Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů WP11:Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů : 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 WP11C02Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem. TE 0102 0020 Str. 1 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 12 [-] Vrtání 135 [mm] Zdvih 150 [mm] Kompresní poměr 9.5 [-] Mechanický výkon 295 [kw] Elektrický výkon 280 [kw] Palivový systém zážehový Turbodmychadla 2x ČZ K 36 TE 0102 0020 Str. 2 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Měření na motoru 12V 1350 Optimalizace chladicího okruhu motoru Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka chladiče regulace topení chladiče regulace EXT5 37 C topení EXT5 37 C Qext-3 7 m3/h Nízko-teplotní okruh -voda chladič vzduchu TK2 108 C Qvz 4100 m3/h T01 82 C Qol 45 m3/h LT1 51 C TK3 55 C EXT1 32 C Qlt 65 m3/h LT2 52 C LT3 55 C Qext 25 m3/h regulace chladič LT chladič oleje EXT2 43 C CH1 78 C EXT3 55 C TV3 465 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 74 C Qext 25 m3/h EXT4 75 C Qvýf 5400 kg/h TV4 158 C chladič výfuku chladič vzduchu TK2 110C Qvz 4100 m3/h T01 82 C LT1 37 C TK3 50 C Qol 45 m3/h LT2 40 C Qext-1 25 m3/h chladič oleje EXT2 45 C regulace CH1 85 C EXT3 58 C TV3 470 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 75 C Qext-2 20 m3/h EXT4 82 C Qvýf 5400 kg/h TV4 152 C chladič výfuku TO2 75 C TO2 75 C TE 0102 0020 Str. 7 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Výměníky olej plnicí vzduch voda motor výfuk obj. průtok m3/h 45 5907,5 60 hm. průtok kg/s 10,888 1,969 17,167 2,028 T1 degc 82 108 78 470 T2 degc 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% Economizer 1 Economizer 2 Odpařovák přehřívák m kg/s 0,25 0,25 0,25 0,25 T2 degc 108 212,4 212,4 400 T1 degc 81,3 108 212,4 212,4 H kw 30,46 119,13 472,45 149,68 Energeticka bilance % 1,08% 4,21% 16,69% 5,29% fluid WATER p steam 20 bar T sat steam 212,4 C p cond 0,5 bar T sat steam 81,3 C TE 0102 0020 Str. 9 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Plnění cílů, milníků a výstupů, splněné výsledky balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Plnění dílčích cílů, milníků a výstupů WP11A03Termodynamická 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 WP11C02Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem. TE 0102 0020 Str. 10 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Návrh dalšího postupu v balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů 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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Výtah z prací 2012-2015 na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Pro/ENGINEER GT-power Testování Stavba motoru Návrh přepouštěcích kanálů - 2013 Model 1-válce - 2013 Experiment - 2015 Konstrukce motoru - 2014 FLUENT Model hoření - 2014 ORC systém Parní oběh Výpočty proudění - 2013 Návrh ORC - 2014 Návrh parního oběhu - 2015 Stavba motoru - 2015 TE 0102 0020 Str. 14 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 ORC system Steam circuit Flow simulation- 2013 ORC designe - 2014 Steam circuit- 2015 Engine building- 2015 TE 0102 0020 Str. 15 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
Výtah za r.2015 z provedených prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů ČVUT + AICTA Motory na L-grade a pyrolyzní plyny Experiment + GT-power Návrh parního oběhu Stavba motoru TE 0102 0020 Str. 16 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW
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 Steam circuit Engine building TE 0102 0020 Str. 17 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW