Skystaisiais ir dujiniais biodegalais veikiančio slėginio uždegimo variklio degimo proceso tyrimai

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamas dviejų rūšių biodegalų (skystųjų ir dujinių) naudojimo slėginio uždegimo vidaus degimo variklyje efektyvumas, lyginant su iškastiniais degalais, dujas tiekiant kartu su įsiurbiamu oru ir jas uždegant, į cilindrą tiesiogiai įpurškus skystuosius degalus. Pagrindinis tyrimų objektas – dviejų rūšių biodegalų (biodujų ir antros kartos biodyzelino) degimo procesas tiesioginio įpurškimo slėginio uždegimo variklyje, biodujas tiekiant į įsiurbimo kolektorių. Disertacijos tikslas – eksperimentiškai ir teoriškai ištyrus skirtingais dviejų rūšių biodegalais veikiantį slėginio uždegimo variklį, nustatyti dujinių degalų energinės dalies, įpurškimo pradžios momento ir deginių recirkuliacijos (DR) poveikį degimo procesui bei energiniams ir ekologiniams rodikliams. Darbe sprendžiami keli pagrindiniai uždaviniai: eksperimentiškai ištirti degiajame mišinyje esančios dujinių degalų energinės dalies įtaką slėginio uždegimo (SU) variklio energiniams ir ekologiniams rodikliams. Remiantis SU variklio rodiklių pokyčio teorine analize ištirti skirtingos dujinių degalų energinės dalies įtaką degimo procesui esant įvairioms variklio apkrovoms. Remiantis teorinių ir eksperimentinių tyrimų rezultatais pasiūlyti rekomendacijas dviejų rūšių biodegalų sudėčiai, skystųjų degalų įpurškimo pradžios momentui ir DR naudojimo efektyvumui nustatyti. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, pateikiama tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje apžvelgti moksliniai straipsniai disertacijos tema ir dviejų rūšių degalų naudojimą skatinantys veiksniai. Formuluojamos skyriaus išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikiama dviejų rūšių degalų naudojimo SU variklyje tyrimo metodika, naudota įranga bei ekologinių ir energinių rodiklių skaičiavimo metodika. Trečiajame skyriuje pateikti dviejų rūšių degalų naudojimo slėginio uždegimo variklyje eksperimentinių tyrimų ir skaitinio modeliavimo rezultatai.

The dissertation deals with the combustion efficiency of dual-biofuels (liquid and gaseous) in a compression ignition internal combustion engine, supplying the gas together with the intake air. The main object of research is the combustion process of dual-fuel, i.e., biogas and second-generation biodiesel, in a direct injection compression ignition engine. The goal of the dissertation is to determine the influence of these fuels on performance and emission indicators after experimental and theoretical research of dual-fuels, i.e., biodiesel and biogas, and to make suggestions on the efficiency of these fuels. The dissertation solves several main tasks: the dual-fuel influence on performance and emission parameters is researched using conventional diesel and alternative fuels (biodiesel, natural gas and biogas), changing the composition of the combustible mixture and the injection timing of liquid fuel. Based on the change of theoretical and mathematical modelling parameters of the compression ignition engine, the influence of dual-fuel on the combustion process was determined to evaluate the economic efficiency of dual-fuel use. The dissertation consists of an introduction, three chapters, a summary of the results, lists of used literature and the author’s publications on the topic of the dissertation. The introductory chapter discusses the research problem and the relevance of the work, describes the object of research, formulates the aim and objectives of the work, presents the research methodology, the scientific novelty of the work, the significance of the results of the work and the defended statements. At the end of the introduction, the author’s publications and conference presentations on the topic of the dissertation are presented, as well as the structure of the dissertation. The first chapter is assigned to a literature review. It looks into the factors promoting the use of dual-fuel, research methodology and results of the use of natural gas and biogas in internal combustion engines. The chapter conclusions are formulated, and the tasks of the dissertation are specified. The second chapter presents a methodology for investigating the use of dual-fuels in internal combustion engines. The third chapter presents the results of experimental studies and numerical modelling of the use of dual-fuel in a compression ignition engine.