Розробка та дослідження системи живлення зрідженим газом в перегрітому стані для двигунів внутрішнього згорання

Запропоновано нове технічне рішення, яке забезпечує покращення та спрощення процесу сумішоутворення за рахунок використання ефекту вибухового скипання палива («flashboiling») при його подачі у перегрітому стані. Виготовлено експериментальний зразок розробленої системи живлення двигуна зрідженим газом в рідкому стані, яка дозволяє поліпшити енергетичні та екологічні показники двигуна, зменшити споживання дорогого традиційного палива і залучити до паливного фонду дешеві екологічно чисті газові палива.
Виконано експериментальне дослідження процесу впорскування зрідженого газу (на одній форсунці), визначено основні експлуатаційні особливості та вимоги щодо роботи таких систем. Процес випаровування рідкого палива супроводжується зниженням температури суміші (експериментальні дані наведені в звіті), що для реального двигуна суттєво покращує наповнення циліндрів. Вказані фактори призводять до того, що розпилена маса перегрітої рідини швидше випаровується та краще згорає, що можливо використати як для двигунів з підготовкою паливної суміші до камери згорання, так і з прямим впорскуванням палива. Так в сучасних системах прямого впорскування (Common Rail) для досягнення необхідного розміру крапель тиск розпилення може складати більше 250 МПа. Використання ефекту вибухового скипання палива дозволяє суттєво зменшити необхідний тиск розпилення (до 3 МПа), спростити систему паливоподачі та знизити її вартість.
Розроблено чисельну модель, що дозволяє моделювати теплогідродинамічні процеси впорскування зріджених газів у канал подачі підготовленої повітряно-паливної суміші і в циліндр ДВЗ. Виконано перевірку її адекватності на основі реальних експериментальних результатів. Проведені чисельні експерименти з використанням розробленої моделі, які дозволили визначити оптимальні теплофізичні та конструктивні параметри системи впорскування газу у рідкому стані.
Комплекс запропонованих заходів дозволяє суттєво покращити як точність дозування газового палива, так і процес згоряння газоповітряної суміші в циліндрах двигуна, що дозволяє зменшити токсичність відпрацьованих газів до рівня сучасних вимог.