Четырехтактный генератор: Генераторы четырехтактные — цена, купить 4 тактный бензогенератор в Москве

Содержание

Что лучше - двухтактный или четырехтактный генератор?

Так или иначе с четырехтактными двигателями знаком каждый. Любой автомобиль оснащают именно таким мотором. Впуск, сжатие, расширение, выпуск - вот эти четыре такта. В случае с двухтактными двигателями схема упрощается до сжатия и расширения.

Впрочем, вдаваться в тонкости строения моторов мы не будем: слишком сложная тема, требующая времени. Будущего владельца бензинового генератора чаще интересует другое - какой двигатель будет лучше, эффективнее, удобнее, выносливее? С этих сторон мы и рассмотрим двухтактные и четырехтактные генераторы.

Двухтактный генератор

Такой генератор стоит недорого, удобен в эксплуатации, может иметь высокую мощность при небольшом объеме. Он обладает одной важной особенностью: двигатель в нем работает на смеси бензина и моторного масла. Сама смесь быстро приходит в негодность. Уже через две недели использовать ее нельзя.

Это значит, что всякий раз вам придется брать с собой бензин и моторное масло в отдельных емкостях, а затем смешивать их непосредственно перед применением.

Заправить полный бак, а затем пользоваться топливом, пока оно не кончится, нельзя. Всякий раз придется точно рассчитывать расход топлива.

Вторая особенность - небольшой срок службы. Двухтактный бензиновый двигатель способен проработать в два раза меньше, чем четырехтактный.

Четырехтактный генератор

Из-за своей конструкции бензиновый четырехтактный мотор имеет меньшую мощность при том же объеме. В эксплуатации он не отличается от автомобильного двигателя. В частности, вам придется заливать большой объем масла в двигатель, ставить специальный фильтр, а затем периодически заменять и то, и другое. Бензин заливается отдельно, в бак. Теоретически можно продержать бензин в баке на протяжении полугода, на практике часто качество топлива оставляет желать лучшего, а не все двигатели нормально переносят бензин с осадком.

Четырехтактный генератор удобен: не нужно готовить смесь, достаточно лишь раз залить масло, а дальше останется только заправлять бензином. Он же и стоит дороже, и служит раза в два дольше двухтактного.

Что же лучше?

Рекомендовать тот или иной тип генератора мы не будем. Каждый из них имеет свои преимущества и сферу применения. Так, двухтактный генератор идеален для редких поездок на природу, когда нужен небольшой и недорогой источник электроэнергии.

Четырехтактный двигатель больше подойдет для любителей частых вылазок за город, для дачи, а также для строительно-отделочных работ. В этом случае он себя оправдает.

Генератор 4-х тактный | «Vinur»

Выбрать генератор для дома или небольшого производства бывает нелегко. Важно понимать, что лучше – генератор 4-тактный или 2-тактный. Прежде чем сделать выбор, нужно рассмотреть, в чем отличие двухтактного бензинового генератора от четырехтактного. Тогда станет понятно, какая модель оптимальна с учетом особенностей эксплуатации.

Что лучше: двухтактный или четырехтактный

Рассмотрим, чем четырехтактный генератор отличается от двухтактного. Несмотря на то, что обе силовых установки имеют двигатель внутреннего сгорания и работают на бензине, между ними есть большое различие:

  • Расход топлива.
    При одинаковых мощностных показателях двухтактные потребляют больше горючего, чем четырехтактные.
  • Топливная смесь. Двухтактный двигатель работает на смеси из бензина и масла. Этот состав приходится готовить, рассчитывая пропорции вручную. Приготовленная смесь может храниться не дольше 10-14 дней. У четырехтактных моделей бензин и масло заливаются в разные емкости. Даже если баки заполнены давно, агрегат будет исправно работать. Это упрощает обслуживание.
  • Уровень шума. Двухтактная электростанция при работе шумит намного сильнее, чем четырехтактная. Этот недостаток частично устраняется при установке шумопоглощающего кожуха. Электрогенератор 4-тактный более «тихий» и это хороший вариант для аварийного энергоснабжения частного дома.
  • Ресурс моточасов. Четырехтактный бензогенератор имеет примерно вдвое больший ресурс, чем двухтактный.
  • Мощность. И двухтактные, и четырехтактные модели имеют мощность обычно не более от 1 кВт, а вот верхний предел двухтактных ниже. Это только портативные и маломощные электростанции. Четырехтактные могут иметь мощностные показатели даже в тысячу кВт.

Единственный относительный недостаток – цена у четырехтактных выше, чем у двухтактных. Но низкий расход горючего и больший ресурс моточасов полностью окупают все затраты. Если выбирать между двухтактным и четырехтактным, то стоит предпочесть последний вариант.

Наш интернет-магазин VINUR предлагает купить четырехтактный генератор по низкой цене. В нашем каталоге вы найдете сертифицированные товары от известных производителей.

Чтобы заказать товар с доставкой, сделайте заявку на сайте или позвоните. Мы отправим вашу покупку в любой город Украины проверенными транспортными компаниями, а по Киеву – доставим курьером.

Генератор бензиновый БС-2800, 2,5 кВт, 230В, четырехтактный, 15 л, ручной стартер Сибртех, арт: 94543

Бензиновый генератор Сибртех БС-2800 отлично подойдет для использования на даче, в гараже, мастерской или на стройке. Небольшой вес 37,6 кг позволяет брать генератор с собой на выездные работы или на природу. Мощности 2,5 кВт достаточно для одновременного подключения: 2 ламп накаливания, холодильника, СВЧ-печи и телевизора. Также к нему можно подключить сразу несколько инструментов за счет наличия 2 розеток. Полный бак обеспечивает работу до 12 часов без дозаправки.

Преимущества:

  • Блок AVR минимизирует скачки напряжения, что обеспечивает стабильность работы даже чувствительных приборов.

  • Выдаваемую мощность можно контролировать с помощью вольтметра для безопасной работы подключенного оборудования.

  • Индикатор топлива позволяет легко контролировать уровень бензина в баке.

  • Встроенная система защиты от перегрузки, короткого замыкания и низкого уровня масла обеспечивает стабильность работы генератора и продлевает срок его службы.

  • Генератор защищен от повреждений стальной рамой.

  • Удобство работы - все элементы управления вынесены на переднюю панель.

  • Воздушное охлаждение двигателя обеспечивает эффективный отвод тепла, что позволяет поддерживать нормальную температуру для его стабильной работы.

Как купить инструмент «Генератор бензиновый БС-2800, 2,5 кВт, 230В, четырехтактный, 15 л, ручной стартер Сибртех»?

Для того чтобы заказать и купить выбранный вами товар, найдите его в каталоге инструмента, укажите его количество и щелкните на кнопку «Купить», затем необходимо перейти в пункт меню «Ваша корзина» и заполнить небольшую форму заказа с указанием ваших координат. После этого на вашу электронную почту (если она указана верно) придет письмо, о том что ваша заявка принята.

Доставка инструмента

Заказанный в нашей компании инструмент доставляется практически в любой город России с помощью транспортных компаний.

Подробнее о доставке в города России

Статьи по теме

Генератор бензиновый БС-2800, 2,5 кВт, 230В, четырехтактный, 15 л, ручной стартер Сибртех

Бензиновый генератор Сибртех БС-2800 отлично подойдет для использования на даче, в гараже, мастерской или на стройке. Небольшой вес 37,6 кг позволяет брать генератор с собой на выездные работы или на природу. Мощности 2,5 кВт достаточно для одновременного подключения: 2 ламп накаливания, холодильника, СВЧ-печи и телевизора. Также к нему можно подключить сразу несколько инструментов за счет наличия 2 розеток. Полный бак обеспечивает работу до 12 часов без дозаправки.

Преимущества:

  • Блок AVR минимизирует скачки напряжения, что обеспечивает стабильность работы даже чувствительных приборов.

  • Выдаваемую мощность можно контролировать с помощью вольтметра для безопасной работы подключенного оборудования.

  • Индикатор топлива позволяет легко контролировать уровень бензина в баке.

  • Встроенная система защиты от перегрузки, короткого замыкания и низкого уровня масла обеспечивает стабильность работы генератора и продлевает срок его службы.

  • Генератор защищен от повреждений стальной рамой.

