автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Выбор способа управления рабочим процессом в двигателях с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси

На правах рукописи

Кузьмин Виктор Николаевич

ВЫБОР СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ В ДВИГАТЕЛЯХ С САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ГОМОГЕННОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

05.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 ФЕВ 2013

Волгоград-2012

005049076

Работа выполнена на кафедре «Теплотехника и гидравлика» в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Федянов Евгений Алексеевич.

Официальные оппоненты: Дорохов Александр Федорович,

доктор технических наук, профессор, Астраханский государственный технический университет, кафедра «Судостроение и энергетические комплексы морской техники», заведующий кафедрой;

Липилин Валентин Иванович,

кандидат технических наук, доцент, Волгоградский государственный 'технический университет, кафедра «Автотракторные двигатели», доцент.

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский

государственный университет» (национальный исследовательский университет) г. Челябинск. '

Защита диссертации состоится 01 марта 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект им. В. И. Ленина, 28, ауд. 209. »ч^*"«"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «2£» января 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета (/>Г) Ожогин Виктор Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания как с принудительным зажиганием и внешним смесеобразованием, так и дизельные достигли весьма высокого совершенства и резервы дальнейшего улучшения их показателей невелики. В то же время, общая численность двигателей различного назначения растет, что лишь обостряет необходимость поиска путей повышения их топливной экономичности и уменьшения вредных выбросов в окружающую среду. Поиск таких путей обусловил в последнее время внимание к новым способам организации рабочего процесса поршневых ДВС, при которых сочетаются преимущества двух указанных выше основных типов двигателей. Одним из способов является использование быстрого сжатия для самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси. Для того чтобы избежать при этом взрывного характера горения, топ-ливовоздуишую смесь сильно обедняют или разбавляют продуктами сгорания. Такой рабочий процесс, называемый чаще всего НСС1-процессом, может дать существенное снижение удельного расхода топлива, резко уменьшить образование и выброс в атмосферу оксидов азота и, особенно, твердых частиц.

Одним из препятствий, сдерживающих широкое применение НСС1-процесса, является трудность управления им на переменных режимах работы двигателя. Углубленные исследования особенностей НСС1-процесса и на этой основе выбор эффективных способов управления им являются необходимым условием для завершения стадии лабораторных испытаний этого перспективного рабочего процесса.

Цель работы. Целью настоящей работы является создание физически обоснованной математической модели, позволяющей прогнозировать индикаторные показатели двигателя с НССЬпроцессом и их изменение в зависимости от режимных, регулировочных и конструктивных факторов и, тем самым, обеспечивающей возможность выбора способов управления этим процессом в заданном диапазоне режимов работы.

Для достижения поставленной выше цели исследований требуется решить следующие задачи:

1) выбрать тип и структуру математической модели, позволяющей адекватно воспроизводить весь процесс сгорания обедненных гомогенных топливовоздушных смесей;

2) создать экспериментальную установку и провести экспериментальные исследования для выяснения влияния состава топливовоздушной смеси на динамику тепловыделения;

3) используя экспериментальные данные, найти обоснованный способ адекватного воспроизведения динамики тепловыделения в основной фазе сгорания в двигателе с НСС1-процессом;

4) показать возможность исследования с помощью модели способов управления рабочим процессом НСС1.

Научная новизна. Предложен новый способ учета влияния избытка воздуха и продуктов полного сгорания на расчет кинетики и тепловых эффектов реакций горения.

Обоснованы математические выражения для функций, позволяющих учитывать влияние избытка воздуха и роста концентрации конечных продуктов сгорания на скорость реакций самовоспламенения и горения в гомогенной топливовоздушной смеси.

Теоретически изучены особенности управления рабочим процессом HCCI-двигателей путем изменения степени сжатия.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются использованием фундаментальных положений термодинамики и химической кинетики при моделировании рабочего процесса, подтверждением результатов моделирования экспериментальными данными.

Методы исследования. Теоретические исследования с помощью математического моделирования. Экспериментальные исследования закономерностей процессов самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси.

Теоретическая и практическая ценность. Показано, что для адекватного описания с помощью однозонной математической модели, включающей кинетическую схему реакций горения, процессов самовоспламенения и горения гомогенного заряда необходимо учитывать влияние на скорость реакций горения избытка воздуха и продуктов полного сгорания топлива.

Результаты исследований управления процессом путем изменения степени сжатия служат основой для создания конструкций устройств, реализующих данный метод управления.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Способ учета влияния коэффициента избытка воздуха и концентраций продуктов полного сгорания на динамику развития процессов воспламенения и сгорания в двигателях с рабочим процессом HCCI;

2. Методика выбора кинетических схем реакций для моделирования процессов воспламенения и сгорания в двигателях с рабочим процессом HCCI;

3. Особенности управления рабочим процессом в HCCI-двигателях за счет изменения степени сжатия.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 2005 г.), всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти, 2005 г.), 19-м межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006 г.), международной конференции «Двигатель-2007», посвященный 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва, 2007 г.), XI международной научно-практической

конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», посвященной 50-летию ВлГУ (Владимир, 2008 г.), научно-технической конференции «4-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, 2009 г.), юбилейной научно-технической конференции «5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (Москва, 2011 г.), ежегодных научно-практических конференциях ВолгГТУ (Волгоград, 2004-2011 гг.) и X и XI региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2005 г. и 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы. Объем диссертации составляет 105 страниц, включая 47 рисунков, 5 таблиц и 11 страниц списка использованной литературы из 101 наименования, 86 из которых на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности темы диссертации. В реферативной форме приведена общая характеристика работы.

