Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky-

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a 12.11.2015, Roztoky -

Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva

WP11:Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva: EV/AV pro SVA prioritu [A] Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku AICTA Design Work, s.r.o. – Ing. Jindřich Hořenín

Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku České vysoké učení technické v Praze – Ph.D. Marcel Škarohlíd

Hlavní cíl balíčku Návrh motoru na plynná paliva a pyrolýzní plyny

Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období Optimalizovaný systém přeplňování pro konstrukci plynového motoru s volitelně samostatným vstupem plynu do válce a stlačením nízkovýhřevného plynu pomocí turbodmychadla.

WP11A03

Termodynamická optimalizace a základní konstrukce nízkotlaké části cyklu. 1.6.2013 – 1.12.2015

WP11M01

Výroba a montáž plynového motoru. 1.1.2015 – 1.12.2015

WP11C02

Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem.

TE 0102 0020

Str. 1

Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW


Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva Přestavba motoru 12V 135 Přestavba vznětového motoru na zážehový motor pro spalování chudých paliv, směs paliva vytvářená ve směšovači před turbodmychadly Parametry motoru ADW:

Počet válců Vrtání Zdvih Kompresní poměr

12 135 150 9.5

[-] [mm] [mm] [-]

Mechanický výkon

295

[kW]

Elektrický výkon

280

[kW]

Palivový systém Turbodmychadla

TE 0102 0020

zážehový 2x ČZ K 36

Str. 2



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva Přestavba motoru 12V 135 Upravované a vyráběné díly: - Hlavy válců – svíčka místo vstřikovače - Písty – úprava spalovacího prostoru - Výfukové potrubí – měření teplot - Turbodmychadla - Sací potrubí – škrticí klapky - Směšovače - Zapalovací systém - Snímače otáček a polohy kliky - Ovládací systém motoru UNIGEN

TE 0102 0020

Str. 3



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva Experiment na motoru 12V 1350 Optimalizace návrhu je úzce propojena se simulacemi v programu GT-power. Doposud používaný model hoření byl kalibrován na plynovém motoru s homogenní směsí zapalovaný svíčkou.

Hlavní motivace: Získání dat pro kalibraci modelu na motoru obdobných parametrů. Parametry motoru ADW: Konverze turbodieslového generátoru na zemní plyn.

TE 0102 0020

Str. 4



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva •

Měření na motoru 12V 1350 - Výsledky

• • • •

indikace spalovacího tlaku ve válci emise výfukových plynů (CO, CO2, NOx, THC) Nerovnoměrnost chodu motoru Optimalizace chlazení

• • • •

Výstupy – využití naměřených dat: kalibraci modelu hoření vstupní parametry pro návrh ORC systému vstupní parametry pro návrh parního oběhu

• • • •

Další postup: optimalizace plnicí a výfukové skupiny Optimalizace účinnosti Optimalizace emisí

TE 0102 0020

Str. 5




Měření na motoru 12V 1350

Nerovnoměrnost chodu motoru Možné příčiny problému houpání motoru • • • • • • • • • • • • • • • • •

Provoz motoru na hraně klepání -teplota vzduchu za mezichladičem byla 55°C teď je 57°C Nerovnoměrnost turbodmychadel – strana B má jiný protitlak ve výfuku než strana A Problémy SOGAVU Problém vstřikovačů Průměry vstřikovacích trubek – kmity v trubkách Problém elektrického kontaktu na vstřikovačích Problém elektrického kontaktu na SOGAVECH Délka kabelu od Sogavů – na straně B je delší než na straně A Vůle ventilů Chyba v měření teplot výfuku – motor se rozhoupe regulací Nerovnoměrné chlazení mezichladičem– horší podmínky – vyšší teploty vzduchu mají válce u setrvačníku A1,A2,B1,B2 Regulace generátoru Stabilita regulace napětí na generátoru je od dodavatele ±2,5 % čas regulace 1,5 s Stabilita regulace frekvence na generátoru je od dodavatele 5 % čas regulace 7 s Nestabilita sítě Regulace buzení generátoru řešení s prof. Uhlířem Regulace účiníku

TE 0102 0020

Str. 6




Měření na motoru 12V 1350

Optimalizace chladicího okruhu motoru regulace

t opení

chladiče regulace

chladiče

EXT5 37°C

topení

EXT5 37°C

EXT1 32°C Nízko-teplotní okruh -voda

Qext-3 7 m3/h

LT1 37°C

Qext 25 m3/h

EXT4 75°C

regulace

Qext-2 20 m3/h

chladič vzduchu

EXT2 43°C chladič vzduchu

EXT4 82°C

EXT2 45°C

chladič LT

LT1 51°C

regulace

Qext-1 25 m3/h

Qlt 65 m3/h

CH1 85°C

TK2 108°C

CH1 78°C Qchl 65 m3/h

LT2 52°C

Qvz 4100 m3/h

TV3 465°C

EXT3 55°C Qext 25 m3/h

chladič motoru HT

Qvýf 5400 kg/h

Qchl 65 m3/h

chladič výfuku

chladič výfuku

chladič motoru HT

TK3 50°C

TV4 152°C

TK3 55°C TV4 158°C

CH2 75°C

T01 82°C

CH2 74°C

T01 82°C

Qvýf 5400 kg/h

LT2 40°C

Qvz 4100 m3/h

TV3 470°C

EXT3 58°C

TK2 110C LT3 55°C

chladič oleje

Qol 45 m3/h chladič oleje

Qol 45 m3/h

TO2 75°C TO2 75°C

TE 0102 0020

Str. 7




Návrh a optimalizace oběhu parního stroje pro kogenerační jednotku.

• -

Varianty uspořádání: Otevřená soustava Uzavřená soustava Využití topné vody pro zvýšení účinnosti

• -

Vstupní parametry – Určení pracovního bodu Využitelný tepelný výkon při ustáleném stavu:

-

Chlazení kondenzační výměníku: Teplota chladicí vody 30°C

TE 0102 0020

Str. 8



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva Výměníky obj. průtok hm. průtok T1 T2

m3/h kg/s degC degC

voda plnicí vzduch motor výfuk 45 5907,5 60 10,888 1,969 17,167 2,028 82 108 78 470 75 55 74 150

energetický tok H°

kW

162,45

105,79

288,18

778,67

Energeticka bilance

%

5,74%

3,74%

10,18%

27,50%

m° T2 T1 H° Energeticka bilance

kg/s degC degC kW

olej

Economizer 1 Economizer 2 Odpařovák přehřívák 0,25 0,25 0,25 0,25 108 212,4 212,4 400 81,3 108 212,4 212,4 30,46 119,13 472,45 149,68

%

fluid p steam p cond

TE 0102 0020

1,08%

20 bar 0,5 bar

WATER T sat steam T sat steam

4,21%

16,69%

5,29%

212,4°C 81,3°C

Str. 9



Plnění cílů, milníků a výstupů, splněné výsledky balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva

Plnění dílčích cílů, milníků a výstupů WP11A03 Termodynamická optimalizace a základní konstrukce nízkotlaké části cyklu. 1.6.2013 – 1.12.2015 WP11M01 Výroba a montáž plynového motoru. 1.1.2015 – 1.12.2015 WP11C02 Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem.

TE 0102 0020

Str. 10



Návrh dalšího postupu v balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva

Návrh dalšího postupu včetně návrhů na spolupráci a realizaci výstupů -

Instalace motoru a spuštění jeho provozu na chudé palivo Optimalizace okruhů na zlepšení účinnosti využití odpadního tepla Optimalizace paroplynového okruhu

TE 0102 0020

Str. 11



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva

Příloha 1: Měření na motoru 12V 1350 - Výsledky

-

se zvyšujícím se přebytkem vzduchu dochází ke snižování emisí NOx Se zmenšování předstihu se snižijí emise NOx

TE 0102 0020

Str. 12



Popis plnění balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva

Příloha 2: Měření na motoru 12V 1350 - Výsledky

-

Optimální účinnost je oblasti Lambda 1,8 až 1,9 poté prudce klesá Se zmenšování předstihu se zhoršuje účinnost

TE 0102 0020

Str. 13



Výtah z prací 2012-2015 na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva •

Pro/ENGINEER

GT-power

Testování

Stavba motoru

Návrh přepouštěcích kanálů - 2013 Model 1-válce - 2013

Experiment - 2015

Konstrukce motoru - 2014 FLUENT

Výpočty proudění - 2013 TE 0102 0020

Model hoření - 2014

Parní oběh

ORC systém

Návrh parního oběhu - 2015

Návrh ORC - 2014 Str. 14

Stavba motoru - 2015 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW


Results of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. –Achieved 2012-2015 •

Pro/ENGINEER

GT-power

Expariment

Engine building

Design of inlet channels- 2013 Simulation model- 2013

Experiment - 2015

Engine designe- 2014 FLUENT

Combustion model- 2014

Steam circuit

ORC system

Steam circuit- 2015 Flow simulation- 2013 TE 0102 0020

ORC designe - 2014 Str. 15

Engine building- 2015 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW


Výtah za r.2015 z provedených prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů na alternativní paliva ČVUT + AICTA Motory na L-grade a pyrolyzní plyny Experiment + GT-power

TE 0102 0020

Návrh parního oběhu

Str. 16

Stavba motoru



Abstract 2015 of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. ČVUT + AICTA Engines on L-grade and pyrolysis gases Experiment + GT-power

TE 0102 0020

Steam circuit

Str. 17

Engine building


Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky-

Recommend Documents