  • Удобство работы - все элементы управления вынесены на переднюю панель.

  • Воздушное охлаждение двигателя обеспечивает эффективный отвод тепла, что позволяет поддерживать нормальную температуру для его стабильной работы.

Идентификационные данные
Код (SKU) MIR-94543
Группа Генераторы
Основные характеристики
Аккумулятор в комплекте нет
Альтернатор синхронный
Бренд СИБРТЕХ
Выход 12 В нет
Измерительные приборы вольтметр
Колеса и ручки в комплекте нет
Контроль напряжения AVR
Максимальная мощность при 230 В 2500 Вт
Номинальная мощность при 230 В 2300 Вт
Обмотка альтернатора алюминий
Тип кожуха открытый
Тип розетки 230В/16А
Уровень шума 95 дБ
Габариты в упаковке 605 x 440 x 440 мм
Напряжение 230 В
Тип скидки Силовое
Ссылка на инструкцию Открыть инструкцию
Страна производства Китай
Страна бренда Россия
Расход топлива 1.
25 л/ч
Объем топливного бака 15 л
Тип упаковки картонная коробка
Мощность двигателя 6.5 л. с.
Тип двигателя четырехтактный
Тип топлива АИ-92
Объем двигателя 210 см3
Объем масла в картере 0.6 л
Стартер ручной
Производитель двигателя СИБРТЕХ
Работа с автоматикой (АВР) нет
Степень защиты IP23
Гарантия 1 год
Количество розеток
2
Габариты и Вес
Высота в упаковке 440 мм
Длина в упаковке 605 мм
Ширина в упаковке 440 мм
Вес, (г) 39. 6 кг

Генератор бензиновый Hyundai HY 12000LE HY 12000LE

Описание

Генератор бензиновый Hyundai HY 12000LE предназначен для интенсивного использования в быту. Удобен и прост в обслуживании. Генератор оснащен четырехтактным двигателем HYUNDAI IC680. Датчик уровня масла прекращает работу двигателя при недостаточном количестве масла. Усиленная рама, оснащенная амортизатором, снижает уровень вибрации и шума. Увеличенный топливный бак продлевает время автономной работы. Наличие электростартера позволяет запускать двигатель в любую погоду.

  • Двигатель HYUNDAI серии IC (industrial commercial)
  • Электрозапуск 12 volt
  • Выключатель защиты при перегрузках
  • Аварийная остановка при низком уровне масла в картере
  • Увеличенный стальной топливный бак
  • Автоматический регулятор напряжения с защитой от КЗ
  • Транспортировочные колеса в комплекте.

 

Виброгасящие подушки увеличенного размера значительно снижают уровень шума и вибрации. Система запуска от ключа включает в себя аккумулятор 12 В и встроенный стартер, с помощью которого осуществляется запуск простым поворотом ключа. Пульт д/у позволяет запускать генератор с расстояния до 50 м. Датчик уровня контроля масла позволяет избежать работы двигателя в режиме масляного голодания, что значительно увеличит срок службы.
  19.08.2014

Плюсы

Для такой мощности — экономичен, думали будет намного больше потреблять бензина. За все время что его эксплуатируем ни разу не глючил, мотор четырехтактный, глушитель внушительный, работает не особо громко, особенно если учесть его размеры и мощность, при работе особо не греется, вибрация от него небольшая есть, ну это ему можно. Ни разу в нем не разочаровался.

Минусы

Руководство написано сразу для нескольких моделей, не просто во всем этом разобраться.

Отзыв

Выбрал этот генератор для работы, ни разу не подвел.

Отзывы (1)
Написать отзыв

2-тактные и 4-тактные - Woodstock Power Company

Основы генераторов: 2-тактные и 4-тактные

Сравнение 2-тактного двигателя и 4-тактного двигателя

Большинство современных генераторных двигателей среднего размера представляют собой «4-тактные» или четырехтактные двигатели, в отличие от «2-тактных» или двухтактных двигателей, которые широко используются в очень крупных и морских приложениях. Несмотря на широко распространенное использование четырехтактных генераторных двигателей, важно знать разницу. В этой статье будут рассмотрены основы 2-тактного vs.4-тактный.

Что такое инсульт?

Википедия определяет «ход» двигателя следующим образом: «Фаза цикла двигателя, во время которой поршень движется сверху вниз или наоборот».

2-тактный

Двухтактный двигатель завершает энергетический цикл с двумя тактами поршня всего за один оборот коленчатого вала. Конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят в двухтактном двигателе одновременно, причем функции впуска и выпуска также выполняются одновременно.

Более эффективный и мощный, чем его 4-тактный аналог, он также нагревается и компоненты быстрее изнашиваются.

Более крупные морские двигатели, которые по-прежнему полагаются на мощные двухтактные двигатели для перемещения своих монолитных нагрузок, были усилены для борьбы с сильным нагревом и трением и могут работать без сбоев десятилетиями.

Еще одним недостатком является отработанный выхлоп 2-тактного двигателя гораздо более «грязный», чем 4-тактный, что делает их менее идеальными в условиях строго регулируемых выбросов.

Хотя сегодня в генераторных установках встречается редко, все же можно встретить отличные двухтактные двигатели, такие как популярные Detroit Diesel модели 71 и 92.

Обзор бывших в употреблении генераторов

4-тактный

4-тактные двигатели

стали стандартом в производстве электроэнергии в основном из-за того, что они работают намного чище, чем 2-тактные двигатели. Отделение впуска от такта выпуска уменьшает количество несгоревшего топлива и расширяющихся газов, выпускаемых через выхлопную систему.Он также снижает общую рабочую температуру, уменьшая износ компонентов двигателя.

В 4-тактном двигателе , поршень совершает четыре отдельных хода при повороте коленчатого вала:

  1. Впуск
  2. Сжатие
  3. Горение
  4. Выхлоп

Обратной стороной является то, что дополнительные ходы значительно снижают доступную мощность. Двухтактный двигатель вырабатывает мощность на каждом обороте, тогда как 4-тактный двигатель производит мощность на каждые других оборотов.Это снижает эффективность двигателя в обмен на более контролируемые выбросы и более длительный срок службы.

Конечно, это всего лишь базовое введение в разговор о сравнении двухтактных и четырехтактных двигателей. Для получения дополнительной информации позвоните нам по телефону 610-658-3242.

Подпишитесь на Woodstock Power Company в Facebook, LinkedIn и Twitter, чтобы получать больше замечательных статей и обновлений инвентаря.

Что такое двухтактный двигатель?

В чем разница между 2-тактными и 4-тактными двигателями?

2-тактный vs.4-тактный

Зачем нужен мониторинг четырехтактных генераторов?

Преимущества мониторинга больших двигателей

Все типы оборудования требуют определенного графика технического обслуживания. Традиционно плановое обслуживание состояло из замены компонентов или обслуживания после определенного количества часов работы.

Этот метод заменяется анализом изменений в поведении машины путем мониторинга физических параметров, чтобы определить, когда требуется техническое обслуживание. Этот подход имеет несколько преимуществ, в том числе:

  • Снижение затрат на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы
  • Сокращенное время простоя
  • Больше гибкости
  • Повышенная безопасность
  • Спокойствие
  • Обнаружение отклонений в характеристиках двигателя в результате изменений (например, использование нового топлива с низким содержанием серы)

Силовые двигатели

Дизельный двигатель до сих пор широко используется в судостроении и на электростанциях.На судах дальнего плавания, таких как танкеры, контейнеры и балкеры, в качестве силовой установки обычно используется большой тихоходный двухтактный двигатель.

Давно признано, что регулярный мониторинг этих двигателей имеет неоценимое значение для предотвращения возникновения дорогостоящих проблем. Большинство двигателей с кулачковым управлением используют онлайн или портативный мониторинг.

В новейших электронных двигателях обычно используются встроенные системы, которые предоставляют информацию о давлении в цилиндрах, которая может использоваться для определения производительности.

Четырехтактные двигатели

Другие, более специализированные суда используют в качестве силовых установок среднеоборотные четырехтактные двигатели. К ним относятся круизные лайнеры, паромы, лодки для снабжения нефтью, ледоколы и военно-морской флот. Используются несколько двигателей, поэтому есть элемент резервирования.

Однако стоимость использования одной переносной системы по сравнению с общей стоимостью активов - и экономия средств - приводят к веским аргументам в пользу мониторинга состояния.

Генераторы

Дизельные двигатели используются в качестве источника энергии на большинстве перечисленных выше судов, а также на береговых и морских электростанциях.

В любом случае надежный источник электроэнергии имеет решающее значение, особенно на таких судах, как круизные лайнеры, паромы и рефрижераторы, где перебои в подаче электроэнергии могут иметь катастрофические последствия.

Тем не менее, на них иногда не обращают внимания, особенно на больших судах, где главным двигателем является большой двухтактный двигатель с электронным управлением и встроенной функцией автонастройки.

По конструкции четырехтактные двигатели менее эффективны и более подвержены проблемам, чем двухтактные. Они по-прежнему потребляют значительные объемы топлива и в крайних случаях могут представлять угрозу безопасности экипажа.

Генераторы мониторинга экономят деньги

Если генераторы не контролируются по причинам затрат, можно утверждать, что это ложная экономия. Если предположить, что полная портативная система мониторинга для двигателей с тремя генераторами стоит 10 000 долларов США, стоимость одного двигателя составляет ~ 3 333 доллара США.

Срок службы системы мониторинга составляет не менее десяти лет. Таким образом, стоимость одного двигателя составляет 330 долларов в год.

Дополнительные затраты на мониторинг дополнительных двигателей составляют менее 300 долларов США за двигатель. Если плавучее судно для хранения и разгрузки продукции (FPSO) имеет восемь генераторов, то амортизированная стоимость составляет 125 долларов США за двигатель в год.

Использование системы мониторинга для экономии затрат и обеспечения безопасности

Одна только экономия на техническом обслуживании и расходах на топливо оправдывает установку системы мониторинга в сочетании со спокойствием, полученным благодаря знанию того, что двигатели работают безопасно.

Оба являются вескими причинами для судовладельцев и руководителей электростанций использовать систему мониторинга на своих судах.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше Системы

DOCTOR используются во всем мире крупными судоходными компаниями. Diesel Doctor стал синонимом надежности, точности и удобства в области мониторинга судовых двигателей. Свяжитесь с нами чтобы узнать больше.

Проектирование и моделирование двух- или четырехтактного генератора с свободнопоршневым двигателем для расширителей диапазона

Основные характеристики

Представлена ​​модель FPE, работающая в двух термодинамических циклах.

Приведены характеристики двигателя для обоих газообменных циклов.

Предусмотрены системы распределения электроэнергии с различными параметрами работы.

Обобщены преимущества и недостатки двух термодинамических циклов.

Abstract

Известно, что двигатели со свободным поршнем (FPE) имеют больший тепловой КПД (40–50%), чем эквивалентные и более традиционные четырехтактные поршневые двигатели (30–40%).Предлагаются современные FPE для выработки электрической и гидравлической энергии с потенциальным применением в гибридных электромобилях. Многочисленные конфигурации FPE, рассмотренные на сегодняшний день, почти исключительно работают с использованием двухтактного термодинамического цикла для повышения теплового КПД, однако хорошо известно, что применение двухтактных циклов может быть ограничено ограничениями по шуму и выбросам выхлопных газов. В этой статье численная модель используется для исследования технической осуществимости эксплуатации прототипа FPE Университета Ньюкасла с использованием двух- или четырехтактного термодинамического цикла. При работе в четырехтактном цикле линейный генератор должен использоваться и как двигатель, и как генератор, что приводит к более нерегулярному движению поршня по сравнению с соответствующей работой в двухтактном цикле. В четырехтактных циклах почти половина указанной мощности расходуется на преодоление насосных потерь моторного процесса. В то время как процесс выделения тепла кажется более близким к процессу постоянного объема при работе с двухтактным двигателем, пиковое давление в цилиндре и степень сжатия оказались ниже.Кроме того, сообщается о более узком диапазоне мощности для четырехтактного цикла, несмотря на соответствующий более высокий термический КПД.

Ключевые слова

Свободнопоршневой двигатель

Линейная электрическая машина

Двухтактный цикл

Четырехтактный цикл

Рабочие характеристики

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2016 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Проектирование и моделирование двух- или четырехтактного генератора с свободнопоршневым двигателем для расширителей диапазона

В настоящее время двигатель сжатия с воспламенением или дизельный двигатель предпочтительнее, чем бензиновый двигатель, поскольку он более эффективен и экономичен, чем последний. Обычно двигатели с воспламенением от сжатия используются в качестве генераторов энергии и механических двигателей для автомобилей [1, 2]. Дизельные двигатели используются в локомотивах, строительном оборудовании, автомобилях и в бесчисленном количестве промышленных приложений. Дизельный двигатель работает на обычных источниках, которые в основном поступают из ископаемого топлива, такого как уголь и газ [2]. По состоянию на 2012 год Управление энергетики США сообщило, что на ископаемое топливо приходится 84% потребления энергии в США. Сравнивая топлива для обоих двигателей, дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин [3].Это позволяет извлекать больше энергии из дизельного топлива, чем из бензина, даже при том же объеме топлива, что приводит к увеличению пробега, что делает его лучшим выбором для любой тяжелой техники S. Wasiu (&) Малайзия, Франция Институт, Университет Куала-Лумпур, Джалан Damai, Section 14, 43650 Bandar Baru Bangi, Селангор, Малайзия Эл. Почта: [email protected] com © Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2020 С.А. Сулейман (ред.), Энергоэффективность в мобильных системах, https://doi.org /10.1007/978-981-15-0102-9_9 181 Engineerlk2003 @ yahoo.ком транспорт и оборудование. Дизельный двигатель сконструирован прочно, чтобы выдерживать жесткие условия более высокого сжатия. Следовательно, двигатель обычно работал намного дольше, чем бензиновый, прежде чем требовался капитальный ремонт [4, 5]. Однако потребление ископаемого топлива также имеет серьезные побочные эффекты. Один из побочных эффектов, с которыми сейчас сталкивается мир, - это истощение запасов ископаемого топлива. Поскольку ископаемое топливо можно рассматривать как один из основных природных источников, его истощение медленно влияет на мир, в основном с экономической точки зрения.Поскольку ископаемое топливо становится дефицитным, цена на него также растет с каждым днем, что делает его нестабильным. Ископаемое топливо также влияет на окружающую среду в мире. Это происходит из-за того, что при сгорании ископаемого топлива образуются вредные продукты, такие как оксиды азота, диоксид серы, летучие органические соединения и тяжелые металлы, которые влияют на мировую биосферу [5]. Чтобы преодолеть проблемы, которые возникают из-за этого, бесчисленное количество исследователей придумали решение по замене и сокращению использования ископаемого топлива [6, 7].Некоторые из альтернативных видов топлива, предложенных исследователями, - это сжатый природный газ (CNG), водородное топливо, вода в дизельной эмульсии (WIDE) и биодизель. Из всех предложенных альтернативных видов топлива биодизель является более многообещающим альтернативным топливом для применения в текущем сценарии, с которым мир сталкивается на данный момент. Причина в том, что биодизель безопасен, производит меньше выбросов и поддается биологическому разложению. Биодизель относится к животным жирам, отработанному кулинарному маслу и обычно растительным маслам [8–10]. В этой работе основное внимание уделяется пригодности различных фракций биодизеля (B0, B7, B10 и B20) и его влиянию на рабочие характеристики двигателя с прямым впрыском и воспламенением от сжатия.

Оптимизация двухтактного термодинамического цикла генератора с одноцилиндровым свободнопоршневым двигателем

Генератор со свободнопоршневым двигателем (FPEG) - это новый тип преобразователя энергии, в котором отсутствует коленчатый вал и шатунный механизм. Для достижения эффективного преобразования энергии в данной статье исследуется термодинамическая оптимизация двухтактных двигателей-генераторов с одноцилиндровым двигателем со свободным поршнем. Во-первых, подробно представлены компоненты, четырехтактный термодинамический цикл, двухтактный термодинамический цикл и прототип системы FPEG.Одномерная имитационная модель потока FPEG создается на основе уравнения газовой динамики, функции горения Вебера и функции теплопередачи, а затем модель подтверждается данными, протестированными на прототипе системы. Согласно результатам экспериментов с четырехтактным двигателем FPEG, эффективная мощность 4,75 кВт и пиковое давление 21,02 бар. Затем двухтактный термодинамический цикл моделируется и сравнивается при различных управляющих параметрах давления всасываемого воздуха, времени впрыска, момента зажигания и фаз газораспределения с помощью имитационной модели.Оптимизированные результаты показывают, что указанный тепловой КПД 27,6%, указанная мощность 6,7 кВт и максимальная рабочая частота 25 Гц могут быть достигнуты системой-прототипом при использовании двухтактного термодинамического цикла.

1. Введение

Заботы об энергосбережении и сокращении выбросов привели к изменениям в конструкции двигателя внутреннего сгорания (ДВС), одним из способов решения этой проблемы является использование двигателя со свободным поршнем [1–3]. Генератор со свободнопоршневым двигателем (FPEG) - это силовая установка нового типа, которая привлекла исследовательский интерес ученых всего мира благодаря своим особым преимуществам с точки зрения высокой эффективности и низкого уровня выбросов.

По сравнению с традиционной системой генератора, это новое устройство преобразования энергии демонстрирует такие преимущества, как структурная простота, низкая стоимость производства и высокая мощность. Самая большая разница в конструкции - отсутствие коленчатого вала и маховика двигателя, а поршень и движитель линейного генератора соединены напрямую. Таким образом, свободный поршень может колебаться между двумя своими конечными точками и подвергаться влиянию всех сил, действующих на него. Без ограничения механизма шатуна трение движения поршня значительно снизилось, и конструкция FPEG стала более компактной [4, 5].Генератор со свободнопоршневым двигателем может работать с несколькими видами топлива за счет легкого регулирования степени сжатия, а указанная мощность и эффективность системы могут быть улучшены за счет оптимизации термодинамического цикла.

Исследования показали, что большинство двухтактных свободнопоршневых двигателей имеют схожий принцип работы. На основе теоретического анализа двухтактный двигатель достиг высокой удельной мощности и теплового КПД. В последние десятилетия Кларк и другие исследователи из Университета Западной Вирджинии провели большую исследовательскую работу по генератору двигателя со свободным поршнем.Они разработали первый прототип системы генератора со свободнопоршневым двигателем в 1998 году, который представляет собой двухпоршневую конструкцию с искровым зажиганием с внутренним диаметром цилиндра 36,5 мм и максимальным ходом поршня 50 мм [6, 7]. Как сообщается, прототип работал на частоте 23,1 Гц, максимальная выходная электрическая мощность составляет 316 Вт, а эффективность преобразования энергии составляет 11%. Однако выходная мощность и эффективность преобразования энергии значительно ниже результатов моделирования. типа двигатель Стирлинга.После сравнения предсказанных клапанов модели с экспериментальными результатами, валидность созданной модели ИНС подтверждается. Они также использовали метод множественной регрессии для оценки предсказательной способности модели, и результаты показали, что ИНС является надежной моделью для предсказания крутящего момента и мощности двигателя Стирлинга бета-типа [8, 9].

Исследователи из Toyota Central R&D Labs Inc также разработали однопоршневой линейный генератор со свободнопоршневым двигателем (FPEG), который состоял из интегрированной камеры сгорания, камеры газовой пружины и линейного генератора.FPEG принял двухтактный рабочий режим, и он мог работать непрерывно в течение многих часов. После проведения эксперимента по выработке электроэнергии на прототипе системы FPEG результаты показали, что она может обеспечивать надежную и стабильную работу во всех режимах пуска, движения и стрельбы [10].

В [11, 12], Xu et al. в Нанкинском университете науки и технологий в 2010 году разработали новый одноцилиндровый четырехтактный прототип FPEG. В качестве линейного генератора внутреннего сгорания прототип системы обеспечивает непрерывную и стабильную работу четырехтактного рабочего цикла.Он оснащен электромагнитным клапаном для завершения процесса продувки. Кроме того, был достигнут максимальный крутящий момент 58 Нм при максимальной выходной мощности 10 кВт. На основе этого Сюй предложил улучшенный метод, который оптимизировал двухтактный термодинамический цикл FPEG для достижения термодинамических характеристик высокой эффективности и экономии энергии.

В этой статье для достижения характеристики более высокой мощности и оптимизации термодинамических характеристик двухтактного двигателя создана экспериментальная система FPEG и внесены соответствующие изменения. В следующих разделах представлены компоненты и принцип работы FPEG с возвратной средней пружиной. В разделе 3 построена одномерная модель потока FPEG, которая проверена с помощью четырехтактного эксперимента. Затем моделируется двухтактный термодинамический цикл FPEG при различных влияющих факторах, а результаты моделирования сравниваются и подробно анализируются. Оптимизированные результаты помогут нам понять, как двухтактный термодинамический цикл FPEG влияет на указанную мощность и эффективность системы.

2. Структура и принцип работы FPEG
2.1. Базовая структура FPEG

Элементарная структура генератора со свободнопоршневым двигателем показана на рисунке 1. Основными частями FPEG являются бензиновый двигатель, обратная пружина и линейный электрогенератор. Система имеет только одну камеру сгорания, отбойное устройство и возвратно-поступательный движущийся компонент. Камера сгорания представляет собой одноцилиндровый свободнопоршневой двигатель, оборудованный электромагнитными клапанами, форсункой и свечой зажигания. Между камерой сгорания и линейным электрогенератором установлена ​​обратная пружина. Одиночный поршень и подвижная катушка линейного генератора соединены в один компактный компонент, как единый движитель FPEG. Свободный поршень будет свободно перемещаться между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ), а его возвратно-поступательное движение определяется дисбалансом всех сил, действующих на движитель [11, 13].


Двигатель со свободным поршнем будет работать с захваченной топливной смесью и зажиганием свечи зажигания.Поскольку эффективность генерации линейного электрического генератора значительно снижается в условиях низкой скорости, задняя пружина толкает поршень вверх для обеспечения непрерывной работы. Суперконденсатор используется для включения выработки электроэнергии генератором. Преобразователь мощности используется для согласования линейного генератора и накопления электроэнергии [14, 15]. Электронный блок управления (ЭБУ) может управлять системой для регулировки характеристик двигателя после получения сигналов давления в цилиндре, смещения поршня, тока якоря и других. Кроме того, продувка осуществляется электромагнитными клапанами, которые закреплены на головке блока цилиндров. В полном рабочем цикле линейный генератор работает в моторном режиме только на такте впуска, тогда как остальные такты работают в генераторном режиме.

В системе FPEG существует большая свобода в определении движения поршня. Рабочий цикл FPEG можно переключать, изменяя закон движения поршня. Таким образом, четырехтактный термодинамический цикл и двухтактный термодинамический цикл можно использовать для разных рабочих циклов ГПЭГ.

2.2. Термодинамический цикл FPEG

Четырехтактные двигатели со свободным поршнем имеют относительно большую экономию энергии и более высокий КПД, чем двухтактные двигатели со свободным поршнем, но двухтактные имеют преимущества удельной мощности. При той же рабочей частоте число двухтактных рабочих циклов в два раза больше, чем у четырехтактных, а время газообмена короче, чем у четырехтактных [16]. Четырехтактные и двухтактные термодинамические циклы FPEG представлены для оптимизации термодинамических характеристик.

Как видно из рисунка 2, замечательными характеристиками четырехтактного термодинамического цикла являются короткие такты впуска и сжатия, которые дополняются сжатым всасываемым воздухом [17]. Во время такта впуска линейный генератор работает как электрическая машина, заставляя поршневой узел двигаться вниз от точки к точке для поглощения топливной смеси. Он может регулировать давление на входе или температуру воздуха, чтобы увеличить поток смеси и улучшить процесс сгорания.Когда поршень движется в ВМТ и приближается к этой точке, топливная смесь сжимается в такте сжатия. Во время такта расширения зажигание свечи зажигания является начальной точкой процесса сгорания, и в этой точке он заканчивается. После этого поршень движется снизу вверх и достигает точки, в которой вытесняется сгоревший газ. Таким образом, такты расширения и выпуска длиннее, чем такты впуска и сжатия, и можно достичь полного сгорания для увеличения удельной мощности.


