Suslėgtų gamtinių dujų ir vandenilio degalų mišinio panaudojimo Vilniaus miesto viešajame transporte efektyvumo tyrimas

Abstract

Vilniaus miesto viešajame transporte daugiausiai naudojami autobusai su dyzeliniais varikliais, kurie į orą išmeta didelius kiekius kenksmingų degimo produktų. 2009 m. Vilniaus autobusų parke įrengta suslėgtų gamtinių dujų užpildymo į autobusus stotis. Įsigyti autobusai, kurie naudoja gamtines dujas, yra nenauji, jų eksploatavimas yra neefektyvus, dažnai genda. Šiuose autobusuose sumontuota senos kartos dujinio maitinimo įranga, ir jų oro tarša neatitinka keliamų ekologinių reikalavimų. Sąnaudos degalams yra didesnės nei naudojant dyzelinius variklius. 2011 m. įvyko naujų autobusų su dujų maitinimo įranga pirkimo konkursas ir nuspręsta įsigyti naujas viešojo transporto priemones - autobusus „MAN Lion's City“. Pasaulyje vykdomi gamtinių dujų ir vandenilio mišinio panaudojimo transporto priemonėse moksliniai tyrimai. Remiantis moksline literatūra, šių dujų mišinys gerina variklio darbo efektyvumą, mažina CO, CO2 ir HC kiekį išmetamosiose dujose. Analizuojant mišinio efektyvumą šiame tyrime panaudota „Diesel-RK" programa, kuri padėjo išanalizuoti degimo proceso charakteristikas, variklio efektyviuosius rodiklius ir galimą išmetamųjų dujų sudėtį. Tyrimo metu pastebėta, kad varikliui dirbamt paliesintais mišiniais, azoto oksidų (NOx) kiekis pradeda žymiai didėti. Siekiant surasti variklio darbo režimus, kurie padėtų pasiekti optimalius galios ir išmetamųjų deginių rodiklius, atliktas modeliavimas keičiant turbokompresoriaus ir išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemos parametrus. Panaudojus gautus rezultatus, nustatyti galimi ekologinių rodiklių gerinimo būdai. Variklio darbo proceso teorinio modeliavimo rezultatus reikia pagrįsti atliekant stendinius bandymus, kurie patvirtintų, ar suslėgtų gamtinių dujų ir vandenilio degalų mišinį racionalu naudoti Vilniaus viešajame transporte.

Vilnius city public transport buses are mainly used with diesel engines which emit large quantities of harmful products of combustion. In 2009 Vilnius public transport company was equipped with compressed natural gas filling station for the buses. Purchased buses which use compressed natural gas are not new, their operation is not efficient and often break down. These buses are equipped with old generation gas engine management system. For this reason their air pollution does not meet environmental requirements. Fuel costs are higher than using diesel engines. In 2011 there was made a purchase contest of new buses with gas engine management systems. In this case, it was decided to buy new public vehicles - buses MAN Lion's City. In world there are carried out scientific researches oi natural gases and hydrogen blend usage in vehicles. According scientific literature these gas blends improve engine efficiency, reduce CO, C02 and HC amount in exhaust gases. For analysis of mentioned blend effective usage there was used Dicsel-RK software, which helped to do a research of characteristics of combustion processes, effective engine performance and possible exhaust gas compositions. In research it has been noticed that while engine works on lean fuel mixtures the nitrogen oxides (NOx) amount is rising significantly. In order to find the engine operating conditions to achieve the optimal power and exhaust emission indicators, simulation was carried out by changing the turbocharger and exhaust gas recirculation system parameters According to obtained results there was identified possible ways to improve environmental indicators. Theoretical engine simulation results must be based on the results of bench tests to confirm that compressed natural gas and hydrogen fuels can be rational to use in Vilnius public transport.