Problems and prospects of creating modern agricultural gas diesel engines: A literature review

Abstract

In conditions of constant growth in the cost of traditional oil products and their shortage, the issue of using alternative fuels becomes urgent. The purpose of the article is to identify ways of using alternative types of fuel for the operation of diesel engines. Research methods – analysis and verification of data obtained from scientific publications, which are part of the world-famous scient metric databases, for the relevance of the subject of research. The research results reveal the advantages and disadvantages of dual-fuel engines operating on gaseous fuel with diesel fuel additive, the impact of this type of engine on emissions and toxicity of exhaust gases, in particular nitrogen oxides NOx. The application of the so-called gas nozzle and the cross-section of the holes of its nozzles are substantiated. It was analysed and established that the most economically expedient is the use of liquefied petroleum gas for the operation of diesel engines by implementing the gas-liquid cycle; it was found that the most promising for this is gas cylinder equipment of the so-called 4th generation. A retrospective analysis of studies of internal combustion engines with gas cylinder equipment showed an increase in motor resource when using gaseous fuels, as well as the negative side of using gaseous fuels, which consists in reduced power when converting carburettor engines, however, the use of these fuels for the operation of diesel engines completely eliminates this disadvantage. Based on the research analysis, the influence of the ignition dose, when the engine is operating on the gas-diesel cycle, on the performance at different loads was also established, and a recommendation was found to switch to the diesel cycle from the gas-diesel cycle at loads less than 30% of the nominal one. The optimal scheme for the implementation of the gas-diesel cycle, which is relevant and promising for more widespread energy and transport vehicles, has been substantiated and selected. Based on the analysed schemes, it was established that the scheme that can be taken as a basis for further research in this direction is the scheme of the DG-Flex BOSCH gas-diesel system. The practical value of the work lies in the justification of complex conversion with partial replacement of diesel fuel with liquefied petroleum gas as the most rational way of converting serial diesel engines into dual-fuel engines

В умовах постійного зростання вартості традиційних нафтопродуктів та їх дефіциту, актуальним постає питання використання альтернативних палив. Метою статті є виявлення шляхів використання альтернативних видів палива для роботи дизельних двигунів. Методи досліджень – аналіз та верифікація даних отриманих з наукових публікацій, що входять до всесвітньо відомих наукометричних баз, на актуальність предмету досліджень. Результатами досліджень є виявленні переваги й недоліки двопаливних двигунів, що працюють на газоподібному паливі з присадкою дизельного палива, вплив цього типу двигунів на викиди та токсичність відпрацьованих газів, зокрема окисів азоту NOx. Обґрунтовано застосування так званої газової форсунки та поперечного перерізу отворів її розпилювачів. Проаналізовано та встановлено, що найбільш економічно доцільним є використання для роботи дизельних двигунів зрідженого нафтового газу шляхом реалізації газорідинного циклу; виявлено, що найбільш перспективним для цього є газобалонне обладнання так званого 4-го покоління. Ретроспективний аналіз досліджень двигунів внутрішнього згорання з газобалонним обладнанням, показав збільшення моторесурсу при використанні газоподібних палив, а також негативну сторону використання газоподібних палив, яка полягає у знижені потужності при переобладнанні карбюраторних двигунів, однак використання цих палив для роботи дизелів повністю нівелює цей недолік. На основі аналізу досліджень, встановлено також вплив запальної дози, при роботі двигуна по газодизельному циклі, на показники роботи при різних навантаженнях та знайдено рекомендацію переходити на дизельний цикл з газодизельного при навантаженнях менших за 30 % від номінального. Обґрунтовано та вибрано оптимальну схему реалізації газодизельного циклу, що є актуальною і перспективною для більш розповсюджених енергетичних та транспортних засобів. Виходячи з проаналізованих схем, встановлено, що схемою, яку можна взяти за основу при подальших дослідженнях цього напрямку – це схема газодизельної системи DG-Flex BOSCH. Практична цінність роботи полягає в обґрунтуванні комплексного переобладнання з частковим заміщенням дизельного пального зрідженим нафтовим газом як найбільш раціонального способу переведення серійних дизельних двигунів в двопаливні