Разработка сажевого фильтра с автономной системой активной регенерации для двигателей ММЗ, ЧТЗ, ЯМЗ. - презентация

1 Разработка сажевого фильтра с автономной системой активной регенерации для двигателей ММЗ, ЧТЗ, ЯМЗ.

2 Схема первой установки на моторном стенде, включающей системы фильтрации частиц и нейтрализации NOx.

3 Испытания полнопоточного сажевого фильтра в лаборатории ЧТЗ. Установка системы фильтрации на тракторе ЧТЗ Б-11.

4 Разработка собственного контроллера управления активной регенерацией сажевого фильтра. блок управления датчик давления на впуске термопара до DOC термопара после DOC USB порт индикация неисправностей дозирование включение насоса датчик давления перед фильтром CAN модуль датчик давления после фильтра сигнал частоты вращения с генератора Входные и выходные сигналы блока управления

5 Схема лабораторной системы для испытаний в лаборатории ММЗ.

6 Первый вариант контроллера. Структурная схема.

7 Сборка системы на моторном стенде с двигателем Д-249. Параметры Д-249 число и расположение цилиндровчетыре, рядное, вертикальное рабочий объем цилиндров, л4,75 диаметр цилиндра, мм110 ход поршня, мм125 степень сжатия (расчетная)17±1 Номинальная мощность, кВт140,0+2,0 Полезная мощность, кВт132,3+2,0 Номинальная частота вращения, мин Удельный расход топлива при Ne нои, г/кВтч 215+3% Часовой расход топлива, кг/ч30,1 Минимальный удельный расход топлива, г/кВтч 197+3% Максимальный крутящий момент, Нм710+2% Крутящий момент при n=1000 мин % Частота вращения при Мкр max, мин Давление наддувочного воздуха, МПа0,16…2,0

8 Параметры сажевого фильтра НТЦ МСП. Параметры блок DOC материал субстратакордиерит габариты9 x 8 плотность ячеек400 покрытиеPt 35 г/фут куб. блок сажевого фильтра DPF материал субстратакарбид кремния габариты9 x 12 плотность ячеек200 ячеек на кВ. дюйм покрытиебез покрытия

9 Основные результаты испытаний в лаборатории ММЗ. Евро-5 по циклу ESC режимаобозначение режима Режимная точка двигателя давление на впуске Pвп, кПа n, мин -1 Mе, Nm 1Х.Х A100% В25% В75% A50% A75% A25% В100% В25% С100% С25% С75% С50% Режимные точки цикла ESC для двигателя Д-249. Параметры загрузки фильтра. -Начальное противодавление незагруженного фильтра-6 кПа. -Достигнутое противодавление загруженного фильтра- 23 кПа. Параметры режима максимального сажеобразования: -n=1600 мин-1 -Ne=86 кВт -Me=500 Н*м -EGR=55% открытия клапана -Рвп=220 кПа -Дымность на режиме максимального сажеобразования 45%. Запуск регенерации со 100% подачей топлива на режиме двигателя: -n=1600 мин-1 -Me=500 Н*м -EGR=16% открытия клапана -Рвп=220 кПа -Установившееся противодавление сажевого фильтра по окончании процесса регенерации -8 кПа -Установившиеся максимальные температуры: на входе в DOC 368 C, на выходе DOC 642 C (t=274 С).

10 Основные выводы по результатам испытаний. - Эффективность сажевого фильтра достаточна для выполнения требований евро-5. - Работа каталитической части сажевого фильтра характеризуется максимальным перепадом температур t=274 С на DOC. -Остаточное (после регенерации) повышение противодавления относительно нового фильтра составляет 2 кПа. - Конфигурация системы обеспечивает процесс регенерации как в непрерывном, так и в импульсном режимах. В процессе регенерации выявлено неравномерное распределение потока топлива по сечению блока DOC- температура в центре потока на выходе DOC 700 C, температура в периферийной зоне 500 С (замер произведен поперечным перемещением термопары). Разборка сажевого фильтра подтвердила предположение о неравномерности потока. Проблема нарушения факела распыла форсунки при низких расходах была решена изменением расходной характеристики форсунки.

11 Проект разработки автономной системы снижения выбросов для ретрофитинга. Основные требования к автономной системе снижения выбросов: - минимальный набор компонентов под конкретное применение; - простота монтажа компонентов (желательно обойтись без резки-сварки системы выпуска); - автономность функционирования (отсутствие необходимости внедрения в штатную систему управления двигателем) - минимальное обслуживание в эксплуатации -наличие индикатора режимов работы системы, сигнализатора аварийных ситуаций - возможность выбора вариантов конструктивного исполнения Вариант системы выпуска с раздельными компонентами. Компактный вариант системы выпуска с интегральным глушителем-нейтрализатором – сажевым фильтром.

12 Проект разработки автономной системы снижения выбросов для ретрофитинга. Блок управления Топливный насос + форсунка Сажевый фильтр Термопары Входной патрубок Единый модуль Прототип автомобильной системы с размещением компонентов регенерации на одном кронштейне.

13 Проект разработки автономной системы снижения выбросов для ретрофитинга. Преимущества системы «на одном кронштейне»: 1. Минимальные объем установочных работ и степень изменения конструкции машины. В результате обеспечивается возможность быстрой установки системы на транспортное средство на любом этапе его жизненного цикла – от монтажа на сборочном конвейере до переоборудования эксплуатируемой техники для продления срока эксплуатации. 2. Максимальная гибкость в выборе компонентов системы для конкретного транспортного средства под конкретные требования законодательства. 3. Гибкость в выборе модели управления – от полностью независимой (от системы управления двигателя) программной реализации алгоритма до обеспечения необходимой степени интеграции. 4. Автономность системы обеспечивает простую диагностику и быструю локализацию неисправностей.

14 Проект разработки автономной системы снижения выбросов для ретрофитинга. Пока стандарты распространяются только на новую технику. Однако, можно предположить, что в скором времени появится спрос и в нише модернизации действующей техники. Оснащение автономными комплектами дополнительных систем парка машин позволит быстро и экономически эффективно решить локальную проблему загрязнения конкретной географической области или промышленной/строительной зоны. Кроме того, с помощью такого комплекта можно быстро и с малыми затратами на НИОКР модернизировать «конвейерную» машину.