показатели, и максимальный экологический эффект.

Переоборудованные автомобили с системой «ADIS» в газовый двигатель показали, что расход автомобиля по сравнению с дизельным двигателем, остался на одном уровне и составил 25 метров кубических СПГ вместо 25 л/дт. Соответственно и экологические показатели были оптимальными, вредные выбросы в атмосферу снизились до 90%. Но минус такого способа в том, что газовый двигатель не может работать на дизельном топливе, и вернуть двигатель в дизельный режим можно, если понести некоторые затраты, как правило сопоставимые со стоимостью капитального ремонта двигателя.

И второй, более распространенный и простой способ — газодизель, в случае с которым не вносятся изменения в конструкцию двигателя. На двигатель устанавливается газовое оборудование, и система ограничения подачи дизельного топлива, до 25%- 35% от номинальной. При этом вредные выбросы в атмосферу такие, как сажа, углеводороды, СО, бензопирен, окиси азота и т.д. снижаются до 90%.

В таком случае, мы имеем несколько меньшую экономическую выгоду, замещая не 100% дизельного топлива газом а примерно 70%, но переоборудовать таким образом авто гораздо проще, не внося никаких изменений в конструкцию, оставляя дизельный режим и добавляя еще один режим работы двигателя — ГАЗОДИЗЕЛЬ, который включается без глушения двигателя простым нажатием кнопки на приборной панели автомобиля.

В этом случае мы имеем отличную экономическую эффективность, сочетаемую с уникальными показателями выхлопа! Запальная доза (30% от номинального количества) дизельного топлива подаваемая в цилиндр всегда догорает полностью, образуя минимальное количество сажи и других вредных веществ, по сравнению с дизельным режимом работы двигателя. О системе Система «Gazodisel» — универсальная система, предназначенная для переоборудования дизельных двигателей под работу на всех видах газового топлива: СПГ (сжатый природный газ), СНГ (сжиженный нефтяной газ), биогаз (biogas), компримированном природном газу, водороде. Преимуществом этой системы, перед всеми аналогами, представленными на рынке является:

контролируемая подача газа с фазированным впрыском (отдельно в каждый цилиндр).
расчет времени впрыска и угла зажигания (для газовых двигателей) задается согласно заложенному Вами алгоритму и контролируется ЭБУ.
самый эффективный алгоритм управления подачей газа контролируемый компьютером с защитой от всех возможных ошибок: все компоненты системы контролируются ЭБУ с мгновенным прекращением подачи газа в случае ошибок, что делает работу системы ADIS максимально безопасной
возможность обновления прошивки блока управления АDIS без его замены, в случае разработки нового программного обеспечения.
возможность индивидуальной настройки данной системы под температурный режим каждого региона, рельефа местности и особенностей перевозки.

Используемая нами система соответствует стандартам 4-го поколения ГБО. Отличается от своих аналогов на рынке газодизельных систем (которые работают на уровне второго поколения ГБО), раздельным впрыском и электронным управлением работы всей системы, включая управление работой системы ограничения подачи дизельного топлива, с многоуровневой защитой двигателя и системы, от сбоев и критических факторов, присущих предыдущим поколениям.

Одним из важнейших преимуществ использования газового топлива является экономическая оправданность использования газового топлива, ярче всего она выражается снижением стоимости перевозок в 2-4 раза (например есть страны где соотношение цены на природный газ к дизельному топливу составляет один к пяти). В большинстве стран среднее соотношение цены дизельного топлива к газу составляет один к двум.

Ниже приведен пример для грузового автомобиля с расходом 40л./100 км. пробега. При переводе его в газовый двигатель, вместо 40 литров д.т. он будет потреблять до 40 м3 сжатого природного газа, или до 44 литров сжиженного нефтяного газа в случае пропанобутановой смеси.

В случае перевода такого же автомобиля на газодизель, мы получим:

вместо расхода в 40 л. Д.Т. —> 12 л. Д.Т. + 28 м3 СПГ (сжатого природного газа) или 20 л. Д.Т. + 20 л. СНГ (сжиженного нефтяного газа).

Дизельный автомобиль, работающий на сжатом газе — метане

Монтаж газовых баллонов под метан на карьерном самосвале БЕЛАЗ

Выгодно ли ставить метан на дизель

Об автомобильном ГБО

Газобаллонное оборудование должно обеспечивать безопасное хранение, подачу, а также полную работоспособность ДВС на «голубом» топливе. Как мы знаем, для авто используется метан или пропан-бутан. Первый в сжатом, второй – в сжиженном состоянии.

После перевода машины на газ основной вид топлива используется как обычно. Заводская система питания при монтаже ГБО сильно не видоизменяется, в большей степени лишь дополняется специальными агрегатами под газ. В результате оборудование способно работать на обоих видах горючего с раздельной или даже одновременной подачей. Сжигание газотопливной смеси происходит по тем же физическим законам, как и при работе на основном топливе. Более детально о работе оборудования можно узнать, ознакомившись со статьей «ГБО на автомобиль».

Установка газового оборудования на метане в Перми, ГБО для авто на метане

Главная

Услуги

Установка газобаллонного оборудования на метане

Качество работ, которое впечатляет

Природное горючее метан с каждым днем завоевывает все большую и большую популярность, как топливо для автомобиля.

Сегодня установка метана на автомобиль не только выгодна, но и перспективна. Ведь большинство европейских автоконцернов, прослеживая спрос, активно развивают производственную нишу легковых авто, работающих только на метане.

Преобразование вашего автомобиля в ГБО сэкономит вам деньги.

Газ по меньшей мере

на 50 % дешевле

чем другие виды топлива, что позволяет вам в кратчайшие сроки окупить стоимость ГБО 4 поколения и его установки.

Высокие инвестиции в заправки для авто на метане позволяют предположить, что в скором будущем именно этот газ станет наиболее общедоступной альтернативой горючему для автомобиля.

Особенности ГБО метан на автомобиль

Это абсолютно экологичный вид топлива для машины

Допустимая концентрация газа в воздухе не более 5%

Своевременный перевод авто на метан, который обладает высокой летучестью, гарантия дополнительной безопасности машины

Метан природный газ имеет октановое число 110, превосходящее по своему значению параметры традиционного топлива

Невысокая цена на метан, пожалуй, одна из самых приятных особенностей этого газа

Преимущества метана над пропаном-бутаном и бензином

Одинаково высокий стандарт качества

Производственный процесс пропана или бензина на каждом заводе неодинаков. Нередко топливо с одного завода существенно отличается по своим качествам от топлива, произведенного в другом месте. Метан как топливо для автомобиля, в противовес своим «конкурентам», поступает в баллоны в практически таком же виде, как после его добычи. Извечный вопрос: «Что использовать: пропан или метан на авто?»

Доступность использования метана на авто

Метан на порядок дешевле бензина или пропана. Причем, чем больше пробег вашего авто, тем выгоднее установка ГБО метан на газель, легковую машину или другой вид автомобиля

Перспектива автомобилей на метане

Огромные запасы метана позволяют предположить, что именно этот газ, в конечном итоге, станет общепринятым топливом на ближайшие пару сотен лет

Наша компания AutoMasterGas

Устанавливает газобаллонное оборудование на метане для авто.

Мы предлагаем своим клиентам, желающим установить ГБО метан на дизель (дизельный двигатель), высокое качество и низкие цены. Наши сотрудники – это квалифицированные специалисты с огромным опытом работ в соответствующей отрасли.
Мы реализуем экономичное ГБО для автомобилей нового поколения по самым достойным и не завышенным ценам.
Мы предоставляем каждому обратившемуся к нам автовладельцу гарантию и сертификат соответствия.

Стоимость установки ГБО — Метан

4 цилиндра

6 цилиндров

8 цилиндров

Газель

LANDI RENZO A.E.B. (Италия) Гарантия 5 лет без ограничения по пробегу

DIGITRONIC A.E.B. (Италия) Гарантия 2 года / 100.000 км.

Объём баллона

Цилиндрический 27 литровЦилиндрический 50 литровЦилиндрический 75 литровЦилиндрический 80 литровЦилиндрический 90 литровЦилиндрический 100 литровЦилиндрический 120 литров

Вариатор опережения угла зажигания Вентиль баллонный с электроклапаном VM05 AUTOMATIC Обновление программного обеспечения на ВАЗ Обновление программного обеспечения на ГАЗ Обновление программного обеспечения на УАЗ, Нива Обновление программного обеспечения на Импортном авто

Стоимость установки ГБО:

81 750 ₽

Кредит от 6 813 ₽ в месяц

Установить ГБО

DIGITRONIC A. E.B. (Италия) Гарантия 2 года / 100.000 км.

LANDIRENZO A.E.B. (Италия) Гарантия 5 лет без ограничения по пробегу

Объём баллона

Вариатор опережения угла зажигания EG-DYNAMIC Вентиль баллонный с электроклапаном VM05 AUTOMATIC Обновление программного обеспечения Exclusive

Стоимость установки ГБО:

91 000 ₽

Кредит от 7 583 ₽ в месяц

Установить ГБО

LANDIRENZO A. E.B. (Италия) Гарантия 5 лет без ограничения по пробегу

DIGITRONIC A.E.B. (Италия) Гарантия 2 года / 100.000 км.

Объём баллона

Стоимость установки ГБО:

100 250 ₽

Кредит от 8 354 ₽ в месяц

Установить ГБО

DIGITRONIC A. E.B. (Италия) Гарантия 2 года / 100.000 км.

LANDIRENZO A.E.B. (Италия) Гарантия 5 лет без ограничения по пробегу

Объём баллона

Цилиндрические 3*50 литровЦилиндрические 4*50 литровЦилиндрические 5*50 литровЦилиндрические 6*50 литров

Вариатор опережения угла зажигания Вентиль баллонный с электроклапаном VM05 AUTOMATIC Доплата за установку под ФУРГОН-РЕФРИЖЕРАТОР Обновление программного обеспечения на ГАЗ

Стоимость установки ГБО:

152 000 ₽

Кредит от 12 667 ₽ в месяц

Установить ГБО

Срок окупаемости оборудования:

Расход топлива / литров на 100 км: 10

от л

до л

Пробег в год / тыс. км: 80

от км

до км

Стоимость комплекта: 0

Окупится через 7 месяцев

Владелец этого автомобиля сэкономит за год ₽

С нами выгодно

ГБО на пропане в рассрочку за 0%
Без первоначального взноса на 6 месяцев

Программа лояльности:
Скидки у 50+ партнеров-заправок

Скидка до 50% на метановое ГБО
По субсидии для авто не старше 2008 года

Получи 1000₽ на заправку газом
Если по вашей рекомендации установили ГБО

Заполните форму

Согласен на обработку персональных данных

Уделяем внимание каждой «мелочи»

Изоляция

Вся электропроводка укладывается в защитную гофру. Это надежно защищает проводку и она не перетирается со временем. По виду и по степени защиты не отличается от заводской.

Надежная установка деталей

Газовая магистраль (трубка) прокладывается рядом с бензиновой вдали от движущихся частей и от выхлопной системы. Так трубопровод надежно защищен от повреждений от соприкосновений с движущимися деталями авто и дорогой. Все форсунки и редуктор закреплены на специальных кронштейнах.

Баллон

Если баллон цилиндрический, то он устанавливается на специальную рамку.

Удобство

Все детали газобалонной системы укладываются так, чтобы не мешать штатным устройствам в авто.

На мелочах не экономим

Используем самозажимные хомуты из нержавеющей стали, которые прекрасно противостоят температурным расширениям, не допуская утечек. Лучшую изоленту американского производства и рукава Parker, Италия. Они считаются самыми лучшими. А тройники — тосольные из дорогого итальянского пластика, которые не лопаются со временем. На мелочах не экономим.

Отверстия

Все отверстия обрабатываются антикоррозийной мастикой, поэтому ты можешь не переживать что что-то когда-то проржавеет.

С 2007 года мы перевели на газ 2148 автомобиль

Марка автомобиляAcuraAudiBAWBMWBrillianceCadillacCheryChevroletChryslerCitroenDaewooDatsunDerwaysDodgeDongFengFAWFiatFordGeelyGreat WallHavalHondaHummerHyundaiInfinitiIsuzuJACJeepKIALadaLand RoverLexusLifanLincolnMazdaMercedes-BenzMitsubishiNissanOpelPeugeotPorscheRavonRenaultRoverSeatSkodaSsangYongSubaruSuzukiToyotaVolkswagenVolvoVortexZAZZXАФБогданВАЗВИСГАЗГазельГОЛАЗЗИЛКАВЗЛуидорПАЗПогрузчикУАЗМодель автомобиляТип ГБО5 поколение4 поколение

15.09.2022

Установка ГБО на KIA RIO 2015, LANDI RENZO (Италия)

Марка автомобиля: KIA
Модель автомобиля: RIO
Год выпуска: 2015
Марка ГБО: LANDI RENZO (Италия)
Объем двигателя: 1. 4
Тип ГБО: 4 поколение
Тип топлива: Пропан
Количество цилиндров: 4
Расход топлива: 9.6

22.05.2022

Установка ГБО на Audi A6 DIGITRONIC (Италия)

Марка автомобиля: Audi
Модель автомобиля: A6
Марка ГБО: DIGITRONIC (Италия)
Объем двигателя: 3.0
Тип ГБО: 4 поколение
Тип топлива: Метан
Количество цилиндров: 6
Расход топлива: 12.7

22.05.2022

Установка ГБО на Toyota HiAce 4Save (Польша)

Марка автомобиля: Toyota
Модель автомобиля: HiAce
Марка ГБО: 4Save (Польша)
Тип ГБО: 4 поколение
Тип топлива: Пропан
Количество цилиндров: 4
Расход топлива: 16.1

Документы Автомастергаз

У нас есть вся разрешительная документация и сертификаты на ГБО

Почему именно к нам?

Мы перевели
на газ более
14 000
автомобилей

Гарантия 5 лет
без ограничения по пробегу!

Работаем 7 дней
в неделю без выходных

Установка ГБО
за 1 день

Система контроля
качества

Широкий спектр
услуг по ГБО

Снижение расхода
на топливо до 50%

Переоборудуем ваш авто

на газ всего за 1 день

До 5 лет гарантия на оборудование

До 50% экономии на топливе

Подготовим документы на переоформление
в ГИБДД при установке ГБО

Обращайтесь в Автомастергаз —
компания №1 по установке
и обслуживанию ГБО в Перми

Заполните форму

Согласен на обработку персональных данных

«Газодизель» все о гбо для дизельных двигателей, плюсы и минусы

Установка гбо на автомобили уже давным-давно перестала быть чем-то диковинным. Однако, если с бензиновыми моторами все ясно, то о возможностях подобной замены топлива на дизельном двигателе знает далеко не каждый. Тем не менее, эта идея не нова – исследования и работы в данной области ведутся уже давно (еще с времен существования СССР). Накопленный опыт используется компаниями, специализирующимися на подборе комплектующих и переоборудовании тракторов и грузовиков.

Не только газ…

Дело в том, что полностью переоборудовать дизельный двигатель так, чтобы он работал исключительно на природном газу, нельзя. Все дело в том, что температура воспламенения газа (порядка 700 °С) примерно в 2 раза выше, чем дизельного топлива (около 350 °С). А это значит, что схема с воспламенением дизтоплива, посредством воздействия на него сжатого воздуха в цилиндрах, с газом работать не будет – он просто не загорится.

Так что любой газодизель работает на смеси солярки и природного газа, причем дизтопливо служит для воспламенения последнего.

Метан или пропан?

Этот момент волнует многих, кто решился на переоборудование дизеля и установку гбо. Дело в том, что процент ДТ в смеси, поступающей в двигатель, прямо зависит от типа газа. К примеру, в пропановой смеси «соляра» составляет порядка 40%, а в метановой – около 20%. Так что у каждого из вариантов есть как достоинства, так и недостатки.

Достоинства метана:

Стоимость – как правило, цена на метан ниже, чем на пропан;
Значительно больший процент замещения газом жидкого топлива (до 80%).

Достоинства пропана

Баллоны – для данного газа емкости имеют больший объем (при тех же габаритах, что и для метана), а еще они легче. Так что с установкой гбо проблем будет меньше;
Сеть АЗС – для пропана она гораздо более развита, следовательно, шанс остаться в пути без топлива невелик.

Переоборудовать дизель под работу на газу возможно, для чего есть 2 пути.

— Первый предполагает создание дизеля, работающего на смешанном топливе. Его большим плюсом является тот факт, что не приходится кардинально переделывать топливную систему мотора, да и возвращение к первоначальной схеме работы тоже вполне возможно. Кроме этого, по израсходованию всего запаса газа, такой силовой агрегат моментально переводится на дизельное топливо и начинает работать в привычном для себя режиме;

— Второй является не чем иным, как полной «переделкой» мотора под работу исключительно на газу, следовательно, назвать его газодизелем можно лишь с большой натяжкой.

Принцип работы газодизеля и необходимые изменения

В первом варианте необходимо приспособить «соляроядный» мотор к работе на газу. Данная схема не может похвастаться большой популярностью, однако применяется уже достаточно давно. Она подразумевает подачу в цилиндры не только газа, но и небольшой доли ДТ. Такая доля носит название запальной порции. Суть работы данной схемы состоит в подаче газо-воздушной смеси в начале такта сжатия и запальной порции – в конце такта.

Минимальное процентное соотношение запальной порции может варьироваться в диапазоне от 15 до 30%. На него оказывают влияние различные факторы:

тип силового агрегата;
версия ГБО;
техническое состояние мотора.

15-30% – это min, необходимый для самовоспламенения и поджигания газа в камере сгорания. В условиях работы на комбинированном топливе можно забыть о черном дыме, вылетающем из выхлопной трубы. Кроме этого, мотор становится гораздо экологичнее, и это несмотря на небольшое повышение уровня углеводородов (СН) в дыме, ведь это не привычные для дизеля канцерогены, а просто не догоревший полностью метан, который абсолютно безвреден для окружающей среды.

Более того, после переоборудования владельцу реже придется менять масло, да и срок службы самого «сердца» автомобиля заметно возрастает, за счет сокращения вредных отложений на элементах ЦПГ.

Что касается внесения изменений в конструкцию, то они не являются кардинальными и необратимыми. Для этого необходимо установить гбо, а также несколько подкорректировать работу топливной системы. Это подразумевает постоянное впрыскивание в цилиндры незначительных порций солярки, за что отвечает насос высокого давления.

Экономия

Данный вопрос является, пожалуй, самым важным. Статистика свидетельствует, что большинство владельцев дизельных транспортных средств просто-напросто не заинтересованы в их переработке. Для начала массового перехода на газодизели требуется поддерживать цену пропана как min в 2 раза меньшую, чем стоимость ДТ или 95-го бензина, что же касается метана, то он должен стать еще дешевле.

Как показывают отзывы владельцев, установка гбо на легковые авто просто нецелесообразна (ну разве что в случае больших годовых пробегов – более 40 000 км), потому как подобная модернизация влетает в копеечку и окупается она очень долго (порядка 5 лет).

Монтаж газобаллонного оборудования на грузовики выглядит заманчиво, ведь они не только «наматывают» огромные пробеги, но и «аппетит» у них гораздо выше, чем у легковушки. Но есть большая проблема – место. Действительно, разместить на том же тягаче или самосвале большое количество газовых баллонов просто негде, а установка 3-4 штук ничего не решит.

Как видно, единственным, действительно стоящим вариантом является газодизель на тракторе. При этом экономия на топливе заметно повышается (почти вдвое). Кроме этого, такой мотор на тракторе имеет массу плюсов:

хорошая диффузия;
экологичность;
антидетонационная стойкость;
низкая скорость сгорания смеси и так далее.

Неудивительно, что и отзывы о тракторных газодизелях самые лестные.

Итог

Следовательно, будущее у газодизеля определенно есть, но область его применения сильно ограничена. По сути, он востребован лишь в сельском хозяйстве.

NREL для преобразования метана в жидкое дизельное топливо | Новости

3 января 2013 г. | Уильям Скэнлон | Контакты для связи со СМИ

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США (DOE) поможет разработать микробы, которые превращают метан, содержащийся в природном газе, в жидкое дизельное топливо. топливо, новый подход, который в случае успеха может сократить выбросы парниковых газов и снижение зависимости от иностранной нефти.

Количество природного газа, просто сжигаемого или выбрасываемого из нефтяных скважин во всем мире, огромно — равна одной трети количества нефти, используемой в Соединенных Штатах каждый год. И каждая молекула метана, выбрасываемая в атмосферу в этом процессе, вызывает глобальное потепление. емкостью 12 молекул углекислого газа.

Консорциум ученых говорит, что если отработанный газ можно превратить в жидкость, затем его вместе с нефтью можно перекачивать на нефтеперерабатывающие заводы, где его можно переработать. в дизельное топливо, пригодное для грузовых и легковых автомобилей, или даже реактивное топливо для использования в самолетах.

Их предложение — разработать микроб, питающийся метаном в газе — выиграло 4,8 доллара. Награда Агентства перспективных исследовательских проектов – Энергия (ARPA-E) от Министерства энергетики США. NREL премия была объявлена как один из 66 проектов OPEN 2012, которые сосредоточены на широком спектре технологии, в том числе передовые виды топлива, передовые конструкции транспортных средств и материалы, строительство эффективность, улавливание углерода, модернизация сети, возобновляемая энергия и хранение энергии.

ARPA-E, впервые созданная в 2007 году, призвана продвигать перспективные и высокоэффективные энергетические технологии, которые слишком рано для инвестиций частного сектора. Лауреаты АРПА-Э уникальны, потому что они разрабатывают совершенно новые способы создания, хранения и использования энергия. Эти проекты могут радикально улучшить экономическое процветание США, национальной безопасности и экологического благополучия. ARPA-E фокусируется на трансформации энергетические проекты, которые могут быть существенно продвинуты с небольшими инвестициями в течение определенного период времени, чтобы быстро катализировать передовые исследования в области энергетики. С 2009 года, АРПА-Э профинансировал около 285 проектов на общую сумму около 770 миллионов долларов.

Вашингтонский университет берет на себя инициативу и фокусируется на генетически модифицированных микробы. NREL будет отвечать за ферментацию, чтобы продемонстрировать производительность микробов, как природного организма, так и генетически измененных разновидностей. NREL также извлечет липиды из организмов и проанализирует экономический потенциал. плана.

Третий партнер, Johnson-Matthey из Соединенного Королевства, будет производить катализаторы. которые превращают липиды метана в топливо. И компания Lanza Tech из Иллинойса, пионер в технологии переработки отходов в топливо подписала соглашение о внедрении экспериментального плана в коммерческую эксплуатацию. уровень, если он успешен.

«Мы будем использовать наш многолетний опыт производства биотоплива и липидов, который в прошлом мы обычно делали это с помощью водорослей», — сказал Фил Пиенкос, главный исследователь NREL. на жидкостном дизельном проекте. «Здесь мы применим его к совершенно новому сырью, природный газ, который признан критически важным для Соединенных Штатов».

Команда начнет с микроорганизмов, которые естественным образом растут на метане, компоненте природного газа, и которые имеют естественную способность производить липиды из метана. К сожалению, ферменты не могут естественным образом производить достаточное количество липидов, чтобы реализовать проект. экономически целесообразно. Поэтому им нужна помощь генетики. Цель этого проекта состоит в том, чтобы генетически спроектировать этот микроорганизм, чтобы увеличить количество мембранных липидов и заставить микроорганизм продуцировать бесфосфорные липиды, которые легче превращаются в топливо.

Конечным продуктом будет промежуточное топливо, которое затем можно будет отправить на нефтеперерабатывающий завод. для окончательной переработки в дизельное или реактивное топливо. «Это было бы хорошим сырьем для НПЗ», — сказал Пиенко.

Цель ARPA-E — превратить исследовательские проекты в коммерческий успех, сказал Рич Болин, старший руководитель проекта группы развития партнерства в NREL Национальный биоэнергетический центр.

«Если дела пойдут хорошо, в конце проекта экономика и технология быть там, чтобы масштабировать его до коммерциализации», — сказал Пиенкос.

Полученные промежуточные виды топлива можно также использовать на нефтяных и газовых скважинах для электрооборудование или поддерживать тепло в спальных помещениях, демонстрируя способ, места могут стать энергонезависимыми.

«Прямая конверсия метана в дизельное топливо может резко увеличить энергоснабжения при одновременном снижении воздействия парниковых газов», — сказала д-р Дженнифер Холмгрен, Генеральный директор LanzaTech. «Мы рады сотрудничать с такой сильной командой и иметь возможность использовать наш опыт коммерческого газового брожения в этом новом секторе».

NREL — основная национальная лаборатория Министерства энергетики США по возобновляемым источникам энергии. исследования и разработки в области энергетики и энергоэффективности. NREL управляется для Министерства энергетики США Альянс за устойчивую энергию, ООО.

###

Посетите веб-сайт NREL по телефону . www.nrel.gov

С природного газа на бензин | MIT Technology Review

Изменение климата

Фирма утверждает, что у нее есть более дешевый способ использования природного газа.

Страница архива Tyler Hamilton

15 августа 2008 г.

Компания из Техаса сообщает, что она разработала более дешевый и чистый способ преобразования природного газа в бензин и другое жидкое топливо, что делает добычу природного газа более экономичной. запасы, которые в прошлом были слишком малы или удалены для разработки.

Топливная экономичность: Synfuels управляет демонстрационной установкой в Техасе с 2005 года. Компания заявляет, что ее технология преобразования газа в жидкость достаточно экономична, чтобы позволить превращать природный газ в бензин.

Компания Synfuels International из Далласа, разработавшая эту технологию, утверждает, что в этом процессе используется меньше стадий, и он намного эффективнее, чем более известные методы, основанные на процессе Фишера-Тропша. Этот процесс преобразует природный газ в синтетический газ, смесь водорода и монооксида углерода; затем катализатор заставляет углерод и водород снова соединяться в новые соединения, такие как спирты и топлива. Нацистская Германия использовала процесс Фишера-Тропша для преобразования угля и метана угольных пластов в дизельное топливо во время Второй мировой войны.

Завод Synfuels по переработке газа в жидкость (GTL) проходит несколько этапов преобразования природного газа в бензин, но утверждает, что делает это с большей общей эффективностью. Во-первых, природный газ расщепляется или «крекингуется» при высоких температурах до ацетилена, более простого углеводорода. На отдельном жидкофазном этапе с использованием запатентованного катализатора 98 процентов ацетилена преобразуется в этилен, более сложный углеводород. Затем этот этилен можно легко превратить в ряд топливных продуктов, включая высокооктановый бензин, дизельное топливо и реактивное топливо. И конечный продукт не содержит серы.

«Мы можем производить баррель бензина намного дешевле, чем синтезатор Фишера-Тропша», — говорит Кеннет Холл, один из изобретателей процесса и бывший руководитель факультета химического машиностроения Техасского университета A&M. Холл говорит, что заводу Фишера-Тропша повезло производить баррель бензина за 35 долларов, но гораздо меньший нефтеперерабатывающий завод Synfuels может производить такой же баррель за 25 долларов. По словам компании, при текущих ценах на топливо такой завод может окупиться всего за четыре года.

Техасский университет A&M лицензировал свой подход к Synfuels и частично владеет компанией, которая с 2005 года эксплуатирует демонстрационный завод стоимостью 50 миллионов долларов в Техасе и заявляет, что близка к подписанию сделки по строительству своего первого коммерческого нефтеперерабатывающего завода недалеко от Кувейта.

Президент Synfuels Том Рольфе говорит, что компания разработала некоторые запатентованные компоненты и катализаторы, но добавляет, что большая часть подхода основана на готовых технологиях. Он говорит, что основным преимуществом Synfuels является эффективность, с которой оно расщепляет и повторно собирает молекулы углеводородов. «Никто не достиг такой высокой степени конверсии природного газа в ацетилен, как мы», — говорит Рольфе.

Али Мансури, профессор химического машиностроения и физики Иллинойсского университета в Чикаго, говорит, что этот процесс кажется гораздо менее сложным, чем те, которые происходят в установках Фишера-Тропша. «Цифры, приведенные для эффективности преобразования и селективности, выглядят весьма многообещающе», — добавляет он.

Но не только Synfuels пытается сделать GTL более экономичным. Компания Gas Reaction Technologies, дочерняя компания Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, разработала процесс преобразования природного газа в соединения на основе брома, которые затем превращаются в жидкое топливо.

Газ на вынос: Чтобы превратить природный газ в бензин, необходимо выполнить несколько шагов. Природный газ расщепляется при высоких температурах на ацетилен, а на стадии жидкой фазы ацетилен превращается в этилен.

Это может быть преобразовано в ряд топливных продуктов, включая высокооктановый бензин, дизельное топливо и реактивное топливо.

Цель обеих компаний одна и та же: получить доступ к запасам природного газа, которые слишком малы или слишком удалены, чтобы получить доступ с экономической точки зрения с помощью выделенного трубопровода. Большая часть этого газа является побочным продуктом добычи нефти. По оценкам Всемирного банка, более 150 миллиардов кубометров природного газа, что эквивалентно совокупному потреблению газа во Франции и Германии, ежегодно сжигается или выбрасывается в воздух нефтяными компаниями, у которых нет экономичных способов доставки газа на рынок. В результате выбросы парниковых газов являются одним из основных факторов изменения климата, добавляет Всемирный банк.

«С нашей технологией вы можете пойти в поле и переработать этот природный газ в бензин», — говорит Рольфе. «Теперь это жидкость, поэтому ее можно направлять по существующим нефтепроводам. Для этого есть огромные возможности в таких местах, как Россия, Ближний Восток и Южная Америка».

Также есть возможности на Северном склоне Аляски, где нефтяные гиганты, такие как BP, рассматривают проекты GTL как способ доставки природного газа на рынок в качестве побочного продукта добычи нефти. BP потратила 86 миллионов долларов на демонстрационную установку Фишера-Тропша в конце 19-го века.90-х годов, с идеей, что природный газ может быть преобразован в дизельное топливо и смешан с сырой нефтью, транспортируемой по 1200-километровому трансаляскинскому нефтепроводу. Но проект BP так и не оказался коммерчески жизнеспособным.

Шириш Патил, профессор нефтяной инженерии Университета Аляски в Фэрбенксе, говорит, что высокая стоимость реакции Фишера-Тропша и рост цен на нефть в настоящее время склоняют отрасль к строительству специального газопровода. Но снижение затрат на GTL может изменить ситуацию. «Если существует какой-либо процесс, который устраняет некоторые этапы Фишера-Тропша и снижает общую стоимость преобразования, это, безусловно, окажет положительное влияние на экономику», — говорит Патил. «И победит экономика».

Рольф говорит, что Аляска определенно находится на радаре Synfuels. «Мы работаем со штатом Аляска, чтобы использовать наши заводы в качестве альтернативы», — говорит он. «Решение Фишера-Тропша для Северного склона вовсе не элегантно. Это все равно, что завести слона, чтобы он выполнял вашу тяжелую работу, когда все, что вам нужно, это две или три чистокровные лошади». Рольфе добавляет, что нефтеперерабатывающий завод Synfuels может быть самодостаточным в отдаленных районах, потому что половина природного газа, который он получает, может идти на электроэнергию и отопление, а остальная часть преобразуется в топливо. И, в отличие от завода Фишера-Тропша, процесс синтеза синтетического топлива не приводит к образованию твердых восков или токсичных побочных продуктов.

По оценкам Synfuels, только 200 из 15 000 газовых месторождений за пределами Северной Америки достаточно велики, чтобы оправдать высокие капитальные затраты на установку Фишера-Тропша. Сегодня существует несколько таких заводов, в том числе нефтеперерабатывающий завод Shell в Малайзии и завод Mossgas в Южной Африке. Еще два завода находятся в стадии разработки — в Катаре и Нигерии.

Девиндер Махаджан, инженер-химик из Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, говорит, что промышленность будет несколько скептически настроена, пока Synfuels не запустит коммерческий завод. «Есть много инвесторов, которые вложили бы деньги, если бы у них были заявленные преимущества перед Фишером-Тропшем».

Но такой интерес растет. В январе кувейтский холдинг AREF Energy Holding инвестировал 28,5 млн долларов в Synfuels за миноритарный пакет акций компании и эксклюзивные права на продажу нефтеперерабатывающих заводов на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Рольфе говорит, что интерес к продажам также растет в Австралии, Аргентине, Египте и Казахстане.

Холл надеется, что последний квартал 2008 года станет годом «прорыва» для синтетического топлива и того, как его воспринимают крупные нефтяные компании. Однако он понимает нежелание отрасли. «В этой отрасли все хотят быть первыми, чтобы быть вторыми при внедрении новых технологий. По крайней мере, доказан процесс Фишера-Тропша. Они знают, что это работает». В отличие от этого, говорит он, подход Synfuels «не был доказан, потому что там нет никаких крупных объектов».

Тайлер Гамильтон

Глубокое погружение

Изменение климата

Оставайтесь на связи

Иллюстрация Роуз Вонг

Откройте для себя специальные предложения, главные новости, предстоящие события и многое другое.

Введите адрес электронной почты

Политика конфиденциальности

Спасибо за отправку вашего электронного письма!

Ознакомьтесь с другими информационными бюллетенями

Похоже, что-то пошло не так.

У нас возникли проблемы с сохранением ваших настроек. Попробуйте обновить эту страницу и обновить их один раз больше времени. Если вы продолжаете получать это сообщение, свяжитесь с нами по адресу customer-service@technologyreview. com со списком информационных бюллетеней, которые вы хотели бы получать.

Природный газ

Петер Альвик, Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Качество природного газа

Abstract : Природный газ (NG) может использоваться в качестве топлива в двигателях с искровым зажиганием (цикл Отто) или в двигателях с непосредственным впрыском или двухтопливных двигателях, работающих в дизельном цикле. Хотя двигатели, работающие на природном газе, могут быть спроектированы таким образом, чтобы производить меньше выбросов парниковых газов в выхлопных газах, чем дизельное топливо, эффект парниковых газов при использовании энергии природного газа в решающей степени зависит от потерь метана при производстве, распределении и использовании природного газа. Традиционно двигатели, работающие на природном газе, имеют более низкие выбросы NOx и твердых частиц по сравнению с дизельными двигателями. С внедрением экологически чистых видов топлива и передовых технологий контроля выбросов в дизельных двигателях можно добиться аналогичного низкого уровня выбросов при использовании как природного газа, так и дизельного топлива.

Свойства природного газа
Использование природного газа
Выбросы метана
Выбросы загрязняющих веществ

Природный газ, второе по распространенности ископаемое топливо после угля, содержит метан (CH ₄), смесь легких неметановых углеводородов, сероводород, двуокись углерода, водяной пар, азот, гелий и другие следовые газы. В большинстве случаев необработанный природный газ должен быть повышен до технических характеристик трубопровода на газоперерабатывающем заводе перед его закачкой в систему распределения. Обработка включает удаление воды и H ₂ S для предотвращения коррозии и удаления более тяжелых углеводородов для предотвращения образования конденсата в трубопроводе. Удалённые углеводороды используются как ценное сырье для производства СУГ и нефтехимии.

Основной составляющей природного газа трубопроводного качества является метан, который составляет около 80-99% от общего количества. Остальную часть составляют в основном этан, инертные газы (N ₂, CO ₂) и небольшие количества пропана и высших углеводородов. Типичный состав природного газа для автомобильного использования показан в Таблице 1, в которой обобщаются выбранные спецификации Агентства по охране окружающей среды США и Калифорнийского ARB 9.0187 [176] .

**Таблица 1**
Технические характеристики природного газа, США и Калифорния (мол. %)
Учредительный	Топливо для легковых автомобилей, сертифицированное EPA	Сертификация CARB Топливо	CARB Используемое топливо
Метан	89,0 (мин)	90,0±1	88,0 (мин)
Этан	4,5 (макс. )	4,0±0,5	6,0 (макс.)
С ₃ и выше	2,3 (макс.)	2,0±0,3	3,0 (макс.)
С ₆ и выше	0,2 (макс.)	0,2 (макс.)	0,2 (макс.)
Водород	—	0,1 (макс.)	0,1 (макс.)
Оксид углерода	—	0,1 (макс.)	0,1 (макс.)
Кислород	0,6 (макс.)	0,6 (макс.)	1,0 (макс.)
Инертные газы (CO ₂ + N ₂ )	4,0 (макс.)	3,5±0,5	1,5-4,5

Свойства метана и некоторых других углеводородных компонентов природного газа перечислены в Таблице 2 [176] .

**Таблица 2**
Свойства компонентов природного газа
	Метан	Этан	Пропан	Пропен
Низшая теплотворная способность, МДж/кг	50. 01	47,48	46,35	45,78
Плотность жидкости, кг/м ³	466	572	501	519
Плотность энергии жидкости, МДж/дм ³	23.30	27.16	23,22	23,76
Плотность энергии газа, МДж/м ³	32,6	58,4	84,4	79,4
Удельный вес газа*	0,55	1,05	1,55	1,47
Температура кипения, °С	-164	-89	-42	-47
Октановое число по исследовательскому методу №	>127	—	109	—
Моторное октановое число №	122	101	96	84
* относительно воздуха, 25°C

Природный газ, биогаз и чистый метан можно рассматривать как относительно схожие виды топлива с точки зрения сгорания, хотя следует отметить, что их состав различается. Примечательно, что биогаз низкого качества, полученный из некоторых источников захоронения отходов, может содержать соединения кремния, которые могут отравить каталитические устройства, если они используются для заправки двигателей, оборудованных катализаторами.

Использование природного газа (ПГ) может осуществляться либо в виде компримированного природного газа (КПГ), либо в виде сжиженного природного газа (СПГ). Разница в производительности двигателя и выбросах между этими вариантами относительно невелика. В случае СПГ возможен впрыск жидкого топлива.

СПГ можно дополнительно классифицировать в зависимости от его температуры. «Холодный» СПГ подается при температуре менее -143°C и 0,34 МПа, а «теплый» СПГ – при температуре от -125 до -131°C и от 0,69 до 0,93 МПа [4373] . Хотя теплый СПГ иногда называют «насыщенным» СПГ, а холодный СПГ — «ненасыщенным», эта терминология сбивает с толку. Паровая фаза как холодного, так и теплого СПГ может быть насыщена, поскольку жидкая и паровая фазы уравновешиваются в условиях хранения.

###

Экспериментальный и имитационный анализ сжигания природного газа и дизельного топлива в двухтопливных двигателях

Введение

Двигатель с воспламенением от сжатия, также известный как дизельный двигатель, уже более сотня лет. Однако, поскольку мир в настоящее время сталкивается с обостряющимся экологическим кризисом, а государственная политика направлена на продвижение экологически чистых энергетических решений, роль двигателя CI в грядущей экономике устойчивой энергетики неоднозначна.

Желаемая цель Парижского соглашения по ограничению выбросов парниковых газов не менее чем на 40 % к 2030 году (UNFCC, 2015) потребует двигателей с воспламенением, работающих на низкозагрязняющих видах топлива. Работа двигателя на двух видах топлива с использованием возобновляемых экологически чистых видов топлива, таких как водород (Dimitriou and Tsujimura, 2017) и аммиак (Dimitriou and Javaid, 2020), может способствовать значительному выбросу CO ₂, который часто превышает целевой показатель. сокращения. Однако сегодня около 95% мирового производства водорода производится из невозобновляемых источников, таких как природный газ и уголь, и только 5% производится электролизом воды (IRENA, 2019).).

В качестве краткосрочного решения значительный интерес вызывает использование сжатого природного газа (КПГ) в качестве основного топлива для двигателя с воспламенением, поскольку он может производить более низкие удельные выбросы CO ₂, чем другие виды топлива, полученные из нефти. Недавние низкие цены на природный газ в сочетании с простыми модификациями, необходимыми для существующих двигателей CI для работы на газе, делают это решение привлекательным. Однако высокий предел самовоспламенения газа препятствует его сгоранию при сжатии (Sahoo et al., 2009).), если только он не сжигается совместно с топливом с более низким уровнем самовоспламенения, таким как дизельное топливо.

В этом режиме сгорания природный газ подается во впускной коллектор или рядом с впускными отверстиями, что приводит к однородному заряду в цилиндрах. Однородная смесь природного газа с воздухом обеспечивает характеристики горения предварительно смешанной смеси, которая инициируется диффузионным сжиганием дизельного топлива (Wei and Geng, 2016). Двухтопливные двигатели, работающие на природном газе и дизельном топливе, демонстрируют более высокий тепловой КПД, чем двигатели, работающие на КПГ, с искровым зажиганием во всем диапазоне нагрузок двигателя (Kojima et al., 2016). По сравнению с обычным дизельным топливом, двухтопливные двигатели, работающие на природном газе, могут выделять значительное количество CO 9 .0177 2 , так как метан, который является основным компонентом СПГ, имеет одно из самых низких углеродных содержаний среди углеводородов. Сокращения CO ₂ могут быть увеличены при более высоких нагрузках из-за способности двигателя работать при более высоких коэффициентах доли энергии природного газа (Lounici et al., 2014).

Влияние природного газа на образование NOx в двухтопливном двигателе сильно зависит от условий эксплуатации и количества дизельного топлива. При более низких нагрузках на двигатель образование NOx в двойном двигателе может быть ниже, чем в обычном двигателе. Снижение может быть связано с более низкой температурой в цилиндрах в результате более высокой удельной теплоемкости природного газа, чем у воздуха, и более длительной задержкой воспламенения, что часто приводит к снижению эффективности сгорания (Wei and Geng, 2016). . При более высоких нагрузках двигателя ухудшение содержания NOx часто является результатом интенсивного выделения тепла в зоне сгорания предварительно смешанной смеси, за которым следует более высокая скорость роста давления (Selim, 2001) и температуры в цилиндрах.

Природный газ также может обеспечить значительное сокращение образования сажи благодаря тому, что он не содержит ароматических соединений и серы (Mariq et al., 2002), а также благодаря тому, что он способствует сжиганию предварительно смешанной смеси с более низкой диффузией пламени (Liu et al., 2013) . С другой стороны, в литературе сообщалось о значительных штрафах за выбросы окиси углерода (CO) и углеводородов (HC) из-за большого количества несгоревшего метана (Shenghua et al. , 2003; Cheenkachorn et al., 2013; Liu и др., 2013).

Кроме того, основной проблемой двухтопливного двигателя является низкая производительность в условиях низкой нагрузки. Предыдущие исследования (Karim, 2003; Paul et al., 2013) показали, что при низких коэффициентах эквивалентности высокие выбросы моноксида углерода и несгоревших углеводородов образуются при высоких соотношениях доли энергии, получаемой от СПГ и дизельного топлива. Это увеличение выбросов является результатом ухудшения эффективности сгорания из-за неспособности дизельного топлива воспламенять обедненную смесь природного газа с воздухом (Tsujimura et al., 2012), вызывая плохое и медленное сгорание (Lounici et al., 2014). Папагианнакис и др. (2010) сообщили о снижении тепловой эффективности тормозов (BTE) двухтопливного двигателя до 50% по сравнению с обычным дизельным двигателем. Abdelaal and Hegab (2012) смогли достичь более высокого BTE для двухтопливного двигателя только в условиях высокой нагрузки, при этом максимальное увеличение находится на уровне 3% при 95% от полной нагрузки двигателя. Наличие более высокого отношения дизельного топлива к СПГ могло бы решить эту проблему, но оно сводит на нет преимущества использования СПГ, такие как увеличение выбросов CO ₂ (Kojima et al., 2016).

В последние годы было проведено несколько исследований для оценки оптимальных решений по преодолению низкой эффективности сгорания в зоне низкой нагрузки. Лю и др. (2013) оценили влияние количества пилотного дизельного топлива на образование несгоревших углеводородов. Авторы наблюдали сильную связь между количеством дизельного топлива и уровнем углеводородов, при этом большее количество дизельного топлива приводило к более низким уровням углеводородов. Тем не менее, их результаты показали, что около 90% выбросов УВ составил несгоревший метан. Ян и др. (2015) наблюдали улучшенные характеристики сгорания, такие как более короткая задержка воспламенения и продолжительность сгорания, а также более высокий BTE при повышении давления предварительного впрыска дизельного топлива с 46 до 72 МПа. Однако, несмотря на увеличение BTE, выбросы CO и общего количества углеводородов (THC) увеличились в случае высокого давления. По мнению авторов, это произошло из-за попадания брызг на поршень и стенки цилиндра, вызванного повышенным давлением впрыска. Шринивасан и др. (2006) улучшили эффективность сгорания двухтопливного двигателя за счет опережения начала впрыска дизельного топлива примерно на 60 °C до верхней мертвой точки и повышения температуры впускного газа. Кусака и др. (1998) подчеркнул, что при работе с малой нагрузкой образование NO из-за сжигания природного газа невелико. Авторы применили рециркуляцию отработавших газов (EGR) и предварительный подогрев впуска, чтобы одновременно уменьшить дизельные выбросы NOx и THC и повысить термический КПД.

В представленной статье представлен общий подход к анализу работы двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, при различных условиях эксплуатации и схемах двигателя. Исследование проводилось с использованием различных стратегий впрыска (т. е. схемы, времени) и воздушного тракта (т. е. рециркуляции отработавших газов, наддува), применяемых для оценки производительности двухтопливного двигателя. Основное внимание в этом исследовании уделяется области низкой нагрузки, которая является областью с низкой эффективностью сгорания. Экспериментальный анализ, представленный в этой статье, выполнен с использованием трех различных установок двигателя, а исследование поддерживается моделированием вычислительной гидродинамики (CFD).

Экспериментальная установка

В этой статье расширенные экспериментальные исследования были проведены с тремя конфигурациями двигателей, представленными в таблице 1. Для более глубокого понимания работы двухтопливных двигателей в одно- и многоцилиндровых двигателях использовались различные компоновки двигателей. макеты и получение визуального доступа к процессу горения.

ТАБЛИЦА 1 . Технические характеристики трех двигателей.

Двигатели комплекта № 1 (рис. 1А) и комплекта № 2 (рис. 1В) демонстрируют одинаковые геометрические характеристики цилиндра, причем последний имеет оптически доступный поршень. Поскольку оптический двигатель мог работать только в условиях холодного пуска, вместо дизельного топлива с более низким цетановым числом использовалось пилотное топливо с более высоким цетановым числом, No. 0 Solvent M. Третья установка (рис. 1C) представляет собой многоцилиндровый двигатель, который использовался для оценки влияния различных стратегий воздушного тракта на характеристики сгорания и выбросов двухтопливного двигателя. Детали оборудования, используемого в трех двигателях, аналитически проиллюстрированы на рис. найдены в и 3 соответственно.

РИСУНОК 1 . Экспериментальные установки: (A) установка №1 — одноцилиндровый двигатель, (B) установка №2 — одноцилиндровый с оптическим доступом и (C) установка №3 — многоцилиндровый цилиндровый двигатель.

ТАБЛИЦА 2 . Условия эксплуатации двигателей.

ТАБЛИЦА 3 . Свойства топлива.

Для компоновки двигателя №1 и компоновки №2 с рабочим объемом 638 см3 ³ на впускном отверстии двигателя был установлен инжектор природного газа (японский класс 13A). Сжатый газ впрыскивался в цилиндр под давлением 0,8 МПа во время открытия впускного клапана. На головку блока цилиндров устанавливалась дизельная форсунка пьезотипа с 12 отверстиями и диаметром сопла 0,085 мм. Давление впрыска дизельного топлива было установлено на уровне 50 МПа для всех экспериментов с помощью собственной системы Common Rail. Анализ выбросов выхлопных газов проводился с использованием анализатора HORIBA, MEXA-7000DEGR и дымомера AVL 415S. Визуальный доступ к установке двигателя № 2 был получен путем подключения высокоскоростной камеры (FASTCAM APX RS) к усилителю изображения (технология изображения UVi-NAC), как показано на рисунке 1B. Для многоцилиндрового двигателя СПГ подавался из расширительного бачка, соединенного с впускным коллектором. Период впрыска газа был отрегулирован для достижения сбалансированного потока газа между цилиндрами, рисунок 1C.

Несмотря на то, что измерения дымности выхлопных газов были проведены для всех трех комплектаций двигателя, в данном документе они не приводятся. Поскольку объем настоящего исследования заключается в том, чтобы сосредоточиться на рабочей зоне с низкой нагрузкой с небольшим количеством впрыска дизельного топлива, уровни дымности для всех представленных случаев были на достаточно низком уровне, менее 0,10 FSN [Число дымности фильтра, определенное в соответствии с ISO 10054 (ИСО 10054, 1998 г.)].

Компьютерное гидродинамическое моделирование

Анализ компьютерного моделирования использовался для лучшего понимания явлений сгорания в цилиндрах. Для этого анализа был использован пакет моделирования FORTÉ (Liang et al., 2010), связанный с моделью химической реакции, для цилиндра с расчетной сеткой, показанной на рисунке 2.

РИСУНОК 2 . Расчетная сетка (секторная сетка 30°).

FORTÉ был разработан на основе методов, используемых в коде KIVA-3V (Amsden, 1997), и имеет аналогичные подмодели для распыления, испарения и взаимодействий, связанных с турбулентностью. В этом исследовании для получения точного прогноза проникновения аэрозоля применялась модель Кельвина-Гельмгольца-Рэлея-Тейлора (KH-RT) (Reitz and Beale, 1999). Модель KH-RT чувствительна к относительной скорости газовой капли и размеру ячейки. Кроме того, также применялась газоструйная модель (Abani and Reitz, 2007) с целью получения результатов моделирования, не зависящих от шага сетки и времени (Wang et al., 2010). Авторы использовали модель взаимодействия турбулентности, предложенную Kong and Reitz (2002), для моделирования влияния турбулентности на кинетику горения. Модель считает, что химия горения должна частично контролироваться разрушением турбулентных вихрей из-за несовершенного смешения топлива и окислителя или продуктов сгорания. Локальная химическая временная шкала и временная шкала турбулентного скалярного перемешивания t _смесь определены с учетом их взаимодействия. Поскольку вычислительная ячейка недостаточно мала, чтобы воспроизвести фактические масштабы турбулентности и химии, необходимо учитывать влияние турбулентности смешивания на скорость производства видов. Поэтому для модели требуется константа, называемая коэффициентом времени перемешивания, C _{tki ,}, чтобы скорректировать влияние турбулентности (ANSYS, Inc., 2019).

Для двухтопливного исследования параметрический анализ влияния C _tki способность модели представлять экспериментальные данные горения. На рис. 3 показаны результаты имитационного моделирования, работающего с C _tki в диапазоне от 0 до 1 для раннего впрыска топлива при −60°CA после верхней мертвой точки (ВМТ). Как видно из рисунка, уровень C _tki оказывает существенное влияние на горячее зажигание вблизи верхней мертвой точки (ВМТ), но не оказывает существенного влияния на низкотемпературную зону реакции около — 20°С ат. м.т. В ходе исследования было установлено, что C _tki Значение 1 обеспечивает наилучшее соответствие результатов моделирования и эксперимента.

РИСУНОК 3 . Параметрическое исследование влияния параметра C _tki на способность модели прогнозировать тепловыделение.

Физические свойства дизельного топлива были представлены с использованием модели н-тетрадекана, а природный газ был представлен метаном, который почти на 90% состоит из его объема. Авторы разработали новую модель восстановления н-гептана/метана на основе предыдущих работ (Patel et al., 2004; Mehl and Curran, 2009).; Tsurushima, 2009) путем добавления реакций, связанных с образованием метана, метильного радикала, ацетилена и NOx. Подробности о недавно разработанной модели с 47 видами и 87 реакциями можно найти в (Tsujimura et al., 2012). Производительность сокращенной модели сравнивалась с подробной моделью Мела и Куррана (2009 г. ) с 1391 видом и 5935 реакциями и экспериментальными данными, полученными от Ciezki и Adomeit (1993 г.). Как показано на рис. 4, обе модели демонстрируют схожие характеристики, при этом упрощенная модель несколько занижает задержку воспламенения в высокотемпературных условиях. Однако в области низких температур как детальная, так и редуцированная модели показывают хорошее согласие с экспериментальными данными.

РИСУНОК 4 . Сравнение задержки воспламенения смеси н-гептан/воздух в среде ударной трубы, рассчитанной по сокращенной модели этого исследования, с подробной моделью (Mehl and Curran, 2009) и экспериментальными результатами (Ciezki and Adomeit, 1993).

Редуцированная кинетическая модель была применена к случаю моделирования двигателя, и результаты были сопоставлены с данными, полученными в результате экспериментального анализа на установке двигателя №1. Анализ проверки модели, представленный на рисунке 5, относится к раннему впрыску дизельного топлива при температуре -60°C в атм. Сравнительная таблица показывает хорошее соответствие между экспериментальными результатами и результатами моделирования как для давления в цилиндрах, так и для скорости тепловыделения. Модель точно фиксирует начало низкотемпературного тепловыделения, наклон и максимальный уровень. Смоделированные профили выбросов на рис. 6 также показывают хорошее совпадение с экспериментальными данными для большинства соединений, за исключением NOx.

РИСУНОК 5 . Моделирование давления в цилиндрах и скорости тепловыделения в сравнении с экспериментальными результатами для раннего впрыска дизельного топлива.

РИСУНОК 6 . Прогноз смоделированных выбросов (CO, THC, NOx и NO) в сравнении с экспериментальными результатами (кружки) для раннего впрыска дизельного топлива.

Результаты и обсуждение

Все экспериментальные результаты, представленные в этой рукописи, были получены на трех установках двигателя, обеспечивающих широкий спектр сбора данных с различными конфигурациями геометрии двигателя и позволяющих прямую визуализацию процессов сгорания в цилиндрах. Кроме того, был проведен анализ моделирования CFD, чтобы получить более глубокое понимание явлений сгорания и образования выбросов.

Базовая эксплуатация

Базовая производительность двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, была протестирована с использованием одноцилиндрового двигателя №1. Экспериментальные испытания были проведены для пилотного дизельного впрыска 2, 4 и 10 мм ³ /с при температуре -3 ° C ATDC, в то время как массовый расход природного газа варьировался для соответствия целевой нагрузке двигателя.

На Рисунке 7 показан указанный тепловой КПД и характеристики выбросов двухтопливного двигателя при различных объемах предварительного впрыска и указанном среднем эффективном давлении. Сильная корреляция между указанной эффективностью и указанным уровнем среднего эффективного давления (IMEP) наблюдается для всех случаев, при этом более высокий IMEP приводит к максимальной эффективности. Количество дизельного топлива не оказывает существенного влияния в случаях с высоким IMEP. Однако при наблюдении случаев с низким IMEP становится очевидным, что увеличение количества предварительного впрыска повышает указанный тепловой КПД. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что при низких нагрузках на двигатель предварительная смесь бедного природного газа в цилиндре не может гарантировать надлежащее распространение пламени при впрыске небольшого количества дизельного топлива. В этих условиях увеличение доли энергии дизеля/природного газа оказывает существенное влияние на полноту сгорания двигателя, что может быть подтверждено существенным снижением количества ТГК.

РИСУНОК 7 . Характеристики работы двухтопливного двигателя при различных ИПМО и соотношениях топлива.

Стратегии впрыска дизельного топлива

Синхронизация впрыска

Результаты испытаний двигателя, представленные в предыдущем разделе, использовали фиксированное начало впрыска дизельного топлива. На этом участке начало впрыска для установки двигателя № 1 варьировалось от -3°С ВМТ до -63°С ВМТ. На рис. 8 показаны усредненные значения давления в цилиндрах и скорости тепловыделения для двухтопливных двигателей с моментом впрыска дизельного топлива, установленным на -3, -13, -33, 53 и -63°C ATDC.

РИСУНОК 8 . Давление в цилиндрах, температура и скорость тепловыделения для различных моментов впрыска дизельного топлива.

Из рисунка 8 видно, что по мере того, как время впрыска дизельного топлива увеличивается от -3 °C до конечной точки, начало сгорания также увеличивается. Начало тепловыделения для случая -13° СА происходит за несколько градусов СА до ВМТ, характеризующейся крутым ростом и достижением максимального уровня тепловыделения среди всех случаев. Случай -33 ° CA показал более раннее начало сгорания до того, как поршень достигнет ВМТ, и, следовательно, более мягкую скорость тепловыделения. Когда начало впрыска было увеличено до -53 и -63°C, начало горения задерживалось, и в обоих случаях наблюдалась более мягкая скорость тепловыделения. Примечательно, что это изменение поведения можно увидеть на графике выбросов NOx, представленном на рисунке 9. . Уровни выбросов NOx увеличиваются по мере увеличения момента впрыска дизельного топлива от -3 до -33 °C. Однако, когда время впрыска увеличивается, выбросы NOx падают, причем чем раньше впрыск, тем ниже уровни NOx. Поведение NOx можно оценить, наблюдая за диаграммой CA50, на которой показано положение поршня, где произошло 50% сгорания. На диаграмме показано, что в случае -13 ° CA наблюдается самое раннее значение CA50 до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки из-за крутого поведения тепловыделения. В остальных случаях значения СА50 ближе к ВМТ способствуют снижению температуры сгорания в цилиндрах и, следовательно, образованию NOx.

РИСУНОК 9 . Влияние времени впрыска дизельного топлива на указанную тепловую эффективность, THC, NOx и CA50 двухтопливного двигателя (экспериментальные условия, как показано на рисунке 8).

Кроме того, время впрыска оказывает значительное влияние на указанный тепловой КПД двигателя, при этом более ранние впрыски приводят к повышению эффективности. Подсчитано, что поздний впрыск дизельного топлива сокращает время задержки воспламенения, что приводит к короткому периоду диспергирования дизельного топлива и, следовательно, ограничивает возможность воспламенения обедненной смеси природного газа. С другой стороны, ранний впрыск дизельного топлива может дать достаточно времени для гомогенизации топливно-воздушной смеси и повышения эффективности сгорания двигателя, что подтверждается уменьшением количества ТГК в выхлопе двигателя.

Раздельный впрыск

В предыдущем разделе было показано, что момент впрыска дизельного топлива является важным параметром для управления эффективностью работы и образованием выбросов двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе. Работа двухтопливного двигателя при низкой нагрузке показала высокое количество ТГК в выхлопе двигателя, что указывает на низкую эффективность сгорания из-за несгоревшего топлива. Для дальнейшей оптимизации способности дизельного топлива воспламенять природный газ в условиях бедной смеси была оценена и представлена в этом разделе стратегия раздельного впрыска дизельного топлива.

Для этого анализа оптически доступная установка двигателя № 2 была выбрана для визуализации явлений сгорания в цилиндрах. Для этого типа двигателя эксперименты можно проводить только в условиях холодного пуска, что ухудшает способность дизельного топлива воспламенять обедненную смесь природного газа с воздухом. По этой причине в этом экспериментальном анализе использовали растворитель № 0 М с цетановым числом выше, чем у дизельного топлива.

На рис. 10 сравнивается скорость тепловыделения и случаи сгорания в двух случаях с (A) ранним однократным впрыском 10 мм ³ при -60°C в ВМТ и (B) стратегия раздельного впрыска 5 мм ³ на впрыск при -40°C в ВМТ и ВМТ двигателя.

РИСУНОК 10 . Скорость тепловыделения и изображения в цилиндре для случая раннего впрыска топлива (A) (IMEP = 0,62 МПа, t _inj = −60 ° ATDC, Q _d = 100 /цикл), (B) случай разделенного впрыска (IMEP = 0,60 МПа, t _дюйм = −40°ВМТ и ВМТ, Q _d = 5 и 5 мм ³/цикл).

Как видно из изображений внутри цилиндра, для случая раннего впрыска сгорание начинается вблизи стенки цилиндра и области сжатия и распространяется к центру цилиндра. Изображения численного анализа, представленные на рис. 11, могут подтвердить, что в случае (А) горение началось из области хлюпанья, где существует высокотемпературный уровень в ВМТ и распространяется к центральной оси камеры сгорания. В случае сгорания с предварительным смешением наблюдается низкоинтенсивное пламя, которое охватывает большую площадь камеры цилиндра, а генерируемые выбросы NOx, измеренные на выхлопной трубе, составляют всего 45 частей на миллион.

РИСУНОК 11 . Графики температуры в цилиндрах для случая раннего впрыска топлива (A) (IMEP = 0,62 МПа, t _inj = −60 ° ATDC, Q _{d 3 10 31 цикла ), (B) случай разделенного впрыска (IMEP = 0,60 МПа, t _инж = -40°ВМТ и ВМТ, Q _d = 5 и 5 мм 4 3/цикл).}

С другой стороны, в случае раздельного впрыска нельзя наблюдать сгорание до начала второго впрыска дизельного топлива. Как только происходит второй впрыск, вблизи стенки цилиндра можно увидеть светящееся диффузионное пламя, вызывающее резкое увеличение, показанное на диаграмме тепловыделения. Вычислительный анализ на рисунке 11 показывает, что для случая разделенного впрыска, случай (B), начало сгорания происходило в пределах основной области камеры сгорания. Гильза демонстрирует гораздо более высокие генерируемые температуры из-за второго позднего впрыска, приводящего к локальным областям с высоким содержанием топлива в камере сгорания. В результате образование NOx для случая раздельного впрыска более чем в 15 раз выше, чем для случая раннего впрыска, при этом экспериментальные данные достигают значения 758 частей на миллион на стороне выпуска двигателя.

На рис. 12 представлено выделение тепла в двух случаях по сравнению с профилями основных видов. Уменьшение C ₇ H ₁₆ совпадает с началом низкотемпературного тепловыделения для обоих случаев. Можно подсчитать, что более 2/3 C ₇ H ₁₆ для случая (A) и подавляющее большинство C ₇ H ₁₆ из первой инъекции для случая (B) реагируют раньше. начало зоны высокотемпературного тепловыделения. С другой стороны, CH ₄ профили для обоих случаев остаются неизменными до начала зоны высокотемпературного тепловыделения. Случай (A) демонстрирует улучшенную эффективность сгорания CH ₄, что является результатом того, что гомогенная смесь дизельного топлива/СПГ покрывает более обширную зону сгорания. Сравнение несгоревших углеводородов и профилей CH ₄ показывает, что 89% НУВ является источником CH ₄ для случая (A), в то время как это соотношение возрастает до 96% для случая (B). Наконец, начало образования CO в обоих случаях указывает на то, что низкотемпературное тепловыделение (LTHR) C ₇ H ₁₆ формирует выбросы CO. Образование CO для случая (B) является более значительным из-за второго впрыска дизельного топлива, создающего в цилиндре локальные области с высоким содержанием топлива.

РИСУНОК 12 . Основные компоненты и профили скорости тепловыделения для (A) случая раннего впрыска топлива (IMEP=0,62 МПа, tinj=-60 град. ВМТ, Qd=10 мм3/цикл), (B) случая раздельного впрыска (IMEP=0,60 МПа, tinj=- 40 градусов ВМТ и ВМТ, Qd=5 и 5мм3/цикл).

Стратегии воздушного тракта

Влияние различных стратегий воздушного тракта на эффективность и образование выбросов двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, было исследовано и описано в этом разделе. Две разные стратегии, т. е. рециркуляция отработавших газов и форсирование впуска, были протестированы при частоте вращения двигателя 1200 об/мин. Для этой серии экспериментов была выбрана конфигурация многоцилиндрового двигателя №3, позволяющая работать с турбонагнетателем и системой горячего рециркуляции отработавших газов высокого давления. Экспериментальная процедура была сосредоточена на зоне двигателя с низкой нагрузкой, при среднем эффективном давлении тормоза (BMEP) 0,3 МПа с соотношением СПГ-дизель 76:24, где наблюдаются высокие выбросы несгоревших газов.

Рециркуляция отработавших газов

Экспериментальный анализ был выполнен для работы двигателя с интенсивностью рециркуляции отработавших газов до 50 %, а время впрыска дизельного топлива варьировалось от −30°CA ATD до TDC. Уровень рециркуляции отработавших газов 50% был установлен в качестве максимального предела, поскольку любая работа с более высокими скоростями рециркуляции отработавших газов приводила к нестабильной работе сгорания с более низким тепловым КПД. На рис. 13 сравниваются формирование выбросов и характеристики двигателя при различных скоростях рециркуляции отработавших газов и времени впрыска дизельного топлива. Когда уровень рециркуляции отработавших газов увеличивается до 40%, CO и THC значительно снижаются, что приводит к высокому сгоранию и BTE. Внедрение Hot-EGR в обход охладителя EGR приводит к значительному повышению температуры всасываемого наддува в диапазоне 10–9°С.0°C и способствует окислению. Более того, момент впрыска играет жизненно важную роль в характеристиках сгорания, выбросе CO и THC в двигателе, причем случаи с углом впрыска от -17,5 до -12,5 ° CA ATCD демонстрируют самые низкие выбросы.

РИСУНОК 13 . Характеристики выбросов и сгорания топлива для различных моментов впрыска дизельного топлива и скоростей рециркуляции отработавших газов.

РИСУНОК 14 . Характеристики выбросов и сгорания для различных моментов впрыска дизельного топлива, давления на впуске и скоростей рециркуляции отработавших газов.

Дальнейшее увеличение уровня рециркуляции отработавших газов (50%) не привело к каким-либо существенным улучшениям выбросов CO и THC. С другой стороны, небольшое увеличение наблюдалось для случаев с ранним впрыском дизельного топлива, что указывает на то, что низкий уровень кислорода в цилиндре может ухудшить процесс окисления. Однако уровень рециркуляции отработавших газов 50 % способствует значительному снижению NOx, в то время как этот уровень рециркуляции отработавших газов снижает влияние времени впрыска на образование NOx. Кроме того, было обнаружено, что высокая скорость рециркуляции отработавших газов значительно способствует снижению dP/dθ и коэффициента дисперсии (COV) двигателя.

Наддув на впуске

Эффект наддува на впуске в диапазоне низких нагрузок двигателя при работе с рециркуляцией отработавших газов и без него был проверен экспериментально. Было сложно достичь высоких показателей EGR для форсированного случая с давлением на впуске 120 кПа, поэтому скорость EGR была ограничена 10%. Тенденция форсированных случаев для выходных данных о выбросах аналогична случаям без форсирования, представленным ранее. Однако для случаев с наддувом все выбросы значительно увеличиваются, особенно в области раннего впрыска дизельного топлива. График COV диаграммы IMEP показывает, что COV для случаев с наддувом и без наддува значительно не увеличивается, поэтому увеличение выбросов не связано с колебаниями циклов сгорания. Подсчитано, что увеличение CO и THC и снижение BTE являются результатом чрезмерно обедненной смеси CNG-воздух. Таким образом, можно сделать вывод, что форсирование на уровне работы с низкой нагрузкой не является подходящей стратегией для оптимизации эффективности сгорания в двойном дизельном двигателе, работающем на КПГ. С другой стороны, дросселирование двигателя для снижения давления на впуске может потенциально улучшить выбросы, но это может повредить COV показателей IMEP.

Выводы

В статье представлены экспериментальные и модельные исследования двойного сжигания природного газа и дизельного топлива. Исследовательская работа проводилась на трех различных конфигурациях двигателей с одним цилиндром с оптическим доступом и без него, а также с многоцилиндровыми характеристиками. Моделирование CFD с разработанной хорошо коррелированной скелетной моделью было выполнено, чтобы получить более глубокое понимание явлений горения. Анализ был сосредоточен на влиянии времени, количества и схемы впрыска дизельного топлива, а также различных стратегий воздушного тракта, таких как рециркуляция отработавших газов и наддув, на характеристики сгорания и выбросов двухтопливного двигателя с акцентом на область низкой нагрузки. .

Результаты показали, что усовершенствованный впрыск дизельного топлива может значительно снизить образование NOx и повысить тепловой КПД двигателя. Исследование CFD показало, что выбросы несгоревших углеводородов при низких нагрузках в основном связаны с несгоревшим метаном. Стратегия разделенного впрыска дизельного топлива не дала никаких преимуществ в отношении образования выбросов и еще больше ухудшила THC за счет увеличения несгоревших CH ₄ . Горячая система рециркуляции отработавших газов значительно способствовала одновременному сокращению выбросов NOx и несгоревших частиц, одновременно повышая термический КПД двигателя при работе с низкой нагрузкой. С другой стороны, форсирование впуска не давало никаких преимуществ в производительности или выбросах, поскольку увеличивало несгоревшие компоненты выбросов и ухудшало термический КПД двигателя.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

PD проанализировал данные и написал рукопись при поддержке TT и HK. Компания TT руководила проектом и разработала механизм реакции, использованный в моделировании. HK отвечал за испытания многоцилиндровых двигателей. КА. выполнил экспериментальный анализ на одноцилиндровых двигателях. Компания NK спланировала проект и разработала дизельные форсунки, используемые в исследовании. YN руководил проектом и участвовал в экспериментальных исследованиях.

Финансирование

Авторы заявляют, что часть исследования была поддержана DENSO CORPORATION.

Конфликт интересов

Авторы К.А., Н.К. и Ю.Н. работали в компании DENSO CORPORATION, которая также финансировала это исследование. Спонсор принимал участие в исследовании следующим образом: участвовал в экспериментальном анализе, разработке проекта и управлении.

Ссылки

Абани, Н., и Рейц, Р. Д. (2007). Нестационарные турбулентные круглые струи и вихревое движение. Физ. Жидкости. 19 (12), 125102. doi:10.1063/1.2821910

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Абделаал, М. М., и Хегаб, А. Х. (2012). Характеристики сгорания и выбросов дизельного двигателя, работающего на природном газе, с рециркуляцией отработавших газов. Преобразователи энергии. Управление 64, 301–312. doi:10.1016/j.enconman.2012.05.021

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Амсден, А. (1997). Отчет Лос-Анджелеса, LA-13313-MS. КИВА-3В: блочная программа КИВА для двигателей с вертикальными или наклонными клапанами. дои: 10.1016/0375-6505(82)

-1
CrossRef Полный текст | Google Scholar
ANSYS, Inc. (2019). Лучшие практики ANSYS 2019R1 Forte . Canonsburg, PA: ANSYS Inc.
Google Scholar
Cheenkachorn, K., Poompipatpong, C., and Ho, C.G. (2013). Производительность и выбросы дизельного двигателя большой мощности, работающего на дизельном топливе и СПГ (сжиженном природном газе). Энергетика 53, 52–57. doi:10.1016/j.energy.2013.02.027
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ciezki, H.K., and Adomeit, G. (1993). Ударно-трубное исследование самовоспламенения смесей н-гептан-воздух в условиях двигателя. Горение. Пламя. 93 (4), 421–433. doi:10.1016/0010-2180(93)
-p
CrossRef Full Text | Google Scholar
Димитриу П. и Джавид Р. (2020). Обзор аммиака как топлива для двигателей с воспламенением от сжатия. Междунар. Дж. Гидрог. Энергия. 45, 7098–7118. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.12.209.
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Димитриу П. и Цудзимура Т. (2017). Обзор водорода как топлива для двигателей с воспламенением от сжатия. Междунар. Дж. Гидрог. Энергия. 42 (38), 24470–24486. doi:10.1016/j.ijhydene.2017.07.232
CrossRef Полный текст | Google Scholar
IRENA (2019). Водород: перспективы возобновляемой энергии . Токио, Япония: IRENA.
Google Scholar
ISO 10054 (1998). Двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия — аппаратура для измерения дыма от дизельных двигателей, работающих в установившемся режиме — Дымомер фильтрующего типа . Берлин: Beuth Verlag.
Google Scholar
Карим, Г. А. (2003). Сгорание в сжатом газе: двигатели с зажиганием двухтопливного типа. Дж. Инж. Мощность газовых турбин. 125 (3), 827–836. doi:10.1115/1.1581894
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Кодзима Х., Ёсида А., Цудзимура Т., Фуджино Т., Кавакита С., Кондо В. и др. (2016). Стратегия управления впуском газов для дизельного двухтопливного двигателя на природном газе и дизельном топливе. Пер. соц. Автомот. англ. Япония. Инк 47 (4), 889–894. doi:10.11351/jsaeronbun.47.889
Google Scholar
Kong, S.-C., and Reitz, RD (2002). Использование детальной химической кинетики для изучения сгорания двигателя HCCI с учетом эффектов турбулентного перемешивания. Дж. Инж. Мощность газовых турбин. 124 (3), 702–707. doi:10.1115/1.1413766
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Кусака Дж., Дайсё Ю., Кихара Р., Сайто Т. и Накаяма С. (1998). «Характеристики сгорания и выбросов отработавших газов в дизельном двигателе, работающем на природном газе», на Четвертом международном симпозиуме COMODIA. Киото, Япония, 20–23 июля 1919 г.98
Google Scholar
Лян Л., Найк К.В., Пудуппаккам К., Ван К., Модак А., Микс Э. и др. (2010). Эффективное моделирование сгорания дизельного двигателя с использованием реалистичной химической кинетики в CFD. Технические документы SAE. doi:10.4271/2010-01-0178
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лю Дж., Ян Ф., Ван Х., Оуян М. и Хао С. (2013). Влияние количества пилотного топлива на характеристики выбросов двухтопливного двигателя, работающего на сжатом природном газе/дизельном топливе, с оптимизированным временем пилотного впрыска. Заявл. Энергия. 110, 201–206. doi:10.1016/j.apenergy.2013.03.024
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Луничи М.С., Лубар К., Тарабет Л., Балистроу М., Никулеску Д.-К. и Тазерут М. (2014). На пути к улучшению режима двойного топлива природный газ-дизель: экспериментальное исследование производительности и выбросов выхлопных газов. Энергия 64: 200–211. doi:10.1016/j.energy.2013.10.091
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Марик, М. М., Чейз, Р. Э., Сюй, Н., и Лэнг, П. М. (2002). Влияние каталитического нейтрализатора и уровня содержания серы в топливе на выбросы твердых частиц автомобилей: легковые дизельные автомобили. Окружающая среда. науч. Технол. 36 (2), 283–289. doi:10.1021/es010962l
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Мель, М., и Карран, Х. Дж. (2009). «Химико-кинетическое моделирование смесей компонентов, относящихся к бензину». на Европейском совещании по горению, 1–6. Вена, Австрия, 2 марта 2009 г.
Google Scholar
Папагианнакис Р. Г., Ракопулос К. Д., Хоунталас Д. Т. и Ракопулос Д. К. (2010). Характеристики выбросов высокоскоростного двухтопливного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего в широком диапазоне соотношений природного газа и дизельного топлива. Топливо 89 (7), 1397–1406. doi:10.1016/j.fuel.2009.11.001
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Патель А. , Сонг К. и Рейц Р. Д. (2004). Разработка и проверка механизма уменьшенной реакции для моделирования двигателей HCCI. Технические документы SAE. дои: 10.4271/2004-01-0558.
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Пол А., Бозе П. К., Пануа Р. С. и Банерджи Р. (2013). Экспериментальное исследование компромисса между производительностью и выбросами двигателя с воспламенением, работающего на комбинации дизельного топлива и природного газа (СПГ) и смеси дизельного топлива и этанола с обогащением СПГ. Энергия 55, 787–802. doi:10.1016/j.energy.2013.04.002
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Рейц Р. Д. и Бил Дж. К. (1999). Моделирование распыления с помощью гибридной модели Кельвина-Гельмгольца/Рэлея-Тейлора. Атом. Спр. 9 (6), 623–650. doi:10.1615/atomizspr.v9.i6.40
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Саху, Б. Б., Саху, Н., и Саха, Великобритания (2009). Влияние параметров двигателя и типа газообразного топлива на характеристики двухтопливных газодизельных двигателей — критический обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 13 (6–7), 1151–1184. doi:10.1016/j.rser.2008.08.003
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Селим, М.Ю.Э. (2001). Давление-время в дизеле, работающем на природном газе. Продлить. Энергия. 22 (4), 473–489. doi:10.1016/s0960-1481(00)00115-4
CrossRef Full Text | Google Scholar
Shenghua, L., Longbao, Z., Ziyan, W., and Jiang, R. (2003). Характеристики сгорания двухтопливного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на сжатом природном газе и дизельном топливе, с турбонаддувом. Проц. Инст. мех. англ. Часть D Ж. Автомоб. англ. 217, 833–838. doi:10.1177/095440700321700909
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Шринивасан К.К., Кришнан С.Р. и Мидкифф К.С. (2006). Улучшение сгорания, стабильности и выбросов при низкой нагрузке в двигателях с пилотным зажиганием, работающих на природном газе. Проц. Инст. мех. англ. Часть D Ж. Автомоб. англ. 220 (2), 229–239. doi:10.1243/09544070jauto104
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Цудзимура Т., Аояги К., Куримото Н. и Нисидзима Ю. (2012). «Анализ сгорания в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе», в материалах 8-й международной конференции по моделированию и диагностике передовых систем двигателей, Фукуока, Япония, 23–26 июля 2012 г. COMODIA 2012, 380–385.
Google Scholar
Цурусима, Т. (2009). Новая скелетная кинетическая модель PRF для горения HCCI. Проц. Сгорел. Инст. 32 (2), 2835–2841. doi:10.1016/j.proci.2008.06.018
Полный текст CrossRef | Google Scholar
UNFCC (2015). «Принятие Парижского соглашения», Конференция сторон на двадцать первой сессии. Париж, Франция, 30 ноября – 12 декабря 2015 г.
Google Scholar
Wang, Y., Ge, H.-W., and Reitz, R.D. (2010). Проверка моделей распыления, не зависящих от сетки и временных интервалов, для многомерного CFD-моделирования двигателя. Международный SAE. J. Топливная смазка. 3, 277–302. doi:10.4271/2010-01-0626
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Вэй, Л., и Гэн, П. (2016). Обзор двойного сжигания природного газа и дизельного топлива, выбросов и производительности. Топливный процесс. Технол. 142, 264–278. doi:10.1016/j.fuproc.2015.09.018
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ян Б., Си К., Вэй К., Цзэн К. и Лай М.-К. (2015). Параметрическое исследование впрыска природного газа через порт и пилотного впрыска дизельного топлива на сгорание и выбросы двухтопливного двигателя Common Rail с турбонаддувом при низкой нагрузке. Заявл. Энергия. 143, 130–137. doi:10.1016/j.apenergy.2015.01.037
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Производительность, выбросы и характеристики сгорания метан-дизельных двухтопливных двигателей: обзор
Введение
Нормы потребления нефтепродуктов ежедневно увеличиваются по мере увеличения числа конечных пользователей. Однако запасы нефти ограничены (tepco, 2009), и ожидается, что они будут полностью истощены в ближайшие несколько десятилетий. В 2018 году Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) сообщила о 149Мировые запасы сырой нефти составляют 7,98 млрд баррелей (Организация стран-экспортеров нефти, 2020 г.). Недавние исследования показали, что мировой спрос на нефть вырастет до 5,7 млн баррелей в день в период с 2019 по 2025 год (ОПЕК, 2020; МЭА, 2020). Однако ограниченные запасы нефти могут удовлетворить этот растущий спрос только на 53 года (csmonitor, 2014). Кроме того, рост цен на нефтепродукты и импорт нефти отрицательно сказываются на валовом внутреннем продукте (ВВП) стран-чистых импортеров нефти (Quartz, 2014). 2019Отчет British Petroleum показал, что в 2018 году Индия импортировала 227,5 млн тонн сырой нефти (Goss, 1982) на сумму примерно 125 млрд долларов (Abdi, 2018). Кроме того, выбросы загрязняющих веществ в растущем транспортном секторе угрожают жизни людей. Устройства доочистки и оборудование для впрыска топлива применялись для эффективного решения проблем выбросов за последние полвека (Tripathi et al. , 2017a; Tripathi et al., 2017b; Nag et al., 2017; Tripathi and Dhar, 2017). Эти устройства и оборудование эффективны, но увеличивают количество механических компонентов в транспортных средствах, а также создают проблемы с пространством и повышают цены. Поэтому недавние исследования в транспортном секторе также пытались найти чистые и эффективные альтернативные виды топлива для обычных двигателей внутреннего сгорания (Mao et al., 2020; Stančin et al., 2020). Варианты смешанного и двухтопливного режимов объединяют дизельное топливо и альтернативные виды газообразного топлива. Альтернативное транспортное топливо – это топливо, отличное от бензина и дизельного топлива. В последние десятилетия исследователи изучали альтернативные виды топлива, такие как водород, метан, биодизель и спирты (Шукла и др., 2017; Шарма и Дхар, 2018а; Трипати и др., 2020а). Индия может стать крупным производителем топлива на основе метана, если будет эффективно реализована крупномасштабная переработка газовых гидратов и очистка биогаза (Demirbas, 2010). С 87–96% метана и фракции этана, пропана, изобутана и бутана, Индия произвела 9858,471 млн метрических стандартных кубических метров природного газа в 2016–2017 годах (State-wise Gross, 2014).
Использование газообразного топлива в транспортных средствах является эффективным методом сокращения вредных загрязнителей (Sharma and Dhar, 2018b; Nag et al., 2019a; Tripathi et al., 2019). Среди различных доступных газообразных топлив предпочтительным выбором для двигателей стали метан и водород. По сравнению с водородом метан является очень привлекательным вариантом, поскольку 1) он требует меньше места для хранения на борту и меньше проблем с утечкой из-за его сравнительно более высокой плотности, 2) он менее опасен и требует меньшего количества защитного оборудования из-за его более высокой энергии воспламенения. по сравнению с водородом, и 3) он легко и в изобилии доступен в природе по сравнению с водородом. Широкомасштабное использование метана или природного газа в существующих парках двигателей внутреннего сгорания обеспечивает множество преимуществ в снижении загрязнения. Ожидается, что в большинстве стран мира дизельное топливо останется основным транспортным топливом как минимум в течение двух десятилетий. Сокращение городского загрязнения является насущной потребностью в большинстве городских сред обитания во всем мире. В контексте оценки роли газообразного топлива в качестве связующего звена и разработки синергетической стратегии по повышению чистоты существующих двигателей внутреннего сгорания, наряду с другими разработками в области технологии двигателей, это исследование было сосредоточено на двухтопливных двигателях внутреннего сгорания, работающих на метан-дизельном топливе.
Доступность метана
Метан можно производить для использования в двигателе как из невозобновляемых, так и из возобновляемых источников энергии. Метан как природный газ в изобилии доступен в природе в виде ископаемого топлива. Таким образом, метан является весьма привлекательным выбором для будущих двигателей внутреннего сгорания. Основные источники доступности метана обсуждаются в следующих подразделах.
Невозобновляемые источники метана: природный газ
Метан является основным компонентом природного газа (таблица 1). Природный газ образуется при разложении животных и растений под высоким давлением анаэробными бактериями.
ТАБЛИЦА 1 . Состав природного газа (Faramawy et al., 2016).
Существует три типа природного газа: 1) биогенный, 2) первичный термогенный и 3) вторичный термогенный. Биогенный природный газ образуется при низких температурах из органических веществ. Он сухой и содержит в основном метан в качестве основного компонента. Первичный термогенный природный газ получают путем термического крекинга органического вещества в углеводороды, жидкости и газы. Вторичный термогенный природный газ получают путем термического крекинга нефти в газы и пирогенный битум. Термогенный природный газ образуется при более высокой температуре и глубине. Он содержит метан, а также этан, бутан, пропаноподобные компоненты влажного газа и углеводородный конденсат (пылеобразный метан). Недавние исследования показывают, что природный газ является преобладающим альтернативным топливом среди доступных вариантов и перспективен в качестве топлива благодаря его 1) легкой доступности, 2) сравнительно более низкой стоимости, 3) более высокой теплотворной способности, 4) меньшей опасности по сравнению с водородом, 5) более низкое производство NO _x и выброс сажи дизельными двигателями в двухтопливном режиме, и 6) существующая во многих странах инфраструктура для очистки, транспортировки и заправки (Semin and Bakar, 2008; Shah et al., 2011; Alcheikhhamdon and Hoorfar, 2016; Faramawy et al., 2016; Wei and Geng, 2016; You et al., 2020). В настоящее время природный газ широко используется в различных формах, таких как КПГ, био-КПГ, СПГ, ПНГ и ППГ. Сжатый природный газ (СПГ) — это природный газ, хранящийся под давлением 20–25 МПа в цилиндрических или сферических сосудах. Использование СПГ в транспортном секторе снижает проблему загрязнения, но увеличивает затраты на хранение и распределение топлива. Количество транспортных средств, работающих на КПГ, увеличивается на 30% в год (энергия, 2016 г.). Био-КПГ — это шаг вперед среди применений КПГ в дизельных двигателях, поскольку он поставляет метан из возобновляемых источников (Channappagoudra et al., 2020). Сжиженный природный газ (СПГ) – это природный газ, который охлаждают до −162 °C и создают давление 25 килопаскалей для его конденсации в жидкую форму, которая хранится в сосудах для транспортировки. СПГ приводит к более высокому уменьшению объема по сравнению с СПГ. СПГ имеет в 1,4–2,4 раза более высокую плотность энергии по сравнению с КПГ (Сравнение, 19).92). СПГ предлагает решение для крупномасштабных поставок метана в городских районах (Hribar et al., 2019). Трубопроводный природный газ (PNG) — это природный газ, подаваемый по трубе. По сравнению с LPG (сжиженный нефтяной газ), PNG экономичнее и безопаснее, поскольку он подается под давлением 21 миллибар (в 200 раз ниже, чем LPG) (Гуджарат, 2019). Синтетический природный газ (СПГ) — это природный газ, получаемый из угля, биогаза, древесины или другого органического вещества и в основном содержащий метан в качестве основного компонента (Kopyscinski et al. , 2010).
Возобновляемые источники метана: биогаз
Биогаз производится при разложении пищевых, человеческих и животных отходов в бескислородной среде (Bedoić et al., 2020). Метан является основным компонентом биогаза (табл. 2).
ТАБЛИЦА 2 . Состав биогаза (Kuo and Dow, 2017).
Биогаз производится в четыре этапа. На первом этапе органические полимеры разрушаются. На втором этапе ацидогенными бактериями образуются органические кислоты NH ₃ , H ₂ и CO ₂ . На третьем этапе H ₂ , NH ₃ , CO ₂ и CH ₃ COOH образуются из органических кислот. На четвертом этапе образуются СН ₄ и СО ₂. Индия и Китай занимаются производством биогаза с 1960 года. Индия в основном использует варочные котлы с плавающим барабаном, а Китай в основном использует варочные котлы с неподвижным куполом для производства биогаза. Миттал и др. сообщили, что Индия произвела 2,07 млрд м ³ биогаза в год в 2018 году. В Индии имеется 5 миллионов семейных биогазовых установок, 400 автономных биогазовых установок и 56 действующих биогазовых установок (Mittal et al., 2018). С 2006 года биогаз стал преобладающим автомобильным топливом с точки зрения рыночного спроса в Швеции по сравнению с природным газом (Hameedi, 2018). Недавние исследования показали, что биогаз предпочтительнее для двухтопливных двигателей, чем для однотопливных (Deheri et al., 2020; Khayum et al., 2020). Содержание метана в биогазе можно увеличить за счет 1) увеличения доли летучих твердых веществ в навозе, 2) добавления органических и неорганических химикатов в навоз, 3) предварительной обработки навоза, 4) правильного выбора температурных диапазонов для мезофильных и термофильное пищеварение и 5) усиление процесса перемешивания для увеличения контакта между субстратом и популяцией бактерий, 6) создание искусственных условий, в которых могут расти бактерии (Goswami, 2004). Биогаз превращается в био-КПГ с помощью различных методов, включая 1) физическую и химическую абсорбцию, 2) адсорбцию при переменном давлении, 3) мембранное разделение, 4) криогенное разделение и 5) очистку водой (Singhal et al. , 2017). Гилен и др. предсказал, что к 2050 году 63% всего мирового энергоснабжения будет обеспечиваться за счет возобновляемых источников энергии. Более 30% возобновляемых источников энергии будет обеспечиваться за счет биомассы; остальная возобновляемая энергия будет обеспечиваться за счет ветра, солнца, гидро-, геотермальных и других источников (Gielen et al., 2019).).
Гидраты: многообещающий богатый источник метана
Помимо природного газа и биогаза, гидраты метана также являются богатым источником метана. Гидрат метана представляет собой кристаллическое твердое вещество, похожее на лед, в котором молекула метана захвачена среди молекул H ₂ O. Таяние этого льда высвобождает CH ₄ (Король). Гидрат метана является источником метана с самой высокой плотностью (1 м ³ расплавленного гидрата метана выделяет примерно 160 м ³ CH ₄ газ). Некоторые оценки сообщают о наличии 10 ¹¹ миллиардов м ³ метана в форме гидрата метана под океанами и вечной мерзлотой (энискуола). По данным Геологической службы США, Северный склон Аляски содержит запасы газовых гидратов в размере около 25,2–157,8 трлн кубических футов при средних значениях около 85 трлн кубических футов (гидрат, 2008 г.). Гидрат метана (CH ₄ 6H ₂ O) образуется при низких температурах (-15°C) и высоком давлении (20 бар) в объемном присутствии CH ₄ и H ₂ Молекулы O (энискуола).
Метан в качестве альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания
Прогнозируемый высокий спрос на метан побудил исследователей улучшить свойства метана по сравнению с природным газом и развивать больше производств КПГ/ППГ/СП/ПГ с безопасными и экономичными распределительными сетями (Purwanto и др., 2016). Метан не имеет углерод-углеродных связей и имеет самое низкое соотношение углерода к водороду среди широко доступных углеводородов. Эти химические свойства делают метан экологически чистым и перспективным топливом для двигателей внутреннего сгорания. Транспортные средства, работающие на обогащенном метаном топливе, имеют более низкий жизненный цикл выбросов парниковых газов по сравнению с традиционным дизельным топливом (Ou et al., 2012). Интенсивность звона, которая является основной причиной шума, была снижена за счет добавления природного газа в дизельные двигатели для снижения пикового давления во время сгорания (Kirsten et al., 2016). Тенденция к детонации была снижена за счет добавления природного газа в дизельные двигатели, чтобы уменьшить вероятность ненормального сгорания за счет предварительного смешивания природного газа с воздухом (Kirsten et al., 2016). Адиабатическая температура пламени, напрямую связанная с количеством атомов углерода, для природного газа ниже, чем для дизельного топлива, что приводит к более низкому содержанию NO _x выбросов (Glaude et al., 2010). Карим предположил, что высокая степень сжатия в дизельных двигателях способствует добавлению метана (Karim, 2003a). Карагоз и др. сообщили, что оптимальное добавление природного газа в дизельные двигатели привело к снижению выбросов дыма, сажи и NO _x по сравнению с работой на чистом дизельном топливе (Karagöz et al. , 2016). Большинство недавно обнаруженных альтернативных видов топлива имеют проблемы с обеспечением крупномасштабных поставок из-за ограниченного производства; Напротив, у метана нет этих проблем, поскольку он имеет большие запасы в природе в виде природного газа (Eren and Polat, 2020). Кроме того, метан можно производить в больших количествах из биогаза, что является эффективным методом обращения с бытовыми отходами и отходами животноводства (Tabatabaei et al., 2020a; Tabatabaei et al., 2020b; Guilera et al., 2020; Qyyum et al. ., 2020). Метан также можно использовать в существующих двигателях без особых модификаций (Tripathi et al., 2020a; Tripathi et al., 2020b; Tripathi et al., 2020c). Основные характеристики метана описаны в таблице 3 (Di Iorio et al., 2016a; Di Iorio et al., 2016b).
ТАБЛИЦА 3 . Свойства метана и дизельного топлива.
Метан имеет плохие свойства горения, в том числе высокую удельную теплоемкость, медленную скорость горения, меньшую реакционную способность, низкую плотность накопления энергии по сравнению с жидким топливом, требования к высокой степени сжатия для самовоспламенения и высокую температуру самовоспламенения по сравнению с дизельным топливом (Ди Иорио и др. , 2017). С этими плохими свойствами сгорания можно столкнуться при рассмотрении метана в качестве топлива для двигателей с воспламенением от сжатия. Метан можно впрыскивать как в двигатели с искровым зажиганием, так и в двигатели с воспламенением от сжатия. Однако впрыск метана в двигателях с искровым зажиганием ограничен из-за 1) низкой объемной эффективности метана по сравнению с бензиновым топливом, 2) склонности метана к детонации из-за его высокого октанового числа, 3) высокой степени сжатия метана (Song et др., 2017). В двигателях с воспламенением от сжатия таких ограничений нет. Непосредственный впрыск и впрыск топлива через порт являются популярными методами впрыска метана в двигателях с воспламенением от сжатия. Непосредственная закачка метана затруднена из-за сложности эксплуатации и долговечности инжекторов. Впрыск метана через порт представляет собой простой процесс, при котором существующие дизельные двигатели с воспламенением от сжатия слегка модифицируются до двухтопливных двигателей с воспламенением от сжатия. При впрыске топлива через порт метан естественным образом всасывается воздухом через впускной коллектор на основе замены доли энергии дизельного топлива за счет объемного вытеснения воздуха (Tripathi et al., 2020a; Tripathi et al., 2020b; Tripathi et al., 2020с). В этой технике управление впрыском метана и дизельного топлива осуществляется независимо. При отсутствии метана автомобиль может работать на чистом дизельном топливе. Эта функция способствует крупномасштабному внедрению с минимальной модификацией существующих двигателей и побуждает исследователей к дальнейшему изучению двухтопливных двигателей на метане в качестве моста между обычными автомобилями с дизельным двигателем и будущими автомобилями, работающими на метане. В транспортном секторе преобладают автомобили, работающие на природном газе, поскольку: 1) природный газ не требует переработки: обычной переработки достаточно для его непосредственного использования в качестве топлива в двигателях; 2) природный газ может подаваться по трубопроводным сетям; таким образом, отсутствуют проблемы, связанные с хранением, дорожным движением и другими перебоями в системе снабжения; 3) природный газ не имеет потерь на испарение, в отличие от большинства жидких топлив, 4) метан является самым дешевым топливом среди дизеля, бензина и сжиженного нефтяного газа; кроме того, использование метана экономично: 45 % по отношению к дизельному топливу, 65 % по отношению к бензину и 30 % по отношению к сжиженному нефтяному газу; 6) СО ₂ выбросы снижены на 25% по сравнению с бензиновыми автомобилями; 7) метан не выделяет крупнодисперсных частиц, бензола и ароматических углеводородов; 8) выбросы CO, NO _x и SO ₂ снижены по сравнению с выбросами традиционного топлива (Grigg, 2011). Метан является перспективным видом топлива. Поэтому во многих городах устанавливаются трубопроводы для доставки метана с минимальными потерями и утечками (Ahmadian Behrooz, 2016). В последующих разделах этой статьи рассматриваются различные методы утилизации метана в двигателях с воспламенением от сжатия с особым акцентом на двухтопливных метановых двигателях.
Оценка жизненного цикла двигателей, работающих на метане
Метод оценки жизненного цикла (ОЖЦ) полезен для определения экологических аспектов, связанных с каждым этапом жизненного цикла любого продукта или услуги (US EPA, 2006). Стадии жизненного цикла – это добыча сырья, производство, использование и утилизация любого продукта или услуги. В этом разделе обсуждается LCA транспортных средств, работающих на метане. В своем LCA Zhiyi и Xunmin (2019) сообщили, что у большегрузных автомобилей, работающих на СПГ и КПГ, выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла на 11,17 и 5,18% ниже, чем у грузовиков с дизельным двигателем. Они также пришли к выводу, что производство и поставка природного газа вызывают до 86,7% всех выбросов метана в течение жизненного цикла. Бенгтссон и др. выполнил сравнительный анализ LCA для СПГ и мазута (Bengtsson et al., 2011), сообщив, что использование СПГ снижает выбросы NO _x выбросы до 90% и глобальное потепление до 20% по сравнению с мазутом. Юань и др. сообщили, что легковые и грузовые автомобили, работающие на СПГ или СПГ, привели к максимальному сокращению выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла на 17 и 15% по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива (Yuan et al., 2019). Утечка метана составила 2% за весь жизненный цикл парниковых газов. Внутренние цепочки поставок природного газа составляют 67% от общего объема утечки метана, а его транспортировка составляет 42–86% утечки метана. Более того, при оценке стоимости жизненного цикла в расчете на одно транспортное средство замена дизельного топлива на СПГ в легких грузовиках привела к выбросу парниковых газов в течение жизненного цикла на 34% и экономии в размере 30 000 долларов (Shahraeeni et al. , 2015). Папонг и др. разделил жизненный цикл био-СПГ на шесть этапов (Papong et al., 2014): 1) переваривание, 2) очистка и модернизация, 3) сжатие, 4) транспортировка, 5) заправка АЗС и 6) сжигание или использование в двигателях внутреннего сгорания. Среди этих шагов этап модернизации был основным этапом энергопотребления, который потребляет 42–48% от общего энергопотребления. Анализ жизненного цикла парниковых газов показал, что утечка метана является основной причиной выбросов парниковых газов. Это состояние также возникает на этапах обновления и переваривания (Papong et al., 2014). Природный газ показал самый низкий жизненный цикл выбросов парниковых газов по сравнению с обычным дизельным топливом и бензином (Biernat et al., 2021) (рис. 1).
РИСУНОК 1 . Оценка жизненного цикла выбросов ПГ для различных видов топлива (Biernat et al., 2021).
Двигатели, работающие на метане
Метан обычно используется в двигателях с искровым зажиганием в однотопливном режиме из-за его более высокой температуры самовоспламенения. Двигатели с искровым зажиганием имеют ограниченную степень сжатия, что также ограничивает КПД двигателя. После образования искры недостаточно, чтобы сжечь весь метан, поскольку у метана более низкая скорость пламени (Gambino et al., 19).91). Хотя сдвоенные свечи зажигания могут помочь решить эту проблему, двухтопливный дизельный режим эффективно решает эту проблему, предоставляя несколько источников воспламенения. Эти множественные источники воспламенения обеспечивают различные дизель-воздушные пакеты внутри камеры сгорания. Двигатели с искровым зажиганием на метане имеют проблемы со стабильностью сгорания и выработкой энергии, которые можно эффективно уменьшить с помощью метода рециркуляции выхлопных газов; однако это снижает эффективность двигателя (Blarigan et al., 2012). Двигатели с искровым зажиганием на метане имеют на 10 % меньшую мощность и на 3 % меньший тепловой КПД по сравнению с бензиновыми двигателями (Gonca et al., 2018). Двигатели с искровым зажиганием на метане также имеют проблемы с насосными потерями и низкой эффективностью при частичной нагрузке (Königsson, 2014). Однотопливные метановые двигатели с воспламенением от сжатия не получили распространения по следующим причинам: 1) более высокая степень сжатия; 2) необходимость значительных доработок системы зажигания и конструкции цилиндров; 3) более высокая температура самовоспламенения и меньшая реакционная способность метана 4) более высокая удельная теплоемкость; и 5) более медленная скорость горения. Двухтопливные двигатели на метане могут решить эти проблемы за счет добавления к метану других видов топлива, которые могут компенсировать плохие свойства сгорания метана.
Двухтопливные метановые дизельные двигатели
Сравнение двухтопливных метановых двигателей с воспламенением от сжатия и искровым зажиганием показало более высокую эффективность и более низкий уровень выбросов в двухтопливных метановых двигателях с воспламенением от сжатия (Karim, 1982). Метан подается в двигатели с воспламенением от сжатия с помощью прямого впрыска топлива или через порт. Непосредственный впрыск метана с дизельным топливом в двигателях с воспламенением от сжатия требует специальной форсунки для впрыска как метана, так и дизельного топлива. Браун и др. сообщили, что предварительное количество дизельного топлива впрыскивается для повышения температуры в цилиндрах, а основной впрыск дизельного топлива выполняется позже для воспламенения метана для более эффективного сгорания в двигателях M-DDF (Brown et al., 2011). Непосредственный впрыск метана с дизельным топливом в двигателях с воспламенением от сжатия не предпочтителен из-за 1) недостаточной гибкости топлива, что не позволяет двигателям работать в однотопливном режиме, если дизель недоступен, что не является проблемой в режиме портового топлива в Двигатели DDF, так как возможна работа двигателя на одном дизельном топливе, 2) недроссельная работа, что соответствует неправильному смешению, так как непосредственно впрыскиваемый метан в цилиндре двигателя не успевает смешиваться и вместо этого участвует в диффузионном факельном сгорании. , 3) сложная и дорогостоящая обработка, и 4) высокие уровни выбросов CH ₄ , NO _x и твердые частицы (Königsson, 2014). В двигателях M-DDF с левым впрыском метан естественным образом всасывается вместе с воздухом через впускной коллектор (рис. 2). Количество подаваемого метана зависит от энергетической доли метана и дизельного топлива, что достигается вытеснением объемного забора воздуха. Регуляторы впрыска метана и дизельного топлива независимы. При отсутствии метана автомобиль может работать только на дизельном топливе, что делает его пригодным для крупномасштабной коммерческой адаптации с минимальной модификацией существующей топливной и двигательной инфраструктуры для дизельных двигателей. В следующем разделе представлен подробный анализ сгорания, производительности и выбросов двигателя M-DDF с впрыском топлива через порт.
РИСУНОК 2 . Стратегии впрыска метана в цилиндр двигателя.
Характеристики двигателя M-DDF
Сравнение стратегий впрыска метана
На рис. 1 показаны различные схемы впрыска метана в цилиндры двигателя. В однотопливных метановых двигателях с искровым зажиганием гомогенная смесь метана и воздуха всасывается в цилиндр двигателя, и горение инициируется свечой зажигания. Тот же процесс происходит в бензиновых двигателях с искровым зажиганием с добавлением метана. Однако добавление метана в дизельные двигатели не может полностью заменить дизельное топливо из-за более высокой температуры самовоспламенения метана. В таблице 4 показано сравнение сжигания природного газа при различных циклах двигателя. Хотя добавление природного газа в стехиометрический цикл Отто имеет более низкую эффективность, его преимущество заключается в том, что трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (устройство неселективного каталитического восстановления) можно эффективно использовать для восстановления как NO 9, так и0177 x и выбросы CO. Сгорание природного газа в двигателях с циклом Отто, работающих на обедненной смеси, обычно инициируется свечой зажигания, а не дизельным топливом микрозапальной горелки. Свечи накаливания также являются опцией. Добавление природного газа в двухтопливные циклы с предварительным смешиванием требует как минимум 15% добавления пилотного дизельного топлива, чтобы начать воспламенение впрыскиваемого метана (Jääskeläinen, 2019). Для прямого впрыска природного газа требуется высокое давление, поэтому эти двигатели также известны как газодизельные двигатели с прямым впрыском высокого давления (HPDI). Среди этих вариантов предпочтение отдается двухтопливным двигателям с впрыском топлива на природном газе и дизельному топливу, поскольку они требуют меньше модификаций для преобразования существующих дизельных двигателей в двухтопливные двигатели (Jääskeläinen, 2019).).
ТАБЛИЦА 4 . Стратегии закачки метана (Jääskeläinen, 2019).
Сонг и др. проанализировали двигатели с искровым зажиганием с непосредственным впрыском метана и сообщили, что изменение момента впрыска оказывает большее влияние на крутящий момент и объемную эффективность по сравнению с давлением впрыска (Song et al., 2016). Ахмад и др. описал три важных параметра, от которых в основном зависит двухтопливная работа; а именно, количество пилотного дизельного топлива, коэффициент эквивалентности метана и начальная температура заправки (Ahmad et al. , 2019). Более высокое содержание метана в дизельных двигателях с непосредственным впрыском метана привело к увеличению периода задержки воспламенения и выбросам углеводородов, а также к снижению скорости тепловыделения, NO _x и выбросов дыма (Zhang et al., 2006). В этом типе двигателя более высокие выбросы углеводородов могут быть эффективно решены путем изменения момента впрыска дизельного топлива (Liu et al., 2019). Проблема более высоких выбросов углеводородов и CO в двухтопливных двигателях с впрыском топлива в порту, работающих на природном газе и дизельном топливе, может быть эффективно уменьшена за счет уменьшенного впрыска запального дизельного топлива и отсроченного начала включения питания для дизельного топлива (Park et al., 2019). Как обсуждалось ранее, впрыск метана в дизельные двигатели через порт — это самый простой способ добиться добавления метана в дизельные двигатели с небольшими модификациями двигателя и более высокой эффективностью. Таким образом, дизельные двигатели с впрыском метанового порта были дополнительно проанализированы, чтобы получить представление об их характеристиках, чтобы получить информацию для модернизации с целью повышения эффективности и результативности двигателей M-DDF в коммерческом и эксплуатационном контексте.
Характеристики горения, шума и вибрации
Однотопливное дизельное сгорание характеризуется сгоранием без предварительного смешения, так как для сжатия доступен только воздух и только небольшая часть топлива предварительно смешивается во время задержки воспламенения. Трипати и др. описали, что в двигателях M-DDF с левым впрыском после сжатия воздуха и метана температура смеси не достигает температуры самовоспламенения дизельного топлива и увеличивает период задержки воспламенения (Tripathi et al., 2020c). Повышенный уровень метана в дизельных двигателях увеличивает уровень шума сгорания (скорость роста давления) (Selim, 2001; Nielsen et al., 19).87) из-за увеличенного периода задержки воспламенения накапливается большой заряд, который внезапно сгорает и увеличивает скорость нарастания давления. Нагрузка двигателя является важным параметром, влияющим на шум сгорания, так как шум увеличивается пропорционально нагрузке двигателя. Увеличение количества автомобилей на дорогах привело не только к вредным выбросам, но и к высокому уровню шумового загрязнения. Наг и др. изучал шум, вибрацию и характеристики сгорания дизельных двигателей с газовым топливом (Nag et al., 2019б). Они сообщили о снижении уровня шума и вибрации по сравнению с чисто дизельными двигателями. Метан и дизельное топливо — это два разных топлива с разной реакционной способностью и физическим состоянием при сгорании в одном и том же цикле сгорания. Таким образом, представляет исследовательский интерес анализ этого горения. Вибрация, шум или колебания возникают в двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизеле, из-за внезапного быстрого сгорания большого количества заряда, похожего на стук или звон. Звон определяется как возникновение волны давления при двухтопливном сгорании (Kirsten et al., 2016). Эти волны давления могут сохраняться до конца горения. Кольцевое горение имеет в 5–10 раз более высокие колебания давления, чем детонационное горение, и вызывает более высокий уровень шума (Eng et al., 2002). Двухтопливный метод помогает решить проблему кольцевого горения, поскольку оказывает негативное влияние на колебания давления (Kirsten et al. , 2016). По мере уменьшения количества дизельного топлива снижается шум горения в зоне предварительного смешения. В двигателях с общей топливной рампой при низком давлении перемешивание плохое, но сгорание более плавное, что приводит к меньшему звону. При более высоких давлениях перемешивание улучшается; когда возгорание происходит внезапно, звон становится проблемой. Поскольку в дизельные двигатели впрыскивается природный газ, двигатели Otto сталкиваются с проблемами детонации и более низкой удельной мощности из-за ограничения степени сжатия. В цикле Отто конечный заряд поглощает тепло, давление и температуру и создает противоположный фронт пламени, вызывающий детонацию (Eng et al., 2002). Аналогичные события происходят в двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизельном топливе (Kirsten et al., 2016). Таким образом, низкие параметры сильно зависят от межцикловых изменений свойств заряда в цилиндрах.
Влияние нагрузки
При низкой нагрузке или температурных условиях горение метана задерживается, потому что 1) при более низких температурах трудно разорвать связи C-H, так как эта реакция требует высокой энергии (40 кДж), 2) более медленное воздействие кислорода атомов, 3) реакционная способность метана снижается с температурой и 4) доступность свободных радикалов снижается при более низких температурах (Glassman et al. , 2014). Гуня и др. (1998) предположили, что производительность двигателей M-DDF можно повысить при более низких нагрузках за счет 1) использования запального топлива с более высоким цетановым числом, 2) уменьшения отверстия сопла, 3) уменьшения впуска воздуха за счет перепуска избыточного воздуха в обеспечить более богатую топливно-воздушную смесь (Karim, 2003b), 4) пропуск воспламенения в многоцилиндровых двигателях, 5) повышение температуры всасываемого воздуха за счет предварительного нагрева или повышения температуры водяной рубашки и 5) добавление другого топлива при малой нагрузке. условиях (Халил и Карим, 2002). При частичной нагрузке в сгорании участвует только часть метана; оставшийся метан либо врезается в стенку цилиндра или головку поршня, либо выходит с выхлопными газами. Папагианнакис и др. сообщили, что более высокие нагрузки двигателя приводят к более высокому давлению сгорания и скорости выделения тепла в двигателях M-DDF (Papagiannakis and Hountalas, 2003). В двухтопливном режиме давление и скорость тепловыделения увеличиваются с ростом нагрузки. Эти эффекты возникают из-за 1) повышенной температуры сгорания и 2) повышенного массового расхода заряда. Абделаал и Хегаб (2012) сообщили о тех же тенденциях давления, скорости выделения тепла и шума (скорости роста давления) при изменении нагрузки в двухтопливных двигателях, работающих на сжатом природном газе и метане. На рис. 3 показано, что по мере увеличения нагрузки на двигатель, работающий на двух видах топлива, метан-дизель, скорость тепловыделения резко возрастает (Tripathi et al., 2020a). Это происходит за счет 1) более активного участия метана в сгорании при более высоких нагрузках, 2) повышенной скорости окисления и более быстрых химических реакций при более высоких нагрузках, 3) усиленного сгорания по мере приближения топливовоздушной смеси к стехиометрическому уровню при более высоких нагрузках, и 4) увеличение количества свободных радикалов при более высоких нагрузках.
РИСУНОК 3 . Влияние доли энергии метана (MES) на скорость выделения тепла при различных нагрузках двигателя (Tripathi et al. , 2020a).
Влияние EGR
Добавление метана в дизельное топливо увеличивает колебания измеренных характеристик сгорания от цикла к циклу. Эта проблема может быть легко решена с помощью метода рециркуляции отработавших газов. В этом методе некоторая часть отработавших газов рециркулируется с всасываемым воздухом, что снижает удельную теплоемкость всасываемой смеси и приводит к более низкому давлению сгорания, скорости тепловыделения и выбросу NO 9 .0177 x выбросов. Абделаал и Хегаб сообщили о снижении давления сгорания, скорости выделения тепла и уровня шума (скорости роста давления), а также увеличении периода задержки воспламенения при увеличении рециркуляции отработавших газов (рис. 4) (Абделаал и Хегаб, 2012). Эти эффекты произошли из-за 1) замены кислорода газами EGR (двуокисью углерода и водой) в камере сгорания, что отрицательно сказалось на процессе сгорания, 2) увеличением задержки воспламенения газами EGR (Karim et al., 1989), 3 ) снижение температуры наддува за счет смешения воздуха с газами РОГ, 4) снижение парциального давления кислорода газами РОГ, 5) увеличение удельной теплоемкости зарядов цилиндров за счет РОГ. Поскольку EGR снижает давление сгорания, скорость роста давления также уменьшается с увеличением уровня EGR. Таким образом, шум сгорания, который сильно зависит от скорости повышения давления по отношению к углу поворота коленчатого вала, также снижается. Более высокие уровни EGR вызывают нестабильное сгорание в двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизельном топливе (Chen et al., 2020). Томита и др. основное внимание уделяется умеренному использованию уровней рециркуляции отработавших газов для эффективного сгорания (Tomita et al., 2002).
РИСУНОК 4 . Влияние системы рециркуляции отработавших газов на задержку воспламенения и максимальную скорость повышения давления в двухтопливных двигателях, работающих на КПГ и дизельном топливе (Abdelaal and Hegab, 2012).
Влияние замены метанового топлива
Papagiannakis and Hountalas (2003) исследуют влияние различных соотношений природного газа на давление сгорания, скорость выделения тепла и задержку воспламенения в двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизельном топливе. Они сообщили, что увеличение коэффициента подачи природного газа снизило пиковое давление и скорость выделения тепла. Увеличение доли природного газа с 0 до 85% привело к снижению пикового давления на 10 и 17,9.3% при нагрузках 40 и 80% соответственно. Природный газ сгорает медленно, и большая часть его фракции остается несгоревшей на начальном этапе сгорания, что приводит к снижению давления сгорания и скорости выделения тепла. Период задержки воспламенения и продолжительность горения также увеличиваются с увеличением доли природного газа. На рис. 3 продемонстрировано снижение скорости выделения тепла при увеличении доли энергии метана в дизельных двигателях (Tripathi et al., 2020a). Это происходит из-за замены кислорода метаном, что вызывает неполное сгорание алканов. По мере увеличения доли метана давление сгорания в двухтопливных метан-дизельных двигателях снижается (рис. 5) (Tripathi et al., 2020a). При увеличении доли метана во впускном коллекторе замещается больше кислорода, что приводит к неполному окислению метана и других углеводородов в цилиндрах двигателя. По мере увеличения содержания метана в цилиндрах двигателя достигается более низкая температура после такта сжатия из-за более высокой удельной теплоемкости метана, что затрудняет достижение метаном высоких температур самовоспламенения по сравнению с таковыми в дизельном топливе, которое отрицательно влияет на горение. Более высокое содержание метана в цилиндрах двигателя гасит пламя во время сгорания, так как метан имеет более низкую скорость распространения пламени, что приводит к неполному сгоранию. Более высокая доля энергии метана снижает долю энергии дизельного топлива, которое действует как несколько источников воспламенения метана в цилиндрах двигателя. Трудность воспламенения метана снижает давление сгорания и скорость тепловыделения. При более высоких нагрузках характеристики двигателя MDDF более чувствительны к изменению доли энергии метана, поскольку метан быстро участвует в сгорании при более высоких температурах. Следовательно, при более высоких нагрузках добавление метана приводит к более высокому давлению сгорания и скорости выделения тепла по сравнению с таковыми при более низких нагрузках.
РИСУНОК 5 . Влияние доли энергии метана (MES) на давление в цилиндрах метан-дизельных двигателей, работающих на двойном топливе, при различных нагрузках (Tripathi et al., 2020a).
Эффекты стратегий впрыска дизельного топлива
Впрыск дизельного топлива играет решающую роль в сгорании дизельного топлива. Юсефи и др. исследовали влияние стратегий впрыска дизельного топлива в двигателях NG-DDF (Yousefi et al., 2019). Они сообщили, что увеличение момента впрыска дизельного топлива увеличивает максимальное давление сгорания. Улучшенный момент впрыска дизельного топлива улучшает процесс предварительного смешивания, что приводит к более раннему началу сгорания и сокращению периода задержки воспламенения. Более раннее начало горения увеличивает давление горения и скорость выделения тепла при горении MDDF. На рис. 6 показано влияние стратегий впрыска дизельного топлива на характеристики сгорания в двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизельном топливе (Yousefi et al. , 2018). Поскольку время первого начала впрыска (SOI1) смещается от 28° до ВМТ, начальное начало сгорания (SOC) также смещается вперед. SOC является усовершенствованным за счет улучшенного предварительного смешивания природного газа и воздуха. Дальнейшее увеличение времени SOI1 замедляло SOC из-за более низкой температуры внутри цилиндра двигателя. Изменение максимальной скорости роста давления (MPRR) показало тенденцию, аналогичную кривой изменения SOC.
РИСУНОК 6 . Влияние времени SOI1 на SOC и MPRR двухтопливных метан-дизельных двигателей (Yousefi et al., 2018).
В двигателях M-DDF метан всасывается и сжимается воздухом. Температура, достигаемая в конце сжатия воздушно-метановых смесей, меньше температуры, достигаемой после сжатия чистого воздуха. Это связано с более высокой удельной теплоемкостью метана по сравнению с воздухом. Таким образом, обогащение метаном в дизельных двигателях приводит к более медленному сгоранию и более низкому давлению в цилиндре и HRR по сравнению с чисто дизельным двигателем. Как правило, зависимость HRR от кривой угла поворота коленчатого вала дизельного топлива показывает четыре фазы сгорания; а именно, период задержки воспламенения, за которым следует сгорание предварительной смеси, затем периоды регулируемого сгорания и, наконец, фаза сгорания. В случае дизельного топлива фаза горения, регулируемая смешиванием, имеет большую продолжительность горения, во время которой в основном сжигается дизельное топливо. В случае двухтопливного сжигания обогащение метаном увеличивает предварительно перемешанную топливную смесь, которая сгорает внезапно и полностью или частично пропускает фазу горения, контролируемую смешиванием, в зависимости от обогащения (Wei and Geng, 2016). Пик кривой HRR двигателей MDDF был ниже, чем у чисто дизельных двигателей, поскольку метан сгорает и выделяет тепло медленно. В некоторых исследованиях также сообщается об противоположной тенденции для давления и HRR при обогащении метаном, как обсуждалось ранее. В этих исследованиях сообщалось, что обогащение дизельного топлива метаном приводит к более высокой скорости выделения тепла из-за повышенного образования радикалов ОН, а также к увеличению периода задержки воспламенения (Zang et al. , 2016; Wei et al., 2018). В случае двухтопливного сгорания сгорание в основном происходило в фазе дожигания, что объясняет более высокую температуру выхлопных газов. Двигатели MDDF имеют увеличенный период задержки воспламенения, поскольку добавление метана изменяет количество свободных радикалов и процесс смешивания, что увеличивает физическую задержку и снижает температуру самовоспламенения дизельного топлива (Karim et al., 19).89). Добавление метана в дизельные двигатели привело к началу сгорания и увеличило задержку воспламенения, что сместило сгорание в целом в сторону такта расширения, что привело к снижению выходной мощности торможения. Магно и др. (2015) сообщили, что случаи задержки сгорания и воспламенения в основном контролируются стратегиями впрыска дизельного топлива и не зависят от количества впрыскиваемого метана. Шум сгорания [скорость нарастания давления] увеличивается с нагрузкой из-за увеличения задержки воспламенения, что приводит к накоплению большего количества топлива, которое внезапно сгорает, а также увеличивает давление при увеличении скорости. Более низкая частота вращения двигателя приводит к более низкому давлению в цилиндре и HRR из-за более низкой температуры в цилиндре и большему времени для процесса сгорания. В таблице 5 приведены характеристики сгорания, а также результаты сравнения характеристик сгорания дизельных двигателей и двухтопливного метан-дизельного двигателя. Результаты исследований по добавлению метана в дизельные двигатели противоречивы. В то время как в большинстве исследований сообщалось о снижении пикового давления и ЧСС при добавлении метана, в то время как в нескольких исследованиях сообщалось об обратном. Однако в литературе нет разногласий относительно увеличения задержки воспламенения при добавлении метана. В таблице 5 описано влияние изменения параметров на характеристики сгорания двигателей MDDF. Большинство исследований показали, что повышенная нагрузка приводит к увеличению пикового давления, ЧСС, CD и шума сгорания. Напротив, увеличение скорости, уровня EGR и доли энергии метана снижает пиковое давление, HRR, CD и шум.
ТАБЛИЦА 5 . Характеристики сгорания и шума двигателей MDDF.
Рабочие характеристики
Рабочие характеристики являются важными показателями использования топлива для выработки мощности. В этом разделе обсуждаются различные параметры производительности, такие как термический КПД тормозов, удельный расход топлива для тормозов, мощность торможения, объемный КПД и т. д. в двухтопливных метан-дизельных двигателях. Также обсуждаются эффекты нагрузки, рециркуляции отработавших газов, доли энергии метана и стратегий впрыска на рабочие характеристики.
Влияние нагрузки
Абделаал и Хегаб исследовали влияние нагрузки на характеристики двухтопливного двигателя, работающего на КПГ и дизельном топливе. Они сообщили об увеличении нагрузки на двигатель из-за BTE двухтопливных двигателей, работающих на КПГ и дизельном топливе (Abdelaal and Hegab, 2012). Увеличение нагрузки приводит к более высокой температуре сгорания, что побуждает метан более активно участвовать в сгорании и вносить свой вклад в тормозную мощность, вызывая более высокий BTE при более высоких нагрузках. Метан требует более высокой степени сжатия для самовоспламенения (29:1) по сравнению с дизелем (15:1). Таким образом, он может быть более сильно сжат без воспламенения, что приводит к повышению термической эффективности (Fraser et al., 1991). Папагианнакис и др. экспериментально оценили влияние нагрузки на BSFC при 40, 60 и 80% нагрузки двигателя для двухтопливных двигателей, работающих на природном газе и дизеле. Они сообщили, что при частичной нагрузке использование газообразного топлива было плохим из-за более низкой температуры сгорания, что также способствовало более низкой тормозной мощности (BP) и более высокому BSFC (Papagiannakis and Hountalas, 2003). Для двигателей MDDF по мере увеличения нагрузки на двигатель BTE увеличивается для каждого уровня добавления метана (рис. 7). При более высоких нагрузках температура горения увеличивалась, что помогло метану достичь высокой температуры самовоспламенения. Высокие температуры сгорания при более высоких нагрузках также способствуют окислению метана и других углеводородов (Tripathi et al. , 2020b).
РИСУНОК 7 . Влияние нагрузки на термическую эффективность тормозов двухтопливных метан-дизельных двигателей (Tripathi et al., 2020b).
Воздействие системы рециркуляции отработавших газов
Важно изучить влияние системы рециркуляции отработавших газов на рабочие характеристики двигателей M-DDF, поскольку она напрямую влияет на BTE двигателя. Абделаал и Хегаб изучили влияние EGR на BTE и коэффициент эквивалентности двухтопливных метан-дизельных двигателей (рис. 8) (Abdelaal и Hegab, 2012). Они сообщили об увеличении уровня EGR до 20%, увеличении BTE и снижении коэффициента эквивалентности при нагрузках <70%. Напротив, увеличение уровня рециркуляции отработавших газов до 20% снижало забойное давление и повышало коэффициент эквивалентности при нагрузках >80%. При более низких нагрузках BTE увеличивался с увеличением EGR из-за повторного сгорания газов EGR, что способствует более высокой выходной мощности и увеличению BTE. Эти частично горячие газы системы рециркуляции отработавших газов действуют как предварительный нагреватель всасываемого воздуха, повышая эффективность BTE. Количество активных радикалов в камере сгорания увеличилось за счет повышения уровня рециркуляции отработавших газов, что повысило КТР при более низких и средних нагрузках. При более высоких нагрузках BTE уменьшался с увеличением EGR из-за расширения газов EGR при высоких температурах, которые замещали содержание кислорода и снижали объемный КПД, что приводило к снижению BTE. При более высоких нагрузках в камере сгорания присутствовало больше углекислого газа, что увеличивало удельную теплоемкость всасываемого заряда для подавления горения и снижения BTE. При более низких нагрузках повышенный уровень EGR снижал расход топлива из-за присутствия высокоактивных углеводородов и радикалов, что уменьшало коэффициент эквивалентности. EGR заменил значительное количество воздуха при более высоких нагрузках, что привело к более высокому коэффициенту эквивалентности.
РИСУНОК 8 . Влияние системы рециркуляции отработавших газов на рабочие характеристики двухтопливных двигателей, работающих на КПГ и дизельном топливе, при нагрузке 90 % (Abdelaal and Hegab, 2012).
Последствия замены метанового топлива
Belgiorno et al. (2018) исследовали влияние различных долей энергии метана на термический КПД двигателей MDDF при различных количествах запального топлива. Они сообщили, что увеличение закачки метана привело к увеличению и снижению теплового КПД при более высоких и более низких нагрузках соответственно. за счет более активного участия горения метана при более высоких режимах нагрузки. Трипати и др. изучили влияние доли энергии метана на тепловые балансы в двигателях MDDF (Tripathi et al., 2020b), сообщив о снижении энергии, эквивалентной выходной мощности торможения, поглощении тепла выхлопными газами и поглощении тепла охлаждающей водой при увеличении MES от 0 до 75%. Эти находки произошли из-за неполного сгорания метана, что не способствует БП и тепла, поглощаемого выхлопными газами и охлаждающей водой. Напротив, неучтенные потери тепла увеличивались при различных нагрузках двигателя с увеличением доли энергии метана. Неучтенные потери увеличились, потому что большая часть метана сгорает после стадии сгорания из-за увеличенного времени SOC, длительной задержки воспламенения и низкой скорости горения метана. Кроме того, увеличение доли энергии метана привело к увеличению количества тепла, отводимого отработавшими газами. По мере увеличения доли метана в дизельных двигателях удельное потребление энергии тормозами (BSEC) увеличивалось для каждого режима нагрузки (рис. 9).) (Трипати и др., 2020b). ЧЭС является взаимной по отношению к БТЭ. Поскольку BTE уменьшается с долей энергии метана (рис. 7), BSEC увеличивается с MES.
РИСУНОК 9 . Влияние добавки метана на удельный расход энергии тормозов (BSEC) в двухтопливных метан-дизельных двигателях (Tripathi et al., 2020b).
Влияние стратегий впрыска дизельного топлива
Yousefi et al. (2019) исследовали влияние стратегий впрыска дизельного топлива на рабочие характеристики двигателей NG-DDF, сообщив, что увеличение времени впрыска дизельного топлива улучшает предварительное смешивание воздуха и ПГ, что повышает термический КПД. Камеретти и др. исследовали влияние момента впрыска дизельного топлива на глобальную эффективность двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе (Cameretti et al. , 2016). Они заметили, что общая эффективность сначала увеличивалась, а затем уменьшалась по мере увеличения времени впрыска дизельного топлива. Общий КПД дизельных двигателей, работающих на природном газе, достиг пика около 35,5% в начале пилотного времени, что соответствует 32,5° до верхней мертвой точки. Кроме того, увеличение времени впрыска снизило глобальную эффективность двухтопливных двигателей, работающих на природном газе и дизельном топливе.
Добавление метана в дизельные двигатели через воздухозаборное отверстие заменяет содержание кислорода, что снижает объемный КПД и выходную мощность. Методы впрыска дизельного топлива эффективны для повышения производительности двигателя. BTE двигателей MDDF снижается в условиях частичной нагрузки. БТЭ снижается из-за того, что обедненная смесь метана с воздухом при малых нагрузках препятствует воспламенению дизельного топлива; таким образом, большая часть топлива остается несгоревшей и выбрасывается в виде выхлопных газов. Напротив, при более высоких нагрузках на двигатель КТР двигателей MDDF увеличивалась. При более высоких нагрузках пламя становится более стабильным из-за более высоких температур сгорания и граничных температур, что приводит к увеличению выходной мощности торможения и термической эффективности торможения. В случае сжигания дизельного топлива, обогащенного метаном, коэффициент дисперсии (COV) для указанного среднего эффективного давления (IMEP) увеличивается. Поскольку существующие двигатели CI были изготовлены для однотопливного, а не двухтопливного сгорания, двигатели MDDF имеют более высокие значения COV для максимального давления и указанные средние эффективные давления. В случае естественной аспирации индукция метана неодинакова в каждом цикле, потому что разные атмосферные и рабочие условия, а также сопротивление, создаваемое путями трения и блокировкой клапана, приводят к более высоким значениям COV для IMEP. EGR помогает устранять колебания от цикла к циклу в двигателях MDDF. COV для IMEP выше в условиях частичной нагрузки по сравнению с более высокими нагрузками. При более высоких нагрузках более высокая температура сгорания и более высокое потребление предварительно перемешанного заряда приводят к компактной продолжительности сгорания, что снижает COV для IMEP. BSFC уменьшается при более высоких нагрузках из-за лучшего использования топлива при высоких температурах. В таблице 6 описано влияние добавления метана на рабочие характеристики двухтопливных метан-дизельных двигателей. В этой таблице также показаны результаты сравнения рабочих характеристик дизельных двигателей и двигателей MDDF, демонстрирующие разногласия в литературе относительно влияния добавления метана в дизельные двигатели на BTE и BSFC двигателя. Большая часть литературы предполагает, что добавление метана в дизельные двигатели приводит к снижению BTE и увеличению BSFC. Однако некоторые исследования сообщают об противоположных тенденциях. Добавление метана снижает объемную эффективность. Увеличенные нагрузки приводят к увеличению BTE и снижению BSFC, в то время как увеличение частоты вращения двигателя и MES приводит к увеличению BSFC.
ТАБЛИЦА 6 . Влияние добавления метана на рабочие характеристики.
Регулируемые выбросы
Газообразные выбросы
Добавление метана к дизельному топливу в двухтопливном режиме снижает температуру в цилиндрах (Hountalas and Papagiannakis, 2000), что напрямую снижает образование NO _x (Mustafi and Raine, 2008 ). Метан имеет медленное развитие пламени и скорость распространения пламени, что приводит к более высоким выбросам HC и CO (Mustafi and Raine, 2008). Добавление метана при разных нагрузках и скоростях также по-разному влияет на выбросы двигателя (Iorio et al., 2017). Коццолини и др. (2013) проанализировали выбросы двигателей M-DDF при различных скоростях и нагрузках в режимах европейского стационарного цикла (ESC). Они заметили, что при низкой скорости и нагрузке (крутящем моменте) двигатель M-DDF показал более низкий NO 9.0177 x выбросов и концентрации твердых частиц, а также более высокие выбросы CO и неметановых углеводородов по сравнению с обычным дизельным топливом. Напротив, при высокой скорости и нагрузке сравнительные тенденции выбросов изменились. Более того, выброс CO ₂ был ниже у метан-дизельного двухтопливного двигателя в режимах ESC, что поможет уменьшить глобальное потепление. Несгоревший метан из дизель-метановых двухтопливных двигателей был выше при низкой нагрузке и скорости по сравнению с таковым при более высокой нагрузке и скорости.
Влияние нагрузки
Абделаал и Хегаб исследовали влияние нагрузки на характеристики выбросов двигателя M-DDF. Они сообщили, что с увеличением нагрузки образование NO увеличивалось по тепловому пути, поскольку оно в основном зависело от температуры горения (Abdelaal and Hegab, 2012). Выбросы углеводородов и CO уменьшались с увеличением нагрузки на двигатель из-за усиленного окисления и полного сгорания углеводородов и CO. Изменение нагрузки показало те же тенденции в выбросах NO _x , углеводородов и CO для двухтопливных двигателей, работающих на природном газе и дизельном топливе (Papagiannakis and Hountalas, 2003). При более высоких нагрузках NO _x и выбросы сажи увеличились, тогда как выбросы HC и CO уменьшились в двигателях NG-DDF. Это происходит из-за 1) увеличения скорости горения газообразного топлива при более высоких температурах, вызванного более высокой нагрузкой, 2) повышенного окисления углеводородов и 3) уменьшения количества несгоревшего топлива.
Эффекты EGR
Более высокие уровни EGR снижают выбросы NO _x и лишь незначительно влияют на выбросы углеводородов (Рисунок 10) (Abdelaal and Hegab, 2012). Выбросы NO _x уменьшаются с уровнем рециркуляции отработавших газов из-за снижения температуры сгорания. EGR рециркулирует несгоревшие углеводороды и угарный газ, что увеличивает вероятность их полного сгорания при частичной нагрузке и снижает выбросы углеводородов. Это явление усиливается при более высоких уровнях рециркуляции отработавших газов. При более высоких нагрузках выбросы HC и CO также увеличивали уровни EGR. Этот эффект возникает из-за недоступности кислорода, поскольку газы EGR расширяются больше при более высоких нагрузках и замещают больше кислорода в цилиндрах двигателя. Метод EGR рециркулирует газы HC и CO и полностью сжигает их до CO ₂ и H ₂ Выбросы O. Это объясняет увеличение выбросов CO ₂ при повышении уровня рециркуляции отработавших газов. Напротив, метод рециркуляции отработавших газов снижает выбросы CO ₂ в условиях более высокой нагрузки, поскольку создает дефицит кислорода.
РИСУНОК 10 . Влияние системы рециркуляции отработавших газов на характеристики выбросов двухтопливных двигателей, работающих на сжатом природном газе и дизельном топливе, при нагрузке двигателя 90 % (Abdelaal and Hegab, 2012).
Влияние стратегий впрыска дизельного топлива
Различные стратегии впрыска дизельного топлива могут решить проблему более высоких выбросов HC и CO в двигателях M-DDF. Более ранний впрыск дизельного топлива дает больше времени для предварительного смешивания и воспламенения (Nwafor, 2000). Методы раздельного впрыска дизельного топлива и запального топлива могут эффективно улучшить сгорание и тепловую эффективность при снижении выбросов. В методе раздельного впрыска часть дизельного топлива впрыскивается и сжигается раньше для повышения температуры метановоздушной смеси, необходимой для основного сгорания (Yousefi et al., 2019).).
Последствия замены метанового топлива
Hernandez et al. экспериментировал с двигателями M-DDF для различных уровней MES (0-40%). Они обнаружили, что выбросы NO _x и ТЧ были эффективно снижены, а выбросы углеводородов и CO увеличены по сравнению с обычными дизельными двигателями (Hernandez et al., 2016). Газаль и др. оценили влияние различных уровней MES (0–90%) в двигателях с турбонаддувом M-DDF, сообщив, что выбросы HC и CO сначала увеличились, а затем уменьшились с максимальным снижением (35%) в NO 9.Излучение 0177 x при уровне MES 50% MES (Ghazal, 2018). На рис. 11 показано влияние замены метанового топлива на выбросы различных двигателей M-DDF (Tripathi et al., 2020c). Эти результаты демонстрируют компромисс между NO _x и выбросами углеводородов, а также между выбросами CO и CO ₂. По мере того, как доля энергии метана увеличивалась с 0 до 75%, выбросы NO _x уменьшались, а выбросы углеводородов (УВ) увеличивались. Большая часть метана осталась несгоревшей и выбрасывалась в виде выбросов УВ. Неполное сгорание соответствует более низкому давлению и температуре сгорания NO 9Излучение 0177 x . Однако по мере увеличения доли метана с 0 до 50% выбросы CO уменьшались, а выбросы CO ₂ увеличивались. Это произошло из-за присутствия высокоактивных радикалов О и ОН в больших количествах с добавлением метана, что влияет на химическую реакцию и увеличивает окисление СО в СО ₂ . При дальнейшем увеличении доли метана в энергии (75% энергии метана) выбросы CO резко возрастают, в то время как CO ₂ выбросы уменьшаются. При MES 75 % большая часть кислорода замещается метаном во впускном коллекторе, что неблагоприятно влияет на окисление СО и увеличивает выброс СО. При MES 75% количество дизельного топлива очень мало, чтобы обеспечить полное сгорание метана, поскольку метан не может воспламениться сам по себе из-за более высокой температуры самовоспламенения. Неполное сгорание приводит к более высоким выбросам CO.
РИСУНОК 11 . Влияние коэффициента добавления газообразного метана на выбросы различных газов из двухтопливных метановых дизельных двигателей (Tripathi et al., 2020c).
NO _x Выбросы значительно снижаются при обогащении метаном дизельных двигателей при более низких нагрузках. Поскольку большая часть NO _x образуется термическим путем и в основном зависит от температуры горения, добавление метана снижает температуру горения из-за его более высокой удельной теплоемкости. Из-за этого снижения температуры выбросы NO _x уменьшаются с увеличением доли энергии метана, особенно при более низких нагрузках. Выбросы ТГК увеличиваются при обогащении дизельных двигателей метаном. Метан имеет более низкую скорость распространения пламени и остается несгоревшим в конце сгорания, что напрямую способствует выбросу ТГК. Во время перекрытия клапанов некоторое количество метана выбрасывается через выпускной коллектор, не участвуя в сгорании из-за его газообразной природы в виде выбросов ТГК. Некоторая часть метана попадает на граничную стенку цилиндра и головку поршня и не участвует в сгорании. Этот метан высвобождается во время такта расширения и способствует выбросу ТГК. Выбросы CO также увеличиваются при добавлении метана в дизельные двигатели. Добавление метана приводит к снижению содержания кислорода и температуры горения, что неблагоприятно влияет на превращение CO в CO ₂ окисление и увеличение выбросов CO. Хаунг и др. изучили двойное сгорание метан-дизельного топлива и сообщили, что выбросы CO сначала уменьшались с увеличением времени впрыска первого дизельного топлива из-за более высоких концентраций радикалов OH и O. Дальнейшие усовершенствования в области синхронизации первого впрыска дизельного топлива привели к увеличению выбросов CO из-за ингибирования окисления CO до CO ₂ (Huang et al., 2019). Выбросы CO ₂ снижаются при добавлении метана в дизельные двигатели из-за неполного окисления CO и уменьшенного количества атомов C и H в метановом топливе по сравнению с обычным дизельным топливом. В таблице 7 описано влияние добавки метана на выбросы и характеристики двухтопливных метан-дизельных двигателей. Добавление метана в дизельные двигатели снижает NO _x выбросов и увеличивает выбросы THC, CO и CH ₄. В таблице 7 также описывается влияние изменения различных рабочих параметров двигателя на характеристики выбросов в двигателях MDDF. В большинстве исследований сообщалось, что увеличение нагрузки на двигатели MDDF приводит к увеличению NO _x и снижению выбросов THC и CO. Увеличение скорости приводит к уменьшению NO _x и увеличению выбросов THC и CO.
ТАБЛИЦА 7 . Сравнение различных выбросов газов для двигателей M-DDF.
Выбросы твердых частиц
Основной проблемой двигателей с воспламенением от сжатия является выброс твердых частиц. Более высокое образование твердых частиц происходит из-за высокого отношения углерода к водороду в обычном топливе для двигателей с воспламенением и образования пакетов с высоким содержанием топлива внутри камеры сгорания двигателя. Добавление метана в двигатели с воспламенением снижает выбросы твердых частиц, поскольку в нем меньше атомов углерода и водорода по сравнению с обычным топливом. Выбросы твердых частиц также снижаются при добавлении метана благодаря физическому состоянию газообразного метанового топлива, поскольку он улучшает смешивание топлива с воздухом в цилиндрах по сравнению с обычным жидким дизельным топливом. Метан широко расширяется в цилиндрах двигателя. Это улучшает смешивание и снижает вероятность образования насыщенного топливного пакета, а также снижает выбросы твердых частиц. Боретти (2019)) сообщили, что быстрое испарение СПГ привело к резким выбросам ТЧ. Луничи и др. (2014b) исследовали двухтопливные двигатели, работающие на биогазе и дизельном топливе, и сообщили о снижении выбросов твердых частиц по сравнению с работой на чистом дизельном топливе. Авторы предположили, что более низкая эффективность сгорания и газообразный характер газообразного метана были основными причинами снижения выбросов твердых частиц из двигателей, работающих на биогазе и DDF. По мере увеличения доли метана в дизельных двигателях концентрация твердых частиц снижается (рис. 12) (Tripathi et al., 2020b). Выбросы твердых частиц уменьшаются при добавлении энергии метана из-за уменьшения углерод-углеродных и углерод-водородных связей. Кроме того, увеличение нагрузки на двигатель увеличивает выбросы твердых частиц (Tripathi et al., 2020b). Образование твердых частиц уменьшается при повышенных нагрузках, поскольку более высокие температуры окисляют больше видов углеводородов и снижают выбросы твердых частиц.
РИСУНОК 12 . Концентрации твердых частиц в двигателях, работающих на метане и ДДФ (Tripathi et al., 2020b).
В таблице 8 приведены данные о выбросах твердых частиц двухтопливных метановых дизельных двигателей и сравнение выбросов твердых частиц между дизельными двигателями и двигателями MDDF. Влияние добавок метана на выбросы твердых частиц двигателями остается спорным. Хотя в большинстве исследований сообщается о снижении выбросов ТЧ в двигателях MDDF по сравнению с дизельными двигателями (Gunea et al. , 1998; Лю и др., 2003а; Ваннатонг и др., 2007 г.; Zang et al., 2016), в нескольких исследованиях сообщалось об увеличении выбросов твердых частиц от двигателей MDDF по сравнению с дизельными двигателями (Belgiorno et al., 2018). Как правило, добавление топливных катализаторов в двигатели с воспламенением является предпочтительным выбором для снижения выбросов ТЧ; однако ранний впрыск в метан-дизельных двигателях также является эффективным методом сокращения выбросов ТЧ (Shukla et al., 2021; Tripathi et al., 2022). Этот метод показан в таблице 8, в которой также описывается влияние изменения параметра на выбросы ТЧ в двигателях MDDF. Увеличение нагрузки или скорости двигателей MDDF приводит к увеличению выбросов ТЧ, в то время как увеличение MES снижает выбросы ТЧ.
ТАБЛИЦА 8 . Выбросы твердых частиц из метан-дизельных двигателей, работающих на двух видах топлива.
Нерегулируемые выбросы
Нерегулируемые выбросы – это выбросы, предельные значения которых не установлены государственным законодательством о выбросах. Нерегулируемые выбросы при длительном воздействии могут нанести серьезный ущерб окружающей среде и вызвать проблемы со здоровьем (Agarwal et al., 2016). Изучение нерегулируемых выбросов от транспортных средств становится важным, когда мы рассматриваем масштабное внедрение любого альтернативного топлива (Agarwal et al., 2018). Шарма и др. изучили нерегулируемые выбросы в двигателях DDF с газовым топливом и сообщили, что газообразное топливо помогает сократить нерегулируемые выбросы от двухтопливных двигателей (Sharma and Dhar, 2019). Хотя количество нерегулируемых выбросов меньше, они могут играть значительную роль в риске для здоровья человека и образовании твердых частиц. Гуо и др. изучили нерегулируемые выбросы двигателей CNG-DDF и сообщили, что повышенные нерегулируемые выбросы метана, этана, этилена, ацетилена, пропилена, формальдегида и ацетальдегида увеличивают и уменьшают выбросы бензальдегида по сравнению с обычным дизельным топливом (Guo et al., 2018). Область нерегулируемых выбросов от двухтопливных дизельных двигателей, работающих на метане, широко не изучалась, и имеются ограниченные исследования. Необходим дополнительный анализ будущих перспектив и эффективный дизайн устройств доочистки. Трипати и др. сообщили, что добавление метана к дизельному топливу снижает нерегулируемые выбросы для каждого режима нагрузки двигателя (рис. 13) (Tripathi et al., 2020a). Добавление метана снизило доступное содержание кислорода в цилиндрах двигателя, а также температуру сгорания, что ограничило некоторые пути химических реакций и привело к уменьшению образования нерегулируемых частиц. Подробные механизмы образования этих загрязняющих веществ, а также их кинетика и зависимость от метана требуют дальнейшего изучения.
РИСУНОК 13 . Влияние коэффициента добавления метана и нагрузки двигателя на нерегулируемые выбросы метан-дизельных двигателей, работающих на двух видах топлива (Tripathi et al., 2020a).
Итоги и перспективы на будущее
По сравнению с другими альтернативными видами топлива многообещающие свойства метана делают его подходящим альтернативным топливом для двигателей. Метан имеет возобновляемые источники энергии (биогаз), а также обширные запасы невозобновляемых источников энергии, таких как природный газ. Он также имеет огромную доступность в виде гидрата метана для будущего использования. Еще одним преимуществом является то, что его можно использовать в двигателях в различных формах, таких как природный газ, биогаз, СПГ, СПГ, СПГ и т. д. Анализ жизненного цикла двухтопливных метан-дизельных двигателей показал сокращение выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла и Стоимость. Метан может работать в однотопливном режиме в двигателях SI; однако насосные потери приводят к низкой эффективности при частичной нагрузке. Метан также может работать в однотопливном режиме в двигателях CI; однако эта способность не была широко изучена, поскольку она требует модернизации существующих двигателей для обеспечения условий с высокой степенью сжатия. Метан может использоваться в двигателях SI в двухтопливном режиме, как и в двухтопливных двигателях метан-бензин, но имеет ограничение, связанное с работой на обедненной смеси. Метан можно утилизировать в двигателях с воспламенением в двухтопливном режиме двумя способами: посредством непосредственного впрыска или впрыска топлива во впускные отверстия. Двигатели с инжекторным впрыском метана CI являются предпочтительным выбором среди доступных вариантов из-за необходимости небольших модификаций системы главного двигателя. Сравнение характеристик сгорания двухтопливных метан-дизельных двигателей с обычными дизельными двигателями показало неблагоприятное воздействие добавки метана в большинстве исследований из-за более высокой удельной теплоемкости и более медленной скорости горения метана. В большинстве исследований сообщается, что двигатели M-DDF имеют более низкое давление сгорания, шум сгорания и скорость выделения тепла с более длительным периодом задержки воспламенения по сравнению с двигателями, работающими только на дизельном топливе. Сравнение характеристик M-DDF и дизельных двигателей показало ухудшение характеристик двигателей M-DDF с долей метана из-за более низкой температуры сгорания, так как большая часть метана остается несгоревшей или сгорает после стадии сгорания. Тепловой КПД и тормозная мощность наряду с объемным КПД также снижаются при добавлении метана. Сравнение регулируемых выбросов между MDDF и дизельными двигателями показало снижение NO _x и выбросы твердых частиц и увеличение выбросов CH ₄ , THC и CO ₂ при добавлении метана. Выбросы NO _x уменьшаются по мере снижения температуры сгорания с долей метана, а выбросы сажи уменьшаются из-за уменьшения связей С-С и С-Н с долей метана. Выбросы THC и CH ₄ увеличились, потому что несгоревший метан выбрасывается в виде выбросов THC и CH ₄. Выбросы CO увеличиваются при добавлении метана, поскольку количество кислорода для окисления CO уменьшается. Сравнение нерегулируемых выбросов между двухтопливными метан-дизельными двигателями и дизельными двигателями показало снижение нерегулируемых выбросов при добавлении метана в дизельное топливо. Добавление метана уменьшило связи C-C и C-H, которые препятствовали образованию сложных химических соединений, что привело к сокращению нерегулируемых выбросов. Уровни шума и вибрации двигателя были снижены при добавлении метана из-за снижения роста давления и скорости выделения тепла при добавлении метана в двухтопливных двигателях, работающих на метановых дизельных двигателях.
В целом, метан является привлекательным выбором для заполнения растущего разрыва между будущим спросом на энергию и ее предложением. Добавление метана в двухтопливный режим двигателей с воспламенением не исследовалось всесторонне; однако в доступной литературе указывается на его преимущество с точки зрения снижения выбросов ТЧ и NOx, шума и вибраций при минимальных модификациях существующих конструкций КИ. Проблемы для двухтопливных метан-дизельных двигателей включают детонацию при более высоких нагрузках, пропуски зажигания при более низких нагрузках, более высокие выбросы парниковых газов в виде CH 9.0177 4 выбросы отработавших газов, нехватка места, проблемы с утечками и т. д. Чтобы обеспечить широкомасштабное внедрение двухтопливных метан-дизельных двигателей, такие проблемы, как увеличение выбросов CO и HC и небольшое снижение производительности двигателя по сравнению с базовым дизельным двигателем, Для двигателей с системой CI необходимо оптимизировать стратегии впрыска дизельного топлива, сопоставить уровни добавления метана с нагрузками двигателя, отрегулировать уровни рециркуляции отработавших газов в зависимости от уровня добавления метана и т. д. Этот подробный обзор использования метана в двухтопливном режиме обеспечивает основу для перехода -топливные двигатели и широкомасштабное использование газа или других новых альтернативных видов топлива в двигателях CI.
Вклад автора
GT: первичный черновик; AD: написание первичного черновика, концепция исследования, редактирование.
Благодарности
Авторы получили финансирование исследований от DST-SERB, предоставленное правительством Индии (проект № ECR/2015/000135, «Исследование синергетического использования водорода и других альтернативных видов топлива в двухтопливном двигателе для снижения выбросов »).
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечание издателя
Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
Сокращения
ЧЭС, энергопотребление тормозов; BSFC, удельный расход топлива при торможении; CAD, градус угла поворота коленчатого вала; CI, воспламенение от сжатия; CNG, сжатый природный газ; град, степень; HRR, скорость тепловыделения, Дж/CAD; ID, задержка зажигания; М-ДДФ, двухтопливный метан-дизель; ПГ, природный газ; СПГ, сжиженный природный газ; ПНГ, трубопроводный природный газ; SNG, синтетический природный газ.
Ссылки
Abdelaal, M.M., and Hegab, A.H. (2012). Характеристики сгорания и выбросов дизельного двигателя, работающего на природном газе, с рециркуляцией отработавших газов. Преобразователи энергии. Управление 64, 301–312. doi:10.1016/j.enconman.2012.05.021
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Абди, Б. (2018). Расходы на импорт сырой нефти в Индию достигнут рекордного уровня в $125 млрд в текущем финансовом году: министерство нефти. Econ Times Energy World. Доступно по адресу: https://energy.economictimes.indiatimes.com/news/oil-and-gas/indias-crude-oil-import-bill-to-peak-at-record-125-billion-in-current-fiscal. -нефтяное министерство/66319124.
Google Scholar
Агарвал А. и Ассанис Д. Н. (1998). Многомерное моделирование воспламенения природного газа в условиях воспламенения от сжатия с использованием детальной химии. SAE Тех. Пап. 980136, 16. doi:10.4271/980136
CrossRef Full Text | Google Scholar
Агарвал А.К., Атик Б., Гупта Т., Сингх А.П., Пандей С.К., Шарма Н. и др. (2018). Токсичность и мутагенность выхлопных газов сжатого природного газа: может ли это быть чистым решением для мегаполисов со смешанным движением? Окружающая среда. Загрязн. 239, 499–511. doi:10.1016/j.envpol.2018.04.028
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Агарвал А. К., Чандра Шукла П., Патель К., Гупта Дж. Г., Шарма Н., Прасад Р. К. и др. (2016). Нерегулируемые выбросы и потенциальный риск для здоровья от дизельных двигателей, работающих на биодизеле (KB5, KB20) и смеси метанола (M5). Продлить. Энергия 98, 283–291. doi:10.1016/j.renene.2016.03.058
CrossRef Полный текст | Академия Google
Ахмад З., Каарио О., Цян К., Вуоринен В. и Ларми М. (2019). Параметрическое исследование протекания/стадий двухтопливного сгорания дизель/метан в оптическом двигателе большой мощности. Заяв. Energy 251, 113191. doi:10.1016/j.apenergy.2019.04.187
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ахмадиан Бехруз, Х. (2016). Управление неопределенностью спроса в сетях передачи природного газа. J. Nat. Газ. науч. англ. 34, 100–111. doi:10.1016/j.jngse.2016.06.051
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Alcheikhhamdon, Y., and Hoorfar, M. (2016). Повышение качества природного газа: обзор традиционных процессов очистки и промышленных задач, стоящих перед новыми технологиями. J. Nat. Газ. науч. англ. 34, 689–701. doi:10.1016/j.jngse.2016.07.034
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Бедоич Р., Шпехар А., Пулько Й., Чучек Л., Чосич Б., Пукшец Т. и др. (2020). Возможности и проблемы: Экспериментальный и кинетический анализ анаэробного совместного сбраживания пищевых отходов и переработка промышленных потоков для производства биогаза. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 130, 109951. doi:10.1016/j.rser.2020.109951
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бельджорно Г., Ди Блазио Г. и Беатрис К. (2018). Параметрическое исследование и оптимизация основных калибровочных параметров двигателя и степени сжатия метан-дизельного двухтопливного двигателя. Топливо 222, 821–840. doi:10.1016/j.fuel.2018.02.038
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Бенгтссон С., Андерссон К. и Фриделл Э. (2011). Сравнительная оценка жизненного цикла судового топлива: сжиженный природный газ и три других вида ископаемого топлива. Проц. Учреждение мех. англ. Часть M J. Eng. Марит. Окружающая среда. 225, 97–110. doi:10.1177/14750402136
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Бернат К., Самсон-Брэнк И., Хлопек З., Овчук М. и Матушевска А. (2021). Оценка воздействия на окружающую среду использования метанового топлива для питания двигателей внутреннего сгорания. Energies 14 (11), 3356. doi:10.3390/en14113356
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Блариган А.В., Козарак Д., Сейзер Р., Каттолика Р., Чен Дж. Ю. и Диббл Р. Экспериментальное исследование кислородного сгорания метанового топлива в двигателе SI. Проц. ASME 2012 Междунар. Сгорел. Отдел двигателей Осенняя техника. конф. ICEF2012 23, 2012, 2012. doi:10.1115/ICEF2012-
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Боретти, А. (2019). Преимущества и недостатки дизельных однотопливных и двухтопливных двигателей. Перед. мех. англ. 5, 1–15. doi:10.3389/fmech.2019.00064
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Браун, Б. С., Лафоре, К. А., Рогак, С. Н., и Мунш, С. Р. (2011). Сравнение форсунок для воспламенения природного газа от сжатия с дизелем. Междунар. J. Рез. двигателя 12, 109–122. doi:10.1243/14680874JER590
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Камеретти М. К., Туччилло Р., Симио Де Л., Яннакконе С. и Чаравола У. (2016). Численное и экспериментальное исследование двухтопливного дизельного двигателя при различных моментах впрыска. Заяв. Терм. англ. 101, 630–638. doi:10.1016/j.applthermaleng.2015.12.071
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Чаннаппагудра М., Рамеш К. и Манавендра Г. (2020). Влияние момента впрыска на характеристики модифицированного дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, работающего на биодизеле молочной пены и био-КПГ. Продлить. Энергия 147, 1019–1032. doi:10.1016/j.renene.2019.09.070
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Cheenkachorn, K., Poompipatpong, C., and Ho, C.G. (2013). Производительность и выбросы дизельного двигателя большой мощности, работающего на дизельном топливе и СПГ (сжиженном природном газе). Энергетика 53, 52–57. doi:10.1016/j.energy.2013.02.027
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Chen, Y., Zhu, Z., Chen, Y., Huang, H., Zhu, Z., Lv, D., et al. (2020). Изучение влияния давления впрыска и рециркуляции отработавших газов на характеристики сгорания и выбросы двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе. Fuel 261, 116409. doi:10.1016/j.fuel.2019.116409
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен З., Чжан Ф., Сюй Б., Чжан К. и Лю Дж. (2017). Влияние содержания метана на двигатель большой мощности СПГ с высокой степенью сжатия. Энергия 128, 329–336. doi:10.1016/j.energy.2017.04.039
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сравнение
(1992). Сравнение технологий КПГ и СПГ для транспортных применений .
Google Scholar
Коццолини А. , Литтера Д., Рискамп Р., Смоллвуд Дж., Беш М., Веларди М. и др. (2013). Характеристики выбросов отработавших газов дизельного двигателя большой мощности, модернизированного для работы в двухтопливном режиме метан/дизель. SAE Тех. Пап. 6. doi:10.4271/2013-24-0181
CrossRef Full Text | Google Scholar
csmonitor (2014 г.). На сколько хватит мировых запасов нефти. Christ Sci. Монит. Доступно по ссылке: https://www.csmonitor.com/Environment/Energy-Voices/2014/0714/How-long-will-world-s-oil-reserves-last-53-years-says-BP.
Google Scholar
Дехери, К., Ачарья, С.К., Татои, Д.Н., и Моханти, А.П. (2020). Обзор эффективности биогаза и водорода на дизельном двигателе в двухтопливном режиме. Fuel 260, 116337. doi:10.1016/j.fuel.2019.116337
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Демирбас, А. (2010). Газогидрат метана: как источник природного газа. Технология зеленой энергии. 34, 113–160. doi:10.1007/978-1-84882-872-8_4
Полный текст CrossRef | Академия Google
Ди Иорио С. , Магно А., Манкарузо Э. и Вальеко Б. М. (2017). Анализ влияния двойного сгорания дизельного топлива/метана на оксиды азота и образование частиц с помощью оптических исследований в реальном двигателе. Топливный процесс. Технол. 159, 200–210. doi:10.1016/j.fuproc.2017.01.009
CrossRef Full Text | Google Scholar
Ди Иорио С., Магно А., Манкарузо Э. и Вальеко Б. М. (2016). Характеристика распределения числа частиц и массы по размерам от небольшого двигателя с воспламенением от сжатия, работающего в режиме двойного топлива дизель/метан. Топливо 180, 613–623. doi:10.1016/j.fuel.2016.04.108
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Ди Иорио С., Магно А., Манкарузо Э. и Вальеко Б. М. (2016). Производительность, выбросы газов и частиц небольшого двигателя с воспламенением от сжатия, работающего в двухтопливном режиме дизель/метан. SAE Тех. Пап. 2016, 2688. doi:10.4271/2016-01-0771
CrossRef Полный текст | Google Scholar
энергии (2016). Заправочные станции сжатого природного газа. Доступно по адресу: https://afdc.energy.gov/fuels/natural_gas_cng_stations.html.
Google Scholar
энергия Нефть – нефть и природный газ. Доступно по адресу: https://energy4me.org/.
Google Scholar
Eng, J., Technical, S. a. Э. и Серии, П. (2002). Характеристика волн давления при сгорании HCCI, перепечатанная из: Двигатели с воспламенением от сжатия с однородным зарядом. Sae 2002, 01–2859. doi:10.4271/2002-01-2859
Полный текст CrossRef | Google Scholar
eniscuola Гидраты метана . Energy Environ Eni Sch n. Доступно по адресу: http://www.eniscuola.net/en/argomento/natural-gas1/methane-hydrates/special-ice/.
Google Scholar
Эрен Т. и Полат К. (2020). Подземное хранение природного газа и добыча нефти горизонтальными скважинами. Дж. Пет. науч. англ. 187, 106753. doi:10.1016/j.petrol.2019.106753
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фарамави С. , Заки Т. и Сакр А.А.Э. (2016). Происхождение, состав и переработка природного газа: обзор. J. Nat. Газ. науч. англ. 34, 34–54. doi:10.1016/j.jngse.2016.06.030
Полный текст CrossRef | Академия Google
Fraser, R.A., Siebers, D.L., and Edwards, C.F. (1991). Самовоспламенение метана и природного газа в среде, имитирующей дизель. SAE Тех. Пап. , 7. doi:10.4271/7
CrossRef Full Text | Google Scholar
Гамбино М., Яннакконе С. и Унич А. (1991). Мощные двигатели с искровым зажиганием, работающие на метане. Дж. Инж. Газ. Турбина. Мощность 113, 359–364. doi:10.1115/1.2⁸
Полный текст CrossRef | Академия Google
Газаль, Огайо (2018). Снижение загрязнения воздуха и защита окружающей среды при использовании метанового топлива для двигателей с турбонаддувом. Дж. Экол. англ. 19, 52–58. doi:10.12911/22998993/
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Гилен Д., Бошелл Ф., Сайгин Д. , Базилиан М. Д., Вагнер Н. и Горини Р. (2019). Роль возобновляемых источников энергии в глобальной трансформации энергетики. Энергетическая стратегия Ред. 24, 38–50. doi:10.1016/j.esr.2019.01.006
Полный текст CrossRef | Академия Google
Глассман, И., Йеттер, Р. А., и Глумак, Н. Г. (2014). Горение . Академическая пресса.
Google Scholar
Глод П.А., Фурне Р., Бунасер Р. и Мольер М. (2010). Адиабатическая температура пламени биотоплива и ископаемого топлива и производное влияние на выбросы NOx. Топливный процесс. Технол. 91, 229–235. doi:10.1016/j.fuproc.2009.10.002
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Гонка Г., Чакир М. и Шахин Б. (2018). Рабочие характеристики и эмиссионные образования двигателя с искровым зажиганием (ИС), работающего на различных газообразных топливах. араб. J. Sci. англ. 43, 4487–4499. doi:10.1007/s13369-017-2906-3
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Госс, Р. М. (1982). ВР Статистический обзор мировой энергетики .
Google Scholar
Госвами, С. (2004). Оптимизация производства метана из твердых органических отходов шейм госвами абстрактные ключевые слова. Доступно по адресу: http://home.eng.iastate.edu/∼tge/ce421-521/ShyamGoswami.pdf.
Google Scholar
Григг, Н. С. (2011). Транспортный сектор. Инфраструктура. финанс. , 65–96. doi:10.1002/9781118266182.ch5
CrossRef Full Text | Google Scholar
Guilera, J., Andreu, T., Basset, N., Boeltken, T., Timm, F., Mallol, I., et al. (2020). Производство синтетического природного газа из биогаза на очистных сооружениях. Продлить. Энергия 146, 1301–1308. doi:10.1016/j.renene.2019.07.044
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Гуджарат, Пенсильвания (2019). Gas ltd Крупная индийская компания CGD Co. Доступно по адресу: https://www.gujaratgas.com/knowledge-center/faqs/png/.
Google Scholar
Гунеа, К. , Разави, М.Р.М., и Карим, Г.А. (1998). Влияние качества запального топлива на задержку зажигания двухтопливного двигателя. SAE Тех. Пап. , 982453. doi:10.4271/982453
CrossRef Full Text | Google Scholar
Го, Х., Лико, Б., Луке, Л., и Литтлджонс, Дж. (2018). Характеристики сгорания и выбросы несгоревших углеводородов в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе, в условиях низкой нагрузки. Дж. Инж. Газ. Турбина. Сила 140, 1–9. doi:10.1115/1.4039758
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Хамиди, А. (2018). Project ge biomass: как российские отходы могут помочь Финляндии снизить зависимость от биогаза атомной энергетики: экологичное топливо для транспортных средств в Швеции. Доступно по адресу: https://projectge.org/biomass/.
Google Scholar
Эрнандес Дж. Дж., Лапуэрта М. и Барба Дж. (2016). Отдельное влияние H ₂ , CH ₄ и CO на характеристики дизельного двигателя и выбросы при частичной замене дизельного топлива. Топливо 165, 173–184. doi:10.1016/j.fuel.2015.10.054
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Hountalas, D.T. and Papagiannakis, R.G. (2000). Разработка имитационной модели для двухтопливных двигателей с непосредственным впрыском дизельного топлива и природного газа. SAE Тех. Пап . doi:10.4271/2000-01-0286
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Хрибар Р., Поточник П., Шилц Дж. и Папа Г. (2019). Сравнение моделей прогнозирования потребности в природном газе для населения в городской местности. Энергия 167, 511–522. doi:10.1016/j.energy.2018.10.175
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хуан Х., Чжу З., Чен Ю., Чен Ю., Лв Д., Чжу Дж. и др. (2019). Экспериментальное и численное исследование влияния многократного впрыска на характеристики сгорания и выбросов двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе. Преобразователи энергии. Управление 183, 84–96. doi:10.1016/j.enconman. 2018.12.110
Полный текст CrossRef | Google Scholar
гидрат (2008 г.). Оценка ресурсов газогидратов на Северном склоне . Аляска: Информационный бюллетень.
Google Scholar
IEA Нефть 2020 – март. 2020 . Доступно по адресу: https://www.iea.org/reports/oil-2020.
Google Scholar
Имран С., Эмберсон Д. Р., Ихрацка Б., Вен Д. С., Крукс Р. Дж. и Коракианитис Т. (2014). Влияние количества и типа запального топлива на характеристики и выбросы при сжигании природного газа и водорода в двигателе с воспламенением от сжатия. Междунар. J. Hydrogen Energy 39, 5163–5175. doi:10.1016/j.ijhydene.2013.12.108
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Иорио С., Магно А., Манкарузо Э. и Вальеко Б. (2017). Стратегия использования дизельного/метанового двойного топлива для улучшения экологических характеристик энергосистем. Междунар. Дж. Тепло. Технол. 34, С581–С588. doi:10.18280/ijht.34sp0254
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Яэскеляйнен, Х. (2019). Двигатели, работающие на природном газе . ДизельНет. Доступно по адресу: https://dieselnet.com/tech/engine_natural-gas.php.
Google Scholar
Karagöz, Y., Sandalci, T., Koylu, U.O., Dalkiliç, A.S., and Wongwises, S. (2016). Влияние использования смеси природного газа и дизельного топлива на производительность, выбросы и характеристики сгорания двигателя с воспламенением от сжатия. Доп. мех. англ. 8, 168781401664322–13. doi:10.1177/1687814016643228
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Карим, Г. А. (1980). Обзор процессов сгорания в двухтопливном двигателе-газодизеле. Прогр. Энергетическое сгорание. науч. 6, 277–85. doi:10.1016/0360-1285(80)
-2
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Карим, Г. А. (2003). Сгорание в двухтопливных двигателях с воспламенением от сжатия, работающих на газе. Дж. Инж. Газ. Турбина. Мощность 125, 827–36. doi:10.1115/1.1581894
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Карим, Г. А. (2003). Сгорание при сжатии газа: Двигатели с зажиганием двухтопливного типа. Дж. Инж. Газ. Турбина. Сила 125, 827–36. doi:10.1115/1.1581894
Полный текст CrossRef | Google Scholar

Карим Г. А., Джонс В. и Рейн Р. Р. (1989). Исследование периода задержки воспламенения в двухтопливных двигателях. SAE Тех. Пап. 120, 8–31. doi:10.4271/8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карим Г. А. и Хан М. О. (1968). Исследование эффективных скоростей тепловыделения при сгорании в двухтопливном двигателе. Дж. Мех. англ. науч. 10, 13–23. дои: 10.1243/jmes_jour_1968_010_004_02

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Карим, Г. А. (1982). Метановые и дизельные двигатели , 113–29.

Реферат PubMed | Google Scholar

Халил, Э. Б., и Карим, Г. А. (2002). Кинетическое исследование роли изменений в составе природного газа в двигателях. Дж. Инж. Газ. Турбина. Мощность 124, 404–11. doi:10.1115/1.1445438

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хайюм Н., Анбарасу С. и Муруган С. (2020). Комбинированный эффект времени впрыска топлива и давления открытия форсунки дизельного двигателя, работающего на биогазе и биодизеле. Fuel 262, 116505. doi:10.1016/j.fuel.2019.116505

CrossRef Полный текст | Google Scholar

King, HM Гидрат метана . Новости Geosci Inf n. Доступно по ссылке: https://geology.com/articles/methane-hydrates/.

Google Scholar

Кирстен М., Пиркер Г., Редтенбахер К., Виммер А. и Чмела Ф. (2016). Усовершенствованное обнаружение детонации при работе двигателя на дизельном/природном газе. Международный SAE. Дж. Двигатели 9–1583. дои: 10.4271/2016-01-0785

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Кенигссон, Ф. (2014). О сгорании в СПГ — дизельном двухтопливном двигателе . Стокгольм: Королевский технологический институт KTH.

Google Scholar

Копыщински Дж. , Шильдхауэр Т.Дж. и Биоллаз С.М.А. (2010). Производство синтетического природного газа (СПГ) из угля и сухой биомассы – обзор технологий с 1950 по 2009 год. Топливо 89, 1763–83. doi:10.1016/j.fuel.2010.01.027

Полный текст CrossRef | Академия Google

Куо, Дж., и Доу, Дж. (2017). Производство биогаза в результате анаэробного сбраживания пищевых отходов и соответствующие последствия для качества воздуха. J. Управление воздушными отходами. доц. 67, 10:00–11. doi:10.1080/10962247.2017.1316326

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ли, Ю., Ли, Х., Го, Х., Ли, Ю. и Яо, М. (2017). Численное исследование сгорания и выбросов метана в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе, с использованием модели CFD. Заяв. Энергия 205, 153–62. doi:10.1016/j.apenergy.2017.07.071

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Liu, H., Li, J., Wang, J., Wu, C., Liu, B., Dong, J. , et al. (2019). Влияние стратегий впрыска на низкоскоростные судовые двигатели, использующие двойное топливо: природный газ с непосредственным впрыском под высоким давлением и дизельное топливо. Энергетика. англ. 7, 1994–2010 гг. doi:10.1002/ese3.406

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лю С., Ван З. и Рен Дж. (2003). Разработка двухтопливного двигателя с воспламенением от сжатия с турбонаддувом, работающего на сжатом природном газе и дизельном топливе. Проц. Учреждение мех. англ. Часть D Ж. Автомоб. англ. 217, 839–45. doi:10.1177/095440700321700910

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лю З. и Карим Г. А. (1997). Моделирование процессов сгорания в газовых дизелях. Проц. Учреждение мех. англ. Часть A J. Power Energy 211, 159–69. doi:10.1243/0957650971537079

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Луничи М.С., Лубар К., Тарабет Л., Балистроу М., Никулеску Д.К. и Тазерут М. (2014). На пути к улучшению двухтопливного режима работы на природном газе и дизельном топливе: экспериментальное исследование производительности и выбросов выхлопных газов. Энергия 64, 200–11. doi:10.1016/j.energy.2013.10.091

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Луничи М.С., Лубар К., Тазерут М., Балистроу М. и Тарабет Л. (2014). Экспериментальное исследование производительности и выбросов отработавших газов биогазово-дизельного двойного сгорания в двигателе CI. SAE Тех. Пап. 2014, 992. doi:10.4271/2014-01-2689

CrossRef Full Text | Google Scholar

Magno, A., Mancaruso, E., and Vaglieco, B.M. Анализ сгорания при работе на двух видах топлива в одноцилиндровом исследовательском двигателе, работающем на метане и дизельном топливе. SAE Тех. Пап. 2015;24, 2015–24. doi:10.4271/2015-24-2461

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мансур К., Буниф А., Арис А. и Гайяр Ф. (2001). Газодизельное (двухтопливное) моделирование в среде дизельного двигателя. Междунар. Дж. Терм. науч. 40, 409–24. doi:10.1016/S1290-0729(01)01223-6

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мао Д., Гадиколаи М. А., Чунг К. С., Шен З., Цуй В. и Вонг П. К. (2020). Влияние альтернативных видов топлива на микро- и наноструктуру твердых частиц, летучесть и реакционную способность при окислении в двигателе с воспламенением от сжатия. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 132, 110108. doi:10.1016/j.rser.2020.110108

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миттал С., Альгрен Э. О. и Шукла П. Р. (2018). Барьеры для распространения биогаза в Индии: обзор. Энергетическая политика 112, 361–70. doi:10.1016/j.enpol.2017.10.027

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мустафи, Н. Н., и Рейн, Р. Р. (2008). Исследование выбросов двухтопливного двигателя, работающего на альтернативном газообразном топливе. SAE Тех. Пап. 2008, 12. doi:10.4271/2008-01-1394

CrossRef Full Text | Google Scholar

Наг С., Шарма П., Гупта А. и Дхар А. (2019). Анализ горения, вибрации и шума двухтопливного водородно-дизельного двигателя. Топливо 241, 488–94. doi:10.1016/j.fuel.2018.12.055

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Наг С., Шарма П., Гупта А. и Дхар А. (2019). Экспериментальное исследование характеристик и выбросов водородно-дизельного двухтопливного двигателя с рециркуляцией отработавших газов. Междунар. J. Hydrogen Energy 44, 12163–75. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.03.120

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наг С., Тангавелу С. Б., Трипати Г., Дхар А. и Гупта А. (2017). Исследования изменения температуры автомобильного выхлопного термоэлектрического генератора в зависимости от длины выхлопной трубы. J. Энергетическая среда. Сустейн 3, 82–6. doi:10.47469/JEES.2017.v03.100037

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Нильсен О. Б., Овале Б. и Соренсон С. Задержка зажигания в двухтопливном двигателе. SAE Тех. Пап. сер. 870589, 1987. 96. doi:10.4271/870589

CrossRef Full Text | Google Scholar

Нвафор, О.М.И. (2000). Влияние опережающего впрыска на характеристики природного газа в дизельных двигателях. Садхана 25, 11–20. doi:10.1007/BF02703803

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ежемесячный отчет ОПЕК по рынку нефти ОПЕК — апрель 2020 г. Доступно на: www.opec.org.

Google Scholar

Организация стран-экспортеров нефти (2020). ОПЕК. Доступно по адресу: https://www.opec.org/opec_web/en/data_graphs/330.htm.

Google Scholar

Оу, X., Ян, X., Чжан, X., и Лю, Z. (2012). Анализ жизненного цикла энергопотребления и интенсивности выбросов парниковых газов альтернативных видов автомобильного топлива в Китае. Заяв. Энергия 90, 218–24. doi:10.1016/j.apenergy.2011.03.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Папагианнакис, Р. Г., и Хунталас, Д. Т. (2004). Характеристики сгорания и выбросов отработавших газов двухтопливного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на пилотном дизельном топливе и природном газе. Преобразование энергии. Управление 45, 2971–87. doi:10.1016/j.enconman.2004.01.013

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Папагианнакис Р. Г. и Хунталас Д. Т. (2003). Экспериментальное исследование влияния процентного содержания природного газа на производительность и выбросы двухтопливного дизельного двигателя с прямым впрыском топлива. Заяв. Терм. англ. 23, 353–65. doi:10.1016/s1359-4311(02)00187-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Папонг С., Ротвирун П., Чачупонг Т. и Малакул П. (2014). Энергетическая и экологическая оценка жизненного цикла использования био-СПГ на очистных сооружениях с крахмалом маниоки в Таиланде. Продлить. Энергия 65, 64–9. doi:10.1016/j.renene.2013.07.012

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Парк Х., Шим Э. и Бэ К. (2019). Стратегия впрыска в двухтопливной смеси природного газа и дизельного топлива с воспламенением от сжатия с предварительным смешиванием в условиях низкой нагрузки. Машиностроение 5, 548–57. doi:10.1016/j.eng.2019.03.005

CrossRef Full Text | Google Scholar

pow-methane Метан – топливо будущего. Доступно по адресу: http://pow-methane.weebly.com/suitability—availability.html.

Google Scholar

Purwanto, W. W., Muharam, Y., Pratama, Y. W., Hartono, D., Soedirman, H., and Anindhito, R. (2016). Состояние и перспективы развития газовой промышленности Индонезии. J. Nat. Газ. науч. англ. 29, 55–65. doi:10.1016/j.jngse.2015.12.053

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кварц (2014). Почему Индия тратит 330 миллионов долларов в день на импорт нефти и газа — Quartz. Доступно по адресу: https://qz. com/247213/why-india-is-spending-330-million-a-day-on-imported-oil-and-gas/.

Google Scholar

Кьюм М. А., Хайдер Дж., Кадир К., Валентина В., Хан А., Ясин М. и др. (2020). Биогаз в сжиженный биометан: оценка 3P – производство, переработка и перспективы. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 119, 109561. doi:10.1016/j.rser.2019.109561

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ryu, K. Влияние времени предварительного впрыска на характеристики сгорания и выбросов в дизельном двигателе, использующем двойное топливо биодизель-СПГ. Заявл. Энергетика 2013;111:721–30. doi:10.1016/j.apenergy.2013.05.046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Селим, М.Ю.Э. (2001). Давление-время в дизеле, работающем на природном газе. Продлить. Энергия 22, 473–89. doi:10.1016/S0960-1481(00)00115-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Селим, М.Ю.Э. (2004). Чувствительность двухтопливных двигателей к сгоранию и детонации к составу газообразного топлива. Преобразователи энергии. Управление 45, 411–25. doi:10.1016/S0196-8904(03)00150-X

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Семин, Бакар Р. А. и Бакар Р. А. (2008). Технический обзор компримированного природного газа как альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания. утра. Дж. Инж. заявл. науч. 1, 302–11. doi:10.3844/ajeassp.2008.302.311

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Shah, A., Thipse, S.S., Tyagi, A., Rairikar, S.D., Kavthekar, K.P., Marathe, N.V., et al. (2011). Обзор литературы и моделирование двухтопливных дизельных двигателей CNG. SAE Тех. Пап . doi:10.4271/2011-26-0001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шахраини М., Ахмед С., Малек К., Ван Дриммелен Б. и Кджанг Э. (2015). Выбросы в течение жизненного цикла и стоимость транспортных систем: тематическое исследование по дизельному топливу и природному газу для легких грузовиков в муниципальных операциях. J. Nat. Газ. науч. англ. 24, 26–34. doi:10.1016/j.jngse.2015.03.009

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шарма П. и Дхар А. (2018). Влияние степени сжатия на сгорание и характеристики выбросов водородно-дизельного двухтопливного двигателя CI: численное исследование. Топливо 222, 852–8. doi:10.1016/j.fuel.2018.02.108

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шарма П. и Дхар А. (2019). Влияние фумигации водородом на стабильность горения и нерегулируемые выбросы в дизельном двигателе с воспламенением от сжатия. Заяв. Energy 253, 113620. doi:10.1016/j.apenergy.2019.113620

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шарма П. и Дхар А. (2018). Влияние добавки водорода на работу двигателя и выбросы. Междунар. J. Hydrogen Energy 43, 7570–80. doi:10.1016/j.ijhydene.2018.02.181

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шумейкер, Н. Т., Шринивасан, К. К., Кришнан, С. Р., Гибсон, К. М., и Полк, А. К. (2011). Сравнение производительности и выбросов пропана и метана в двухтопливном двигателе с турбонаддувом и непосредственным впрыском. Дж. Инж. Газ. Турбина. Power 133, 092806. doi:10.1115/1.4002895

CrossRef Full Text | Google Scholar

Шукла М., Сингх К., Трипати Г., Дхар А. и Шарма О. П. (2017). Исследование производительности и выбросов смеси 10 % н-бутанола/дизельного топлива в двигателе IDICI. J. Энергетическая среда. Сустейн 3, 77–81. doi:10.47469/JEES.2017.v03.100036

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шукла М.К., Трипати Г., Фаруки С.А., Синха А.К. и Дхар А. (2021). Влияние Au/CeO2 в качестве топливных катализаторов на характеристики производительности, сгорания и выбросов двигателя с воспламенением от атмосферного воздуха. Чистый. англ. Технол. 5, 100335. doi:10.1016/j.clet.2021.100335

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сингхал С., Агарвал С., Арора С., Шарма П. и Сингхал Н. (2017). Модернизация методов преобразования биогаза в био-КПГ: обзор. Междунар. Дж. Энерджи Рез. 41, 1657–69. doi:10.1002/er.3719

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сонг Дж. , Чой М., Ким Д. и Парк С. (2016). Характеристики сгорания метанового двигателя с непосредственным впрыском при различных моментах впрыска и давлении впрыска. Проц. ASME 2017, ICEF 2016–9. 1–10. doi:10.1115/icef2016-9437

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сонг Дж., Чой М., Ким Д. и Парк С. (2017). Характеристики сгорания метанового двигателя с непосредственным впрыском при различных моментах впрыска и давлении впрыска. Дж. Инж. Газ. Турбина. Power 139. doi:10.1115/1.4035817

CrossRef Full Text | Google Scholar

Станчин Х., Микульчич Х., Ван Х. и Дуич Н. (2020). Обзор альтернативных видов топлива в энергосистеме будущего. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 128, 109927. doi:10.1016/j.rser.2020.109927

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Валовая добыча природного газа в Индии по штатам с 2014-15 по 2016-17 | открытая платформа государственных данных, блог Индии, 2019 г.: 2018–9. Доступно по адресу: https://community. data.gov.in/state-wise-gross-production-of-natural-gas-in-india-during-2014-15-to-2016-17/.

Google Scholar

Табатабаи М., Агбашло М., Валиджанян Э., Каземи Шариат Панахи Х., Низами А. С., Ганавати Х. и др. (2020). Всесторонний обзор последних биологических инноваций для улучшения производства биогаза, Часть 1: Стратегии разведки и добычи. Продлить. Энергия 146, 1204–20. doi:10.1016/j.renene.2019.07.037

Полный текст CrossRef | Академия Google

Табатабаи М., Агбашло М., Валиджанян Э., Каземи Шариат Панахи Х., Низами А.С., Ганавати Х. и др. (2020). Всесторонний обзор последних биологических инноваций для улучшения производства биогаза, часть 2: основные и последующие стратегии. Продлить. Энергия 146, 1392–407. doi:10.1016/j.renene.2019.07.047

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Тарабет Л., Лубар К., Луничи М. С., Хиари К., Белмрабет Т. и Тазерут М. (2014). Экспериментальное исследование дизеля, работающего на эвкалиптовом биодизеле/природном газе в двухтопливном режиме. Топливо 133, 129–38. doi:10.1016/j.fuel.2014.05.008

Полный текст CrossRef | Google Scholar

tepco Fukushima daiichi наши деловые отношения с инвесторами о стремлении TEPCO к устойчивому развитию 2009:2009–11. Доступно по адресу: http://www.tepco.co.jp/en/challenge/csr/sustainability/index-e.html.

Google Scholar

Томита Э., Кавахара Н., Пиао З. и Ямагути Р. (2002). Влияние рециркуляции отработавших газов и раннего впрыска дизельного топлива на характеристики сгорания и выбросы отработавших газов в двухтопливном двигателе, работающем на метане. SAE Trans. , 1377–1386. doi:10.4271/2002-01-2723

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Трипати, Г., и Дхар, А. (2017). Варианты утилизации тепла выхлопных газов для тепловозов. Локомот. Железнодорожный трансп. Сингапур: Springer, 27–40.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Трипати Г., Дхар А. и Садики А. (2017). Доп. Стажер Сгорел. Двигатель рез. Нью-Йорк: Springer, 159–79. Последние достижения в технологии доочистки двигателей внутреннего сгорания — обзор.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Трипати Г., Наг С., Дхар А. и Патил Д. В. (2017). Разработка топливной аппаратуры (ФИН) для дизельных двигателей нового поколения, работающих на альтернативном топливе gaurav. проспект. Альтернативный. трансп. Топлива , 387–405. Сингапур: Спрингер. doi:10.1007/978-981-10-7518-6_16

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Трипати Г., Шарма П. и Дхар А. (2020). Расчетное исследование характеристик дизельного двойного топлива для различных долей энергии метана. Иджаерт 11, 311–20. Доступно по адресу: http://www.iaeme.com/MasterAdmin/Journal_uploads/IJARET/VOLUME_11_ISSUE_3/IJARET_11_03_027.pdf.

Google Scholar

Трипати Г., Шарма П. и Дхар А. (2022). Вычислительное исследование стратегий впрыска дизельного топлива для двухтопливного метан-дизельного двигателя. Чистый. англ. Технол. 6, 100393. doi:10.1016/j.clet.2021.100393

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трипати Г., Шарма П. и Дхар А. (2020). Влияние добавления метана на стабильность сгорания и нерегулируемые выбросы в двигателе с воспламенением от сжатия. Fuel 263, 116672. doi:10.1016/j.fuel.2019.116672

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трипати Г., Шарма П. и Дхар А. (2020). Влияние аугментации метана на характеристики двигателя и выбросы. Александрия Инж. Дж. 59, 429–39. doi:10.1016/j.aej.2020.01.012

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Трипати Г., Шарма П., Дхар А. и Садики А. (2019). Вычислительное исследование стратегий впрыска дизельного топлива в двухтопливном водородно-дизельном двигателе. Сустейн. Энергетика. Оценки 36, 100543. doi:10.1016/j.seta.2019.100543

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агентства по охране окружающей среды США (2006 г.). Оценка жизненного цикла Агентства по охране окружающей среды США: принципы и практика . Международная корпорация научных приложений.

Google Scholar

Ваннатонг К., Акарапаньявит Н., Сиенгсанорх С. и Чанчаона С. (2007). Характеристики сгорания и детонации двухтопливного дизельного двигателя, работающего на природном газе. SAE Тех. Пап. 9, 1894. doi:10.4271/2007-01-2047

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Вэй Х., Ци Дж., Чжоу Л., Чжао В. и Шу Г. (2018). Характеристики воспламенения топливных смесей метан/н-гептан в условиях, подобных двигателю. Энергетическое топливо. 32, 6264–77. doi:10.1021/acs.energyfuels.7b04128

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Вэй, Л., и Гэн, П. (2016). Обзор двойного сжигания природного газа и дизельного топлива, выбросов и производительности. Топливный процесс. Технол. 142, 264–78. doi:10.1016/j.fuproc.2015.09.018

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сяо Ф., Сохраби А. и Карим Г. А. (2007). Снижение воздействия на окружающую среду летучих газовых выбросов в результате сгорания в дизельных двигателях. SAE Тех. Пап. 6, 1900. doi:10.4271/2007-01-2048

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ю Дж., Лю З., Ван З., Ван Д. и Сюй Ю. (2020). Влияние стратегий впрыска природного газа на сгорание и выбросы двухтопливного двигателя, работающего на природном газе, зажигаемого дизельным топливом при низких нагрузках. Fuel 260, 116414. doi:10.1016/j.fuel.2019.116414

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юсефи А., Го Х. и Бирук М. (2018). Экспериментальное и численное исследование разделения впрыска дизельного топлива в двухтопливном двигателе, работающем на природном газе и дизельном топливе, при низкой нагрузке на двигатель. Топливо 212, 332–46. doi:10.1016/j.fuel.2017.10.053

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юсефи А., Го Х. и Бирук М. (2019). Влияние момента впрыска дизельного топлива на сгорание двухтопливного двигателя, работающего на природном газе и дизельном топливе, в условиях низкой-высокой нагрузки и низкой-высокой скорости. Топливо 235, 838–46. doi:10.1016/j.fuel.2018.08.064

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юань, З., Оу, X., Пэн, Т. и Ян, X. (2019). Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла автомобилей, работающих на природном газе с несколькими путями, в Китае с учетом утечки метана. Заяв. Energy 253, 113472. doi:10.1016/j.apenergy.2019.113472

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zang, R., Yao, C., Yin, Z., Geng, P., Hu, J. и Wu, T. (2016). Механистическое исследование характеристик воспламенения двухтопливных двигателей дизель/метанол и дизель/метан. Энергетическое топливо. 30, 8630–7. doi:10.1021/acs.energyfuels.6b00716

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Zhang, J., Jiang, D., Huang, Z., Wang, X. и Wei, Q. (2006). Характеристики и выбросы дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, работающего на дизельном топливе, содержащем растворенный метан. Энергетическое топливо. 20, 504–11. doi:10.1021/ef0502094

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжии Ю. и Сюньминь О. (2019). Особое внимание уделяется анализу жизненного цикла сжиженного природного газа и компримированного природного газа в большегрузных грузовиках с утечкой метана. Energy Procedia 158, 3652–7. doi:10.1016/j.egypro.2019.01.896

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Природный газ хуже влияет на климат, чем дизельное топливо?

Наука опубликовала интересную и полезную новую статью об утечках метана при эксплуатации природного газа, но New York Times решила выделить в ней одну вещь, которая одновременно неоригинальна и сомнительна. Понимание этого недостатка открывает некоторые полезные указатели для политиков.
Сердце 9Статья 0523 Science представляет собой обзор исследований выбросов метана из природного газа. Рисунок один из статьи (см. ниже) сам по себе оправдывает публикацию статьи. Беглый взгляд на рисунок показывает пару вещей.

Во-первых, самые серьезные оценки выбросов метана выше, чем те, которые сообщает EPA. (Под «серьезными» я в основном подразумеваю оценки, включающие границы неопределенности; остальные оценки трудно оценить.) Однако, во-вторых, если вы посмотрите на область, где эти оценки перекрываются, это не значительно превышает оценки EPA на . Обзор указывает на постепенный, а не радикальный пересмотр оценок утечек метана в сторону повышения.

The Times , однако, предпочитает сосредоточиться на одном предложении в глубине бумаги. Авторы пишут: «Выгоды для климата от замещения автомобильного топлива сомнительны (бензин, легковые автомобили) или маловероятны (дизель, большегрузные автомобили)». Это единственная ссылка на транспортные средства в документе. Тем не менее, заголовок Times гласит: «Исследование показывает, что утечки метана сводят на нет преимущества природного газа в качестве топлива для транспортных средств».В статье 0523 Times цитируется высказывание ведущего автора газеты: «Переход с дизельного топлива на природный газ — не лучшая политика с точки зрения климата». В этом есть две большие проблемы.

Во-первых, это наблюдение не имеет ничего общего с анализом в статье Science . Единственное предложение в документе, посвященном переключению с дизельного топлива на газ, цитирует двухлетнюю статью Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — ничего нового не добавляется. Более проблематичным является то, что статья 2012 года, которая в основном превосходна, спотыкается, когда дело доходит до сравнения дизельного топлива с природным газом.

Почему? Если вы раскопаете ссылки, которые используются в документе PNAS, вы обнаружите, что в нем предполагается, что транспортные средства, работающие на сжатом природном газе, на 20,7% менее эффективны, чем автомобили, работающие на дизельном топливе. За это есть ссылка — и действительно, многие автомобили, работающие на сжатом природном газе, страдают от серьезного снижения эффективности. Но это далеко не универсально. Подробное изучение пары ссылок показывает, что цифры относятся не к грузовикам, работающим на сжатом природном газе, а к городским автобусам — один из худших случаев (и, возможно, — наихудший случай ) для СПГ. Кроме того, исходная ссылка имеет довольно большие пределы неопределенности, хотя они и отбрасываются, поскольку содержание документа используется в другом месте. Быстрый просмотр отчетов, обнаруженных в результате поиска Google, о снижении эффективности СПГ, показывает широкий диапазон оценок — от полного отсутствия штрафа до немного севернее 20,7%, которые используют авторы PNAS, — в зависимости от выбранной технологии двигателя и как ( и где) движется транспортное средство. Если вы примете более благоприятные оценки снижения эффективности, которые, как правило, соответствуют более современным двигателям (хотя и не универсальным) и применениям за пределами города, переход с дизельного топлива на СПГ действительно умеренно полезен для климата.

Возникает вторая проблема. В исследовании PNAS, в котором используются оценки Агентства по охране окружающей среды, которые бросают вызов статье Science , уже утверждается, что переход с дизельного топлива на СПГ неблагоприятен для климата. В статье Science об этом ничего нового не сказано. В частности, вопреки отчету Times , это не новые оценки утечки метана , которые приводят к выводу Science — это в первую очередь неявные предположения об эффективности двигателя. На самом деле, даже при нулевой утечке метана методология, изложенная в документе PNAS, указывает на скудную пользу для климата (сокращение выбросов только примерно на 10 процентов) от перехода с дизельного топлива на СПГ.

Это говорит о том, что если люди обеспокоены климатическими опасностями, связанными с переходом с дизельного топлива на СПГ, и сосредоточены на утечке метана, то они ищут не в том месте или, по крайней мере, упускают из виду центральную часть головоломки. Для политиков, возможно, было бы разумнее сосредоточиться на повышении эффективности двигателей, работающих на природном газе, которые используют люди, а не зацикливаться на утечке метана. Возможно, когда правила CAFE уделяют особое внимание автомобилям, работающим на природном газе, правила могут устанавливать минимальные стандарты эффективности этих двигателей.