В первой главе рассмотрен принцип работы ДВС с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси от сжатия (НССГ-процесс) и указаны его возможные преимущества. Обоснована необходимость решения задачи управления НСС1-процессом в зависимости от режима работы двигателя. Рассмотрены особенности процессов самовоспламенения углеводородных топлив, исследованные Н. Н. Семеновым, А. С. Соколиком, А. Н. Войновым, В. Постом и др., и факторы, влияющие на протекание этих процессов. Проведен анализ возможных способов управления НССЬпроцессом и выделена важная роль в решении задачи управления методов, основанных на математическом моделировании процессов самовоспламенения и сгорания в условиях поршневого двигателя. Рассмотрены возможности известных математических моделей НСС1-процесса, в том числе предложенных С. В. Гусаковым, В Г. Камалтдиновым, а также иностранными исследователями: Р. и

Б РоБГег'ом, I БшкЬ'ом, У. \Уопё'ом и в. Капт'ом, Н. БоуЬап'ом и I. Апскае'ом, Е. Бес'ом, Б. Асеуеэ'ом, М. КгаЛ'ом и др. Сделан вывод о том, что однозонные нульмерные модели, в которых используется детальный расчет кинетики и тепловых эффектов реакций окисления топлива, позволяют во многих случаях удовлетворительно прогнозировать момент самовоспламенения, однако дают искаженную картину протекания основной фазы сгорания. Отмечен оригинальный способ повышения точности моделирования основной фазы сгорания, предложенный В. Г. Камалтдиновым. Многомерные модели НСС1-процесса позволяют, как правило, приблизить результаты расчетов к экспериментальным данным, однако в этих моделях принятое разделе-

ние на зоны не всегда обосновано, кроме того, используются параметры значение которых не может быть принято априори. '

овани? °°Н0Ве ЕНаЛИЗа состояния вопроса определены цель и задачи иссле-

Во второй главе рассмотрена разработанная в качестве основы для моделирования НСС1-процесса однозонная нульмерная модель изменения состояния рабочего тела в цилиндре двигателя с расчетом динамики выделения теплоты по тепловым эффектам химических реакций воспламенения и

ГОрбННЯа

Основу модели составляют уравнения сохранения энергии и состояния идеального газа:

+ „ (т т\ъо V ¿V ¿Г

рУ = тЯТ,

где р, V, Т - соответственно давление, объем и температура в камере сгорания, ср - угол поворота коленчатого вала двигателя, п - частота вращения коленчатого вала двигателя, тп, Л - соответственно масса и характеристическая газовая постоянная топливовоздушной смеси в камере сгорания сг -изохорная массовая теплоемкость смеси, Ц - теплота, выделяющаяся при сгорании топливовоздушной смеси, а2 - суммарный коэффициент теплоотдачи от рабочего тела в стенки, Тст- средняя температура стенок камеры сгорания, В - площадь поверхности камеры сгорания.

Приведенная система уравнений дополнена соотношениями позволяющими определять состояние заряда в цилиндре к моменту начала'сжатия теплоту сгорания рабочей смеси, суммарный коэффициент теплоотдачи аЕ и площадь поверхности теплообмена.

Система уравнений (1)...(2) решается численно методом Рунге-Кутга с расчетным шагом Дер по углу поворота коленчатого вала.

Для определения скорости выделения теплоты выполнялся расчет кинетики химических реакций горения и их тепловых эффектов Скорость из менения концентрации любого из веществ, участвующих в реакциях находится алгебраическим суммированием скоростей изменения этой концентрации в каждой из реакций, в которых принимает участие это вещество-

^Лт.

А рГ1' (3)

где у,- - текущая мольная концентрация г-го вещества (реагента), ]¥{- - скорость ;-ой реакции по г-му реагенту, Иг - число химических реакций в кинетической схеме. Фактически суммирование ведется не по всем реакциям а только по тем, в которых участвует i -ый реагент. '

Скорость образования или расходования г-го реагента в у-ой реакции вычисляется по закону действующих масс:

б

где к} - константа скорости У-ой реакции, пр - порядок у-ой реакции.

Константа скорости реакции определяется в соответствии с законом Аррениуса:

к: = А/Г*1 ехр

V.

(5)

где А-), V], Еа] - соответственно предэкспоненциальный множитель, показатель степени и энергия активации для _/-ой реакции.

Теплота 0,, выделившаяся на каждом расчетном шаге, находится алгебраическим суммированием тепловых эффектов всех реакций на этом шаге. Тепловые эффекты, в свою очередь, представляют собой разности энтальпий исходных реагентов и продуктов реакции. Таким образом:

Гм„ ып

I Ац/дАЯ,- - £ ДуАДНк Л=1 '2=1

(6)

а= I

где } - порядковый номер реакции, ц - порядковый номер исходного вещества у -ой реакции, N^ - число исходных веществ У-ой реакции, ¿2 - порядковый номер продукта _/'-ой реакции, Ы$2 — число продуктов У-ой реакции, АН{{ - энтальпия образования исходного вещества (реагента) ц, АЯ^ - энтальпия образования продукта г2. Для определения энтальпий образования реагентов были использованы полиномы пятой степени от температуры.

Для определения теплоотдачи в стенки цилиндра и камеры сгорания использована модифицированная формула Вошни. В результате исследований, в том числе выполненных в ходе данной работы, установлено, что при использовании формулы Вошни применительно к двигателям с НСС1-процессом должно быть ослаблено влияние на теплоотдачу температуры газов в цилиндре, а также влияние процесса горения на среднюю скорость течения рабочего тела. Модифицированная формула Вошни имеет вид „0,8 0,8

где а2 - суммарный коэффициент теплоотдачи в стенки цилиндра, р, Т -соответственно средние по объему мгновенные значения давления и температуры в камере сгорания, И - диаметр цилиндра, т - средняя скорость рабочего тела, которая при сжатии определяется по формуле:

ш = 2,28^, (8)

а при сгорании-расширении по формуле:

w = 2,28—^ + 0,54• 103 — Po), (9)

30 PiVx

где 5П - ход поршня, n - обороты коленчатого вала, Pi, Т\, Vj - соответственно давление, температура и объем смеси в начале сжатия, Fs - рабочий объем цилиндра, Ро - текущее давление в цилиндре при проворачивании вала.

В связи с тем, что для некоторых топлив известно по нескольку кинетических схем химических реакций горения, была предложена методика выбора схемы, наиболее подходящей для описания процесса горения в HCCI-двигателях. В качестве критерия выбора кинетической схемы была принята степень соответствия значений задержки самовоспламенения, полученных, с одной стороны, расчетом для условий адиабатной камеры сгорания постоянного объема и, с другой стороны, путем опытов в аналогичных условиях. Наилучшей считалась схема, которая с наибольшей точностью воспроизводила наблюдаемую в эксперименте зависимость задержки самовоспламенения от начальной температуры топливовоздушной смеси.

0,4 0,5 0,в 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

1.Е+00 1.Е-01 1.Е-02 1.Е-03

к

1.Е-04 1.Е-05 1.Е-06

На рисунке 1 в качестве примера показаны зависимости задержки самовоспламенения от начальной температуры метановоздушной смеси, построенные на основе экспериментальных данных (линии 1-4) и на основе результатов расчетов с использованием схемы В. Я. Басевича (линия 5) и схемы 3. НехУБОп'а (линия 6). Как экспериментальные данные, так и результаты расчетов получены для стехиометрической смеси (а =1,0) при начальном давлении рн=15 бар. Видно, что, в отличие от схемы I. НелУБоп'а, схема В. Я. Басевича хорошо соответствует экспериментальным данным как качественно, так и количественно в широком диапазоне изменений температуры и состава смеси, и ее можно использовать для исследования динамики тепловыделения

/ /

/ / 4

3

1 / '

2 , "7/ \5_

1000/Г„, 1/К

Рисунок 1 - Сравнение результатов моделирования длительности фазы предпламенных реакций с экспериментальными данными

В двигателях с рабочим процессом НСС1. Аналойным «бР™ бнли вы-бпаны кинетические схемы горения диметилового эфира и метанола.

Р ™моделирования обрывания оксидов азота была -по—а дополнительная кинетическая схема окисления азота, предложенная Б. Я. Зельдовичем Эта схема дополняла основную кинетическую схему горения топлива, не оказывая существенного влияния на точность расчета кинетики его-рания топливовоздушной смеси.

р,МПа

—--1

1 1

2

3 N

\ / /V^T

А/м.

ф,*пкв

-20

__экспериментальные индикаторные диаграммы

_____расчетные индикаторные диаграммы

1 - а=2,43,2 - а=2,61,3 - а=2,87

Рисунок 2 - Сопоставление экспериментальных v^Р™ных

индикаторных диаграмм двигателя Volvo 1U ши

Для проверки воспроизводимости моделью индикаторного процесса были ™ьзовш1Ы индикаторные диаграммы, полученные при индицирова-нГдвигателей рабочим процессом HCCI. Были использованы эксперимен-ГьГе даГ:е "для двухтактных двигателей, работавшее на — ;

душных смесях, близких по составу к l^Zll

тактных двигателей, работавших на обедненных топливовоздушных смесях^ Ошечено что модель хорошо предсказывает момент самовоспламенения в ^ ст^хГметрического состава, однако дает существенную погрешность в опредГлеГиГтакого момента в обедненных смесях. Кроме того, модель для ЗГтепловоздушных смесей не позволяет адекватно описать индикатор-люьых теплово ду горения, показывая взрывной характер

процес^агюс^ сшовосплшенения. На рисунке 2, в качестве

последнего вывода, представлены экспериментальные и расчете и торные диаграммы четырехтактного двигателя Volv<>TD 100 с ^ 5 ^ и процессом на природном газе, полученные при "-НООмин АГ 215 к и тоех оазличных значениях коэффициента избытка воздуха (а-2,43, а Z м а=2 87) Результаты моделирования образования оксидов азота в двигателе Volv'cf ТОШО при тех же условиях работы также имеют значительные расхождения с экспериментально полученными значениями.

20

30

в третьей главе приводится описание конструкции и аппаратурного оснащения установки для экспериментальных исследований процесса самовоспламенения гомогенных топливовоздушных смесей. Установка создана на базе малоразмерного двухтактного двигателя с изменяемой степенью сжатия

Для регистрации изменения давления в цилиндре двигателя установка оснащена системой индицирования, в которой давление на измерив™ тензобалку передается через контрпоршень. Контрпоршень одаовремеХ служит для изменения степени сжатия. Угловое положение вала двигатели частота вращения определялись с помощью индукционного датчика Для регулирования температуры заряда на впуске установка снабжена электрическим нагревателем воздуха. р че

Информация от всех датчиков установки передавалась в ЭВМ через цифровой осциллограф СЩЗС-02 (100РС1). Сигналы обрабатывались и зашь сывались на ЭВМ с помощью программы АБСЬаЬ.

В четвертой главе изложены результаты экспериментального изучения влияния состава топливовоздушной смеси на развитие процессов самовоспламенения и обоснован способ, позволяющий учитывать при расчете кинетики реакции горения влияние состава топливовоздушной смеси на динамику тепловыделения.

На основе анализа математического выражения закона действующих масс, записанного доя брутго-реакции горения углеводородного топлива:

Еа

V.

. ,,/ПСЛ .,„"02

Усн -Усь - (10)

где \¥сн, ц,^- мольные концентрации топлива и окислителя, псн, п0 -порядок реакции по углеводороду и окислителю, показано, что в области значений а > 2,0, характерных для НСС1-процесса, произведение у"™ . ^ в

формуле (10) слабо зависит от величины коэффициента воздуха. В диап^оне 2,0 < а < 3,0 не превышает 10%.

Аргумент экспоненциальной функции в выражении (10) для скорости химических реакций также не зависит явным образом от а. Значения энергии активации для всех элементарных реакций, входящих в кинетическую схему также как энергия активации для брутто-реакции в целом, заданы однозначно и в процессе расчета их величина не меняется. Температура, достигаемая при горении, от избытка воздуха зависит, однако в начальной стадии процесса горения эта зависимость себя не проявляет. В результате при всех значениях коэффициента избытка воздуха расчет по формуле (10) дает примерно одинаковый взрывной характер реакции горения. г

Эксперимента по самовоспламенению от сжатия смесей диэтилового эфира с воздухом показали, что задержка самовоспламенения и скорость те пловыделения на начальном участке основной фазы горения существенно изменяются в зависимости от величины коэффициента избытка воздуха На рисунке 3 представлена полученная на основе обработки экспериментальных

данных зависимость от а относительной скорости тепловыделения на начальном участке основной фазы сгорания. Определялась средняя скорость тепловыделения в пределах первых 10 °ПКВ от момента отрыва линии давления от линии сжатия. Как видно на рисунке 3, скорость тепловыделения на начальном участке основной фазы сгорания снижается по мере обеднения практически линейно. Еще одним фактором, который влияет на скорость сгорания в двигателях с НСС1-процессом, является доля остаточных газов в топливовоздушной смеси.

¿хМф, %/"пка

Рисунок 3 - Зависимость относительной скорости тепловыделения от а

Предложено учитывать влияние избытка воздуха и содержания продуктов полного сгорания при моделировании НСС1-процесса введением в расчет кинетики двух корректирующих функций, вид которых отражает экспериментально наблюдаемый характер влияния указанных двух факторов на динамику развития самовоспламенения и сгорания.

Влияние избытка воздуха на скорость химических реакций горения предлагается учитывать функцией ка - /(а), которая корректирует величину аргумента экспоненциальной функции в законе Аррениуса. Выражение для ка принято логарифмическим:

ка=Аа1п{о) + \, (11)

где Аа~ числовой коэффициент. По мере обеднения смеси значение ка увеличивается. При а =1 =1.

Коэффициент к^, учитывающий концентрацию продуктов сгорания,

представлен дополнительным множителем в законе действующих масс и имеет физический смысл концентрации. Так как темп накопления продуктов сгорания сказывается в большей степени на начальных стадиях процесса сгорания, для выражения к^ принята степенная функция вида:

И

где \|относительное количество продуктов сгорания, числовой коэффициент. Величина у ¿представляет собой отношение текущего количества продуктов сгорания к их количеству после полного завершения сгорания:

Ч>Ь = тъ/тъы ■ (13)

Верификация усовершенствованной модели была проведена на экспериментальных данных, полученных различными исследователями для разных видов топлива. При этом установлено, что числовые коэффициенты в выражениях (11) и (12) зависят от вида применяемого топлива. На рисунке 4 в качестве примера показано соответствие расчетных и экспериментальных данных для того же двигателя, для которого приведены индикаторные диаграммы на рисунке 2. Расхождения между расчетными и экспериментальными данными для двигателя, работающего на природном газе в диапазоне частот вращения от 800 до 2000 мин"1, не превысили 5%, а на других видах топлива-10%.

р. МП»

—•--экспериментальные индикаторные диаграммы

--расчетные индикаторные диаграммы

1 - а=2,43; 2 - а=2,61; 3 - а=2,87 Рисунок 4 - Сопоставление экспериментальных и расчетных (по уточненной модели) индикаторных диаграмм двигателя Volvo TD 100 (и=1400 мин'1)

В пятой главе проведено теоретическое исследование влияния регулировочных, режимных и конструктивных факторов на протекание процессов самовоспламенения и горения в HCCI-двигателе.

В качестве регулировочных факторов выбраны подогрев заряда на впуске и доля остаточных газов. Влияние подогрева заряда на впуске оценивалось в условиях четырехтактного двигателя с отношением хода поршня к диаметру цилиндра S/D=140/120 и степенью сжатия е=17, влияние доли остаточных газов - в условиях двухтактного двигателя с S/D=50/50 и е=6,5. В первом случае в качестве топлива был принят метан, во втором — метанол.

Исследования подтвердили существенное влияние обоих факторов на развитие процессов самовоспламенения и горения гомогенной топливовоздушной смеси. На основе опытных данных, полученных на рассмотренной в главе 3 установке, отмечено, что подогрев заряда на впуске, как фактор управления, обладает значительной инерционностью. Это затрудняет его применение на двигателях, работающих на резко переменных режимах.

В результате исследования влияния режимных факторов установлено, что частота вращения в существенно меньшей степени влияет на величину задержки самовоспламенения и динамику тепловыделения в основной фазе сгорания, чем величина коэффициента избытка воздуха.

Рисунок 5 - Зависимость оптимальной степени сжатия от состава топливовоздушной смеси

В качестве конструктивного фактора, который может быть использован для управления процессом HCCI, рассмотрена степень сжатия. Было изучено влияние степени сжатия на положение точки начала активного тепловыделения, индикаторный и эффективный КПД цикла при различных значениях а. Установлено, что каждому значению а соответствует свое значение степени сжатия ЕЛе0ПТ, при котором цг достигает максимума (рисунок 5). На величину е^опт заметное влияние оказывает частота вращения. Показано, что на бедных топливовоздушных смесях экстремум зависимостей це = /(в) выражен слабо, что позволяет при управлении процессом изменением степени сжатия ограничивать в некоторых пределах максимальное давление цикла без существенного снижения г|е.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена модель рабочего процесса двигателей с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси от сжатия, обеспечивающая воспроизведение момента начала основной фазы горения и адекватное описание динамики тепловыделения в этой фазе путем введения двух обоснованных функций, учитывающих влияние на кинетику реакций горения избытка воздуха и роста концентрации конечных продуктов сгорания.

2. На основе анализа экспериментальных данных, полученных на установке с компрессионным двигателем, а также структуры уравнений химической кинетики предложены математические выражения для функций, учитывающих влияние на кинетику реакций горения избытка воздуха и роста концентрации конечных продуктов сгорания. Установлено, что значения коэффициентов в математических выражениях указанных функций зависят от вида применяемого топлива.

3. Применение предложенной математической модели рабочего процесса двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси от сжатия позволяет в широком диапазоне изменения величины избытка воздуха предсказывать момент начала основной фазы сгорания, определять значения максимального давления цикла и индикаторной работы с погрешностью в пределах 10 %.

4. Результаты исследований влияния режимных, регулировочных и конструктивных факторов на развитие процессов самовоспламенения и горения в НСС1-двигателях, проведенных с помощью созданной математической модели, позволяют сделать следующие выводы:

1) основным режимным фактором, в зависимости от которого необходимо управление процессом самовоспламенения и сгорания гомогенной топливовоздушной смеси, является величина избытка воздуха, определяющая мощность двигателя на заданной частоте вращения;

2) при неизменной степени сжатия частота вращения в диапазоне от 800 до 2000 мин"1 слабо влияет на положение индикаторной диаграммы относительно ВМТ и по этому режимному параметру управление развитием процессов самовоспламенения и сгорания не требуется;

3) температура подогрева заряда на впуске оказывает существенное влияние на процессы самовоспламенения и горения, однако инерционность теплового режима делает этот фактор неприемлемым для управления НСС1-процессом в двигателях, работающих на переменных режимах;

4) эффективным способом управления НСС1-процессом в двигателях, работающих на переменных режимах, может быть изменение степени сжатия; при использовании этого способа управления значения степени сжатия, обеспечивающие максимальный эффективный КПД цикла, следует выбирать с учетом как величины коэффициента избытка воздуха, так и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Федянов, Е. А. Математическое моделирование самовоспламенения гомогенных метановоздушных смесей в ДВС / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Двигателестроение. - 2007. - №2. - С. 3-5.

2. Федянов, Е. А. Исследование возможности управления процессом сгорания HCCI с помощью изменения степени сжатия / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Известия ВолгГТУ. Серия "Процессы преобразования энергии и энергетические установки". Вып. 3: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 8. - С. 67-68.

3. Федянов, Е. А. Математическое моделирование индикаторного процесса в двигателе с самовоспламенением от сжатия гомогенной метановоздушной смеси / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Изв. ВолгГТУ. Серия "Наземные транспортные системы": межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. - Вып.2, № 8. - С. 73-76.

4. Федянов, Е. А. Моделирование основной фазы процесса сгорания в двигателе с самовоспламенением от сжатия гомогенной метановоздушной смеси / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Известия ВолгГТУ. Серия "Процессы преобразования энергии и энергетические установки": межвуз. сб. науч. ст. / науч. ред. Е. А. Федянов; ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. -Вып. 1,№ 6.-С. 11-13.

5. Федянов, Е. А. Особенности теплоотдачи в стенки цилиндра двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Изв. ВолгГТУ. Серия "Процессы преобразования энергии и энергетические установки". Вып. 2 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2009. - № 7. - С. 72-74.

В прочих изданиях

i 6. Математическое моделирование индикаторного процесса в

двигателе с самовоспламенением от сжатия гомогенной метановоздушной смеси / Г. П. Злотин, Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Сб. науч. тр. по матер, междунар. конф. Двигатель-2007, посвящ. 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н. Э. Баумана / МГТУ им. Н. Э. Баумана, Каф. "Поршневые двигатели". - М., 2007. - С. 57-61.

7. Федянов, Е. А. Моделирование динамики тепловыделения в двигателях с процессом HCCI / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // 4-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе: тез. докл. науч.-техн. конф., 29-30 янв. 2009 г. / Моск. автомобильно-дорожный ин-т (гос. техн. ун-т). -М., 2009. - С. 19-21.

8. Иткис, Е. М. Влияние степени сжатия на показатели цикла двигателя с HCCI-процессом / Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин, Е. А. Федянов // 5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе : тез. докл. юбил. науч.-техн. конф. (14 марта

2011 г.) / Московский автомобильно-дорожный гос. техн. ун-т (МАДИ). — М., 2011.-С. 134-135.

9. Федянов, Е. А. Моделирование основной фазы процесса сгорания в двигателях HCCI / Е. А. Федянов, Е. М. Иткис, В. Н. Кузьмин // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: (посвящается 50-летию ВлГУ): матер. XI междунар. н.-пр. конф., Владимир, 27-29 мая 2008 / ГОУ ВПО "Владимирский гос. ун-т". -Владимир, 2008. - С. 231 -234.

10. Кузьмин, В. Н. Моделирование тепловыделения в двигателе с рабочим процессом HCCI / В. Н. Кузьмин, Е. А. Федянов // Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: тр. всерос. с междунар. уч. н.-т. конф., 18-20 мая 2005 г. / Тольят. гос. ун-т, Автомех. ин-т. - Тольятти, 2005. - Вып.5. - С. 117-119.

11. Кузьмин, В. Н. Моделирование рабочего процесса двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси / В. Н. Кузьмин, Е. А. Федянов // Прогресс транспортных средств и систем - 2005: матер, междунар. науч.-практ. конф., (20-23 сент. 2005 г.) / ВолгГТУ и др. -Волгоград, 2005.-4.1.-С. 388-389.

12. Кузьмин, В. Н. Исследование динамики тепловыделения при самовоспламенении сверхбедных гомогенных газовоздушных смесей / В. Н. Кузьмин, С. И. Ивойлов // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: матер. 19 Межгосуд. н.-техн. семинара, [24-25 мая 2006 г.] / ФГОУ ВПО "Саратов, гос. аграрн. ун-т им. Н. И. Вавилова". - Саратов, 2007. - Вып. 19. - С. 62-64.

13. Кузьмин, В. Н. Математическая модель самовоспламенения гомогенной метановоздушной смеси / В. Н. Кузьмин, Е. А. Федянов // XI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 8-10 ноября 2006 г.: тез. докл. / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2007.-С. 80-81.

14. Кузьмин, В. Н. Моделирование рабочего процесса двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси / В. Н. Кузьмин, Е. А. Федянов // X Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 8-11 ноября 2005 г.: тез. докл. / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2006. - С. 68-69.

Подписано в печать £-2.^2013 г. Заказ № ¿/в. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета 400005, г. Волгоград, ул. Советская, 35

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Кузьмин Виктор Николаевич

04201355199

ВЫБОР СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ В ДВИГАТЕЛЯХ С САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ГОМОГЕННОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

05.04.02 - Тепловые двигатели

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Федянов Е. А.

Волгоград - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................................4

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ... 6

1.1. Принципы организации и перспективы применения рабочего процесса с самовоспламенением от сжатия гомогенной топливовоздушной смеси........................................................................................................6

1.2. Особенности процессов самовоспламенения углеводородных топлив и факторы, влияющие на протекание этих процессов..............14

1.3. Анализ возможных способов управления рабочим процессом НСС1............................................................................................................................................................19

1.4. Математические модели рабочего процесса НСС1................................25

1.5. Цель и задачи исследования......................................................................................33

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНДИКАТОРНОГО ПРОЦЕССА В ДВИГАТЕЛЕ С САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕМ

ГОМОГЕННОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ............................................36

2.1. Обоснование типа математической модели..................................................36

2.2. Общая структура математической модели индикаторного процесса в двигателе с самовоспламенением от сжатия гомогенной топливовоздушной смеси............................................................................................37

2.3. Определение параметров заряда в начале сжатия..................................38

2.4. Определение теплоты сгорания смеси..............................................................39

2.5. Расчет динамики тепловыделения........................................................................40

2.6. Определение теплоемкости, газовой постоянной и показателя адиабаты................................................................................................................................................42

2.7. Выбор кинетической схемы..........................................................................................43

2.8. Расчет теплоотдачи............................................................................................................50

2.9. Моделирование образования оксидов азота................................................53

2.10. Программная реализация модели........................................................................54

О 1 1 I Г»-* Л Т-. П Т(Л1ЛПП'ТЧ1 Т11 I и глттотттг С С

¿.11. ±±р\лэср.1\.а аД^лоати^ш вшДиш......................................

2.12. Заключение по главе......................................................................................................58

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА....................................................59

3.1. Конструкция двигателя, использованного для экспериментальных исследований....................................................................................59

3.2. Устройство экспериментальной установки..................................................60

3.3. Система индицирования................................................................................................61

3.4. Особенности экспериментальных исследований....................................64

3.5. Заключение по главе..........................................................................................................65

Глава 4. УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ

МОДЕЛЬ НСС1-ПРОЦЕССА......................................................................................................66

4.1. Уточнение математической модели процесса тепловыделения 66

4.2. Верификация уточненной математической модели................................74

4.3. Заключение по главе..........................................................................................................77

Глава 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ, РЕЖИМНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАЗВИТИЕ ПРОЦЕССОВ

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ В НСС1-ДВИГАТЕЛЯХ .... 79

5.1. Влияние подогрева заряда на впуске..................................................................79

5.2. Влияние степени рециркуляции отработавших газов........................81

5.3. Влияние качественного состава топливовоздушной смеси..........83

5.4. Влияние частоты вращения коленчатого вала..........................................84

5.5. Влияние степени сжатия................................................................................................86

5.6. Заключение по главе........................................................................................................91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................................................93

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................95

ВВЕДЕНИЕ

Продолжающийся рост парка транспортных средств и технологических машин, оснащенных поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС), требует дальнейшего поиска путей улучшения эксплуатационной топливной экономичности этих двигателей и уменьшения ими вредных выбросов в окружающую среду. В связи с этим в последнее время отмечается интерес к способу организации рабочего процесса, называемого часто НСС1-процессом, при котором сочетаются самовоспламенение от сжатия и гомогенный топливовоздушный заряд. В этом случае можно получить заметное снижение удельного расхода топлива, а также выбросов оксидов азота и твердых частиц. Данное диссертационное исследование посвящено развитию способов математического моделирования НСС1-процесса и на этой основе выбору эффективных способов управления им, а потому актуально.

Целью исследования является создание физически обоснованной математической модели, позволяющей прогнозировать индикаторные показатели двигателя с НСС1-процессом и их изменение в зависимости от режимных, регулировочных и конструктивных факторов и, тем самым, обеспечивающей возможность выбора способов управления этим процессом в заданном диапазоне режимов работы. В ходе работы был выбран тип и структура математической модели, проведены экспериментальные исследования, на основе данных которых предложен обоснованный способ адекватного воспроизведения динамики тепловыделения в основной фазе сгорания в двигателе с НСС1-процессом.

Научная новизна исследования заключается, прежде всего, в предлагаемом способе учета влияния избытка воздуха и продуктов полного сгорания при моделировании на скорость реакций самовоспламенения и горения в гомогенной топливовоздушной смеси. Кроме того, теоретически изучены особенности управления рабочим процессом НСС1-двигателей путем изменения степени сжатия.

Теоретическая и практическая значимость определяется возможностью адекватного описания с помощью однозонной математической модели процессов

самовоспламенения и горения гомогенного заряда. Результаты исследований управления процессом путем изменения степени сжатия служат основой для создания конструкций устройств, реализующих данный метод управления.

В работе использованы как теоретические, так и экспериментальные методы исследования.

На защиту выносятся способ учета влияния коэффициента избытка воздуха и концентраций продуктов полного сгорания на динамику развития процессов воспламенения и сгорания, методика выбора кинетических схем реакций для моделирования процессов воспламенения и сгорания, особенности управления рабочим процессом в НСС1-двигателях за счет изменения степени сжатия.

Достоверность научных положений работы обусловливается использованием фундаментальных положений термодинамики и химической кинетики при моделировании рабочего процесса, подтверждением результатов моделирования экспериментальными данными.

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях в ВолгГТУ (Волгоград, 2005 г.), ТГУ (Тольятти, 2005 г.), МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва, 2007 г.), ВлГУ (Владимир, 2008 г.), МАДИ (Москва, 2009 г., 2011 г.).

Работа выполнялась на кафедре "Теплотехника и гидравлика" Волгоградского государственного технического университета в период с 2003 по 2012 гг.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю -доктору технических наук, профессору Федянову Евгению Алексеевичу. Автор признателен кандидатам технических наук, доцентам Иткису Евгению Марковичу за ценные консультации и Шумскому Сергею Николаевичу за помощь в подготовке экспериментальной установки, а также всем сотрудникам кафедры, содействовавшим выполнению настоящей работы.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Принципы организации и перспективы применения рабочего процесса с самовоспламенением от сжатия гомогенной топливовоздушной смеси

Особенности рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания в основном определяются, с одной стороны, способом получения и состоянием рабочей смеси в камере сгорания и, с другой - способом инициирования горения.

Состояние топливовоздушной смеси в камере сгорания к моменту воспламенения может быть однородным и гомогенным или характеризоваться неодинаковой концентрацией топлива по объему камеры сгорания и негомогенностью смеси, то есть различием фазовых состояний топлива и окислителя. Начало горения может быть инициировано принудительно, например электрической искрой, или быть следствием самовоспламенения топлива.

Принципиально возможны четыре схемы организации рабочего процесса при различных сочетаниях состояния топливовоздушной смеси в камере сгорания и способа инициирования горения (рисунок 1.1).

В настоящее время подавляющее большинство двигателей внутреннего сгорания по принципу организации рабочего процесса относятся к одному из двух типов.

Первый тип - это двигатели, в которых топливовоздушная смесь приготавливается таким образом, что к моменту начала горения она оказывается практически однородной и гомогенной. Горение в этих двигателях инициируется, как правило, электрической искрой.

В двигателях второго типа топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания и самовоспламеняется под действием высокой температуры нагретого в результате быстрого сжатия воздуха. Топливовоздушная смесь в

Рисунок 1.1 - Возможные принципы организации рабочего процесса

камере сгорания этих двигателей в ходе всего горения неоднородна по составу.

ГЗ nTirirrirraTTfTV ттаппАГА TTITTO Т/ЛФЛГЧТ та ^тгтташ т тпи ini'T'T ттпттг'П'гаттгт *тт /л rm»«

J-» дон! а1Ы1лл х i^jjuui l i-iiiu., i\u w у Дч^т nojDiDuio ДЬИ1 ci i^ji/imjh v^ i wiviw

генным зарядом и принудительным зажиганием, сгорание топлива происходит во фронте пламени, который распространяется по камере от источника зажигания. Скорость распространения пламени зависит от состава горючей смеси и интенсивности движения газа в камере сгорания.

В двигателях второго типа, которые называют дизельными, горение в большей части идет по диффузионному механизму, то есть продолжительность горения и его полнота сильно зависят от интенсивности физических процессов испарения топлива и перемешивания его паров с воздухом.

Оба указанных выше типа двигателей достигли высокой степени совершенства. Возможности дальнейшего улучшения их показателей за счет воздействия на протекание внутрицилиндровых процессов практически исчерпаны. Для того чтобы удовлетворить нынешним экологическим требованиям к автомобилям, приходится оснащать их двигатели сложными и дорогостоящими системами нейтрализации отработавших газов.

Рабочий процесс с неоднородной расслоенной топливовоздушной смесью, получаемой путем впрыскивания топлива в камеру сгорания вблизи ВМТ, и принудительным зажиганием был реализован, начиная с 50-х годов прошлого века, в большом числе экспериментальных вариантов [19, 70, 93] и доведен к началу нынешнего столетия для серийно выпускаемого двигателя фирмой Mitsubishi [58]. При такой организации процесса появляется возможность качественного регулирования мощности двигателя и бездетонационной работы с оптимальными с точки зрения топливной экономичности значениями степени сжатия. Несмотря на указанные существенные преимущества рабочий процесс с впрыскиванием топлива в цилиндр вблизи ВМТ и принудительным зажиганием не получил пока широкого применения вследствие сложности управления им на переменных режимах работы и нейтрализации оксида азота в отработавших газах в условиях присутствия в них свободного кислорода.

Рабочий процесс, в котором сочетаются гомогенный топливовоздушный заряд в камере сгорания и самовоспламенение от сжатия, лишь недавно стал объектом исследований. Считалось, что самовоспламенение предварительно перемешанных топлива и воздуха приводит к недопустимо большой скорости нарастания давления. Однако в 1978 году в ходе испытаний двухтактного мотоциклетного двигателя в японском институте "Clean Engine Research" [23, 24] было обнаружено, что при самовоспламенении сильно обедненного заряда, разбавленного остаточными газами, скорость нарастания давления лежит в допустимых пределах. В дальнейшем были проведены исследования этого рабочего процесса на четырехтактном двигателе [98]. В англоязычной литературе для указания на такой способ работы широкое распространение получила аббревиатура HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition).

J_L oUa

i

j'S'.'ffl.j

I

а б в г

Рисунок 1.2 - Принцип работы НСО-двигателя

На рисунке 1.2 показан принцип работы ДВС с процессом НСС1. В начале процесса однородная топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр, сжимается поршнем (рисунок 1.2, а). Во время движения поршня к ВМТ температура и давление в цилиндре возрастают, при этом в топливовоздушной смеси начинают протекать предпламенные реакции окисления топлива (рисунок 1.2, б). В результате протекания этих реакций образуются активные центры - нестабильные промежуточные компоненты окисления топлива. Ввиду некоторой неоднородности топливовоздушной смеси по цилиндру в зонах с большей концентрацией активных центров, при определенных температуре и давлении, образуются начальные очаги самовоспламенения (рисунок 1.2, в). Энергия, получаемая от этих очагов, идет на разогрев оставшейся части топливовоздушной смеси, вследствие чего

очаги самовоспламенения возникают во всем объеме смеси. Происходит объемный взрыв, сопровождающийся возникновением видимого свечения во всем объеме камеры сгорания (рисунок 1.2, г). Для того чтобы избежать недопустимо больших градиентов давления в цилиндре, в двигателях с рабочим процессом НСС1 используют обедненные топливовоздушные смеси. Последнее приводит к снижению максимальной температуры сгорания и, соответственно, к уменьшению образования оксидов азота.

Как показали испытания первых опытных образцов двигателей с процессом НСС1, применение такого способа организации рабочего процесса в ДВС позволяет повысить топливную экономичность и снизить выбросы оксида азота и не-сгоревших частиц по сравнению с двигателями первых двух типов.

КПД двигателей с рабочим процессом НСС1 выше, чем у бензиновых двигателей с искровым зажиганием, и близок к КПД дизелей [27, 55, 92, 97]. Это является следствием того, что:

- в двигателе с рабочим процессом НСС1 нет потерь на дросселирование;

- НСС1-двигатели имеют высокую степень сжатия (до 40 единиц) [86];

- продолжительность сгорания смеси в этих двигателях меньше, чем у двигателей с искровым зажиганием (4...7 °ПКВ против 30...40 °ПКВ), то есть подвод теплоты происходит практически при постоянном объеме;

- в двигателях с процессом НСС1 коэффициент избытка воздуха в два и более раза выше, чем в двигателях с искровым зажиганием, что наряду с высокой степенью сжатия, способствует росту термического КПД. НСС1-двигатели имеют более низкий, чем двигатели с искровым зажиганием, уровень оксидов азота в отработавших газах [22, 27, 54], а также более низкие уровни оксидов азота и твердых частиц, чем в отработавших газах дизелей [54, 88]. Пониженный уровень выбросов этих компонентов - следствие однородного перемешивания топлива и воздуха, а также относительно низкой температуры горения топливовоздушной смеси.

Максимальная температура цикла в двигателях с рабочим процессом НСС1 достигает 1700... 1800 К. Известно, что при значениях температуры свыше 1800 К

скорость образования оксидов азота растет экспоненциально. Учитывая, что максимальная температура цикла в обычных дизелях составляет 1800...2300 К, а в двигателях с искровым зажиганием - 2400...3100 К, содержание оксидов азота в отработавших газах HCCI-двигателей ниже на 1...2 порядка по сравнению с двигателями двух других названных типов. Хотя современные трехкомпонентные нейтрализаторы позволяют существенно снизить выбросы оксидов азота в атмосферу, уменьшенное содержание оксидов азота в отработавших газах, покидающих цилиндр, является важным преимуществом, так как позволяет упростить и удешевить систему нейтрализации.

Еще одно преимущество рабочего процесса HCCI - его неприхотливость к топливу. Проведенные исследования доказывают возможность работы двигателя с этим рабочим процессом на газовых топливах, бензине, этаноле, дизельном топливе и других [38, 44, 45, 50, 57, 64, 76, 85, 87, 90].

Как было отмечено выше, впервые процесс с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси был реализован на двухтактном мотоциклетном двигателе на режиме частичной нагрузки с дросселированием впуска. Самовоспламенение обеспечивалось искусственн