Как показано на рисунке 3, двухтактный термодинамический цикл характеризуется коротким ходом сжатия и расширения, который дополняется регулировкой угла опережения искры для реализации более полного сгорания. Более длинное перекрытие клапанов может увеличить продолжительность открытия клапана на тактах впуска и выпуска. Прежде чем поршень достигнет точки, свеча зажигания воспламеняет топливную смесь, и поршень движется вверх, чтобы совершить такт сжатия. Во время такта выпуска поршень перемещается от точки к точке.Затем поршень перемещается от точки к точке на такте впуска. Когда поршень перемещается из точки в точку, перекрытие клапанов обеспечивает одновременное открытие впускного и выпускного клапанов для поглощения топливной смеси и удаления остаточного газа. Это может увеличить объемный КПД и улучшить процесс газообмена. Кроме того, опережающее зажигание может обеспечить достаточное сгорание для высвобождения большего количества энергии.


2.3. Система прототипа и эксперимента

Структура прототипа FPEG описана на рисунке 4.Прототип представляет собой однопоршневой четырехтактный бензиновый двигатель, оснащенный четырьмя электромагнитными клапанами. В нем используется метод охлаждения с водяным охлаждением, управление впрыском топлива с обратной связью и система искрового зажигания с электронным управлением. По сравнению с требованиями к конструкции FPEG, характеристики прототипа очень согласованы и облегчают переоборудование. В таблице 1 перечислены основные параметры конструкции прототипа.



Параметры Ед.
Объем см³ 695
Диаметр седла клапана мм 36
Минимальная верхняя мертвая точка мм 18
максимальная
Максимальный рабочий объем двигателя куб.см / об 182
Степень сжатия - 9.3
Эффективность генерации MCLG % 95,2
Максимальная сила тяги генератора N 3200

электромагнитная структура электромагнитная структура показана на рисунке 4. Трубчатая конструкция состоит из железного сердечника, каркаса катушки, катушки, слоя постоянного магнита и внешней стенки привода. В системе электромагнитных клапанов катушка и клапан жестко соединены, а задняя пружина собрана между каркасом катушки и головкой блока цилиндров.Электромагнитный клапан используется для подачи продувочного воздуха и осуществления эффективного управления процессом газообмена. Под управлением электронного блока управления (ЭБУ) он может изменять высоту подъема клапана, время открытия клапана и продолжительность открытия клапана, чтобы обеспечить гибкое управление механизмом клапана.

На рисунке 5 показаны трехмерные структуры линейного генератора с подвижной трубчатой ​​катушкой (MCLG). MCLG - это однофазный генератор постоянного магнита с подвижной катушкой, также называемый двигателем звуковой катушки (VCM).Линейный генератор состоит из постоянного магнита (ПМ), сердечника, подвижной катушки и торцевой крышки. Воздушный зазор между внешним и внутренним сердечниками. Чтобы получить высокую плотность потока в воздушном зазоре, PM принимает радиальное намагничивание, а направление намагничивания PM-A и PM-B противоположно. Каркас немагнитной катушки намотан двумя катушками, которые и являются движителем MCLG. Кроме того, ток катушки не является коммутируемым током, что может повысить эффективность системы MCLG. Структура имеет преимущества меньшей подвижной массы, быстрого отклика и низкой индуктивности катушки [18, 19].


На основе компонентов прототипа, электромагнитного клапана, линейного генератора с подвижной катушкой и датчиков создана экспериментальная система FPEG. Как показано на рисунке 6, экспериментальная система используется для тестирования и подтверждения термодинамических характеристик FPEG. Система также включает в себя контроллер двигателя и преобразователь мощности, который оснащен датчиком давления в цилиндре, датчиком перемещения и датчиком тока. Датчики могут собирать информацию о системе в рабочем состоянии и передавать информацию контроллеру, который рассчитывает результаты тестирования.


3. Моделирование FPEG

На термодинамический цикл FPEG влияют различные факторы, такие как газовая динамика, процесс тепловыделения и потери тепла. В этом разделе имитационная модель FPEG создается на основе одномерного уравнения газовой динамики, функции горения Вебера и функции теплопередачи.

3.1. Одномерная газовая динамика

Для описания одномерной газовой динамики в трубе свободнопоршневого двигателя предполагаются следующие моменты: (1) состояние рабочего тела в камере сгорания - идеальный однородный газ.(2) Температура, давление и объем соответствуют уравнению состояния идеального газа. (3) Масса газа в баллоне постоянна, и утечка потока в процессе газообмена не учитывается. Таким образом, одномерная модель динамики в трубе описывается тремя уравнениями.

Уравнение энергии:

Уравнение сохранения количества движения:

Уравнение неразрывности рабочего тела: где представляет собой содержание энергии идеального газа, представляет скорость потока, представляет статическое давление, представляет собой крест площадь сечения трубы, представляет тепловой поток стенки, представляет единицу объема, представляет плотность рабочей среды, представляет удельную теплоемкость в объеме содержимого и представляет силу трения между жидкостью и стенкой трубы.

3.2. Давление газа в цилиндре

В соответствии с вышеизложенными предположениями, мы также предположили, что давление газа в цилиндре равно давлению на впуске, равно как и такт выпуска. Когда объем камеры сгорания равен нулю, положение поршня устанавливается как начало смещения. Используя первый закон термодинамики и уравнение состояния идеального газа, давление газа в цилиндре можно записать в виде следующего уравнения: где представляет давление газа в цилиндре, представляет объем цилиндра, представляет отношение удельной теплоемкости рабочее тело, и представляет собой скорость тепловыделения топлива.

3.3. Горение в цилиндре

Экзотермическая характеристика свободнопоршневого двигателя определяется скоростью распространения пламени и формой камеры сгорания. В этой статье имитационная модель использует нульмерную однозонную модель горения, которая определяет всю камеру сгорания как замкнутое пространство и игнорирует утечку потока. Функцию Вебера можно использовать для представления фактического процесса горения и выражения тепловыделения. Тепло, выделяемое в процессе сгорания, выглядит следующим образом: где Q представляет скорость тепловыделения топлива, представляет более низкую теплотворную способность топлива, представляет массу впрыскиваемого топлива за цикл, представляет эффективность сгорания, представляет качество сгорания. индекс, представляет продолжительность горения и представляет переменную времени, представляет время начала горения.

3.4. Передача тепла от цилиндра

При расчете потерь тепла нельзя пренебречь необратимостью теплообмена при возвратно-поступательном тепловом цикле. Предполагается, что потери произошли только в тактах сгорания и расширения, а передача тепла из камеры сгорания наружу незначительна. От газов в цилиндре до стенок цилиндра расчетное уравнение теплопередачи: где представляет скорость тепловыделения топлива, представляет коэффициент теплопередачи, представляет диаметр цилиндра, представляет положение поршня, представляет температуру стенок цилиндра, и представляет собой температуру газа в баллоне.

В данном случае расчетное уравнение принимает функцию теплопередачи Woschni 1978. Функция подходит для цикла высокого давления, а коэффициент теплопередачи - это где - диаметр цилиндра, - давление газа в цилиндре, - давление на входе. температура газа в цилиндре, представляет собой круговую скорость и представляет собой среднюю скорость поршня.

3.5. Имитационная модель

В процессе создания модели FPEG одномерная имитационная модель в основном делится на две части.В первую часть входили размерные параметры двигателя, такие как диаметр цилиндра, длина впускного и выпускного патрубков. Другая часть содержала термодинамическую модель, модель горения и модель теплопередачи.

Области шагов моделирования FPEG следующие [20]: (1) изучение основных параметров измерения двигателя и сбор данных и информации о конструкции. (2) Разделите фактический двигатель со свободным поршнем на несколько простых в эксплуатации подсистем и используйте субмодули AVL BOOST для создания соответствующих физических субмоделей. (3) В соответствии с теоретическими знаниями динамики, теплопередачи, термодинамики, горения была построена простая физическая модель, которая содержит собранные данные и входную информацию для субмодуля двигателя. (4) Используйте установленную модель, чтобы выполнить элементарное моделирование и найти физические параметры имитационной модели, чтобы изменить ошибку.

На основе теоретического анализа и математической модели, приведенной выше, в программном обеспечении AVL BOOST создается одномерная имитационная модель FPEG для моделирования четырехтактного термодинамического цикла и двухтактного термодинамического цикла.Как мы все знаем, полная имитационная модель системы FPEG должна включать систему впуска, систему сгорания и систему выпуска. В соответствии с параметрами конструкции, указанными выше, и системой экспериментов в предыдущем разделе, имитационная модель одномерного потока создается, как показано на рисунке 7.


