ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................ 8
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................................................ 20
1.1. Особенности сельскохозяйственного производства в Республике Саха
(Якутия).......................................................................................................................... 20
1.2. Состояние и параметры сельскохозяйственного сектора Якутии .......... 22
1.3. Материально-технический парк сельскохозяйственных предприятий
Республики Саха (Якутия) ........................................................................................... 28
1.4. Анализ целесообразности и эффективности применения биогазовой
технологии в сельском хозяйстве ................................................................................ 37
1.5. Перспективы использования биогазового топлива на примере
труднодоступных поселений Вилюйского района .................................................... 42
1.6. Заправочная биогазовая станция для сельскохозяйственной техники... 54
1.7. Анализ методов перевода бензиновых и дизельных силовых установок
мобильных энергетических средств на моторное биогазовое топливо................... 62
Выводы по главе.................................................................................................. 73
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ
БИОГАЗОВОГО ТОПЛИВА В СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ МОБИЛЬНЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ.................................................................................. 74
2.1 Обоснование экономико-математической модели эффективности
применения биогазового топлива в мобильных энергетических средств............... 74
2.2. Методологическая база исследования процесса сгорания в силовой
установке, работающей на биогазовом топливе и состояния газа........................... 80
2.3. Выбор математической модели для расчета характеристики
тепловыделения ............................................................................................................. 86
2.4. Адаптация математической модели процесса сгорания в силовой
установке, работающей на биогазовом топливе ........................................................ 95
5
2.5. Методика расчета условий появления детонации в цилиндре силовой
установки, работающей на биогазовом топливе...................................................... 103
2.6. Методика расчета токсичности отработавших газов ............................. 108
2.7. Получение показателей мощности, экономичности и токсичности
силовых установок, работающих на биогазовом топливе ...................................... 117
2.8. Выбор математической модели для исследования состояния биогаза в
зависимости от компонентного состава топлива и условий внешней среды ....... 119
2.9. Адаптация математической модели состояния биогаза в зависимости от
компонентного состава топлива и от условий внешней среды.............................. 123
Выводы по главе................................................................................................ 129
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
БЕНЗИНОВЫХ И ДИЗЕЛЬНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК, РАБОТАЮЩИХ
НА БИОГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ................................................................................. 131
3.1 Алгоритм проведения экспериментов ...................................................... 131
3.2. Экспериментальный стенд газовой силовой установки 4ГЧ9,4/9,55 на
базе бензиновой силовой установки «ЗМЗ-409» для исследования процесса
сгорания........................................................................................................................ 133
3.3. Экспериментальный стенд газовой силовой установки 4ГЧ11/12,5 на
базе дизельной силовой установки «Д-240» для исследования процесса сгорания ..
....................................................................................................................................... 148
3.4. Методика экспериментального исследования степени сжатия силовых
установок 4ГЧ9,4/9,55 и 4ГЧ11/12,5, работающих на биогазовом топливе ......... 155
3.5. Измерение токсичности отработавших газов ......................................... 158
3.6. Методика обработки индикаторных диаграмм...................................... 160
3.7. Методика обработки результатов экспериментов по исследованию
крутящего момента силовой установки.................................................................... 164
3.8. Методика исследования состояния биогаза в зависимости от
компонентного состава топлива и от условий внешней среды.............................. 167
3.9. Тягово-скоростные испытания автомобиля УАЗ-39094 с силовой
установкой 4ГЧ9,4/9,55, работающей на биогазовом топливе............................... 178
6
3.10. Оценка погрешностей измерений .......................................................... 181
Выводы по главе................................................................................................ 184
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ....
....................................................................................................................................... 185
4.1. Результаты экспериментальных исследований и анализ процесса
сгорания силовой установки, работающей на биогазовом топливе ...................... 185
4.2. Результаты экспериментальных исследований детонации в цилиндре
силовой установки, работающей на биогазовом топливе....................................... 197
4.3. Результаты экспериментальных исследований и анализ показателей
мощности, экономичности и токсичности ............................................................... 199
4.4. Результаты экспериментальных исследований и анализ состояния
биогаза в зависимости от компонентного состава топлива и от условий внешней
среды............................................................................................................................. 203
Выводы по главе................................................................................................ 209
ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ КОРРЕКТОРА
РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК МОБИЛЬНЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ НА БИОГАЗОВОМ
ТОПЛИВЕ.................................................................................................................... 210
5.1. Обоснование проблемы. Корректировка потерь мощности силовых
установок мобильных энергетических средств, работающих на биогазовом
топливе ......................................................................................................................... 210
5.2. Результаты исследования силовой установки мобильных
энергетических средств, работающей на биогазовом топливе, с использованием
корректора регулировочных параметров.................................................................. 218
5.3. Корректировка коэффициента избытка воздуха и угла опережения
зажигания в зависимости от содержания углекислого газа в биогазе................... 226
5.4. Результаты внедрения корректора регулировочных параметров силовой
установки автомобиля УАЗ-39094, работающего на биогазовом топливе ........... 237
Выводы по главе................................................................................................ 241
7
ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПЕРЕВОДА СИЛОВЫХ УСТАНОВОК НА БИОГАЗОВОЕ МОТОРНОЕ
ТОПЛИВО. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ............................................... 242
6.1. Эффекты от использования моторного биогазового топлива в
мобильных энергетических средствах сельскохозяйственных предприятий на
примере труднодоступных населенных пунктов Вилюйского района ................. 242
6.2. Расчет капитальных затрат на производство биогаза ............................ 243
6.3. Экономический эффект от перевода бензиновых и дизельных силовых
установок на моторный биогаз.................................................................................. 249
6.4. Практические рекомендации по внедрению биагозового моторного
топлива в силовых установках мобильных энергетических средств и перспективы
дальнейшей разработки темы .................................................................................... 255
Выводы по главе................................................................................................ 261
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 262
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................... 266
ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................. 290
