автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Конвертирование дизеля с наддувом и полуразделенной камерой сгорания в газодизель модернизацией топливоподающей системы

На правах рукописи

э с с •"V

Седелев Константин Петрович

КОНВЕРТИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЯ С НАДДУВОМ И ПОЛУРАЗДЕЛЕННОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ В ГАЗОДИЗЕЛЬ МОДЕРНИЗАЦИЕЙ ТОПЛИВОПОДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.04.02 - "Тепловые двигатели"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 1998

Работа выполнена в Южно-Уральском государственном университете на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания".

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Е.А. Лазарев.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор B.C. Кукис; кандидат технических наук, доцент М.В. Марков.

Ведущее предприятие ОАО "Челябинский тракторный завод".

Защита состоится 16 декабря 1998 г., в 15 часов, на заседании диссертационного совета К 053.13.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Южно-Уральском государственном университете по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан *" 6" Я 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент В.В. Жестков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное потребление жидких нефтяных топлив сопровождается возникновением ряда серьезных проблем. Нефть относится к не-возобновимым источникам энергии. Высокая потребность в жидких топливах часто заставляет производителей нефтепродуктов использовать сырье с большим содержанием вредных компонентов, что ведет к повышению себестоимости моторных топлив. По оценкам экологов, на сегодняшний день двигатели стали основными источниками загрязнения окружающей среды. Между тем имеются большие запасы высококачественного моторного топлива не требующего для использования в ДВС сложной технологической переработки - газового топлива. Использование газовых топлив позволяет расширить ресурсы моторных топлив и снизить их себестоимость, частично решить экологические проблемы, увеличить ресурс заботы двигателей. В этой свя%и диссертационная работа посвящена конвертиро-занию широко распространенного дизеля Д-160 производства ОАО "Челябинский факторный завод" в газодизель. На базе дизеля Д-160 ОАО "ЧТЗ" выпускает ди-1ель-генераторные установки ДГУ-60 и ДГУ-100. Разрабатываемый газодизель федиазначен для расширения гаммы силовых агрегатов генераторных установок; >н также может использоваться для привода других стационарных агрегатов - наосов, компрессоров и пр.

Газодизельный рабочий цикл известен, однако реализация его в конкрет-ом дизеле с наддувом и полуразделенной камерой сгорания нуждается в теоре-ическом обосновании с использованием методов математического моделирова-ия, предполагает разработку технических мероприятий с экспериментальной ценкой их эффективности.

Цель работы. В этой связи целью данной работы является конвертирование >аггорного дизеля с наддувом а газодизель с комбинированным смесеобразова-*ем.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью сформулиро-ды и решены следующие задачи:

1. Анализ и обоснование способа конвертирования дизеля в газодизель и вида используемого газового топлива.

2. Адаптация методики синтеза для моделирования рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием и наддувом.

3. Оценка влияния регулировочных и конструктивных параметров систем топливоподачи и воздухоснабжения на показатели рабочего цикла газодизеля использованием математического моделирования.

4. Модернизация топлнвоподаюшей системы дизеля при конвертировании его в газодизель с комбинированным смесеобразованием.

5. Экспериментальная оценка эффективности совершенствования рабочего цикла газодизеля изменением параметров систем топливоподачи и воздухоснабжения.

Методы исследования. Теоретическое обоснование основных показателе® газодизельного рабочего цикла выполнено с использованием методики математического моделирования рабочего цикла дизеля, адаптированной к циклу газодизеля; с комбинированным смесеобразованием, и реализацией на ПЭВМ. Экспери ментальная оценка достоверности теоретического исследования и проверка рабо тошособности системы топливоподачи проведена экспериментальным методок на установке, оснащенной полноразмерным газодизелем, нагружающим устройст вам, комплексом измерительной в регистрирующей аппаратуры.

Объект исследования. В качестве объекта исследования использован газо дизель с наддувом и комбинированным смесеобразованием, созданный на баз дизеля Д-160 путем модернизации систем топливоподачи и воздухоснабжения.

Научная новизна. Адаптирована методика синтеза для моделирования рг

бочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием. Выявлены зш

чения кинетических констант процесса сгорания и определен характер их измеш

ния при изменении величины и угла начала подачи запальной порции жидкого тс

шива в газодизеле с наддувом и камерой сгорания ЦНИДИ. Теоретически и эю

периментально оценены мероприятия по снижению тепломеханической натр;

жени ости газодизеля, включающие ограничение относительной величины

4 :

меньшение угла начала подачи запальной порции топлива, применение проме-угочного охлаждения газовоздушной смеси, уменьшение числа сопловых отвергни распылителя топлявоподающей форсунки в газодизельном режиме, сниже-яе степени сжатия. Разработаны способ и устройство регулирования топливопо- • 1чи в газодизеле с наддувом и комбинированным смесеобразованием.

Практическая ценность. Рекомендованы конструктивные и регулировоч-¡ле параметры топлявоподающей аппаратуры, обеспечивающие снижение тепло-гханической нагруженности газодизеля. Разработана оригинальная система топ-1воподачи для газодизеля, обеспечивающая на исследованных режимах устойчи-ю работу по дизельному и газодизельному процессам и сохраняющая степень ¡равномерности частоты вращения при работе по регуляторной ветви внешней :оростной характеристики идентичной таковой в базовом дизеле. Обеспечена »зможность использования газодизеля в ДГУ-60 и ДГУ-100.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований исполь-ваны в ОАО "ЧТЗ" и ГосНИИ "ГГГ" при создании газодизельной модификации ¡зеля Д-160. Указанное подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждать на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского со-ава ЮУрГУ (1995-1998 г.г.) и ЧГАУ (1997-1998 г.г.), международных научно-шических конференциях МГТУ ("Двигатель-97", Москва, 1997 г.) и ЧВВАИУ елябинск, 1998 г.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 5 печатных удах.

Объем работы. Диссертация состоит го введения, пяти глав, заключения, иска использованных источников и приложений. Общий объем работы 241 е., в и числе 105 с. основного текста, 27 с. иллюстраций и 10 с. таблиц. Список яс-пьзованной литературы содержит 52 наименования.

На защиту выносятся:

1. Особенности методики синтеза рабочего цикла газодизеля с комбинированы смесеобразованием.

2. Закономерности изменения кинетических констант процесса сгорания в газодизеле при использовании двухкомпонентного топлива.

3. Результаты теоретического обоснования направлений совершенствования рабочего цикла газодизеля.

4. Функциональные и конструктивные решения по модернизации топливо-подающей системы дизеля при конвертировании в газодизель с комбинированным смесеобразованием.

5. Результаты экспериментального исследования показателей рабочего цикла газодизеля при изменении параметров систем топливоподачи и воздухоснаб-жения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во впадении раскрывается актуальность темы диссертационной работы, приводятся цель исследования, положения выносимые на защиту, научная новизна, практическая ценность и реализация результатов, дается краткий обзор содержания работы.

В первой главе диссертационной работы обосновываются вид газового топлива и схема конвертирования дизеля в газовый двигатель, рассматриваются проблемы реализация выбранной схемы конвертирования.

Сравнительный анализ различных видов газовых теплив, пригодных для применения в ДВС (природный газ, сжиженный газ, угольный и искусственный газы, водород), показывает, что рациональным, с точки зрения величины разведанных запасов (или возможностей для производства в необходимых количествах) является использование природного газа. Рассмотрение физико-химических и моторных свойств природного газа позволяет выделить ряд преимуществ при использовании в ДВС в сравнении с жидкими топливами: увеличение ресурса двигателей, сокращение суммарных эксплуатационных расходов, снижение токсичности отработавших газов и др.

Анализ конструкций современных поршневых газовых двигателей, различающихся гремя основными признаками: способом воспламенения рабочей смеси, способом смесеобразования и числом тактов, показывает, что в настоящий момент, с учетом потребительского спроса, конструкции базового дизеля и предъявляемых требований (минимизация конструктивных изменений, возможность использования серийно-выпускаемой газовой аппаратуры, сохранение возможности эксплуатации на дизельном топливе), оптимальным в результате конвертирования является четырехтактный газодизель с комбинированным смесеобразованием: внешним по газовому и внутренним по жидкому запальному топливу.

На основании анализа литературных источников выделяется ряд проблем присущих газодизельному циклу, главной из которых является рост тепломеханической нагруженности при частичном замещении жидкого топлива газообразным, что проявляется в повышении максимальных давления цикла Рта* и быстроты его нарастания \УР щ^,, максимальной температуры цикла Тщ» и тепловой нагружетто-сги распылителя форсунки, характеризуемой его температурой Указанное обусловлено особенностями воспламенения и сгорания двухкомпонентного (состоящего го газовой и жидкой составляющих) топлива в газодизеле.

В заключении первой главы сформулирована цель и поставлены задачи исследования. -

Вторая глава диссертации посвящена математическому «моделированию и совершенствованию рабочего цикла газодизеля. Проводится анализ особенностей процесса сгорания двухкомпонентного топлива. Рассматривается методика синтеза рабочего цикла дизеля, адаптированная, путем учета особенностей комбинированного смесеобразования и сгорания двухкомпонентного топлива, для газодизеля с комбинированным смесеобразованием. Особенностью методики являются следующие положения:

1. Учет физико-химических свойств.двухкомпонентного топлива производится путем перехода к условному "приведенному" топливу, характеризующемуся "приведенными" элементарным химическим составом, теплотой сгорания и теоретически необходимым количеством воздуха ддя его сгорания.

7

2. Учет изменения состава рабочего тела при определении давлений, удел ного объема и молекулярной массы производится для единицы массы заряда учетом топлива, участвующего во внутреннем смесеобразовании.

3. Процесс сгорания топлива рассматривается как процесс подвода тепло! с учетом изменения состава образующихся и участвующих в нем газов.

4. Унимодальная функция И.й. Вибе в целях обеспечения достаточной то ности используется в модифицированном виде, учитывающем наличие двух эк тремумов на дифференциальной характеристике выгорания топлива.

5. Для сравнительного анализа процесса выгорания топлива выполняет критериальная оценка его качества.

Математическая модель рабочего цикла отдельными блоками включает я тематические модели процессов впуска, сжатия, сгорания и расширения, а так критериальную оценку качества процесса сгорания и определение индикатор» показателей.

Осуществляется переход от двухкомпонентного топлива к "приведенном топливу, обладающему "приведенными" характеристиками - элементарным > мнческнм составом Сф, Нщ,, Ощ.

Спр = ВтС1 + (1-ёт)С, (1); Нп^Нг-ЧНЙН, (2); Опр = Ета + (1-8г)0, (: и теплотой сгорания Нащ,

Навр = ёт Нет + 0-6г) Нц,

где gf- массовая доля топлива, участвующая во внешнем смесеобразоваш от общей цикловой подачи; Сг, Нт, От, С,Н, О - содержание углерода, водород кислорода соответственно для топлива поданного на впуске в участвующего внутреннем смесеобразовании; Нщ, Ни - низшая теплота сгорания для топлива ] данного на впуске и участвующего во внутреннем смесеобразовании соответ венно, МДж/кг.

"Приведенное" теоретически необходимое количество воздуха для сгорш топлива рассчитывается по традиционным зависимостям с использованием зна ний Сцр, Нор, Оцр.

*

Доля выгоревшего топлива определяется по зависимости Е.А. Лазарева, основанной на использовании уравнения И.Й. Вибе

х = 1 - ехр[-6,908(ф /фк)тн_т°(ф/фг)то + 1Ь

при ф > фи, Шн = Шо, (5)

где <рн - продолжительность начального периода процесса сгорания, град ПКВ; <pz - продолжительность процесса сгорания, град ПКВ; та, Шо - показатели характера сгорания в начальном и основном периодах процесса сгорания.

Параметры рабочего тела в конце элементарного участка синтеза определяются с использованием уравнения динамики процесса сгорания предложенного А.Н. Лавриком и модифицированного Д.К. Алексеевым

Pj = KqJJW~l)R,cp/ (Vj-1 ц R.Ти» Дх + 1] -(ч/(а/ ч/(а,)) /D), (6)

где qz - обшая удельная использованная теплота сгорания, МДж/кг; — отношение теплоемкостей pa6q4ero тела в конце элементарного участка синтеза; Hj,cp - молекулярная масса рабочего тела на элементарном участке, кг/кмоль; v, -значение коэффициента изменения массы рабочего тела на элементарном участке; ц R - универсальная газовая постоянная, МДж/(кмоль • К); Tj - температура яа участке, К; Ах - доля топлива, выгоревшая на элементарном участке; 4/(04) - кинематическая функция перемещения поршня; D = v¡ (3j_v / v,_i (i,, где Pj -значение действительного коэффициента молекулярного изменения на элементарном участке.

Методика позволяет с достаточной точностью моделировать рабочий цикл газодизеля. Выбор исходных данных и граничных условий выполнен на основа-щи накопленных рекомендаций для дизеля Д-160, результатов предварительного (нализа индикаторных диаграмм газодизеля, а также рекомендаций литературы.

Оценка коэффициента эффективности процесса сгорания § выполнялась с гспользованием зависимости

4 = 1-2,38-ф2/(п-а), (7)

где п - частота вращения коленчатого вала, мин"1; а - коэффициент избытка оздуха.

С использованием методики выполнено теоретическое исследование влияния относительной величины запальной порции топлива й на показатели рабочего цикла газодизеля и оценены мероприятия по его совершенствованию для двух уровней мощности, необходимых при работе в составе ДГУ-60 (рис.1) и ДГУ-100 (рис.2). Анализ результатов показывает, что увеличение доли замещаемого жидкого топлива сопровождается существенным ростом максимальных значений давления газов Ртах, быстроты его нарастания Wp максимальной температуры цикла Твих-

Снижение тепломеханической нагруженное™ газодизеля может быть достигнуто рядом мероприятий - ограничением относительной величины П и снижением утла начала подачи в1ВД запальной порции топлива, применением промежуточного охлаждения газовоздушной смеси (ПО ГВС), уменьшением числа топли-воподающих отверстий распылителя ¡с в газодизельном режиме и степени сжатия е. Рассмотрены варианты их индивидуального и комплексного применения.

Для газодизеля установки ДГУ-60 целесообразно ограничение О величиной 0,3 и уменьшение угла опережения подачи запального топлива в,»,* Эффективно снижение числа сопловых отверстий распылителя и степени сжатия. При этом существенно снижаются максимальное давление и быстрота его нарастания при приемлемой эффективности и экономичности рабочего цикла.

Для газодизеля ДГУ-100, помимо рассмотренных вариантов снижения тепломеханической нагруженяоета, в связи с необходимостью повышения мощности, оценивалось влияние промежуточного охлаждения газовоздушной смеси. Последнее снижает Рща* и Тщ^.

Третья глава диссертации посвящена вопросам модернизации топливопо-дающей системы базового дизеля при конвертировании его в газодизель. Модернизированная система, рис. 3, обеспечивает эксплуатацию газодизеля в дизельном и газодизельном режимах. В дизельном режиме работы газовое топливо не подается, система топливоподачи функционирует как в базовом дизеле. Для подачи газового топлива в газодизельном режиме используется способ подачи путем

ю

Рис. 1. Влияние относительной величины запальной порции топлива на показатели рабочего цикла газодизеля:

-п=1250 минОг=сопЛ, 9^=22 град ПКВ, е =14,5,

--п=1250мин'1, Ст=соп;>г, 0га=17градГЖВ, е=14,5, ¡=5;

---п=1250 мин"', С,=со1т, 9вд=16,5градПКВ, е=14,0,

.....п=1250 мин"', С,=сотг, 9^=17,5 градПКВ, £ =14,5, ^=1;

----п=1250 мин'1, О,=сопй, ега=17 градПКВ, е=14Д ¡«=1;

* п=1250мин", О^сопЛ, 9,^-22градПКВ, е =14,0, ¡,=5

и

170

О 0,1 0.2 ОД 0,4 0,5- 0,6 0,7 0,8 0,9 1 О

Рис. 2. Влияние относительной величины запальной порции топлива на показатели рабочего цикла газодизеля. п=1250 мин"1, P,=const, 0ШД=24 градПКВ, е=14,5, i=5;

• n=I250 мин"', Prconst, 8„»=24 град ПКВ, £=14,5, у=5,ПОГВС ■ п=1250 мин ', Prconst 9„/=17 град ПКВ, е =14,5, i=5, ПО ЛВС - if=1250 мин"1, Prconst, 9^=17 град ПКВ, е=14,0, 1=5;ПОГВС -п=1250мин\ P,=const, евд=17 град ПКВ, с =14,5, 1~1,ПОГВС

• п=1250 мин ', Prconst, 9ВД=17 град ПКВ, е=14,0, 1=1;ПОГВС

12

Рис.3. Схема системы топливоподачи газодизеля: 1 - турбокомпрессор; 2 - дозатор газа; 3 - смеситель; 4 - газовый редуктор низкого давления; 5 - датчик давления газа; 6 - манометр; 7 - контрольная лампа; 8 - реле; 9 - сигнальная лампа; 10 - реле, 11 - переключатель режима работы; 12 - предохранитель; 13 - подогреватель газа; 14 - расходный газовый вентиль; 15 - манометр; 16 - наполнительный вентиль; 1? - баллоны высокого давления, 18 - газовый редуктор высокого давления; 19 - датчик аварийного падения давления газа; 20 - предохранительный клапан; 21 - электромагнитный клапан; 22 - подвижная муфта; 23 - ролики; 24 - двуплечий рычаг; 25 - пружина регулятора; 26 - электромагнит; 27 - выключатель; 28 - регулируемый упор; 29 - пневмомеханический клапан; 30 - тяга регулятора; 31 - грузы регулятора; 32 - вертикальный валик регулятора; 33 - наружный рычаг регулятора; 34 -регулируемый упор максимальной подачи; 35 -регулируемый упор холостого хода; 36 - трехплечий рычаг регулятора; 37- подвижный ограничитель; 38 - тяга рейхи ТНВД; 39 -промежуточный охладитель; 40 - воздухоочиститель; А - полость первой ступени газового редуктора низкого давления, Б - полость над диафрагмой второй ступени; В - полость разгрузочного устройства; Г - полость под диафрагмой второй ступени

всасывания под действием разряжения во впускном тракте. Подача осуществляется перед компрессором агрегата наддува 1 при помощи смесителя 3. При движении по каналам рабочего колеса компрессора происходит интенсивная турбулиза-ция газовоздушной смеси и за счет этого обеспечивается ее дополнительная гомогенизация. Подача жидкого топлива ограничивается при помощи упора 28, закрепленного на тяге 38 рейки ТНВД и взаимодействующего с подвижным ограничителем 37, который при включении переключателем 11 газодизельного режима устанавливается электромагнитом 26 напротив упора. Регулирование топливоподачи в условиях изменяющейся нагрузки осуществляется главным образом за счет изменения подачи газового топлива. Для осуществления автоматического управления топливоподачей при работе по регуляторньш ветвям скоростных характеристик в систему включен пневмомеханический клапан 29, выполненный в виде податливого упора тяги рейки ТНВД, что позволяет управлять работой газового редуктора низкого давления (ГРНД) 4 и, тем самым, обеспечивать требуемую подачу газового топлива. В случае увеличения частоты вращения коленчатого вала сверх заданного значения, регулятор ТНВД перемещает тягу 38 рейки ТНВД на уменьшение подачи, воздействуя на шток пневмомеханического клапана 29, который сообщает полость Г под диафрагмой второй ступени ГРНД с полостью максимального разряжения в диффузоре смесителя 3. ГРНД перекрывает подачу газового топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала, регулятор перемещает тягу 38 рейки ТНВД на увеличение подачи топлива, пневмомеханический клапан 29 под воздействием пружины закрывается и подача газового топлива возобновляется.

Предусмотрена защита газодизеля от перегрузки, исключающая подачу газового топлива в случае отсутствия ограничения подачи жидкого топлива.

По данной схеме подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение.

В четвертой главе диссертации приведены описание объекта исследоваши с иллюстрацией фрагментов топливоподающей системы и общего вида газодизе ля, принципиальная схема экспериментального стенда и установки датчиков; дань

14

характеристики газовой аппаратуры, перечень измеряемых параметров и средств измерения; описаны этапы и последовательность экспериментального исследования; выполнена оценка погрешностей измерений.

Пятая глава посвяшена экспериментальной оценке эффективности разработанных мероприятий по совершенствованию рабочего цикла газодизеля и проверке работоспособности системы топливоподачи.

Приводятся регулировочные характеристики по относительной величине запальной порции топлива £1. Отмечается, что уменьшение О сопровождается улучшением параметров экономичности и мощности, характеризуемых значениями и Ме. При этом наблюдается существенный рост показателей механической нагруженности, характеризуемой величинами Рта, и \Урпмх, и тепловой нагруженное™, характеризуемой температурой распылителя форсунки <р. Это объясняется увеличением длительности периода задержки воспламенения и сокращением продолжительности процесса сгорания, выявленным при анализе индикаторных диаграмм, рис.4. Работа газодизеля при компромиссном угле начала подачи запального топлива 9под= 22 град ПКВ (обепечиваюшем на жидком топливе практически одинаковые показатели в сравнении с базовым вариантом 9гог=24 град ПКВ) в зо-те нагрузок близких к Н. = 88 кВт (Ре = 0,58 МПа, газодизель для ДГУ-60) требу-гг, из условия обеспечения надежности работы подшипников, газового стыка и включения перегрева распылителя, ограничения запальной порции топлива ветчиной ¿2= 0,3.

Приводятся регулировочные характеристики по углу опережения подачи за-гального топлива 6тд. Уменьшение 0поЯ позволяет добиться снижения параметров «еханической и Рщи) и тепловой (1р) нагруженности.

Снижение угла начала подачи запального топлива впол до 17 град ПКВ при гспользовании промежуточного охладителя позволяет достигать при £1 = 0,3 и лизких, в сравнении с вариантом газодизеля без ПО ГВС ггри 0да1= 22 град ПКВ, качениях максимального давления газов Р^ и температуры распылителя ^х ющности К более 100 кВт (Ре = 0,66 МПа).

х

к 2000

1500 1000

500 Р

МПа 8

. 6 4 2

Хщг 0,8 0,6 0,4 0,2

Т

и ✓ ------

/\Р

А

ч\ Л

Г.

1/

ы

1

Л

V

\ уу.

........ ]

1 . , 1 V ______

1/фад 0,08

0,06

0,04

0,02

270

300 330 360 390

420

450

Ф

фад

Рис. 4. Индикаторные диаграммы давления Р и температуры Т газа в цилиндре и характеристики выгорания топлива в газодизеле: ■ газодизельный процесс, п=1250 мин'1, От=5,6 кг/ч, 0=0,3, Р,=0,89 МПа; • дизельный процесс, п=1250 мин'1, От=5,6 кг/ч, Р,=0,87 МПа

Применение распылителя с уменьшенным до и = 3 количеством топливопо-дающих отверстий в газодизеле с промежуточным охлаждением газовоздушной смеси на режиме номинальной частоты вращения п = 1250 мин*1 при мощности N£=140 кВт (Рс = 0,93 МПа, газодизель для ДГУ-100) позволяет уменьшить максимальное давление газов Р^ на 0,8 МПа.

Сравнительный анализ изменения параметров рабочего цикла в дизельном и газодизельном режимах проводился при работе двигателя по нагрузочной характеристике, рис.5. По мере увеличения нагрузки, в газодизельном режиме, в сравнении с дизельным, наблюдается превышение показателей механической (\УР п«х и Ртах) и тепловой ((р) нагружекности элементов, образующих внутрицилиндро-вое пространство, что не позволяет достигать в газодизельном режиме уровня мощности более 90 кВт (Ре = 0,6 МПа).

При реализации газодизельного цикла, на режимах внешней скоростной характеристики, рис.6, двигатель работает устойчиво. В диапазоне частот вращения в = 1250... 1320 мин"1 происходит автоматическое регулирование подачи топлива, обеспечивается степень неравномерности частоты вращения коленчатого вала идентичная таковой в базовом дизеле.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Использование газового топлива в тракторном дизеле с наддувом возможно путем конвертирования его в газодизель с комбинированным смесеобразованием и обосновано при применении природного газа.

2. Адаптация методики синтеза для моделирования рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием выполнена посредством учета характеристик двухкомпоненгного топлива, особенностей его физико-химических свойств в модифицированном уравнении динамики процесса сгорания, специфики математического описания характеристик сложного вида выгоранф! топлива.

МПа

Рис. 5. Нагрузочная характеристика газодизеля без промежуточного охлаждения газовоздушной смеси: п=1250 мин0^=22 град ПКВ, в =7,8 кг/ч, с=14,5 о--дизельный процесс;---*---газодизельный про

ммн

Рис. 6. Внешняя скоростная характеристика газодизеля без промежуточного охлаждения газовоздушнои смеси: 9„м= 22 фад ПКВ, & = 7,8 кг/ч

19

3. Впервые подучены кинетические константы для синтеза рабочего цикла газодизеля с камерой сгорания ЦНИДИ, которые на режиме п = 1250 мин"1, Ре = 0,58 МПа (газодизель для ДГУ-60) при относительной величине запальной порции топлива £1 = 0,3 характеризуются, в сравнении с дизельным процессом, сокращением продолжительности процесса сгорания ¡рг и начального его периода Фв на 6О...70%, увеличением показателей характера сгорания в начальном периоде на 0,25 и в основном на 0,3 единицы.

4. Установлено, что при замещении жидкого топлива газообразным продолжительность процесса сгорания <р, в газодизеле с наддувом и камерой сгорания ЦНИДИ сокращается, в сравнении с дизельным процессом, почти пропорционально уменьшению относительной величины запальной порции топлива £2.

5. Установлено, что особенности процессов воспламенения и сгорания двухкомпоненгаого топлива определяют рост тепломеханической нагруженности в газодизеле, в связи с чем необходимо его дефорсирование в сравнении с дизелем на 25%. Теоретический анализ позволил рекомендовать для снижения тепломеханической нагруженности: ограничение относительной величины и уменьшение угла опережения подачи запальной порции топлива, промежуточное охлаждение газовоздушной смеси, уменьшение числа сопловых отверстий распылителя и снижение степени сжатия.

6. Модернизация топливоподающей системы дизеля при конвергировании его в газодизель с комбинированным смесеобразованием осуществлена подачей газового топлива перед компрессором под воздействием разряжения во впускном тракте с последующим принудительным перемешиванием ранее объединенных газового и воздушного потоков; применением механизма дистанционной установки абсолютной величины запальной порции жидкого топлива; использованием автоматического регулирования Подачи газового топлива редуктором низкого давления, которое осуществляется с учетом управляющих сигналов пневмомеханического клапана, открываемого регулирующим органом ТНВД, Система обеспечи-

вает требуемый вид регуляторной ветви внешней скоростной характеристики и степень неравномерности регулятора идентичную таковой у дизеля.

7. Установлено, что газодизель с разработанной системой топливоподачи может использоваться для геяераторкых установок ДГУ-60 при ограничении относительной величины запальной порции топлива значением А = 0,3 и компромиссном угле начала подачи запального топлива 0ГОД= 22 град ПКВ, что позволяет сохранить основные показатели газодизеля в дизельном режиме практически на уровне базового дизеля. Снижение относительной величины запальной порции топлива О < 0,3 возможно при уменьшении угла начала ее подачи и требует повышения равномерности подачи жидкого топлива по цилиндрам.

8. Теоретически и экспериментально установлено, что на режиме п = 1250 мин"', Рс = 0,58 МПа замещение 70% жидкого топлива газовым сопровождается увеличением максимального давления газов в цилиндре Рят на 30%, максимальной быстроты нарастания давления Шртина 34%, температуры распылителя форсунки 1р на 16%; снижением температуры отработавших газов I,., на 12% и удельного эффективного расхода & двухкомпоненткого топлива на 2,5%.

9. Теоретически и экспериментально установлено, что уменьшение угла начала подачи запального топлива Эпод до 17 град ПКВ на режиме п - 1250 мин"1, Ре=0,58 МПа при П = 0,3 позволяет снизить максимальное давление цикла Ртах на 10%, максимальную быстроту нарастания давления Мр1Ш,х на 15% и температуру распылителя форсунки (р на 17%.

10. Экспериментально установлено, что форсирование газодизеля до уровня Рс = 0,93 МПа, требуемого в генераторной установке ДГУ-100, на режиме номинальной частоты вращения п = 1250 мин"! при относительной величине запальной порции топлива О. < 0,3 невозможно только за счет использования промежуточного охлаждения газовоздушной смеси и уменьшения угла начала подачи запального топлива и дополнительно требует уменьшения числа сопловых отверстий рас-тылителя в газодизельном режиме и степени сжатая. Применение распылителя с

тремя сопловыми отверстиями позволяет на требуемом режиме при вшд=17 град ПКВ снизить максимальное давления цикла Рщ« на 7%.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Особенности рабочего процесса, учитываемые при конвертации тракторного дизеля в газодизель для ДГУ / К.П. Седелев, А.А. Малоземов, В.Н. Бондарь и др. // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. - М.: МГТУ, 1997. -С.36...37.

2. Методика синтеза рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием / К.П. Седелев, Д.К. Алексеев, А.Н. Лаврик и др. // Автомобильная техника. Силовые установки: Сборник науч. тр. - Челябинск: ЧВВАНУ, 1998. -Вып. 7.-С.114...123.

3. Конвертирование дизеля в газодизель для привода стационарных агрегатов различного назначения модернизацией топливоподающей системы / А.Н. Лаврик, К Л. Седелев, Е.А. Лазарев и др. Н Вестник уральского межрегионального отделения академии транспорта.-Курган: Изд-воКГУ, 1998.-С.73...79.

4. Некоторые особенности рабочего цикла газодизеля / К.П. Седелев, Е.А. Лазарев, А Н. Лаврик и др. // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Материалы международной конф. - Челябинск ЧВВАИУ, 1998.-С.25.

5. Влияние регулировочных параметров топливной аппаратуры на механическую и тепловую нагруженность газодизеля / К.П. Седелев, А.А. Малоземов, А.Н. Лаврик и др. // Вестник ЧГАУ. - Челябинск: ЧГАУ, 1998. - №25 (в печати).

Седелев Константин Петрович

КОНВЕРТИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЯ С НАДДУВОМ II ПОЛУРАЗДЕЛЕННОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ В ГАЗОДИЗЕЛЬ МОДЕРНИЗАЦИЕЙ ТОПЛИВОПОДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.04.02 - "Тепловые двигателя"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательство Южно-Уральского государственного университета

ЛР № 020364 от 10.04.97. Подписано в печать 23.10.98. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1. Тираж 80 экз. Заказ 277/397.

УОП Издательства. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ЦИКЛА

В ДИЗЕЛЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГАЗОВОГО ТОПЛИВА.

1.1. Газовое топливо, его физико-химические и моторные свойства.

1.2. Основные способы использования природного газа как топлива для поршневых двигателей.

1.3. Проблемы осуществления рабочего цикла в газодизеле.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ГАЗОДИЗЕЛЯ.

2.1. Особенности методики моделирования рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием.

2.2. Основные направления совершенствования рабочего цикла исследуемого газодизеля использованием математического моделирования.

2.2.1. Особенности рабочего цикла газодизеля при увеличении доли замещаемого газом дизельного топлива.

2.2.2. Влияние угла опережения подачи запальной порции топлива на индикаторные показатели газодизеля.

2.2.3. Влияние степени сжатия на индикаторные показатели газо дизеля.

2.2.4. Индикаторные показатели газодизеля при изменении числа сопловых отверстий распылителя.

2.2.5. Анализ влияния регулировочных и конструктивных мероприятий на рабочий цикл газодизеля при изменении относительной величины запальной порции топлива.

3. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ПОДАЧИ ГАЗОВОГО ТОПЛИВА

И СОЗДАНИЕ ТОПЛИВОПОДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ГАЗОДИЗЕЛЯ.

3.1. Анализ основных способов подачи газового топлива в газодизелях с комбинированным смесеобразованием.

3.2. Модернизация топливоподающей системы дизеля при конвертировании его в газодизель.

3.3. Работа топливоподающей системы газодизеля в дизельном и газоди-зельном режимах функционирования.

4. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ГАЗОДИЗЕЛЯ.

4.1. Объект исследования, экспериментальная установка, измерительная и регистрирующая аппаратура.

4.2. Этапы и последовательность экспериментального исследования.

4.3. Оценка погрешностей измерений.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗО ДИЗЕЛЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ, КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ.

5.1. Основные показатели газодизеля при изменении относительной величины запальной порции топлива.

5.2. Влияние угла начала подачи запальной порции топлива на основные показатели газодизеля.

5.3. Особенности изменения основных показателей газодизеля по нагрузочной и скоростной характеристикам.

На большинстве наземных транспортных средств, а также на речных судах и ряде стационарных установок применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Они имеют ряд преимуществ как транспортабельные источники энергии на автономных установках. На их долю "приходится около 85% вырабатываемой в мире энергии и в перспективе эти двигатели будут оставаться основной энергетической установкой" [28]. Столь широкое использование двигателей внутреннего сгорания ставит ряд серьезных проблем.

Традиционными видами топлив для ДВС являются жидкие топлива нефтяного происхождения - бензин и дизельное топливо. Ежегодно в двигателях сжигается около двух миллиардов тонн топлив [28]. По различным оценкам при существующих темпах потребления нефти ее запасов может хватить на 30.70 лет [49]. В настоящее время интенсивное потребление жидких топлив сопровождается истощением хорошо освоенных нефтяных месторождений. Новые, ранее неиспользуемые месторождения, располагаются, как правило, в труднодоступных районах; их использование сопровождается удорожанием сырой нефти и получаемых из нее нефтепродуктов.

Сокращение количества месторождений, содержащих нефтяное сырье с малым количеством вредных примесей, вынуждает производителей нефтепродуктов использовать нефть с большим содержанием серы и других вредных компонентов. Вызванное этим ухудшение качества топлив негативно сказывается на техническом состоянии ДВС; дополнительная очистка от примесей ведет к увеличению себестоимости топлив.

По оценкам экологов на сегодняшний день ДВС стали основными источниками загрязнения окружающей среды. Возрастающий парк автомобилей, тракторов и судов сводит на нет все ужесточающиеся нормативы по токсичности отработавших газов.

Между тем имеются большие запасы высококачественного топлива, не требующего для использования в ДВС сложной технологической переработки -газового топлива. Использование газовых топлив позволяет существенно расширить ресурсы моторных топлив. У газовых ДВС, в сравнении с жидкотоп-ливными, наблюдается ''уменьшение износа основных деталей цилиндро-поршневой группы, . увеличение срока службы и уменьшение расхода масла, снижение нагарообразования, достижение практически неизменного технического состояния двигателей в процессе эксплуатации" [47]. Перевод ДВС на питание газовым топливом является эффективным методом снижения токсичности отработавших газов [12, 35, 36, 45, 47, 61, 65].

Вышесказанное обуславливает необходимость расширенного использования газовых топлив в ДВС; их перспективность определяется налаженностью добычи в совокупности с развитой системой газоснабжения. Это подтверждается принятой правительством Российской Федерации "Комплексной программой по использованию газа в качестве моторного топлива." [24]. Данная программа "представляет комплекс мероприятий по созданию прогрессивных технологий и технических средств для производства и использования газомоторного топлива" и рассчитана на период до 2000 г.

Существует несколько типов ДВС, работающих на газовом топливе. Одним из них являются газодизели. Сфера применения газодизелей несколько уже, чем газовых ДВС с принудительным воспламенением, однако в силу ряда преимуществ они прочно занимают свое место на рынке. Газодизели используются для привода различных стационарных агрегатов; в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности при бурении скважин; на судах, грузовых автомобилях, автобусах, тракторах, комбайнах [12, 19, 47]. Многие двигателе-строительные фирмы, такие как "Делаваль-Энтерпрайз" (США), "Зульцер" (ФРГ), "Иенбахер" (Австрия), "Инглиш-электрик" (Англия), "Мирлесс" (Англия), "Пилстик" (Франция), MWM (ФРГ), "Бпатрп^еШ" (Италия),

TartarinГ (Италия) выпускают газодизели. Фирмой "Henkelhauseif' (ФРГ) производятся газодизели на базе дизелей "Deutz" воздушного охлаждения.

Для успешной реализации программ по использованию газового топлива в ДВС требуется решение ряда научных и технических проблем, таких как разработка новых, высокоэффективных газовых двигателей и совершенствование существующих конструкций; перевод на газовое топливо двигателей находящихся в эксплуатации; совершенствование рабочего цикла газовых ДВС с целью повышения эффективности их работы, увеличения мощности и долговечности; создание компактных и эффективных устройств хранения газового топлива; совершенствование методов математического моделирования рабочего цикла газовых ДВС и пр.

Целью диссертационной работы является конвертирование тракторного дизеля с наддувом в газодизель с комбинированным смесеобразованием.

Объектом исследования является газодизель, созданный на базе широко распространенного тракторного дизеля Д-160 производства ОАО "Челябинский тракторный завод" путем модернизации систем топливоподачи и воздухоснаб-жения. На базе дизеля Д-160 ОАО "ЧТЗ" выпускает дизель-генераторные установки ДГУ-60 и ДГУ-100. Разрабатываемый газодизель предназначен для расширения гаммы силовых агрегатов генераторных установок; он может использоваться для привода других стационарных агрегатов - насосов, компрессоров и пр.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту, могут быть сформулированы следующим образом:

1. Особенности методики синтеза рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием.

2. Закономерности изменения кинетических констант процесса сгорания в газодизеле при использовании двухкомпонентного топлива.

3. Результаты теоретического обоснования направлений совершенствования рабочего цикла газо дизеля.

4. Функциональные и конструктивные решения по модернизации топли-воподающей системы дизеля при конвертировании в газодизель с комбинированным смесеобразованием.

5. Результаты экспериментального исследования показателей рабочего цикла газодизеля при изменении параметров систем топливоподачи и воздухо-снабжения.

Научную новизну работы составляют следующие основные положения. Адаптирована методика синтеза для моделирования рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием. Выявлены значения кинетических констант процесса сгорания и определен характер их изменения при изменении величины и угла начала подачи запальной порции жидкого топлива в газодизеле с наддувом и камерой сгорания ЦНИДИ. Теоретически и экспериментально оценены мероприятия по снижению тепломеханической нагруженности газодизеля, включающие ограничение относительной величины и уменьшение угла начала подачи запальной порции топлива, применение промежуточного охлаждения газовоздушной смеси, уменьшение числа сопловых отверстий распылителя топливоподающей форсунки в газодизельном режиме, снижение степени сжатия. Разработаны способ и устройство регулирования топливоподачи в газодизеле с наддувом и комбинированным смесеобразованием.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем. Рекомендованы конструктивные и регулировочные параметры топливоподающей аппаратуры, обеспечивающие снижение тепломеханической нагруженности газодизеля. Разработана оригинальная система топливоподачи для газодизеля, обеспечивающая на исследованных режимах устойчивую работу по дизельному и газодизельному процессам и сохраняющая степень неравномерности частоты вращения при работе по регуляторной ветви внешней скоростной характеристики идентичной таковой в базовом дизеле. Обеспечена возможность использования газодизеля в ДГУ-60 и ДГУ-100.

Материалы исследований использованы в ОАО "ЧТЗ" и ГосНИИ "ПТ" при создании газодизельной модификации дизеля Д-160. Указанное подтверждается соответствующими актами.

Диссертационная работа, посвященная проблеме конвертирования тракторного дизеля с камерой сгорания ЦНИДИ в газодизель, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обеспечение экономии жидких углеводородных топлив, используемых в дизелях, путем замены их газовым топливом является одной из актуальных проблем отечественного и зарубежного дизелестроения. Анализ свойств природного газа с позиции пригодности к использованию в ДВС позволяет оценить его высокие качества как моторного топлива. Опыт использования газового топлива свидетельствует об уменьшении износа цилиндропоршневой группы, увеличении сроков замены масла, снижении дымности отработавших газов. Одним из рациональных способов использования газового топлива в дизелях является реализация газодизельного цикла с комбинированным смесеобразованием. Накопленный опыт конвертирования дизелей в газодизели позволяет отметить целесообразность такого способа расширения парка газовых ДВС.

Предварительная оценка математическим моделированием параметров рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием и наддувом выявила некоторые его особенности. В газодизеле замещение жидкого топлива газовым сопровождается нежелательным увеличением параметров тепломеханической нагруженности деталей, образующих внутрицилиндровое пространство. Анализ выгорания двухкомпонентного топлива позволил установить причины возникновения этого негативного явления. В наибольшей степени это вызвано существенным повышением интенсивности выгорания двухкомпонентного топлива и, как следствие, значительным сокращением продолжительности процесса сгорания. Частичное устранение этого явления достигается использованием различных вариантов совершенствования рабочего цикла газодизеля, таких как: ограничение относительной величины и уменьшение угла опережения подачи запальной порции топлива, применение промежуточного охлаждения газовоздушной смеси, уменьшение числа сопловых отверстий распылителя топливоподающей форсунки в газодизельном режиме, снижение степени сжатия, а также комплексное применение перечисленных мероприятий.

Реализация газодизельного цикла осуществлена в исследуемом газодизеле, созданном на базе дизеля Д-160 модернизацией топливоподающей системы, предполагающей использование комбинированного смесеобразования и подачу газового топлива путем всасывания под действием разряжения во впускном тракте. Топливоподающая система обеспечивает возможность автоматического регулирования частоты вращения, предусматривает эксплуатацию газодизеля в дизельном и газодизельном режимах.

Достоверность использованной методики синтеза рабочего цикла газодизеля и правильность выбора исходных данных оценены экспериментально. Для этой цели использован экспериментальный стенд с установленным на нем газодизелем, укомплектованным стандартной и специальной измерительной и регистрирующей аппаратурой; разработана методика экспериментального исследования. Экспериментальное исследование позволило определить влияние на основные показатели газодизеля в комплектации с промежуточным охладителем газовоздушной смеси и без него некоторых регулировочных и конструктивных параметров топливоподающей аппаратуры при работе по нагрузочным и внешней скоростной характеристикам. Результаты экспериментального исследования показателей рабочего цикла газодизеля использованы как критерии достоверности выводов и рекомендаций работы.

В результате выполненного диссертационного исследования можно предложить следующие выводы и рекомендации:

1. Использование газового топлива в тракторном дизеле с наддувом возможно путем конвертирования его в газодизель с комбинированным смесеобразованием и обосновано при применении природного газа.

2. Адаптация методики синтеза для моделирования рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием выполнена посредством учета характеристик двухкомпонентного топлива, особенностей его физико-химических свойств в модифицированном уравнении динамики процесса сгорания, специфики математического описания характеристик сложного вида выгорания топлива.

3. Впервые получены кинетические константы для синтеза рабочего цикла газодизеля с камерой сгорания ЦНИДИ, которые на режиме п = 1250 мин"1, Ре = 0,58 МПа (газодизель для ДГУ-60) при относительной величине запальной

139 порции топлива П = 0,3 характеризуются, в сравнении с дизельным процессом, сокращением продолжительности процесса сгорания фг и начального его периода срн на 60.70%, увеличением показателей характера сгорания в начальном периоде на 0,25 и в основном на 0,3 единицы.

4. Установлено, что при замещении жидкого топлива газообразным продолжительность процесса сгорания (р2 в газодизеле с наддувом и камерой сгорания ЦНИДИ сокращается, в сравнении с дизельным процессом, почти пропорционально уменьшению относительной величины запальной порции топлива £1

5. Установлено, что особенности процессов воспламенения и сгорания двухкомпонентного топлива определяют рост тепломеханической нагруженно-сти в газодизеле, в связи с чем необходимо его дефорсирование в сравнении с дизелем на 25%. Теоретический анализ позволил рекомендовать для снижения тепломеханической нагруженности: ограничение относительной величины и уменьшение угла опережения подачи запальной порции топлива, промежуточное охлаждение газовоздушной смеси, уменьшение числа сопловых отверстий распылителя и снижение степени сжатия.

6. Модернизация топливоподающей системы дизеля при конвертировании его в газодизель с комбинированным смесеобразованием осуществлена подачей газового топлива перед компрессором под воздействием разряжения во впускном тракте с последующим принудительным перемешиванием ранее объединенных газового и воздушного потоков; применением механизма дистанционной установки абсолютной величины запальной порции жидкого топлива; использованием автоматического регулирования подачи газового топлива редуктором низкого давления, которое осуществляется с учетом управляющих сигналов пневмомеханического клапана, открываемого регулирующим органом ТНВД. Система обеспечивает требуемый вид регуляторной ветви внешней скоростной характеристики и степень неравномерности регулятора идентичную таковой у дизеля.

7. Установлено, что газодизель с разработанной системой топливоподачи может использоваться для генераторных установок ДГУ-60 при ограничении

140 относительной величины запальной порции топлива значением = 0,3 и компромиссном угле начала подачи запального топлива 0ПОд= 22 град ПКВ, что позволяет сохранить основные показатели газодизеля в дизельном режиме практически на уровне базового дизеля. Снижение относительной величины запальной порции топлива О < 0,3 возможно при уменьшении угла начала ее подачи и требует повышения равномерности подачи жидкого топлива по цилиндрам.

8. Теоретически и экспериментально установлено, что на режиме п = 1250 мин"1, Ре = 0,58 МПа замещение 70% жидкого топлива газовым сопровождается увеличением максимального давления газов в цилиндре Ртах на 30%, максимальной быстроты нарастания давления ЭДр тах на 34%, температуры распылителя форсунки tp на 16%; снижением температуры отработавших газов 1:т.г на 12% и удельного эффективного расхода & двухкомпонентного топлива на 2,5%.

9. Теоретически и экспериментально установлено, что уменьшение угла начала подачи запального топлива 9ПОд до 17 град ПКВ на режиме п = 1250 мин"1, Ре=0,58 МПа при О = 0,3 позволяет снизить максимальное давление цикла Ртах на 10%, максимальную быстроту нарастания давления Wp шах на 15% и температуру распылителя форсунки 1Р на 17%.

10. Экспериментально установлено, что форсирование газодизеля до уровня Ре= 0,93 МПа, требуемого в генераторной установке ДГУ-100, на режиме номинальной частоты вращения п = 1250 мин"1 при относительной величине запальной порции топлива О < 0,3 невозможно только за счет использования промежуточного охлаждения газовоздушной смеси и уменьшения угла начала подачи запального топлива и дополнительно требует уменьшения числа сопловых отверстий распылителя в газодизельном режиме и степени сжатия. Применение распылителя с тремя сопловыми отверстиями позволяет на требуемом режиме при 6П0Д=17 град ПКВ снизить максимальное давления цикла Ртах на 7%.

1. Алексеев В.П., Вырубов Д.Н. Физические основы процессов в камерах сгорания поршневых ДВС. М.: МВТУ, 1977. - 84 с.

2. Алексеев В.П., Приходько A.M. Расчетное и экспериментальное определение характеристики выгорания в дизеле // Изв. вузов. М.: Машиностроение, 1976. - №4. - С. 95.98.

3. Алексеев Д.К. Анализ и синтез рабочего цикла дизеля с комбинированным смесеобразованием при использовании метанола // Повышение топливной экономичности автомобилей и тракторов: Тезисы докладов н.-т. конф. Челябинск: ЧПИ, 1987.-С. 20.

4. Алексеев Д.К. Определение отношения теплоемкостей рабочего тела дизеля с комбинированным смесеобразованием // Изв. вузов. М.: Машиностроение, 1986,-№5.-С. 122. 126.

5. Алексеев Д.К. Особенности расчета и анализа рабочего цикла дизеля с комбинированным смесеобразованием с добавкой метанола // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Темат. сб. науч. тр. -Челябинск: ЧПИ, 1987. С. 9.12.

6. Бордуков В.Т. Дизели и газовые двигатели. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1991.-191 с.

7. Васильев Ю.Н. Транспорт на газе. М.: Недра, 1992. - 135 с.

8. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М. - Свердловск: Машгиз, 1962.-271 с.

9. Влияние регулировочных параметров топливной аппаратуры на механическую и тепловую нагруженность газодизеля / К.П. Седелев, A.A. Малозе-мов, А.Н. Лаврик и др. // Вестник ЧГАУ. Челябинск: ЧГАУ, 1998. - №25.

10. Газодизель КамАЗ. Ярославль: Фонд гражданских инициатив "Содействие", 1990. - 32 с.

11. Газодизельные автомобили КАМАЗ -53208, -53218, -53219, -54118, -55118 // Дополнение к руководству по эксплуатации автомобилей КАМАЗ-5320. Набережные Челны: Тип. КамАЗ, 1987. - 81 с.

12. Генкин К.И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977. - 196 с.

13. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учеб. / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, A.C. Хачиян и др. Под ред. Лука-нина В.Н. М.: Высш. шк., 1995. - 368 с.

14. Двигатели внутреннего сгорания. В 4 кн. Кн. 2. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей : Учеб / A.C. Орлин, Д.Н. Вырубов, В.И. Ивин. и др. Под ред. Орлина A.C. М.: Машиностроение, 1971. - 368 с.

15. Дж. А. Харрингтон. Использование новых методов анализа для исследования характеристик новых видов топлива и отработавших газов // Перспективные автомобильные топлива / Пер. с англ. М.: Транспорт, 1982. - С. 157.184.

16. Дьяченко Н.Х., Свиридов Ю.Б. Проблемы сгорания в дизелях // Горение и взрыв. М.: Наука, 1972. - 89 с.

17. Зарочинцев Ю.М. Газы как топливо для ДВС : Учебное пособие. Челябинск: ЧГТУ, 1991. - 51 с.

18. Злотин Г.Н., Кузнецов С.С., Ожогин В.А. Использование газового конденсата в дизеле Д21 при комбинированном смесеобразовании // Двигателе-строение. 1989. - №8. - С. 31 .33.

19. Использование природного газа в качестве топлива для тракторов / В.М. Володин, П.Д. Лупачев, В.В. Корницкий и др. // Обзорная информ: Сер.1 Тракторы и двигатели. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1989. - Вып. 1. -28 с.

20. Иссерлин A.C. Основы сжигания газового топлива : Справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1987. - 336 с.

21. Исследование топливной экономичности и токсичности отработавших газов газодизеля / К.Е. Долганова, B.C. Вербовский, С.А. Ковалев и др. // Дви-гателестроение. 1991. - №8-9. - С. 6.9.

22. Коллеров Л.К. Газовые двигатели поршневого типа. М.: Машиностроение, 1986. - 248 с.

23. Коллеров JI.K. Энергетические установки с газовыми поршневыми двигателями. М.: Машиностроение, 1986. - 248 с.

24. Комплексная программа по использованию газа в качестве моторного топлива на транспорте. М., 1994. - 32 с.

25. Красовский О.Г., Матвеев В.В. Численное моделирование рабочего процесса дизелей, газовых двигателей и газодизелей // Двигателестроение. -1990.-№11.-С. 11.13.

26. Кузнецов С.С. Оптимизация рабочего процесса дизеля с комбинированным смесеобразованием на базе разработанной математической модели: Ав-тореф. дис. . канд. техн. наук: 05.04.02. Баку, 1985. - 20 с.

27. Лаврик А.Н. Расчет и анализ рабочего цикла ДВС на различных топливах. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1985. - 104 с.

28. Лаврик А.Н. Топливо для ДВС: Учебное пособие. Челябинск: ЧГТУ, 1983.-70 с.

29. Лазарев A.A., Ефимов М.А. Двигатели Д-130 и Д-160. М.: Машиностроение, 1974. - 280 с.

30. Лазарев Е.А. Основные принципы, методы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных дизелей: Учебное пособие. Челябинск: ЧГТУ, 1995. - 360 с.

31. Лазарев Е.А. Совершенствование моделирования закономерностей выгорания топлива в дизеле // Двигателестроение. 1985. - №12. - С. 11.12.

32. Лапушкин Н.А., Савенков A.M. Оценка топливной экономичности силовой установки городского автобуса семейства "Икарус" при его работе на природном газе по ездовым циклам // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997. - С. 124.

33. Лиханов В.А., Попов В.М. Исследование рабочего цикла дизеля Д-21А1 при работе на сжатом природном газе // Повышение топливной экономичности автомобилей и тракторов: Тезисы докладов н.-т. конф. Челябинск: ЧПИ, 1987. -С. 20.

34. Лиханов В.А., Попов В.М. Мощностные, экономические, токсические показатели работы дизеля Д-21А1 на сжатом природном газе // Повышение топливной экономичности автомобилей и тракторов: Тезисы докладов н.-т. конф. Челябинск: ЧПИ, 1987. - С. 20.

35. Мамедова М.Д. Работа дизеля на сжиженном газе. М.: Машиностроение, 1980. - 149 с.

36. Мельников Н.В. Минеральное топливо: ресурсы и расходы // Наука и жизнь.- 1974,-№5.-С. 7.9.

37. Методика синтеза рабочего цикла газодизеля с комбинированным смесеобразованием / К.П. Седелев, Д.К. Алексеев, А.Н. Лаврик и др. // Автомобильная техника. Силовые установки: Сборник науч. тр. Челябинск: ЧВВАИУ, 1998. - Вып. 7. - С. 114.123.

38. Никишин В.Н., Пономарев С.Н. Исследование теплового состояния деталей, окружающих камеру сгорания автомобильных форсированных дизелей и газо дизеля // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997.-С. 48.49.

39. Никитин Е.А., Рыжов В.А. Микропроцессорная двухконтурная система подачи топлива для транспортного газодизельного двигателя // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997. - С. 96.97.

40. Организация рабочего процесса газодизеля с внутренним смесеобразованием на базе дизеля типа Д-240 / О.В. Камышников, В.И. Куличков, H.H. Патрахальцев и др. // Двигателестроение. 1991. - №5. - С. 3.5.

41. Особенности рабочего процесса, учитываемые при конвертации тракторного дизеля в газодизель для ДГУ / К.П. Седелев, A.A. Малоземов, В.Н. Бондарь и др. // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997.-С. 36.37.

42. Патрахальцев H.H., Виноградов Л.В., Гущо М.С. Система топливопо-дачи с внутренним смесеобразованием // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997. - С. 98.99.

43. Патрахальцев H.H. Повышение эффективности работы дизеля: Учебное пособие. М.: Изд-во УДН, 1988. - 76 с.

44. Патрахальцев H.H. Применение альтернативных топлив в дизелях. -М: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1983. 82 с.

45. Пинский Ф.И., Пинский Т.Ф. Дизели нетрадиционных схем с микропроцессорным управлением // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. -М.: МГТУ, 1997. С. 45.46.

46. Природный газ в двигателях / А.П. Кудряш, В.В. Пашков, B.C. Мари-нин и др. Киев: Наукова думка, 1990. - 200 с.

47. Природный газ как моторное топливо на транспорте / Ф.Г. Гайнуллин, А.И. Гриценко, Ю.Н. Васильев и др. М.: Недра, 1986. - 25 с.

48. Пьядичев Э.В. Расширение ресурсов дизельных топлив за счет газовых конденсатов. Ташкент: Фан, 1990. - 112 с.

49. Равкинд A.A. Унифицированные газовые двигатели. М.: Недра, 1967. - 123 с.

50. Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания / Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 1975. - 320 с.

51. Рыспанов Н.Б. Расчетно-экспериментальное исследование влияния запальной дозы топлива на рабочий процесс газожидкостного двигателя // Двига-телестроение. 1991. -№6. - С. 7.8.

52. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. JL: Машиностроение, 1972. - 222 с.

53. Сеначин ПК., Свистула А.Е., Матиевский Д.Д. Задержка воспламенения двухкомпонентного топлива в газодизеле и в дизеле, работающем на спиртах // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997. -С. 116.118.

54. Сеначин П.К., Свистула А.Е., Матиевкий Д.Д. Самовоспламенение локального объема в газодизеле // Двигатель-97: Материалы международной н.-т. конф. М.: МГТУ, 1997. - С. 11. 12.

55. A.c. 1225307 СССР, МКИ F 02 D 19/08. Система питания двигателя внутреннего сгорания / К.Е. Долганов, B.C. Вербовский (СССР) №4150358/25-06. Заявлено 21.11.86. Опубл. 07.07.88. -Бюл. -№25. -4 е.: ил.

56. A.c. 480851 СССР, МКИ F 02d 19/06. Система питания и регулирования газожидкостного двигателя / В.Г. Высочанский, С.И. Головков, Ю.В. Михайловский (СССР) №1973235/24-6. Заявлено 20.11.73. Опубл. 22.10.75. -Бюл. -№30. - 3 е.: ил.

57. Пат. 3406666 США, МКИ F 02 D 19/08, F 02 М 43/00. Система регулирования подачи топлива газодизеля / B.C. Зеркалий, А. И; Домрачев, А.П. Кудряш и др. №4155761/25-06. Заявлено 02.12.86. Опубл. 30.08.88. -Бюл. - №32. - 2 е.: ил.

58. Сун С., Хилл P.C. Двухтопливный режим работы предкамерного дизеля на природном газе / Тр. Амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. энерг. машины. 1985. - 107, №4. - С. 60.68.

59. Трушин В.И. Газовое оборудование и арматура для газобалонных автомобилей. -Л.: Недра, 1990. 151 с.

60. Пат. 8203169, МКИ F 02 D 19/00, F 02 В 47/00. Устройство для использования газа в качестве дополнительного топлива / Лендерт Болтерс (NL). №3632199/25-06. Заявлено 11.08.83. Опубл. 07.12.90. Бюл. - №45. - 7 е.: ил.

61. Шкаликова В.П., Патрахальцев Н.Н. Применение нетрадиционных то-плив в дизелях. М.: Изд-во УДН, 1986. - 56 с.

62. Interchangeability of gaseous fuels The importance of the Wobbe-index. Klimstra Jacob. "SAE Techn. Pap. Ser". - 1986. - № 861578. - 11 p.

63. Williams Mech. The modem diesel. Development and design. L.: Newnes-Butterworths, 1972. - 248 p.

64. А ¿vi \ ! ¡ i I ! i -?—>—J--л \ í ¡ / '' 4 ! ; / i ! \ .