3.6. Параметры моделирования

Перед запуском модели моделирования ключевым этапом является выбор параметров управления. Начальное значение граничных условий включает давление, температуру и соотношение воздух-топливо.При этом параметры цилиндра содержат диаметр цилиндра, ход поршня, длину шатуна и степень сжатия. Также необходимо определить параметры управления теплопередачей и спецификацию клапана. В таблице 2 перечислены конкретные параметры каждого компонента.

9027 24278 1,1 бар

Компоненты Параметры Значение

Воздухоочиститель Общий объем 1 л
Дроссельная заслонка Угол дроссельной заслонки 18,5 °
Цилиндр Диаметр цилиндра 102 мм
Ход поршня 126 мм

Степень сжатия 9,3
Впускной клапан Открытие клапана 48,5 мс
Закрытие клапана 50,2 мс
Выпускной клапан Открытие клапана. 1 мс
Клапан закрыт 23,4 мс
Катализатор Объем монолита 0,3 л
Граница системы 1 Давление Температура газа
Граница системы 2 Давление 1,0 бар
Температура газа 126,85 ° C

4.Проверка модели

Моделируется траектория свободного поршня FPEG во время четырехтактного рабочего цикла. Как показано на рисунке 8, рабочий период четырехтактного двигателя со свободным поршнем составляет около 100 мс. Понятно, что перемещение поршня асимметрично, такты впуска и сжатия короче тактов расширения и выпуска. Степень расширения больше, чем степень сжатия, и более длительное расширение и выхлоп полезны для достижения полного расширения и уменьшения остаточного газа. Следовательно, характеристики FPEG отличаются от характеристик обычного двигателя, и он имеет большое преимущество с точки зрения топливной экономичности и образования выбросов.


Проведен четырехтактный эксперимент в системе FPEG для проверки имитационной модели. Как видно из рисунка 9, он сравнивает давление в цилиндре из данных испытаний с результатами моделирования во время четырехтактного рабочего цикла, которые получают датчиком давления в цилиндре. По сравнению с экспериментальными результатами, кривые давления в цилиндре испытания и моделирования совпадают; максимальное отклонение изменения давления в цилиндре - 5.2%, а среднее отклонение составляет 1,5%. В таблице 3 приведены результаты сравнения производительности FPEG. Таким образом, результаты моделирования соответствуют требованиям точности, и мы полагаем, что имитационная модель является точной моделью FPEG. Более того, в системе FPEG время начала сгорания составляет -3,1 мс, а продолжительность сгорания составляет 6,4 мс, что определяется результатами экспериментов с четырехтактным двигателем.


Начало горения

Название Агрегат Тест Моделирование

Эффективная мощность кВт75 4,82
Пиковое давление бар 21,02 21,40
Содержание остаточного газа - 0,0809 0,0769

−3,1
Продолжительность горения мс 6,4 6,4

5.Оптимизация двухтактного термодинамического цикла

Смоделированная кривая движения свободного поршня во время двухтактного рабочего цикла показана на рисунке 10. Как видно, рабочий период двухтактного двигателя со свободным поршнем составляет около 43 мс. . На основе перекрытия клапанов и опережающего зажигания получается длинный такт впуска и выпуска при коротком такте сжатия и расширения. Эта характеристика показывает, что двухтактный термодинамический цикл ГПЭГ можно оптимизировать, изменяя параметры управления газообменом и горением.


В этом разделе проверенный режим используется для моделирования двухтактного термодинамического цикла FPEG. При неизменных других параметрах управления модель моделируется при различном давлении всасываемого воздуха, времени впрыска, времени зажигания, времени впускного клапана и времени выпускного клапана. Затем анализируется влияние термодинамического цикла и оптимизируются термодинамические характеристики FPEG.

5.1. Влияние повышения давления на впуске

Исследования показывают, что улучшение давления всасываемого воздуха может обеспечить хорошее состояние сгорания.Модель FPEG моделируется при разном давлении всасываемого воздуха, а кривые изменения выглядят следующим образом. Указанная мощность, коэффициент остаточного газа, указанный удельный расход топлива (ISFC) и расход на всасывании являются основными оценочными показателями, и их можно найти в результатах моделирования. В соответствии с диапазоном давления реального турбонагнетателя диапазон давления на впуске составляет от 1,0 до 1,4 бара.

На рис. 11 показано, что указанная мощность и расход на впуске постепенно увеличиваются, коэффициент остаточного газа постепенно снижается в диапазоне давления на впуске, а четыре оценочных индекса изменяются более явно в диапазоне 1.0 бар ~ 1,1 бар. Результаты показывают, что двухтактный двигатель со свободным поршнем не может обеспечить достаточный поток всасываемого воздуха для завершения рабочего цикла при нормальном давлении всасываемого воздуха. Это связано с тем, что при повышении давления всасываемого воздуха в цилиндр может поступать больше топливной смеси. Кроме того, более высокое давление всасываемого воздуха обеспечивало большое давление сжатия. Следовательно, увеличение давления всасываемого воздуха приводит к улучшению указанной мощности и экономии топлива.

5.2. Влияние времени впрыска

В системе сгорания одномерной имитационной модели параметры времени впрыска могут быть изменены, чтобы имитировать его влияние на производительность FPEG. Как видно, на рисунке 12 показано влияние разного времени впрыска. Среднее эффективное давление (MEP) - это эффективная мощность, генерируемая рабочим объемом на единицу цилиндра, и это важный показатель для оценки энергетических характеристик.

Диапазон времени впрыска разделен на три части: 0 мс ~ 7,2 мс, 7,2 мс ~ 14,4 мс и 14,4 ~ 21,6 мс. Во-первых, указанная мощность и MEP поддерживаются на низком уровне колебаний, а коэффициент остаточного газа остается неизменным на более высоком уровне.Поскольку процесс впрыска топлива завершился до открытия впускного клапана, большая часть топливной смеси не попала в камеру сгорания. Во-вторых, время впрыска и процесс всасывания согласованы, а термодинамические характеристики FPEG значительно улучшились, что позволило улучшить указанную мощность и эффективность вентиляции. Наконец, по сравнению с первой частью, все значения производительности аналогичны в диапазоне от 14,4 мс до 21,6 мс. Это связано с тем, что время впрыска оставляет позади процесс впуска, и часть топливной смеси не может быть использована в процессе сгорания. Как видно, оптимальные характеристики двигателя достигаются в момент 14,4 мс.

5.3. Влияние момента зажигания

Эффект опережающего зажигания заключается в том, чтобы начать горение перед тем, как поршень переместится в ВМТ. Когда поршень движется в ВМТ и входит в такт расширения, смесь рабочего тела полностью сгорает и выделяет больше энергии. Следовательно, диапазон времени зажигания составляет от -5,4 мс до 0 мс, а результаты моделирования показаны на рисунке 13.

В диапазоне от -3 мс до -5.4 мс, указанная мощность и MEP постепенно уменьшаются, а ISCF постепенно увеличивается. Это происходит из-за преждевременного воспламенения смеси и расширения горящего газа. Часть энергии мешает поршню двигаться вверх до ВМТ. Затем указанная мощность и MEP постепенно уменьшались с разным временем зажигания, а ISFC постепенно увеличивалась в диапазоне от -3 мс до 0 мс. Из-за задержки времени воспламенения поршень движется вниз до того, как смесь начнет гореть. Это приводит к увеличению объема цилиндра и снижению давления сгорания, а термодинамические характеристики FPEG находятся в состоянии высокого расхода топлива и низкой выходной мощности. Кроме того, оптимальные характеристики двигателя достигаются при −3 мс.

5.4. Влияние времени впускного клапана

При условии сохранения неизменными подъема клапана и продолжительности открытия клапана, модель FPEG моделируется при разном времени открытия впускного клапана. Как показано на рисунке 14, при времени открытия впуска от 4,8 мс до 16,8 мс, указанная мощность и расход на всасывании показывают общую тенденцию сначала к увеличению, затем к падению и получают максимальное значение на уровне 10,8 мс. Между тем характеристики коэффициента остаточного газа и ISFC противоречат закону изменения всасываемого потока.

Когда время открытия впуска находится в диапазоне от 4,8 до 10,8 мс, впускной и выпускной клапаны открываются одновременно. Он создает продувочный поток в цилиндре, что делает процесс газообмена более полным и снижает количество остаточного газа. После этого время открытия впускного клапана опаздывает, и часть топливной смеси не попадает в цилиндр, поэтому процесс сгорания оказывается недостаточным, а термодинамические характеристики значительно ухудшаются. Из-за фиксированного времени работы клапана оптимальный период открытия впускного клапана от 10.От 8 мс до 24,5 мс.

5.5. Влияние времени выпуска выпускного клапана

Как показано на рисунке 15, при изменении времени открытия выпускного клапана с 1,2 мс на 10,8 мс, указанная мощность и расход выпускного газа показывают общую тенденцию сначала к увеличению, а затем к снижению. Поток выхлопных газов увеличивался в диапазоне от 1,2 мс до 3,6 мс, а затем постепенно уменьшался, достигая максимального значения на 3,6 мс. Указанная мощность, коэффициент остаточного газа и ISCF улучшились с увеличением потока выхлопных газов.

Результаты показывают, что преждевременное открытие выпускного клапана приводит к недостаточному процессу сгорания и снижению мощности и экономии топлива FPEG.При задержке открытия выпускного клапана остаточный газ в цилиндре не может быть удален полностью, и это повлияет на следующий цикл сгорания. Следовательно, правильное время открытия выпускного клапана значительно улучшает характеристики FPEG, а оптимальный период открытия выпускного клапана составляет от 3,6 мс до 23,1 мс.

5.6. Оптимизированная производительность FPEG

В соответствии с приведенными выше результатами моделирования мы внесли корректировки в управляющие параметры модели FPEG.Настраиваемые параметры включают время зажигания, время впрыска и время открытия клапана. Уточненная модель моделировалась на рабочей частоте 25 Гц, а именно, 25 возвратно-поступательных циклов в секунду. Оптимизированные результаты показывают, что указанный тепловой КПД составляет около 27,6%, указанная мощность составляет 6,7 кВт, а ISFC составляет 481,6 г / кВтч. Конкретные результаты термодинамических характеристик FPEG для двухтактного термодинамического цикла показаны в Таблице 4.

Мощность

Элементы Единица Значение
кВт 6.7
Расчетный тепловой КПД % 27,6
Указанный удельный расход топлива (ISCF) г / кВт · ч 481,6
5 Остаточное содержание газа
Среднее эффективное давление бар 2,6
Масса на всасывании за цикл г 0,671

6.
Выводы

В работе представлена ​​оптимизация термодинамических характеристик двухтактного одноцилиндрового FPEG. Создана комплексная одномерная модель потока FPEG, и точность модели подтверждена экспериментальными результатами, протестированными на прототипе FPEG. Результаты экспериментов с четырехтактным двигателем показали эффективную мощность 4,75 кВт и максимальное давление 21,02 бар. На этой основе был смоделирован и оптимизирован двухтактный термодинамический цикл.Результаты моделирования показывают, что указанный тепловой КПД FPEG составляет около 27,6%, а указанная мощность 6,7 кВт может быть достигнута на рабочей частоте 25 Гц. Из этих результатов мы заключаем, что термодинамические характеристики высокой эффективности и энергосбережения для системы FPEG могут быть значительно улучшены за счет оптимизации двухтактного термодинамического цикла.

В будущем будет проведено экспериментальное испытание для проверки результатов моделирования двухтактной термодинамической оптимизации цикла в этой статье. Кроме того, двухтактный генератор с свободнопоршневым двигателем будет исследован с помощью многоцелевой интеллектуальной оптимизации для получения более высокой выходной мощности и эффективного КПД.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Авторы выражают признательность Национальному фонду естественных наук Китая (грант №51875290).

Корабль | Использование двухтактных двигателей в качестве генераторных установок

Двухтактные двигатели использовались для выработки электроэнергии на электростанциях, но редко используются на судах. Исследование, проведенное компаниями MAN Diesel & Turbo и PBES, может изменить это.

По мере того, как отрасль реагирует на глобальные тенденции в области энергетики, традиционные силовые и силовые установки подвергаются сомнению.Расширение доступа к более чистым или полностью возобновляемым источникам энергии в сочетании с быстрыми достижениями в области хранения энергии уже приводят к изменениям в конструкции малых, прибрежных и прибрежных судов. Новое исследование, проведенное компанией MAN Diesel & Turbo, разработчиком двигателей и специалистом по аккумуляторным системам Plan B Energy Storage (PBES), изучило, как двухтактные двигатели могут использоваться для выработки электроэнергии на более крупных судах, потенциально заменяя традиционные четырехтактные вспомогательные двигатели. .

Традиционная установка для глубоководных грузовых судов представляет собой один (или, возможно, два) двухтактных двигателя для пропульсивной установки с несколькими вспомогательными двигателями или генераторными установками для удовлетворения потребности в электроэнергии на борту. Но, по словам Рене Сейера Лаурсена, MAN Diesel & Turbo, растущее использование альтернативных видов топлива - особенно СПГ, но также включая этан, метанол и СНГ - вызывает интерес к двухтактному двигателю в качестве генератора электроэнергии.

«Для многих видов топлива не существует генераторных установок, которые могли бы эффективно сжигать топливо», - говорит он. Поэтому многие пользователи двухтактных двигателей, работающих на альтернативных видах топлива, оборудовали свои двигатели системами отбора / отвода мощности или валогенераторами для подачи электроэнергии вместо традиционных вспомогательных двигателей или вместе с ними.

Лаурсен продолжает: «Кроме того, существует постоянная потребность в повышении эффективности всей установки на борту газовых судов и танкеров для перевозки СПГ. Это включает в себя производство электроэнергии, и благодаря лучшей эффективности и надежности двухтактного двигателя владельцы иногда предлагали использовать двухтактный двигатель для производства электроэнергии, применяя генератор на конце двигателя, аналогично тому, как это делается. для силовых установок с двухтактными двигателями ».

В прошлом идею использования двухтактного двигателя для выработки электроэнергии было легко отвергнуть просто из-за медленного увеличения и уменьшения нагрузки: в некоторых случаях двигатель просто не мог обеспечивать требуемую электрическую нагрузку и при необходимости.Но Лаурсен объясняет, что на стационарной электростанции двухтактный двигатель работает хорошо, потому что он не единственный поставщик электроэнергии. Двухтактный двигатель обычно обеспечивает базовую нагрузку в сочетании с другими генераторами с более быстрой реакцией, такими как четырехтактные двигатели, которые справляются с колебаниями.

ПОДДЕРЖКА АККУМУЛЯТОРОВ

Появление аккумуляторов на рынке морских судов заставило MAN пересмотреть эту идею. Благодаря своему быстрому динамическому отклику батареи могут обеспечивать как накопление энергии для электроэнергии, вырабатываемой двухтактным двигателем, так и предлагать поддержку при разгоне, когда низкооборотные двигатели могут быть недостаточно быстрыми.

Лаурсен отмечает: «Сегодня мы видим значительно улучшенные характеристики батарей и снижение стоимости. Батареи были внедрены на нескольких небольших судах, таких как электрические паромы, буксиры, рыболовные суда и морские суда снабжения, работающие на коротких маршрутах. Отзывы об услугах в основном были отличными, и это оказалось безопасным, поэтому многие проекты на небольших судах находятся в стадии реализации ».

Компания MAN Diesel & Turbo хотела изучить, как аккумуляторные батареи могут поддерживать увеличение и уменьшение выработки электроэнергии двухтактным двигателем.После обращения в компанию PBES, которая предлагает литий-ионные системы хранения энергии и добилась большого успеха на морском рынке, они решили использовать газовоз объемом 174 000 м3 в качестве концептуального исследования.

«Электрическая нагрузка на эти корабли довольно высока, - говорит Лаурсен, - а установленная электрическая мощность обычно составляет примерно 14 МВт, что соответствует четырем двухтопливным дизельным двигателям мощностью 3,5 МВт. Один из двигателей является исключительно резервным, поэтому максимальная рабочая нагрузка составляет 8-10 МВт. Мы пришли к выводу, что эти двигатели могут быть заменены двумя 7S35ME-GI, каждый мощностью 6 МВт.”

Эта конфигурация обеспечивает более низкую установленную мощность - 12 МВт по сравнению с 14 МВт - при одновременном обеспечении полного резервирования за счет вырезания в цилиндре. Двухтактные двигатели обычно имеют значительно более высокую надежность и требуют меньшего обслуживания, чем четырехтактные, добавляет Лаурсен.

Определение размера аккумуляторной батареи для поддержки двигателя во время увеличения нагрузки и принятия заряда во время снижения нагрузки требует детальных знаний об электрическом поведении насосов СПГ, тяжелых компрессоров и другого бортового электрического оборудования.По этой причине в первом случае размер батареи был рассчитан на основе оценки, чтобы справиться с наихудшим сценарием.

РАСШИРЕНИЕ НАГРУЗКИ

Лаурсен говорит: «Для разгона полной нагрузки потребуется установка довольно большого аккумуляторного блока. Ожидается, что это будет ограничено или, в конечном итоге, устранено путем изучения реального рабочего профиля насосов и компрессоров. Кроме того, стратегии управления повышением и понижением как компрессоров, так и насосов СПГ, вероятно, можно было бы сгладить, установив нарастание нагрузки для двигателей.”

В конечном итоге исследование пришло к выводу, что батареи должны быть рассчитаны на динамическую нагрузку с относительно низким числом циклов в течение срока службы батарей. Оценка C-rate - мера скорости, с которой батарея разряжается относительно ее максимальной емкости - также требовалась для определения размера батарей. Здесь выяснилось, что фаза наращивания мощности не была ключевым фактором, объясняет Лаурсен.

«Из-за более низкой допустимой скорости C-Rate во время зарядки, размер зависит от скорости снижения.С двигателем 6 МВт, который снижается со 100% до 0% от максимальной продолжительной мощности со скоростью 5% в минуту, потребуется емкость батареи примерно 3 МВтч на двигатель - или 6 МВтч в общей сложности на судно - если потребление будет сокращено. мгновенно выключится ».

Следовательно, вспомогательные двигатели должны быть снижены до более низкого уровня мощности, прежде чем батареи возьмут на себя работу и зарядятся. После выхода из строя батареи можно было бы использовать для уменьшения пиковых нагрузок в связи с отправлением и во время рейса.Определение размеров аккумуляторов по-прежнему является проблемой затрат, поэтому был сделан вывод, что в случае внезапного отключения электроэнергии сигнал с прямой связи от панели главного переключателя к регулятору двигателя позволит двигателю начать замедление раньше, что снижает нужна поддержка аккумулятора.

«С помощью этого решения необходимость в батареях в конечном итоге может быть почти устранена - но только в том случае, если профиль рабочей нагрузки будет грамотно спроектирован», - говорит Лаурсен. «Потребность в аккумуляторных батареях может быть ограничена почти исключительно для защиты от превышения скорости двигателей.”

ВОПРОСЫ УСТАНОВКИ

Особого внимания требует установка двухтактной генераторной установки в машинном отделении газовоза. На четырехтактных двигателях большая часть вспомогательного оборудования, включая поддон смазочного масла, встроена в двигатель. Четырехтактный двигатель можно установить на палубе на упругих амортизаторах практически в любом месте машинного отделения. Это не относится к двухтактным двигателям и генератору.

Для танкера-газовоза, исследование показало, что наиболее подходящим местом для установки двухтактного генератора будет нижняя часть корпуса между двумя основными двигателями - двигатели MAN 5G70ME-GI в исследуемых примерах.Лаурсен говорит: «Здесь можно будет получить прочную опору, а если двигатель установлен встречно вращающимся, они также могут гасить вибрации. Двигатель также должен быть оснащен верхними распорками, поэтому необходимо подготовить опоры для них ».

Самое большое преимущество использования двухтактного двигателя в качестве генератора на танкере СПГ заключается в экономии затрат на топливо. Исследование показало экономию около одной тонны (эквивалента HFO) топлива в день для газовоза объемом 174 000 м3 с двумя главными двигателями 5G70ME-C9. 5-GI и двумя двухтактными генераторными установками 7S35ME-GI.Это соответствует экономии топлива 1,3%.

Лаурсен заключает: «Мы обнаружили, что существует техническое решение для двухтактной генераторной установки в сочетании с использованием батарей. Однако для подготовки конструкции корабля для двухтактной генераторной установки требуются большие усилия от верфи. Тем не менее, преимущества использования ME-GI в качестве генератора очевидны; более высокая надежность, более низкие затраты на техническое обслуживание и более низкий расход топлива ».

Hyundai HY1000SI 4-тактный портативный инверторный генератор

Новый дизайн с уменьшенным корпусом и светодиодным экраном, на котором отображается напряжение, частота и количество часов.Обеспечивает максимальную мощность 1000 Вт / 1 кВт для питания таких устройств, как телевизоры, ноутбуки, воздушные компрессоры и т. Д. Оснащен легким запуском 4-тактного бензинового двигателя Hyundai объемом 50 куб. См, розеткой на 230 В и зарядным устройством постоянного тока на 12 В. Компактный, легкий и портативный, что позволяет хранить его в автомобильных ботинках или шкафах для домов на колесах и легко переносить.

Эта модернизированная модель имеет более тонкий корпус, который позволяет хранить ее в багажнике автомобиля или в шкафу для дома на колесах, а также формованную ручку, облегчающую переноску, и легкую конструкцию - всего 14 кг.Этот меньший корпус стал возможным благодаря компактной плате инвертора, которая является новой для инверторных генераторов Hyundai. Он также оснащен полностью светодиодным дисплеем, который позволяет легко контролировать производительность генератора, включая напряжение, частоту и количество часов.

Приведенный в действие 4-тактным бензиновым двигателем Hyundai объемом 50 куб. См. С тяговым усилием отдачи, HY1000Si производит мощность 1000 Вт / 1 кВт и более чем способен питать телевизоры, небольшие воздушные компрессоры для надувных кроватей, электрические обогреватели, ноутбуки, фонари и т. Панель управления оснащена розеткой на 230 В для использования с любым устройством, в котором используется стандартный 3-контактный сетевой штекер 13 А для Великобритании, а также с розеткой для зарядки аккумулятора 12 В постоянного тока, поэтому он идеально подходит для различных целей. Вырабатывая чистый синусоидальный выходной сигнал, он может безопасно питать всю чувствительную электронику без риска их повреждения или перегрузки.

Этот инверторный генератор чрезвычайно популярен для питания семейных праздников, он удобен в использовании и требует минимального обслуживания. Цифровая защита от перегрузки отключит генератор, если нагрузка превысит максимальный порог, а отключение при низком уровне масла также отключит генератор, если уровень масла упадет слишком сильно.

Будучи уже экономичным генератором, HY1000Si также имеет дополнительное преимущество в виде режима «ECO», который при выборе снижает обороты двигателя, чтобы соответствовать только прилагаемой нагрузке, что, в свою очередь, увеличивает экономию топлива, снижает производимый шум и продлевает срок службы двигателя.

Hyundai HY1000Si также может быть преобразован в двухтопливную машину, работающую как на сжиженном газе, так и на бензине, что чрезвычайно удобно для владельцев домов на колесах, которые уже всегда будут иметь при себе запас сжиженного газа.

Благодаря инверторной технологии выходная мощность представляет собой чистую синусоидальную волну, поэтому отсутствуют всплески, которые могут привести к повреждению чувствительного электронного оборудования, такого как компьютеры и телевизоры.

Характеристики:

  • Чистый синусоидальный выход
  • Система дроссельной заслонки Eco
  • Отключение из-за низкого уровня масла
  • Отключение при перегрузке
  • Выход 12 В для зарядки аккумулятора
  • 12В провода и зажимы
  • с низким уровнем шума
  • Легкий
  • Стильный внешний вид
  • Идеально для надежного электроснабжения, где бы вы ни находились!

Каждый инверторный генератор Hyundai HY1000Si включает:

  • 1 бутылка с присадкой к топливу
  • 1 бутылка масла
  • 1 комплект инструментов
  • 1 адаптер для прицепа
  • 1 x Руководство

ДОСТУПНА ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СУГ

Все инверторные генераторы Hyundai могут быть преобразованы в двухтопливные, работающие как на бензине, так и на сжиженном нефтяном газе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *