автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Конвертирование рабочего процесса транспортных ДВС на природный газ и водород

На правах рукописи

003493848

КОНВЕРТИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТНЫХ ДВС НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ И ВОДОРОД

05.04.02 - тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 8 МАР 2010

Санкт-Петербург - 2010

003493848

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кавтарадзе Реваз Зурабович

доктор технических наук, профессор Шаров Геннадий Иванович

доктор технических наук, профессор Салова Тамара Юрьевна

Ведущая организация

ФГУП ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова

Защита состоится «13» апреля 2010 года в 16-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.09 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, главное здание, ауд. 225.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан « ✓¿¿^с?/ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.09 д.т.н., профессор

/с

Хрусталев Б.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Транспорт является одним из ключевых элементов современной цивилизации. Его состояние и перспективы развития в огромной степени зависят от возможностей снабжения транспортных энергоустановок топливом. Истощение запасов жидких углеводородных топлив и проблемы загрязнения окружающей среды могут поставить человечество перед альтернативой - либо сократить транспортные перевозки, либо найти новые пути энергоснабжения транспорта.

Перспективы решения топливной проблемы транспорта, основной энергетической установкой которого является двигатель внутреннего сгорания, связаны с применением газовых топлив, в первую очередь - природного газа, в дальнейшей перспективе - водорода.

Из этого вытекает необходимость более интенсивных разработок в области конструирования и исследования газовых двигателей. Распространенные на данный момент подходы, связанные с конвертированием обычных двигателей жидкого топлива для работы на газах, не всегда позволяют в полной мере использовать потенциал газовых топлив. Наиболее эффективным подходом к решению этих проблем является комплексная оптимизация, охватывающая конструкцию и настройку систем воздухоснабжения и топливоподачи, выбор состава рабочих смесей на различных режимах работы, при которых обеспечиваются наилучшие показатели по экономичности двигателя и токсичности отработавших газов.

Разработка, совершенствование и исследование двигателей, работающих на альтернативных топливах, связано с большими трудностями, определяемыми отсутствием эмпирического материала, обычно используемого при аналогичных работах в случае применения традиционных топлив. Эти трудности могут быть наиболее эффективно преодолены с помощью методов математического моделирования. С учетом того, что замена топлива может кардинальным образом повлиять на все процессы, происходящие в двигателе, объективное прогнозирование перспектив применения новых видов топлива и необходимых для этого изменений конструктивных и регулировочных параметров требует, чтобы моделирование было комплексным и включало в связанную систему расчет всех основных явлений в двигателе. Особое внимание должно быть уделено процессам топливоподачи, смесеобразования, сгорания и формирования токсичных составляющих отработавших газов. В связи с вышесказанным сформулируем следующее.

Целью работы является разработка теоретических основ, комплекса методов и средств для улучшения энергоэкономических и экологических показателей двигателей конвертированием рабочего процесса на природный газ и водород.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

• анализ физико-химических и моторных свойств различных альтернативных топлив для ДВС, способов их получения, хранения, систем топливоподачи;

• разработка математической модели нестационарного течения газа в цилиндре ДВС и анализ с ее помощью возможности осуществления эффективного расслоения топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя с непосредственным впрыском газа;

• разработка математических моделей рабочего процесса газодизеля и бензоводородного двигателя, и на основе расчетно-теоретического исследования выбор способов рационального регулирования составов топливовоздушных смесей двигателей, работающих на природном газе и водородсодержащих топливных смесях;

• разработка топливной системы, обеспечивающей улучшение параметров подачи запального топлива для газодизеля;

• создание испытательных стендов и экспериментальное исследование топливной аппаратуры и рабочего процесса газодизеля 6415/18 и бензоводородного двигателя 44 7,6/8,0;

• разработка и исследование опытных образцов силовых установок с двигателями, работающими на природном газе и водороде.

Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту:

- математическая модель нестационарного течения рабочего тела в цилиндре ДВС на тактах выпуска, наполнения, сжатия и смесеобразования; новые данные о газодинамических процессах происходящих в четырехтактном газовом двигателе с послойным смесеобразованием;

- модель сгорания и тепловыделения в газодизеле и зависимости для определения ее параметров;

- конструкция топливной системы газодизеля со специальной форсункой, имеющей в одном корпусе два распылителя с различными сечениями сопловой части, которая обеспечивает улучшение процесса подачи запального топлива;

- зависимости для определения характеристик тепловыделения и математическая модель рабочего процесса бензоводородного двигателя;

- границы возможного варьирования составов водородосодержащих топливных смесей с учетом обеспечения воспламеняемости и недопущения аномального сгорания;

принципы выбора рациональных составов многокомпонентной водородосодержащей топливной смеси в широком диапазоне режимов на основе математического моделирования рабочих процессов и токсичности отработавших газов;

- новые схемы водородного питания двигателя, защищенные авторскими свидетельствами.

Достоверность результатов исследований достигается разработкой математических моделей на основе фундаментальных законов и уравнений механики, термодинамики, газодинамики, физической обоснованностью принятых допущений и подтверждается согласованием результатов расчета с

экспериментальными данными. Достоверность результатов эксперимента обуславливается соблюдением действующих стандартов РФ, использованием поверенных и аттестованных измерительных приборов и оборудования.

Практическая значимость. Предложены практические рекомендации, обеспечивающие повышение эффективности теплоиспользования и снижения токсичности отработавших газов:

- форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания и газовой форсунки, угол опережения, продолжительность и давление впрыска газа, обеспечивающие эффективный рабочий процесс газового двигателя с послойным смесеобразованием при непосредственном впрыске газа;

- конструктивные параметры опытной топливной системы судового газодизеля с двухсопловой форсункой, обеспечивающей улучшение процесса подачи запального топлива.

- рациональные зависимости состава смеси и угла опережения впрыска дизельного топлива при работе судового газодизеля по винтовой характеристике, обеспечивающие минимизацию эмиссии оксидов азота с учетом требований по экономичности;

- характеристики регулирования состава смеси двигателя, работающего на бензине с добавками водорода и водяного пара, и система топливоподачи, реализующая данные характеристики.

Реализация результатов работы. Результатами реализации работы являются разработанные системы питания и конвертированные на природный газ и водород, следующие транспортные двигатели, прошедшие всесторонние испытания:

- газодизель 64 15/18, используемый в качестве главного судового двигателя на первом в России пассажирском судне - газоходе проекта Р51 "Нева - 1" Санкт-Петербургского Пассажирского порта. На газодизеле реализован полученный расчетно-экспериментальным путем закон регулирования состава смеси;

- бензиновые двигатели ВАЗ - 2106 и ЗМЗ - 24, переведенные на работу с добавками водорода и водяного пара. Макетный образец автомобиля УАЗ-452В с малотоксичной моторной установкой и автономным генератором водорода демонстрировался на ВДНХ СССР.

Эксплуатационные испытания пассажирского судна-газохода и водородного автомобиля показали надежность работы элементов систем питания, значительное снижение токсичности ОГ и расхода жидкого топлива.

Результаты исследований внедрены в ОАО "Звезда", ООО "ЦНИДИ" и Российском Речном Регистре, а также используются в учебном процессе СПбГПУ на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания".

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на следующих семинарах и конференциях: • всесоюзный научно-технический семинар «Снижение токсичности

отработавших газов двигателей внутреннего сгорания», Москва, ФНИКТИД,

1982.

• семинар «Применение водорода для уменьшения выбросов в атмосферу токсичных веществ транспортными двигателями», Москва, ВДНХ СССР, 1984.

• всесоюзная научно-техническая конференция «Альтернативные топлива в ДВС», Киров, КирСХИ, 1988.

• 7-ая международная конференция «Водородная энергетика», Москва, 1988.

• заседание комиссии Правительства РФ по использованию природного и сжиженного нефтяного газа в качестве моторного топлива, 1996.

• 26-ая международная научная конференция «KONES 2000», Nateczow, Польша, 2000.

• XIII Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Физические основы экспериментального и математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», Санкт-Петербург, 2001.

• Всероссийский конгресс двигателестроителей, Санкт-Петербург, ЦНИДИ, 2003.

• международная научно-практическая конференция «Безопасность водного транспорта», Санкт-Петербург, СПГУВК, 2003

• научная конференция «Топливо - двигатель - экологически чистая система, проблемы Северо-западного региона», Санкт-Петербург, Северо-Западное отделение Научного Совета по горению и взрыву при Президиуме РАН, ФГУП РНЦ «Прикладная химия», 2003.

• международная научно-техническая конференция «Транспорт, экология -устойчивое развитие», Технический ун-т г. Варна, Болгария, 2004.

• научно-техническая конференция «Водородная энергетика и технологии», Санкт-Петербург, Северо-Западное отделение Научного Совета по горению и взрыву при Президиуме РАН, ФГУП РНЦ «Прикладная химия», 2004.

• международный симпозиум «Образование через науку», 175 лет МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005.

• межотраслевая научно-техническая конференция "Современные проблемы развития поршневых ДВС", посвященная 75-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2005.

• международная конференция "Двигатель - 2007", МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва, 2007.

• научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития поршневых ДВС», посвященная 100-летию П.А. Истомина, СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2008.

• III международная конференция "Альтернативные источники энергии для больших городов", Департамент природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы, 2008.

• ежегодные научно-технические конференции ЛПИ им. М.И.Калинина -СПбГПУ, Санкт-Петербург, 1982 - 2009.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 57 печатных работах, в том числе монография, справочник, 6 учебных пособий, 3 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, содержит 362 страницы основного текста, 183 рисунка, 31 таблицу, список использованной литературы из 314 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Представлены данные о реализации результатов исследования.

В первой главе проведен анализ физико-химических и моторных свойств различных альтернативных топлив для ДВС, способов их получения, хранения, систем топливоподачи.

Большой вклад в развитие тематики по использованию различных видов топлив в ДВС внесли российские ученые: Ю.Н. Васильев, В.А. Вагнер, А.И. Гайваронский, C.B. Гусаков, JI.H. Голубков, К.Е. Долганов, В.И. Ерохов, Г.Н. Злотин, H.A. Иващенко, Р.З. Кавторадзе, В.Ф. Каменев, Г.М. Камфер, A.A. Капустин, В.А. Лиханов, В.М. Луканин, В.А. Марков, H.H. Патрахальцев, В.М. Фомин, A.C. Хачиян, H.A. Хрипач, А.П. Шайкин, зарубежные ученые Buchner H., Dell R., Furuhama S., Lucas G., Pischinger F., Swain М.и другие.

Проведенный анализ научных исследований показал следующее:

1. Наиболее перспективным топливом не нефтяного происхождения на ближайшее будущее является природный газ, запасы которого значительно превышают нефтяные и при сгорании которого образуется меньше вредных веществ. В более отдаленной перспективе, предполагая, что ископаемые энергоносители будут близки к полному исчерпанию и основой энергетики станут ядерные или термоядерные установки, для транспорта будут использовать либо электромобили, либо тепловые двигатели, питаемые водородом. В этом случае возможно радикальным образом решить проблему загрязнения окружающей среды вредными выбросами. В ограниченном количестве такие энергоустановки уже применяются и в настоящее время в условиях предельно жестких ограничений на вредные выбросы с отработавшими газами.

2. Природный газ используется в качестве топлива в газовых двигателях с искровым зажиганием, а также в газодизелях, где воспламенение газовоздушной смеси происходит с помощью запальной порции дизельного топлива. Для газодизельных двигателей актуальными являются вопросы минимизации запальной дозы и увеличение стабильности и давления впрыска при малых подачах дизельного топлива, а также определение рационального закона регулирования состава газовоздушной смеси в зависимости от режима работы двигателя.

3. Значительные преимущества для двигателей с искровым зажиганием дает рабочий цикл с непосредственным впрыском топлива в цилиндр и расслоением заряда, что успешно используется в бензиновых двигателях. Актуальным вопросом является проверка возможности и эффективности использования расслоенного заряда в газовом двигателе с искровым зажиганием.

4. Работы по конвертированию двигателей на водородное топливо ведутся в двух направлениях - создание двигателей, работающих на "чистом" водороде и на бензине с добавкой водорода. В ближайшей перспективе целесообразно использование бензоводородных двигателей по причине отсутствия водородной инфраструктуры, сравнительно высокой стоимости водорода и больших массо-габаритных показателей систем хранения запасов водорода на борту транспортного средства.

5. Применение водорода в качестве дополнительного топлива позволяет осуществить работу двигателя при частичных нагрузках на бедных топливовоздушных смесях, в результате чего значительно повышается экономичность и снижается токсичность отработавших газов двигателя. При этом наиболее эффективным является смешанное регулирование мощности двигателя.

6. Предложенные способы регулирования бензоводородных двигателей получены исходя из принципа улучшения экономических и токсических показателей двигателя при ограниченных расходах водорода. Не исследованы возможности улучшения характеристик двигателя при увеличении расхода водорода вплоть до работы двигателя на различных режимах с максимально возможной добавкой водорода, которая ограничивается появлением обратных вспышек. Крайне ограничены сведения о способах регулирования и топливной аппаратуре бензоводородных автомобилей, использующих бортовой генератор получения водорода на основе взаимодействия энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ) с водой. Специфика указанного способа (образование в генераторе вместе с водородом водяного пара) такова, что рассмотренные способы и характеристики регулирования и топливная аппаратура в данном случае не могут быть использованы без существенной доработки.

7. Большое значение при конвертировании двигателей на альтернативные топлива имеет разработка и применение математических моделей различных процессов в двигателе, позволяющих выбрать оптимальные конструктивные и регулировочные параметры, а также значительно сократить сроки и объем экспериментальных исследований.

Во второй главе рассматриваются разработанные автором математические модели, применяемые для прогнозирования, разработки и совершенствования конструкций двигателей, работающих на природном газе и водороде.

Для анализа процесса смесеобразования в двигателе с непосредственным впрыском газа и расслоением заряда разработана методика расчета газодинамических процессов в цилиндре двигателя.

Одним из наиболее эффективных методов решения задач газодинамики является метод крупных частиц, разработанный Ю.М. Давыдовым и О.М.

Белоцерковским. Этот метод позволяет решать системы квазилинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих нестационарное турбулентное течение сжимаемого вязкого теплопроводного газа в пространстве с подвижными стенками, используя сравнительно малые вычислительные ресурсы.

Основная идея модифицированного метода крупных частиц состоит в расщеплении по физическим процессам нестационарной системы уравнений Навье-Стокса. Среда моделируется системой из крупных частиц, совпадающих в данный момент времени с ячейкой эйлеровой сетки. Метод явный.

Граничные условия устанавливались следующим образом. На неподвижных поверхностях соответствующих стенкам камеры сгорания и головке цилиндра -непротекание и прилипание потока, на поверхности поршня и клапанов -подвижного непротекания и прилипания по оси, перпендикулярной направлению движения.

Впрыскивание топлива моделируется занесением в ячейку, соответствующую соплу форсунки, массы газа, имеющей соответствующие теплофизические характеристики. Скорость рассчитывается согласно формуле истечения. Интенсивность впрыскивания определяется заданным законом подачи топлива.

Для апробации модели были проведены тестовые расчеты. На рис. 16 приведены результаты расчета затопленной струи, которые сравнивались с решением, полученным на кафедре аэродинамики СПбГПУ на базе к-е модели с пристеночными функциями (рис. 1а). Результаты расчета показали целесообразность использования в качестве моделирующих уравнений Навье-Стокса с опытным коэффициентом турбулентной вязкости одинаковым во всей области.

Рис. 1. Затопленная струя: а - к-е модель с пристеночными функциями, б - метод крупных частиц, Навье-Стокс.

Для определения адекватности модели при расчете течения в клапане было произведено моделирование течения в круглой трубе с местным сопротивлением в виде шайбы. В ходе расчетного эксперимента определялся коэффициент местного сопротивления, который сравнивался с экспериментальными данными,

приведенными в справочной литературе. Наибольшая полученная погрешность составила 5%, что позволяет говорить о том, что результаты, получаемые при численном эксперименте, количественно совпадают с реальной картиной течения.

Также было проведено моделирование процессов выпуска и наполнения в цилиндре ДВС с помощью предлагаемого метода и пакета STAR-CD, которое показало удовлетворительное совпадение результатов.

Таким образом, разработанная математическая модель адекватно описывает нестационарные турбулентные газодинамические процессы, происходящие в цилиндре двигателя внутреннего сгорания на тактах выпуска, наполнения, сжатия и смесеобразования. Результатами расчета являются поля давлений, плотностей, скоростей, температур, концентрации компонентов рабочего тела, линии тока, а также интегральные характеристики по цилиндру - давление, плотность, температура, коэффициент избытка воздуха, в произвольный момент времени.

Для прогнозирования индикаторных и эффективных показателей газодизеля и бензоводородного двигателя разработаны математические модели рабочих процессов этих двигателей.

При анализе макропроцессов, происходящих в цилиндрах двигателей, достаточно удовлетворительные результаты дают нульмерные модели, основанные на хорошо известных уравнениях первого закона термодинамики для открытых систем, дополненные формулами для упрощенного расчета тепло-и массообмена на границах расчетной области

Основное исходное уравнение:

= d{MU) + pdV + dQw j

l

где dQnoda - элементарное количество теплоты, подведенной к рабочему телу при сгорании топлива; ^ iidMi - поток энтальпии, внесенный (+) и вынесенный (-) с элементарными массами dMl из объема цилиндра V; М- масса рабочего тела в цилиндре; U- удельная внутренняя энергия рабочего тела; pdV - полезная работа; dQw ~ теплота, отведенная в стенки камеры сгорания.

Предполагается, что рабочее тело обладает свойствами идеального газа, кроме того, процессы, совершаемые над ним, квазиравновесны. Вторым базовым уравнением является уравнение состояния, которое в дифференциальной форме имеет вид

ф dV__dM_ dT_ р V ~ М Т '

После несложных преобразований система дифференциальных уравнений для тактов сжатия-расширения приводится к виду:

dq>

g,QH dx к dV 1 dQw

McvT d<p V d(p McvT dep

где р - давление, Т - температура, М - масса рабочего тела в цилиндре, к ~с,,/су - постоянная адиабаты рабочего тела, су, ср - изохорная и изобарная теплоемкости рабочего тела, V - объем цилиндра, ()н - низшая теплотворная способность топлива, gч - цикловая подача топлива, — потери тепла в стенки камеры сгорания, с1х/(1<р = /*Тф) - функция, описывающая процесс тепловыделения в цилиндре двигателя.

Наибольшую трудность в получении достоверных результатов расчета рабочего цикла по данной методике создает описание процессов подвода теплоты от сгорания топлива.

Рассмотрим процессы воспламенения и сгорания в газодизеле. В отличие от дизеля, при газожидкостном процессе в камере сгорания одновременно находится гомогенная газовоздушная смесь и дизельное топливо, выгорание которых происходит по различным механизмам. При определенных допущениях можно считать, что после воспламенения дизельного топлива фронт пламени начинает распространяться по газовоздушной смеси, т. е. с этого момента можно проводить определенную аналогию с процессами выгорания топлива в двигателях с принудительным воспламенением.

Таким образом, динамика тепловыделения в газодизеле, как и в дизеле включает два этапа, только второй участок динамики тепловыделения связан с распространением пламени от источника воспламенения до стенки камеры сгорания и последующим догоранием смеси за фронтом пламени. В качестве основы для численного описания процесса тепловыделения в газодизеле подходит формула:

ехр ( -0.5 / \ 2Л + Хг(кг-1) с \ Ок. к2- •ехр { к2-1 2\

ч / (рг 1 ^ У

где Х| и Х2 - доли теплоты, выделившиеся соответственно в первой и во второй фазе; <рс - текущее значение угла поворота кривошипа, отсчитываемое от начала сгорания; ф) и фг - углы от начала горения до достижения максимальной скорости выгорания соответственно в первой и во второй фазе сгорания.

1. Тепловыделение в период быстрого сгорания. Многочисленные эксперименты на дизельных двигателях показывают, что суммарное количество теплоты, выделяющееся в этой фазе, определяется массой топлива, поданного в цилиндр и подготовленного к сгоранию за период задержки самовоспламенения. Поскольку в газодизеле продолжительность задержки самовоспламенения превышает продолжительность впрыска запального топлива, можно считать, что здесь это количество теплоты определяется величиной запальной порции жидкого топлива. Однако по результатам эксперимента (рис. 2) при равных количествах теплоты, введенной с дизельным топливом за время задержки самовоспламенения, величина X] у газодизеля выше, чем у дизеля. Это позволяет сделать вывод о совместном сгорании в течение первой фазы дизельного топлива и газа, находящегося в зоне факела топлива, впрыснутого в цилиндр за период задержки воспламенения. Предложена формула, позволяющая ввести соответствующую поправку в оценку Х|, исходя из того, что в быстрое сгорание

вовлекается часть газовоздушного заряда, соответствующая стехиометрическому соотношению дизельного топлива и воздуха:

0,2, + о,,2,,

где - запальная порция топлива, Ь(м, Ц,, - стехиометрические соотношения для дизельного и газового топлив, С,,, Од - расходы газового и дизельного топлив, (),,, (},) - низшая теплота сгорания газового и дизельного топлива, а -коэффициент избытка воздуха.

Расчеты Х\ по формуле хорошо согласуются с экспериментальными данными, представленными на рис. 2.

Х1

07

0£ 05 0.4 03 02 0,1 о

Р

Газодизель / Дизель

0,1

0,2

03

0,4

05

0,6

Рис. 2. Зависимость доли теплоты, выделившейся в первой фазе сгорания, от доли теплоты, введенной с дизельным топливом за время задержки воспламенения {Ие=\10 кВт, «=1500 об/мин, фов = -38° ПКВ).

2. Сгорание гомогенной газовоздушной смеси. Для второй фазы сгорания определяющим параметром является угол достижения максимальной скорости тепловыделения ф2, который зависит от скорости распространения фронта пламени. Теоретический анализ влияния различных факторов на турбулентную скорость сгорания позволил получить безразмерный комплекс

<Рг ., (Т0)1Л(а0ХГо»о) ф <р2й ~ (ТУ 6(а)(Гп)

где По, п - число оборотов двигателя при работе в исходном и расчетном режимах; а0, а - коэффициент избытка воздуха при работе в исходном и расчетном режимах; Тп, Т - средние за период сгорания значения температуры при работе в исходном и расчетном режимах; У0, V - объем газовоздушной смеси поступающей в цилиндр при работе в исходном и расчетном режимах.

Аппроксимация экспериментальных данных (рис. 3) дает выражение

Ч>2 =

0,339

о

^4+0,661

/V И

Ф20

фг/фм

2,5 2 1,5 1

0,5 Н

0 *■

зс. - ' с - - - *

- У X X

» х- г

0,5

1.5 2

X Эксперимент

2.5 3 3,5

ш Аппроксимация

4,5 Ф

Рис. 3. Зависимость относительного угла выгорания во второй фазе сгорания от

комплекса Ф.

3. Важную роль в математическом моделировании рабочего процесса играет точность определения момента начала тепловыделения в цилиндре газодизеля. Для этого необходимо иметь возможность расчета задержки самовоспламенения после подачи запального дизельного топлива. Как показали экспериментальные исследования (рис. 4), задержка самовоспламенения в газодизеле увеличивается по сравнению с дизелем, что связано, по-видимому, с наличием в объеме цилиндра стойких к воспламенению молекул метана.

Путем обработки экспериментальных данных получена следующая формула для определения задержки самовоспламенения в газодизеле

т, =1,65/Гм" ехр

2510

ф^.грзд П.К.В 2!

Гаэсймель

Дизель

-16

-20

-25 ф„в,град пжа

Рис. 4. Влияние угла опережения впрыска на период задержки самовоспламенения на номинальном режиме работы (N,,=110 кВт, и=1500 об/мин, £„,= 0,048 г/цикл)

Для описания процесса тепловыделения в бензоводородном двигателе используется формула И. И. Вибе. На основе теоретического анализа и

обработки экспериментальных данных получены формулы для определения условной продолжительности сгорания ср2 и показателя характера сгорания т,

где и„, а, п,р, Т - нормальная скорость распространения пламени, коэффициент избытка воздуха, частота вращения двигателя, среднее давление и температура цикла соответственно. Индекс "О" относится к параметрам бензинового двигателя. Наличие в топливной смеси водорода и водяного пара учитывается в формулах через нормальную скорость распространения пламени, определенную экспериментально на Бунзеновской горелке при различных добавках к бензину водорода и водяного пара.

Расчет концентраций оксидов азота в цилиндре бензоводородного двигателя проводился па основе "расширенного механизма" Я.Б. Зельдовича с учетом реакции биомолекулярного механизма.

Для определения температуры в зоне продуктов сгорания используется уравнение баланса энтальпий, представляющее энтальпию всего рабочего тела как сумму энтальпий свежего заряда и продуктов сгорания.

Равновесные концентрации одиннадцати компонентов продуктов сгорания определялись с помощью решения системы уравнений, из которых 4 уравнения материального баланса и 7 уравнений закона действующих масс.

Как показывает обзор разработок и исследований по созданию газодизельных двигателей, одной из основных проблем является обеспечение требуемых параметров впрыскивания топлива как при работе двигателя в режиме дизеля, так и в том случае, когда дизельное топливо является запальным. Для решения этой проблемы предложена специальная конструкция форсунки, особенностью которой является совмещение в одном корпусе двух распылителей с различными проходными сечениями сопловой части (рис. 5). В форсунке предусмотрены две независимые иглы, каждая из которых открывается при отдельно устанавливаемом давлении топлива и пропускает топливо к своему ряду сопловых отверстий. Давления открытия и суммарные проходные сечения каждого распылителя подбираются таким образом, чтобы при малых подачах топливо подавалось только или преимущественно через сопла малого сечения. Впрыск больших порций топлива производится через оба ряда сопел, то есть через большое сечение. Тем самым достигается согласование проходных сечений форсунки с режимом работы двигателя: пропуск топлива через малое сечение обеспечивает достаточно высокие давления впрыскивания, необходимые для качественного распыливания запального топлива; на дизельном режиме топливо впрыскивается через такое же сечение, как в базовом режиме.

Для стабилизации остаточного давления, которое играет большую роль при подаче малых порций топлива, разработана специальная конструкция нагнетательного клапана двойного действия.

ш,

т

Тошпгао ш п(1 >'М11 пиротапнрання

Регулировочная шаЛоа

Топливо ш ТНВД

Муфта

Большая игла Малая игла

Отверстия малых подач Отверстия больших подан

Рис. 5. Форсунка с двойным распылителем

Определение размеров и параметров разработанной топливной системы проводилось с помощью математической модели процесса топливоподачи.

Неустановившееся одномерное движение сжимаемой, вязкой, изотермической жидкости (топлива) в нагнетательном трубопроводе с учетом гидравлического сопротивления описывается уравнениями движения и сплошности

<Эи> др ^»11

р--—— + р-Ми' = О

1 д( дх 2с/1 1

дм 1 др п

р-+—-£-= О

Р дх а2 д1

где р - давление топлива, м> - скорость движения топлива, х - координата вдоль оси трубопровода, р - плотность топлива, с1 - диаметр трубопровода, а - скорость звука в топливе, X - коэффициент сопротивления единицы длины трубопровода, / - время.

Продифференцировав первое уравнение системы по х, второе по / и выполнив преобразования, получим дифференциальное уравнение второго порядка в частных производных относительно давления:

1

д21

дх2 а2 д(г

д2р

X а2с]

1 18(

Наиболее удобным методом численного интегрирования уравнения потока топлива для выполнения расчета с использованием ЭВМ является метод сеток. Для этого длина нагнетательного канала между полостями насоса и форсунки делится поперечными сечениями на N равных отрезков длиной Ах и в сечениях канала через промежутки времени Дt последовательно определяются значения давления. Следовательно, область решения 0 < х < LT, 0 < / < со покрывается сеткой. Для каждого узла сетки производные, входящие в уравнение, заменяются выражениями в конечных разностях.

Граничные условия у начала нагнетательного трубопровода задаются уравнениями сплошности топлива в полостях насоса и штуцера нагнетательного клапана, и уравнением движения нагнетательного клапана насоса.

Граничные условия у конца нагнетательного трубопровода включают уравнение сплошности в полости форсунки и уравнение движения иглы и связанных с ней деталей. Форсунка с двойной иглой представляется как две параллельные форсунки на конце нагнетательного трубопровода. Давления в обеих форсунках одинаковы.

Третья глава посвящена расчетному исследованию процессов в двигателях, работающих на природном газе и водороде, с помощью разработанных математических моделей.

В качестве объекта исследования процесса смесеобразования и расслоения топливовоздушной смеси при непосредственном впрыске газа в цилиндр двигателя был выбран четырехтактный двигатель с принудительным воспламенением размерностью S/D = 9,2/9,2 и степенью сжатия е = 12,0.

Основная задача исследования - добиться расслоения впрыснутого топлива на всех эксплуатационных режимах, которое обеспечит гарантированное воспламенение топливно-воздушной смеси. Критериями качества расслоения топлива являются коэффициент избытка воздуха в районе свечи зажигания в момент подачи искры, и распределение топлива по объему камеры сгорания. Необходимо чтобы локальный коэффициент избытка воздуха находился в диапазоне 0,8-1,3, что соответствует максимальной скорости сгорания газа. Кроме того, газ должен быть распределен по пространству таким образом, чтобы не было зон с переобогащенной или очень бедной смесью. Достичь данного эффекта возможно только при определенной конфигурации камеры сгорания, расположении свечи зажигания и форсунки, давлении впрыска топлива. Были исследованы несколько вариантов камер сгорания. Проводился анализ вихревого движения воздуха, скорости движения потока свежего заряда, зоны распространения вихря, продолжительность его существования. По результатам исследований была предложена камера сгорания, представленная на рис. 6, которая позволяет обеспечить надежное воспламенение газовоздушной смеси при работе двигателя с суммарным коэффициентом избытка воздуха от 0,9 до 2,3 во всем диапазоне скоростных режимов.

При разработке системы топливоподачи необходимо стремиться к минимизации давления впрыска для более эффективного использования объема баллона с газом и уменьшения затрат энергии на создание давления впрыска. Однако уменьшение давления ниже определенного предела приводит к

уменьшению интенсивности подачи топлива и ухудшению процесса расслоения, особенно при малых цикловых подачах. Рекомендуемое давление впрыска газа -2,9 МПа.

свеиа Форсунка

Рис. 6. Рекомендуемая камера сгорания.

Одним из важных факторов, влияющих на картину распределения топлива, является угол опережения впрыска. Корректировка угла опережения впрыска газа является необходимым условием при работе двигателя на различных режимах. Угол опережения впрыска определяет момент перемещения в район свечи зажигания газовоздушной смеси требуемого состава для надёжного и эффективного воспламенения. Опережение впрыска необходимо согласовывать с опережением зажигания. Для данного двигателя с камерой сгорания предложенного типа получена зависимость угла опережения впрыска газа от коэффициента избытка воздуха на различных скоростных режимах (рис. 7). Зависимость имеет сложный нелинейный характер и может использоваться как алгоритм для системы управления двигателя.

Ф.ФЗД

700о&мин 1000о&мин 2000о&^ин —ЗОООо&мин ОООовмин ■Х-50000ЭМИН

08 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 го 22 24 26 а

Рис. 7. Зависимость угла опережения впрыска газа от коэффициента избытка

воздуха

0.02 -

0.03

0.04

0.05

Рис. 8. Коэффициент избытка воздуха. Оптимальный угол опережения впрыска.

О^сум 1 ,5 .

0.02

0.03

0.04

0.05

Рис. 9. Коэффициент избытка воздуха. Оптимальный угол опережения впрыска.

0.02

0.03

0.04

0.05

Рис. 10. Коэффициент избытка воздуха. Неоптимальный угол опережения

впрыска. асум=2,0

На рис. 8 и 9 приведены распределения коэффициента избытка воздуха по объему камеры сгорания при различных цикловых подачах и оптимальном угле опережения впрыска. На рис. 10 представлено поле а в случае, если угол опережения отличается от оптимального. Видно, что в этом случае локальный коэффициент избытка воздуха в районе свечи зажигания выше допустимого.

Далее в главе представлены результаты расчетного исследования модернизированной системы топливоподачи, предназначенной для подачи жидкого топлива в газодизеле ЧН 18/20. Расчетное исследование показало следующее:

- разработанная схема системы топливоподачи, включающая форсунку с двумя коаксиалыю расположенными распылителями, имеющими различное суммарное сечение сопловых отверстий, и нагнетательный клапан с разгрузкой постоянного давления (двусторонний клапан) позволяет при правильном подборе соотношений между элементами системы осуществить раздельную подачу малых и больших порций топлива. Это обеспечивает большее давление и

продолжительность впрыскивания на малых подачах по сравнению с обычной системой (рис. 11 и 12), что благоприятно для впрыскивания запальной порции топлива в газодизеле;

рациональным является следующее сочетание конструктивных параметров: суммарное сечение сопловых отверстий для малых подач - 0,19 мм2, суммарное сечение сопловых отверстий для больших подач 0,76 мм2, давление начала открытия иглы, управляющей открыванием отверстий малого сечения -100 бар, давление начала открытия иглы, управляющей открыванием отверстий большого сечения 300 бар, давление открытия "прямого" нагнетательного клапана - 3 бар, давление открытия "обратного" нагнетательного клапана - 6,5 бар. При выбранной конструкции и указанном сочетании параметров системы обеспечивается впрыск запальной порции топлива через сопловой аппарат малого сечения на всех скоростных режимах;

- на режимах нагрузочных характеристик, соответствующих работе дизеля от полной нагрузки до холостого хода (от 0,3 до 0,1 г/цикл), подача топлива на основном участке впрыска происходит через все сопловые отверстия одновременно. При этом основные параметры впрыска отвечают требованиям к системам подачи топлива. При подаче больших порций топлива разработанная система обеспечивает эффект "ступенчатой" подачи и повышенное давление впрыска.

Ъ, мм 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

1 \

|

! \

\

/ И "Л X

25 *>6 >7 >8 '9 Ь с

опытная форсунка обычная форсунка

ф, град, п.кул.в.

Рис. 11. Зависимость перемещения иглы форсунки от угла поворота кулачкового вала насоса: п = 350 об/мин, § = 0,03 г/цикл;

Рвпр, МПа, 20. 15. Ю. 5.

0 25

26

21

28

29

опытная форсунка обычная форсунка

39 ф, град, п.кул.в.

Рис. 12. Зависимость давления впрыска от угла поворота кулачкового вала насоса: п = 350 об/мин, % = 0,03 г/цикл

Целью расчетного исследования рабочего процесса судового газодизеля 64 15/18 являлось определение состава смеси и угла опережения впрыска топлива, обеспечивающих получение максимального эффективного КПД на режимах винтовой характеристики при минимальной запальной дозе дизельного топлива.

Рис. 13. Винтовая характеристика газодизеля ЗД6 при различных способах регулирования мощности = 0,027 г/цикл)

Минимально возможная запальная доза, при которой обеспечивалось надежное воспламенение газовоздушной смеси во всех цилиндрах, была определена экспериментально и составила - 18 % от номинальной подачи. Полученные зависимости эффективного КПД при различных способах регулирования газодизеля, подтвержденные экспериментально, представлены на рис. 13. На этом же рисунке представлены экспериментальные данные по токсичности и дымности отработавших газов. Сравнение качественного и смешанного способов регулирования мощности газодизеля (варианты 2 и 3, 4) показывает, что при смешанном регулировании значительно повышается эффективный КПД и снижаются выбросы несгоревших углеводородов на режимах частичных нагрузок. С точки зрения достижения максимального эффективного КПД оптимальным является закон регулирования состава смеси и установочный угол опережения впрыска топлива по варианту 3 (рис. 13). Однако в этом случае значительно возрастают выбросы N0* по сравнению с дизелем, поэтому наиболее предпочтительным является вариант 4 с уменьшенным углом опережения впрыска -30 град. п. к. в. до ВМТ, при котором достигается эффективный КПД, близкий к дизельному режиму, а выбросы МОх ниже на 20%.

Далее в данной главе рассмотрены принципы выбора характеристик эффективного регулирования состава водородосодержащих топливных смесей, и представлены данные расчетного исследования для двигателя ВАЗ - 2121.

Установлено, что наиболее рациональный состав топливовоздушной смеси на режиме максимальной нагрузки при добавке "чистого" водорода а = 1,0, '"=0Н2/(Сц2+ Сг,) = 0,04. При этом достигается такая же мощность, как у базового бензинового двигателя при а = 0,85, но значительно повышается эффективный к.п.д. и снижаются выбросы СО и С„Нт. Однако выбросы N0* возрастают в 2 раза.

Для снижения выбросов N0* возможно использовать добавку водяного пара в бензоводородовоздушную смесь. В этом случает наиболее рациональный состав смеси а = 1,0, г = 0,04, К = 0Н2о/0Н2=5,0. При этом выбросы N0* значительно снижаясь, все же остаются на 20% выше, чем при работе двигателя на бензине с а = 0,85. Наличие водяного пара в топливной смеси ухудшает наполнение цилиндров двигателя и увеличивает продолжительность процесса сгорания, в результате чего на 4% снижается мощность.

Наибольший эффект по снижению токсичности ОГ и улучшению экономичности двигателя при добавке водорода к бензину достигается на режимах частичных нагрузок. Определять параметры состава смеси (а, г, К) на этих режимах целесообразно исходя из условия получения наилучшей топливной экономичности. Задача решалась путем построения и анализа расчетных регулировочных характеристик по а для различных добавок водорода. Диапазон возможного варьирования параметров а, г, К, определяющих состав многокомпонентной водородсодержащей смеси, ограничен с одной стороны пределом возможного обеднения, с другой стороны - возникновением обратных вспышек в двигателе. Зависимости для определения граничных составов были получены экспериментально. Добавка пара в бензоводородовоздушную смесь

снижает эффективный предел обеднения смеси и соответственно к.п.д. двигателя, поэтому на режимах частичных нагрузок добавка водяного пара в топливовоздушную смесь нецелесообразна. Расчетные характеристики регулирования состава бензоводородовоздушной смеси, а также достигаемые при этом значения эффективного к.п.д. двигателя и токсичности ОГ, представлены на рис. 14.

Рис. 14. Регулирование бензоводородного двигателя по максимальному КПД

Наилучшая топливная экономичность двигателя достигается при максимально возможной замене бензина водородным топливом. При этом на режимах больших нагрузок (участок АВ на зависимости а) добавка водорода ограничивается необходимостью достижения требуемой мощности, затем -возникновением обратных вспышек (участок ВС) и, наконец, при Рс < 0,5РС (участок СЕ) возможна работа двигателя на водородовоздушной смеси. Регулирование мощности - смешанное (АД- качественное, ДЕ - количественное).

Для получения водорода разработан генератор на основе взаимодействия сплава магния с водой. В генераторе вместе с водородом образуется водяной пар. Вследствие инерционности реакции взаимодействия сплава магния с водой динамично изменять расход водорода невозможно. Поэтому рабочий режим генератора - стационарный, при постоянном расходе водорода, причем система

водородного питания автомобиля обеспечивает относительное содержание пара в смеси, поступающей в карбюратор-смеситель, К =5,0. В этом случае, очевидно, расход пароводородной смеси следует устанавливать, исходя из условия обеспечения работы двигателя на минимальных оборотах холостого хода. Характеристики эффективного регулирования состава топливовоздушной смеси при постоянном расходе пароводородной смеси представлены на рис. 15. В этом случае при работе двигателя на максимальной нагрузке только при п = 1000 об/мин возможно обеспечить выбранный состав смеси а = 1,0, г = 0,04. При увеличении частоты вращения двигателя величина добавки водорода к бензину уменьшается и при п = 5400 об/мин составляет около 1%. В связи с этим, чтобы не допустить значительную потерю мощности, смесь необходимо обогащать до а = 0,95.

Наибольшее увеличение эффективного к.п.д. по сравнению с работой двигателя на бензине достигается на частичных нагрузках и происходит как за счет увеличения индикаторного к.п.д., так и механического.

Расчетные данные сопоставлялись с результатами экспериментов на моторном стенде и показали хорошее соответствие.

Рис. 15. Регулирование двигателя ВАЗ-2121 по максимальному КПД при постоянном расходе пароводорода

Проведен сравнительный расчетный анализ возможных вариантов организации рабочего цикла водородного двигателя. Как видно из рис. 14, двигатель с внешним смесеобразованием может работать на водородовоздушной смеси при а>2,0. При меньших а возникают обратные вспышки, природа которых заключается в неконтролируемом самовоспламенении водородовоздушной смеси от горячих источников в камере сгорания. Такими источниками, как правило, являются изолятор свечи зажигания, выпускной клапан, остаточные газы. Таким образом, по сравнению с базовым бензиновым двигателем будет примерно 50 % потери мощности при переводе его на водород. Такое решение, очевидно, мало приемлемо.

Расчет, проведенный в предположении, что опасность "хлопков" и ухудшенное наполнение при работе на водороде устранены за счет внутрицилиндровой подачи газа, показывает, что мощность водородного двигателя может быть доведена до номинальной и даже несколько увеличена за счет более быстрого сгорания смеси, т.к. возможна организация рабочего процесса при а = 1. Температуры деталей при этом остаются приблизительно такими же, как при работе на бензине, то есть опасность преждевременного воспламенения сохраняется. Кроме того, концентрация оксидов азота увеличивается, по сравнению с бензиновым вариантом с 0,36% до 0,58%. Следовательно, этот вариант неприемлем по токсичности отработавших газов.

Наиболее очевидным способом компенсации потери мощности является применение газотурбинного наддува при а = 2. Для того, чтобы при этом не было существенного повышения температуры сгорания, требуется охлаждение наддувочного воздуха до 70°С, что вполне осуществимо при использовании современных теплообменников. В этом случае, как показывают расчеты, температура деталей в опасных точках камеры сгорания не выходит за допустимые пределы, а концентрация оксидов азота оказывается такой же низкой, как и при работе на водороде при а = 2 без наддува.

В четвертой главе диссертации приведено описание экспериментальных установок, применявшегося оборудования, измерительной аппаратуры, методики проведения экспериментов. Дана оценка погрешностей результатов измерения. Представлены результаты экспериментальных исследований.

Для исследования рабочего процесса газодизеля была разработана экспериментальная установка на базе судового дизеля 6415/18 (ЗД6), дооборудованного необходимой газоподающей аппаратурой. Регулятор частоты вращения был модифицирован для обеспечения возможности переключения в газодизельный режим, при этом предусмотрена регулировка запальной дозы дизельного топлива. Для регулирования подачи газовоздушной смеси предусмотрено две дроссельные заслонки: газовая, управляемая от регулятора частоты вращения, и газовоздушная - с ручным приводом. Это позволяло обеспечить смешанное регулирование мощности газодизеля. Установка была оборудована необходимыми контрольно-измерительными приборами, датчиками, усиливающей и записывающей аппаратурой. Индикаторная диаграмма регистрировалась на ПЭВМ, в которую был установлен модуль аналого-цифрового преобразователя.

Испытания газодизеля проводились на режимах винтовой характеристики, варьировались следующие параметры: величина запальной порции дизельного топлива, угол опережения впрыска дизельного топлива, состав газовоздушной смеси. Задачами экспериментального исследования являлось определение влияния указанных выше параметров на мощностные, экономические и экологические показатели газодизеля, получение данных (рис. 2 - 4), необходимых для математического моделирования тепловыделения в газодизеле, а также экспериментальное подтверждение, полученного расчетным путем, рационального закона регулирования состава смеси газодизеля при работе по винтовой характеристике (рис. 13).

В завершение экспериментальных работ были конвертированы на газодизельный цикл два главных судовых двигателя ЗД6 паи юрского судна проекта Р51 ("Нева - 1") Санкт-Петербургского Пассажирского порта. Судно-газоход прошло необходимые испытания и было допущено к эксплуатации. Экономия дизельного топлива в эксплуатации составила 60 % по сравнению с работой в дизельном режиме. Срок окупаемости переоборудования судна за счет использования более дешевого топлива - природного газа составляет 1 год. В случае учета экологических преимуществ судна-газохода срок окупаемости значительно сократится.

Экспериментальное исследование разработанной системы топливоподачи, включающей форсунку с двумя распылителями, выполнено на установке, смонтированной на стенде для испытания топливных насосов высокого давления ЕНР-5012 фирмы Неппапп Напятапп. В состав стендовой информационно-измерительной системы входят элементы, предназначенные для исследования быстроменяющихся параметров впрыска, и контрольно-измерительная аппаратура для контроля параметров установившихся режимов. Кроме того, стенд был оборудован измерителем характеристики подачи топлива, работа которого основана на регистрации изменения давления в приемной камере, расположенной за распылителем форсунки, истечение из которой происходит через калиброванный жиклер.

При подготовке и проведении экспериментального исследования имелось в виду, что основная работа по выбору конструктивных и регулировочных параметров была выполнена с помощью методов математического моделирования. Поэтому основной задачей экспериментального исследования было подтверждение адекватности расчетных результатов.

Испытания двойной форсунки проводились на режимах дизельного цикла: максимальной подачи = 0,3 г/цикл при п = 500 и 750 об/мин, частичных подач gl| = 0,15, 0,1 и 0,05 г/цикл при п = 350, 500 и 750 об/мин, а также на режимах подачи запальной дозы топлива в газодизельном цикле: gч = 0,03 г/цикл при п = 350, 500 и 750 об/мин. Результаты экспериментального исследования удовлетворительно совпадают с данными математического моделирования процесса топливоподачи во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. При этом подтвердилось, что параметры системы, полученные расчетным путем, обеспечивают на режимах подачи запальной дозы топлива впрыск топлива без подъема малой иглы с увеличенным давлением впрыска, а при работе на

дизельном режиме опытная аппаратура обеспечивает эффект ступенчатой подачи.

Экспериментальные исследования по использованию водорода в качестве топлива для ДВС проводились на моторном стенде с двигателем ВАЗ-2121. В качестве нагрузочного устройства применялся гидравлический тормоз. Целью экспериментального исследования являлось:

• получение данных для построения математической модели рабочего процесса бензоводородного двигателя;

• определение границ обеднения топливовоздушных смесей в зависимости от добавки водорода и водяного пара, а также допустимых пределов по добавкам водорода в зависимости от режима работы двигателя, превышение которых приводит к нарушению процесса сгорания;

• сопоставление результатов расчетного исследования по определению эффективного способа регулирования состава водородосодержащих топливных смесей с экспериментальными данными;

• испытание разработанной топливной аппаратуры, обеспечивающей работу двигателя на бензопароводородовоздушной смеси и оценка эффекта от применения добавки пароводорода.

Основные характеристики стендового генератора водорода следующие:

- диапазон регулирования расхода водорода - 0,03 - 0,8 кг/час

- давление пароводородной смеси на выходе из генератора - 98,1 кПа

- температура пароводородной смеси на выходе из генератора - 25 - 100 С

Содержание водяного пара в пароводородной смеси регулировалось с помощью встроенного в генератор теплообменника, охлаждаемого водой от водопровода.

Для обеспечения требуемых характеристик регулирования состава бензопароводородовоздушной смеси (рис. 15) на основе серийного карбюратора была разработана система питания двигателя, которая обеспечивала возможность работы двигателя и на бензине. Результаты сравнительных испытаний двигателя ВАЗ-2121 при работе на бензине и на бензине с добавкой пароводорода представлены на рис. 16. Как видно из рисунка, применение добавки пароводорода к бензину при регулировании состава смеси по предложенным характеристикам приводит к повышению эффективного к.п.д. на 3-8% при работе по внешней скоростной характеристике. Одновременно с этим выбросы СО снижаются на 1,4 - 2,5 раза, выбросы оксидов азота увеличиваются на 0-25%. На частичных нагрузках увеличение эффективного к.п.д. достигает 25%, выбросы окислов азота снижаются в 1,5-3 раза, а концентрация СО в ОГ не превышает 0,3%.

Системой водородного питания был оборудован автомобиль УАЗ-452В. Для снижения содержания водяного пара в пароводородной смеси, поступающей из генератора водорода в карбюратор-смеситель, была разработана водородная система питания автомобиля, защищенная авторским свидетельством (рис. 17). Снижение содержания водяного пара в смеси обеспечивается смесительным теплообменником, включенным в систему охлаждения двигателя, в которой установлен дополнительный радиатор.

0 га Зе ад ¡а л% <т

Рис. 16. Нагрузочные характеристики двигателя ВАЗ-2121

Рис. 17. Система питания бензоводородного автомобиля.

Эксплуатационные испытания бензоводородного автомобиля УАЗ-452В показали надежность работы элементов водородной системы питания и существенное снижение токсичности ОГ и расхода бензина.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе созданных методов и средств решена научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение - улучшение экономических и экологических показателей двигателей конвертированием рабочего процесса на перспективные топлива не нефтяного происхождения, которыми являются природный газ и водород.

2. Разработана математическая модель, ее алгоритмическое и программное обеспечение для расчета двумерного нестационарного течения сжимаемого газа в цилиндре ДВС на тактах выпуска, наполнения, сжатия и непосредственного впрыска газа. Математическая модель позволяет описывать развитие во времени полей распределения давления, плотности, температуры, скоростей рабочего тела и концентраций составляющих его компонентов.

Результаты численного эксперимента позволили проанализировать взаимодействие между основными процессами в камере сгорания и показали возможность организации послойного смесеобразования при непосредственном впрыске газа в цилиндр двигателя с искровым зажиганием. Такая организация рабочего процесса позволяет значительно улучшить экономичность двигателя и уменьшить токсичность ОГ.

Установлено влияние формы камеры сгорания и параметров впрыска газа на концентрационные поля газовоздушной смеси. Для двигателя размерностью D/S=92/92 подобрана форма камеры сгорания, расположение форсунки, закон подачи газа, обеспечивающие послойное смесеобразование и надежное воспламенение газовоздушной смеси в широком диапазоне частот и нагрузок двигателя.

3. Проведено комплексное расчетное и экспериментальное исследование судовой силовой установки конвертированной на газожидкостный цикл, в результате которого:

- получено математическое описание процессов воспламенения и сгорания в газодизеле;

- разработана математическая модель рабочего процесса, с помощью которой определен рациональный закон регулирования судового газодизеля;

- полученный закон регулирования реализован при переводе силовой установки судна проекта Р51 ("Нева-1") Санкт-Петербургского Пассажирского порта на газодизельный цикл. Эксплуатационные испытания пассажирского судна-газохода показали значительное снижение дымности и токсичности ОГ и расхода дизельного топлива.

4. Разработана и испытана новая конструкция топливной системы, обеспечивающая существенное улучшение процесса подачи запального топлива для газодизеля при сохранении удовлетворительных условий впрыска при работе на дизельном топливе.

Применительно к предложенной конструкции топливной системы разработана расчетная методика, проведено параметрическое исследование, с помощью которого определены размеры и параметры опытной форсунки. Экспериментальное исследование, выполненное с помощью специально разработанного стенда, показало адекватность математического описания процессов впрыска топлива для нетрадиционных схем топливной аппаратуры и доказало эффективность предложенной системы.

5. В результате проведенного комплекса теоретических, расчетных и экспериментальных исследований по использованию водорода в качестве топлива для ДВС получены следующие основные результаты.

- применение водорода в качестве добавки к бензину позволяет значительно улучшить экологические характеристики и повысить эффективный кпд двигателя. Наибольший эффект достигается при максимально возможной замене бензина водородным топливом. Добавка водорода при этом ограничивается возникновением обратных вспышек, а также необходимостью сохранения номинальной мощности на уровне базового бензинового двигателя;

- разработана математическая модель рабочего процесса и процесса образования оксидов азота в цилиндре двигателя, позволяющая прогнозировать параметры бензино-водородного двигателя в широком диапазоне режимов и осуществлять выбор характеристик эффективного регулирования состава водородосодержащих топливных смесей;

- определены границы обеднения топливовоздушных смесей в зависимости от добавки водорода и водяного пара, а также допустимые пределы по добавкам водорода в зависимости от режима работы двигателя, превышение которых приводит к нарушению процесса сгорания;

- расчетным способом получен и экспериментально подтвержден рациональный закон регулирования состава бензопароводородовоздушной смеси при работе двигателя в комплексе с автономным генератором водорода. При этом определено, что на режимах больших нагрузок (0,7МС тах - Мс тах) целесообразно применять добавку водяного пара в беизоводородовоздушную смесь для снижения выбросов оксидов азота. На режимах частичных нагрузок добавка водяного пара оказывает отрицательное воздействие, снижая эффективный предел обеднения смеси и соответственно эффективный к.п.д. двигателя;

- наиболее перспективное направление развития двигателей, использующих в качестве топлива только водород, должно базироваться на использовании обедненных смесей и применении наддува с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха;

- результаты расчетно-экспериментального исследования использованы при создании макетного образца малотоксичной моторной установки автомобиля УАЗ-452В с автономным генератором водорода, эксплуатационные испытания которого показали надежность работы элементов водородной системы питания, значительное снижение токсичности ОГ и расхода бензина.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монографии и учебные пособия

1. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В. Топливные проблемы транспортной энергетики. Коллективная монография. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 232с.

2. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Виколайнен В.Э. Системы и процессы топливоподачи двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 1999. 78 с.

3. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Петриченко М.Р. Системы двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие в 3 ч. Ч. 1: Рабочие среды, их очистка и арматура систем. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2001. 80 с.

4. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В. Автоматизация управления установок с ДВС: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 124 с.

5. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Петриченко М.Р. Теория и моделирование процессов в ДВС. Примеры и задачи: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 96 с.

6. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В. Управление техническими системами: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 100 с.

7. Галышев Ю.В. и др. Справочник конструктора: Справочно-методическое пособие/Под редакцией И. И. Матюшева. СПб.: Политехника, 2006. 1027 с.

8. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Шабанов А.Ю. Химмотология. Эксплуатационные материалы для двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2009. 296 с.

Статьи в журналах Перечня ВАК

9. Галышев Ю.В., Селезнев К.П., Исаков Ю.Н., Жаров В.Ф., Магидович Л.Е. Перспективы внедрения водородной энергетики в городском хозяйстве Петербурга // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 1997. №1-2. С. 6466.

Ю.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Корешонков H.A., Фомин H.H., Свистунов H.H. Перспективы и проблемы перевода судовых дизелей на газовое топливо // Двигателестроение. 1998. №1. С. 8-9.

11.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Перспективы применения газовых топлив в ДВС //Двигателестроение. 2001. № 3. С. 31-35.

12.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Чернышев B.C. Численное моделирование процессов смесеобразования в газовом двигателе с расслоенным зарядом // Двигателестроение. 2003. №1. С. 8-11.

13.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Пути совершенствования рабочих процессов поршневых двигателей, работающих на газовом топливе // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2003. №1 (31). С. 75-79.

14.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Принципы анализа

рабочих процессов газовых двигателей // Двигателестроение. 2003. №2. Приложение 1. Материалы всероссийского конгресса двигателестроителей. Санкт-Петербург. С. 3.

15.Галышев Ю.В. Анализ перспективы создания водородных двигателей // Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 2. С. 19-23.

16.Галышев Ю.В. Исследование и разработка двухтопливного судового двигателя //Двигателестроение. 2006. № 1. С. 10-14.

П.Галышев Ю.В. Расчетный анализ ограничений и перспективных решений при создании водородных двигателей // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2006. №5. С. 165-171.

Изобретения

18.Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Жаров В.Ф., Капитонов Д.И., Колпаков Е.А. A.C. №1071791 от 8.10.1983г. Двигатель внутреннего сгорания.

19.Галышев Ю.В., Магидович JLE. A.C. №1151702 от 22.12.1984г. Устройство для подачи водорода в двигатель внутреннего сгорания.

20.Галышев Ю.В., Магидович J1.E. A.C. №1277684 от 15.08.1986г. Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания.

Статьи в научных изданиях

21.Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Румянцев В.В., Серебренников В.А. Влияние пароводородной добавки в рабочую смесь карбюраторного двигателя на процессы сгорания и тепловыделения // Труды ЛПИ № 394. Л., 1983. с. 29-33.

22.Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Серебренников В.А., Петриченко P.M. Работы по созданию малотоксичной моторной установки автомобиля на основе использования добавок водорода // Депонировано в ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш № 382 тс. Л., 1983. 8 с.

23.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В., Серебренников В.А. Основные принципы выбора и расчета элементов системы водородного питания транспортного двигателя // Труды ЛПИ № 411. Л., 1985, с. 43-45.

24.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Разработка системы питания двигателя, работающего на бензине с добавками пароводорода // Сб. Проблемы совершенствования рабочих процессов. М., 1986. с. 45.

25.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В., Серебренников В.А. Регулирование состава смеси транспортного двигателя, работающего с добавками водорода и водяного пара // В сб." Рабочие процессы компрессоров и установок с ДВС". Л., изд. ЛПИ, 1987. с. 53-55.

26.Галышев Ю.В., Петриченко P.M., Серебренников В.А., Магидович Л.Е. Некоторые результаты использования водорода в двигателях // Сб. Вопросы атомной науки и техники сер. Атомно-водородная энергетика. Вып.З, М., 1987. с. 37-39.

27.Галышев Ю.В., Свистунов H.H., Фомин H.H., Корешонков H.A.

Перспективы и опыт применения газового топлива на мало и среднетоннажных судах СЗРП // Сб. "Газовое моторное топливо". М: ВНИИГАЗ, 1995. с. 74-79.

28.Галышев Ю.В., Магидович JI.E. Разработка систем топливоподачи судовых газодизельных двигателей // В сб. "Инновационные наукоемкие технологии" СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1995. с. 52-54.

29.Галышев Ю.В., Корешонков H.A., Магидович JI.E., Свистунов H.H., Фомин H.H. Разработка и испытания газодизеля для малоразмерного судна. Сб."Энергетич. машины и установки" // Труды СПбГТУ № 465. СПб., 1997. с. 28-31.

30.Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Зубков A.B. Разработка усовершенствованной системы впрыска жидкого топлива для газодизеля. Сб. «Эпергетич. машины и установки» // Труды СПбГТУ № 481. СПб., 1999. с. 26-28.

31.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Зиндер B.JI. Новый подход к решению проблемы малых подач топлива в дизелях. // Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации современных ДВС. Сб. научных трудов, ХГТУ, Хабаровск, 2004. с. 24-31.

32.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Коновалов В.В. Регулирование мощности газового двигателя // Двигателестроение: Научно-технический сборник. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2004. с. 85-91.

Доклады на конференциях

33.Селезнев К.П., Петриченко P.M., Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Жаров В.Ф., Новиков С.П., Магидович JI.E., Румянцев В.В., Development and Investigation of the Hydrogen Fueling Systems used for Automobile Engines. // Proc. of the 7-th World Hydrogen Energy Conf. Moscow. Pergamon Press, New York, 1988, v.3, p. 2105-2118.

34.Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев B.B. Разработка автомобильной моторной установки с подачей водорода // Альтернативные топлива в ДВС. Всесоюзная конференция, Киров, 1988. с. 50.

35.Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев В.В. Применение добавки водорода в дизеле // Альтернативные топлива в ДВС. Всесоюзная конференция, Киров, 1988. с. 57.

36.Галышев Ю.В., Николаев К.А. Перспективы и методы перевода среднеоборотного дизеля на газовое топливо // Студенческая научно-техническая конференция СПбГТУ, СПб., 1996. с. 62.

37.Галышев Ю.В., Обердерфер A.A. Особенности процесса топливоподачи в газодизеле. // Современные научные школы. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. с.103-104.

38.Галышев Ю.В., Лукьянов Д.А. Расчетное исследование образования окислов азота в цилиндре газодизеля. // Современные научные школы. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. с. 102.

39.Галышев Ю.В., Семенов A.A. Расчет процесса образования окислов азота в

цилиндре двигателя, работающего на газе. // Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. с.51-52.

40.Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Новичков М.Ю., Фомин H.H. The Development And Improvement Of Dual Fuel Engines For Low Sized Motorship // 26th International Scientific Conference On Combustion Engines Kones 2000. September 10-13, Nateczow, Poland, 2000, vol. 7, p. 108-114.

41.Галышев Ю.В., Миронов E.H. Разработка методики расчёта форсунки для впрыска сжатого природного газа в ДВС. // Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий: Материалы научно-практической конференции СПбГТУ, СПб, 2001. с. 48-50.

42.Галышев Ю.В., Новичков М.Ю. Математическое моделирование и расчет рабочего процесса газодизеля. // Тезисы докладов и сообщений. XXIX Неделя науки СПбГТУ. Ч. И: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. с. 6-7.

43.Галышев Ю.В., Бравин В.В., Чернышев B.C. Численное моделирование процессов газообмена в поршневых двигателях внутреннего сгорания. // Физические основы эксперимента и математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XIII школы-семинара под рук. акад. А.И.Леонтьева. Том 2.-М.: Изд. МЭИ, 2001. с. 477-480.

44.Галышев Ю.В., Новичков М.Ю. Разработка информационно-измерительного комплекса для исследования рабочего процесса газодизельного двигателя. // Тезисы докладов и сообщений. XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ. Ч. III: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. с. 5-7.

45.Галышев Ю.В., Миронов E.H. Выбор конструкции и расчет газовой форсунки. // Тезисы докладов и сообщений. XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ. Ч. III: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. с. 3-4.

46.Галышев Ю.В., Новичков М.Ю., Чай Гоин. Методика экспериментального исследования рабочего процесса газодизеля. // Тезисы докладов и сообщений. XXXI Неделя науки СПбГТУ. Ч. II: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2003. с. 35-36.

47.Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Новичков М.Ю. Горючие газы как перспективное топливо для двигателей городского транспорта. // Тезнсы докладов совещания СПб Научного Совета по горению и взрыву РАН (Сев.-Зап. отд.) на тему «Топливо-двигатель-экологически чистая система, проблемы северо-западного региона», СПб, РАН, 2003. с. 38.

48.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Разработка и исследование судового газодизелыюго двигателя // Труды международной научно-практической конференции «Безопасность водного транспорта» т.З, Санкт-Петербург, СПГУВК, 2003. с. 70-73.

49.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю., Иванов В.М. Задержка самовоспламенения топлива в газодизеле. // Тезисы докладов и сообщений. XXXII неделя науки СПбГПУ. ч. И, Материалы межвузовской научной

конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2004. с. 60-61.

50.Галышев Ю.В., Лебедев A.B. Проблемы конвертирования ДВС на водородное топливо. // Тезисы докладов и сообщений. XXXII неделя науки СПбГПУ. ч. II, Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2004, с. 61-62.

51.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Выбор способов подачи топлива и регулирования мощности в двигателях, работающих на водородном топливе. // Сб. трудов научной конференции «Водородная энергетика и технологии», СПб научный центр РАН, 2004. с. 35-36.

52.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Теоретические принципы моделирования рабочих процессов двигателей при работе на альтернативных топливах. // Сб. докладов международной научно-технической конференции «Транспорт, экология - устойчивое развитие», Варна, Технический ун-т, 2004. с. 311-315.

53.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Особенности моделирования рабочих процессов газодизеля. // Сб. докладов международного симпозиума "Образование через науку". М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. с. 136-137.

54.Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Коновалов В.В. Моделирование переходных процессов газового двигателя. // Сб. докладов межотраслевой научно-технической конференции "Современные проблемы развития поршневых ДВС". СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2005. с. 26-28.

55.Галышев Ю.В. Расчетный анализ различных способов организации рабочего процесса водородного двигателя // Сб. научных трудов международной конференции "Двигатель - 2007". М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. с. 343-348.

56.Галышев Ю.В. Моделирование процесса смесеобразования в газовом двигателе с непосредственным впрыском топлива // Сб. трудов научно-технической конференции, посвященной 100-летию П. А. Истомина «Актуальные проблемы развития поршневых ДВС». СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2008. с. 72-75.

57.Галышев Ю.В. Конвертирование дизеля для малоразмерного судна на газодизельный цикл. // Тезисы докладов III международной конференции "Альтернативные источники энергии для больших городов". М.: Департамент природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы, 2008. с. 61-62.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 01.02.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 5503b.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТОПЛИВА, ИХ ПОЛУЧЕНИЕ, ХРАНЕНИЕ,

МОТОРНЫЕ СВОЙСТВА

1.1. Твердые и жидкие топлива ненефтяного происхождения

1.1.1. Угольное топливо

1.1.2. Синтетические жидкие топлива

1.1.3. Спирты

1.1.4. Растительные масла

1.2. Газовые топлива для ДВС

1.2.1. Виды газовых топлив

1.2.2. Транспортировка, распределение и хранение газовых топлив

1.2.3. Схемы газовых и газодизельных двигателей

1.2.3.1. Газовые двигатели с принудительным воспламенением смеси

1.2.3.2. Газодизели

1.2.4. Экономические показатели и токсичность отработавших газов при работе на газовом топливе

1.3. Водородное топливо

1.3.1. Перспективы применения водородного топлива

1.3.2. Получение и хранение водорода на транспортных установках

1.3.3. Моторные свойства водородного топлива и особенности сгорания

1.3.4. Системы питания и способы регулирования мощности водородных двигателей

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ДВИГАТЕЛЯХ ПРИ РАБОТЕ НА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА 66 2.1. Методика расчета газодинамических процессов в цилиндре двигателя

2.1.1. Основные допущения физико-математической модели внутрицилиндровых процессов

2.1.2. Численный метод крупных частиц

2.1.3. Особенности реализации метода применительно к внутренним течениям газа в цилиндре двигателя

2.1.3.1. Постановка граничных условий

2.1.3.2. Расчёт подвижной границы

2.1.4. Методика расчета процесса впрыска газа в цилиндр двигателя

2.1.5. Начальные условия, алгоритм и блок-схема программы расчета движения рабочего тела в цилиндре ДВС

2.1.6. Программный комплекс расчёта движения рабочего тела в цилиндре двигателя

2.1.7. Проверка достоверности методики расчета нестационарного течения рабочего тела в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

2.1.7.1. Тестирование методики расчёта подвижной границы

2.1.7.2. Одномерное решение задачи движения газа в цилиндре

2.1.7.3. Моделирование течения затопленной струи

2.1.7.4. Сравнительные расчеты местного сопротивления

2.1.7.5. Апробационные расчеты, проведенные с использованием комплекса STAR-CD

2.2. Математическое моделирование рабочего процесса двигателей на перспективных видах топлива

2.2.1. Термодинамическая модель рабочего цикла

2.2.2. Физическая и математическая модель сгорания и тепловыделения

2.2.2.1. Скорость распространения пламени

2.2.2.2. Моделирование тепловыделения в цилиндре бензоводородного двигателя

2.2.2.3. Моделирование тепловыделения в цилиндре газодизеля

2.2.3. Расчет равновесного состава продуктов сгорания

2.2.4. Методика расчета процесса образования оксидов азота в цилиндре двигателя с искровым зажиганием

2.3. Математическое моделирование процессов в системе топливоподачи

2.3.1. Специальная форсунка для газодизеля

2.3.2. Анализ конструкции нагнетательного клапана

2.3.3. Уравнения движения топлива в нагнетательном трубопроводе

2.3.4. Граничные условия у начала нагнетательного трубопровода

2.3.5. Граничные условия у конца нагнетательного трубопровода

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ДВИГАТЕЛЯХ ПРИ РАБОТЕ НА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА 169 3.1. Расчетное исследование внутрицилиндровых процессов в четырехтактном двигателе с непосредственным впрыском газа

3.1.1. Влияние формы камеры сгорания на расслоение газовоздушной смеси.

3.1.2. Определение давления впрыска

3.1.3. Определение продолжительности впрыска

3.1.4. Исследование влияния опережения впрыска газа на характер и качество расслоения смеси на различных мощностных и скоростных режимах

3.2. Расчетное исследование процессов в модернизированной системе подачи жидкого топлива газодизеля

3.2.1. Задачи исследования и исходные данные

3.2.2. Особенности протекания процесса топливоподачи в новой системе впрыска топлива

3.2.3. Выбор настройки системы топливоподачи

3.2.4. Параметры впрыска в широком диапазоне режимов

3.3. Рациональный закон регулирования мощности газодизеля

3.4. Расчетное исследование мощностных, экономических и токсических характеристик двигателя при работе на бензопароводородовоздушных и водородовоздушных смесях

3.4.1. Принципы выбора состава бензопароводородовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя

3.4.2. Определение рационального состава бензопароводородо -воздушной смеси при работе двигателя по внешней скоростной характеристике

3.4.3. Определение рационального состава бензопароводородо-воздушной смеси при работе двигателя на частичных нагрузках

3.4.3.1. Определение состава смеси при неограниченном расходе водорода

3.4.3.2. Определение состава смеси при заданном расходе водорода

3.4.4. Анализ возможных вариантов организации рабочего процесса водородного двигателя

3.5. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА

4.1. Экспериментальное исследование газодизеля

4.1.1. Испытательный стенд

4.1.2. Информационно-измерительная система

4.2. Результаты экспериментального исследования газодизеля

4.2.1. Основные параметры и характеристики газодизеля

4.2.2. Особенности топливоподачи и рабочего цикла газодизеля

4.2.3. Задержка самовоспламенения топлива

4.2.4. Параметры тепловыделения

4.2.5. Экологические показатели

4.3. Экспериментальная судовая установка

4.4. Экспериментальное исследование системы впрыска топлива

4.4.1. Цель и задачи экспериментального исследования

4.4.2. Обоснование методики проведения испытаний

4.4.3. Испытательный стенд

4.4.4. Информационно-измерительная система

4.4.5. Методика проведения эксперимента

4.4.6. Обработка данных и результаты экспериментального исследования

4.4.7. Анализ погрешностей результатов эксперимента

4.5. Экспериментальное исследование бензоводородного двигателя

4.5.1. Задачи и объекты экспериментального исследования

4.5.2. Экспериментальная установка с двигателем ВАЗ

4.5.3. Методика экспериментальных исследований, обработка результатов эксперимента, оценка погрешности измерений

4.5.4. Экспериментальное исследование бензино-водородного карбюратора-смесителя

4.5.5. Система водородного питания на автомобиле

4.6. Выводы по главе 331 Основные результаты и выводы 334 Литература 336 Приложение

Транспорт является одним из ключевых элементов современной цивилизации. Его состояние и перспективы развития в огромной степени зависят от возможностей снабжения транспортных энергоустановок топливом. Истощение запасов жидких углеводородных топлив и проблемы загрязнения окружающей среды ставят человечество перед альтернативой -либо сократить транспортные перевозки, либо найти новые пути энергоснабжения транспорта.

Перспективы решения топливной проблемы транспорта, основной энергетической установкой которого является двигатель внутреннего сгорания, связаны с применением газовых топлив, в первую очередь — природного газа, запасы которого значительно превышают нефтяные, в дальнейшей перспективе - водорода.

Из этого вытекает необходимость более интенсивных разработок в области конструирования и исследования газовых двигателей. Распространенные на данный момент подходы, связанные с конвертированием обычных двигателей жидкого топлива для работы на газах, не всегда позволяют в полной мере использовать потенциал газовых топлив. Наиболее эффективным подходом к решению этих проблем является комплексная оптимизация, охватывающая конструкцию и настройку систем воздухоснабжения и топливоподачи, выбор состава рабочих смесей на различных режимах работы, при которых обеспечиваются наилучшие показатели по экономичности двигателя и токсичности отработавших газов.

Разработка, совершенствование и исследование двигателей, работающих на альтернативных топливах, связано с большими трудностями, определяемыми отсутствием эмпирического материала, обычно используемого при аналогичных работах в случае применения традиционных топлив. Эти трудности могут быть наиболее эффективно преодолены с помощью методов математического моделирования. С учетом того, что замена топлива может кардинальным образом повлиять на все процессы, происходящие в двигателе, объективное- прогнозирование перспектив применения новых видов топлива и необходимых для этого изменений конструктивных и регулировочных параметров требует, чтобы моделирование было комплексным и включало в связанную систему расчет всех основных явлений в двигателе. Особое внимание должно быть уделено процессам смесеобразования, сгорания и формирования токсичных составляющих отработавших газов. В связи с этим сформулируем следующее.

Целью работы является разработка теоретических основ, комплекса методов и средств для улучшения энергоэкономических и экологических показателей двигателей путем конвертирования рабочего процесса на природный газ и водород.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

• анализ физико-химических и моторных свойств различных альтернативных топлив для ДВС, способов их получения, хранения, систем топливоподачи;

• разработка математической модели нестационарного течения газа в цилиндре ДВС и анализ с ее помощью возможности осуществления эффективного расслоения топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя с непосредственным впрыском газа;

• разработка математических моделей рабочего процесса газодизеля и бензоводородного двигателя, и на основе расчетно-теоретического исследования выбор способов рационального регулирования составов топливовоздушных смесей двигателей, работающих на природном газе и водородсодержащих топливных смесях;

• разработка топливной системы, обеспечивающей улучшение параметров подачи запального топлива для газодизеля;

• создание испытательных стендов и экспериментальное исследование топливной аппаратуры и рабочего процесса газодизеля 6415/18 и бензоводородного двигателя 44 7,6/8,0;

• разработка и исследование опытных образцов силовых установок с двигателями, работающими на природном газе и водороде.

Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту:

- математическая модель нестационарного течения рабочего тела в цилиндре ДВС на тактах выпуска, наполнения, сжатия и смесеобразования; новые данные о газодинамических процессах происходящих в четырехтактном газовом двигателе с послойным смесеобразованием;

- модель сгорания и тепловыделения в газодизеле и зависимости для определения ее параметров;

- конструкция топливной системы газодизеля со специальной форсункой, имеющей в одном корпусе два распылителя с различными сечениями сопловой части, которая обеспечивает улучшение процесса подачи запального топлива;

- зависимости для определения характеристик тепловыделения и математическая модель рабочего процесса бензоводородного двигателя;

- границы возможного варьирования составов водородосодержащих топливных смесей с учетом обеспечения воспламеняемости и недопущения аномального сгорания;

- принципы выбора рациональных составов многокомпонентной водородосодержащей топливной смеси в широком диапазоне режимов на основе математического моделирования рабочих процессов и токсичности отработавших газов;

- новые схемы водородного питания двигателя, защищенные авторскими свидетельствами.

Достоверность результатов исследований достигается разработкой математических моделей на основе фундаментальных законов и уравнений механики, термодинамики, газодинамики, физической обоснованностью принятых допущений и подтверждается согласованием результатов расчета с экспериментальными данными. Достоверность результатов эксперимента обуславливается соблюдением действующих стандартов РФ, использованием поверенных и аттестованных измерительных приборов и оборудования.

Практическая значимость. Предложены практические рекомендации, обеспечивающие повышение эффективности теплоиспользования и снижения токсичности отработавших газов:

- форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания и газовой форсунки, угол опережения, продолжительность и давление впрыска газа, обеспечивающие эффективный рабочий процесс газового двигателя с послойным смесеобразованием при непосредственном впрыске газа;

- конструктивные параметры опытной топливной системы судового газодизеля с двухсопловой форсункой, обеспечивающей улучшение процесса подачи запального топлива.

- рациональные зависимости состава смеси и угла опережения впрыска дизельного топлива при работе судового газодизеля по винтовой характеристике, обеспечивающие минимизацию эмиссии оксидов азота с учетом требований по экономичности;

- характеристики регулирования состава смеси двигателя, работающего на бензине с добавками водорода и водяного пара, и система топливоподачи, реализующая данные характеристики.

Реализация результатов работы. Результатами реализации работы являются разработанные системы питания и конвертированные на природный газ и водород, следующие транспортные двигатели, прошедшие всесторонние испытания:

- газодизель 64 15/18, используемый в качестве главного судового двигателя на первом в России пассажирском судне - газоходе проекта Р51 "Нева — 1" Санкт-Петербургского Пассажирского порта. На газодизеле реализован полученный расчетно-экспериментальным путем закон регулирования состава смеси;

- бензиновые двигатели ВАЗ - 2106 и ЗМЗ — 24, переведенные на работу с добавками водорода и водяного пара. Макетный образец автомобиля УАЗ-452В с малотоксичной моторной установкой и автономным генератором водорода демонстрировался на ВДНХ СССР.

Эксплуатационные испытания пассажирского судна-газохода и водородного автомобиля показали надежность работы элементов систем питания, значительное снижение токсичности ОГ и расхода жидкого топлива.

Результаты исследований внедрены в ОАО "Звезда", ООО "ЦНИДИ" и Российском Речном Регистре, а также используются в учебном процессе СПбГПУ на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе созданных методов и средств решена научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение - улучшение экономических и экологических показателей двигателей конвертированием рабочего процесса на перспективные топлива не нефтяного происхождения, которыми являются природный газ и водород.

2. Разработана математическая модель, ее алгоритмическое и программное обеспечение для расчета двумерного нестационарного течения сжимаемого газа в цилиндре ДВС на тактах выпуска, наполнения, сжатия и непосредственного впрыска газа. Математическая модель позволяет описывать развитие во времени полей распределения давления, плотности, температуры, скоростей рабочего тела и концентраций составляющих его компонентов.

Результаты численного эксперимента позволили проанализировать взаимодействие между основными процессами в камере сгорания и показали возможность организации послойного смесеобразования при непосредственном впрыске газа в цилиндр двигателя с искровым зажиганием. Такая организация рабочего процесса позволяет значительно улучшить экономичность двигателя и уменьшить токсичность ОТ.

Установлено влияние формы камеры сгорания и параметров впрыска газа на концентрационные поля газовоздушной смеси. Для двигателя размерностью 0/8=92/92 подобрана форма камеры сгорания, расположение форсунки, закон подачи газа, обеспечивающие послойное смесеобразование и надежное воспламенение газовоздушной смеси в широком диапазоне частот и нагрузок двигателя.

3. Проведено комплексное расчетное и экспериментальное исследование судовой силовой установки конвертированной на газожидкостный цикл, в результате которого:

- получено математическое описание процессов воспламенения и сгорания в газодизеле;

- разработана математическая модель рабочего процесса, с помощью которой определен рациональный закон регулирования судового газодизеля;

- полученный закон регулирования реализован при переводе силовой установки судна проекта Р51 ("Нева-1") Санкт-Петербургского Пассажирского порта на газодизельный цикл. Эксплуатационные испытания пассажирского судна-газохода показали значительное снижение дымности и токсичности ОГ и расхода дизельного топлива.

4. Разработана и испытана новая конструкция топливной системы, обеспечивающая существенное улучшение процесса подачи запального топлива для газодизеля при сохранении удовлетворительных условий впрыска при работе на дизельном топливе. Применительно к предложенной конструкции топливной системы разработана расчетная методика, проведено параметрическое исследование, с помощью которого определены размеры и параметры опытной форсунки. Экспериментальное исследование, выполненное с помощью специально разработанного стенда, показало адекватность математического описания процессов впрыска топлива для нетрадиционных схем топливной аппаратуры и доказало эффективность предложенной системы.

5. В результате проведенного комплекса теоретических, расчетных и экспериментальных исследований по использованию водорода в качестве топлива для ДВС получены следующие основные результаты.

- применение водорода в качестве добавки к бензину позволяет значительно улучшить экологические характеристики и повысить эффективный кпд двигателя. Наибольший эффект достигается при максимально возможной замене бензина водородным топливом. Добавка водорода при этом ограничивается возникновением обратных вспышек, а также необходимостью сохранения номинальной мощности на уровне базового бензинового двигателя;

- разработана математическая модель рабочего процесса и процесса образования оксидов азота в цилиндре двигателя, позволяющая прогнозировать параметры бензино-водородного двигателя в широком диапазоне режимов и осуществлять выбор характеристик эффективного регулирования состава водородосодержащих топливных смесей;

- определены границы обеднения топливовоздушных смесей в зависимости от добавки водорода и водяного пара, а также допустимые пределы по добавкам водорода в зависимости от режима работы двигателя, превышение которых приводит к нарушению процесса сгорания;

- расчетным способом получен и экспериментально подтвержден рациональный закон регулирования состава бензопароводородовоздушной смеси при работе двигателя в комплексе с автономным генератором водорода. При этом определено, что на режимах больших нагрузок (0,7Ме тах — Me тах) целесообразно применять добавку водяного пара в бензоводородовоздушную смесь для снижения выбросов оксидов азота. На режимах частичных нагрузок добавка водяного пара оказывает отрицательное воздействие, снижая эффективный предел обеднения смеси и соответственно эффективный к.п.д. двигателя; наиболее перспективное направление развития двигателей, использующих в качестве топлива только водород, должно базироваться на использовании обедненных смесей и применении наддува с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха;

- результаты расчетно-экспериментального исследования использованы при создании макетного образца малотоксичной моторной установки автомобиля УАЗ-452В с автономным генератором водорода, эксплуатационные испытания которого показали надежность работы элементов водородной системы питания, значительное снижение токсичности ОГ и расхода бензина.

337

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. -М.: «Наука». 1976. -888 с.

2. Авдеева A.A. Контроль сжигания газообразного топлива. М.: Энергия, 1971.-256 с.

3. Альвеар JI.B., Каринский H.A., Шкаликова В.П. Исследование возможности применения дизельного топлива и легких синтетических парафиновых углеводородов как топлива для дизелей. // Исследование процессов тепловых двигателей. — М., 1984. с. 30-36.

4. Анучина Н. Н., Бабенко К. И., Годунов С. К. и др. Теоретические основы и конструирование численных алгоритмов задач математической физики. Под ред. Бабенко К. И. М.: Наука. 1979. - 296 с.

5. Артюхов A.B., Бравин В.В., Исаков Ю.Н. Методика расчета двумерного нестационарного течения газа в выпускных системах ДВС //Двигателестроение. 1985. № 11. с. 55.

6. Артюхов A.B., Бравин В.В., Исаков Ю.Н. Численное исследование структуры при нестационарном течении // Известия ВУЗов. Сер. Энергетика. 1985. № 10. с. 98.

7. A.c. 670739 СССР. МКИ F02 М25/10. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания /А.И. Мищенко, A.B. Белогуб. Опубл. в Б.И., 1979, № 24.

8. A.c. 979670 СССР, МКИ F02 В43/10. Двигатель внутреннего сгорания /И.Л. Колбенев, Б.И. Домников, В.И. Кириллов. Опубл. в Б.И., 1982, № 45.

9. A.c. 981661 СССР, МКИ F02 М25/10. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания /Т.Н. Злотин, О.И. Коалов, Ю.А. Трелин. Опубл. в Б.И., 1982, № 46.

10. A.c. 1002632 СССР. МКИ F02 В43/10. Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания /А.И. Мищенко, Г.Б. Талде, В.А. Байков, A.B. Белогуб. Опубл. в Б.И., 1983, № 9.

11. A.c. 1002643 СССР, МКИ F02 М25/10. Двигатель внутреннего сгорания /А.И. Мищенко, Г.Б. Тайда, A.B. Белогуб. Опубл. в Б.И., 1983, № 9.

12. A.c. 1002646 СССР, МКИ F02 М25/10. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания /А.И. Мищенко, Г.Б. Талда, A.B. Белогуб, A.A. Макаров. А.Т. Немеренко. Опубл. в Б.И., 1983, № 9.

13. A.c. 1004663 СССР, МКИ F02 М23/08. Способ работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления /В.А. Байков, В.П. Журман, A.C. Клименко. Опубл. в Б.И., 1983, № 10.

14. A.c. СССР 1028864 СССР, МКИ F02 М25/10. Карбюратор для двигателя внутреннего сгорания /A.A. Макаров, А.И. Домрачев, А.Т. Жемеренко, П.К. Ефремов. Опубл. в Б.И., 1983, № 26.

15. A.c. СССР 1071790 СССР, МКИ F02 В43/10. Двигатель внутреннего сгорания /В.В. Орлов, С.А. Лигай, В.И. Дмитренко. Опубл. в Б.И., 1984, №5.

16. A.c. 1071791 СССР, МКИ F02 В43/10. Двигатель внутреннего сгорания. /Г.А. Вылегжанин, Ю.В. Галышев, В.Ф. Жаров, Д.И. Капитонов, Е.А. Колпаков. Опубл. в Б.И., 1984, № 5.

17. A.c. 1079866 СССР, МКИ F02 В43/10. Способ работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания /A.B. Дьяченко, А.И. Мищенко, М.А. Коржов, A.B. Мотлохов. Опубл. в Б.И., 1984, № 10.

18. A.c. 1151701 СССР, МКИ F02 В43/08. Устройство для питания двигателя внутреннего сгорания /И.Л. Колбенев, B.C. Островский, Н.В. Лизунов, Г.Ф. Бреусов, М.К. Петров. Опубл. в Б.И., 1985, № 15.

19. A.c. 1151702 СССР, МКИ F02 В43/08. Устройство для подачи водорода в двигатель внутреннего сгорания /Ю.В. Галышев, Л.Е. Магидович. -Опубл. вБ.И., 1985, № 13.

20. Ашратов Э. А. Расчет осесимметричной струи, вытекающей из сопла, при давлении в струе, меньшем давления в окружающей среде. // Изв. АН СССР: Механ. жидк. и газа. 1966. № 1. с. 158-161.

21. Балакин В. Б. Метод сквозного счета разрывных решений уравнений газовой динамики. // Инженерно-физический журнал. 1964. т. VII. № 11. с. 62-66.

22. Барков А.Н. Анализ систем управления дизельными двигателями с двойным питанием. Описание системы ЛУЧ-ГД-002-Ц. Результаты исследования МСУ газодизеля. -М.: Машиностроение. 1999. 113 с.

23. Бекнев B.C., Панков О.М., Янсон P.A. Газовая динамика газотурбинных и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1975. -392с.

24. Белогуб A.B. Разработка и исследование топливной аппаратуры для ДВС, работающих на смеси бензина с водородом: Автореферат дисс. канд. техн. наук. Харьков, 1984. - 23 с.

25. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982 - 392 с.

26. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1982 - 392 с.

27. Белоцерковский О. М. Численный эксперимент в газовой динамике. // В сб.: Численные методы механики сплошной среды. Новосибирск: 1975. 6. №4. с. 10-20.

28. Белоцерковский О. М., Гущин В. А., Щенников В. В. Метод расщепления в применении к решению задач динамики вязкой несжимаемой жидкости.//Вычисл. матем. иматем. физ., 1975, 15, № 1. с. 197-207.

29. Белоцерковский О. М., Яницкий В. Е. Статистический метод «частиц в ячейках» для решения задач динамики разреженного газа.// Вычисл. матем. и матем. физ., 1975, 15, №5, с. 1195 1208 (ч. I) и №6, с. 1553 - 1567 (ч. П).

30. Белоцерковский. О. М., Яницкий В. Е. Статистическое моделирование течений идеального одноатомного таза. // В сб.: Турбулентные течения. -М.: Наука. 1977. с. 34-42.

31. Березин С.Р., Агапитов О.Н. Математическая модель двумерного осесимметричного турбулентного движения газа в цилиндре двигателя с противоположно-движущимися поршнями// Двигателестроение. 1985. №4. с.5.

32. Бойков H.A. Измерение давлений при быстропротекающих процессах. М.: «Энергия». 1970. - 64 с.

33. Бравин В.В., Исаков Ю.Н., Кочинев Ю.Ю., Унру П.П. Структура плоского нестационарного течения газа в выпускном канале быстроходного дизеля // Рабочие процессы компрессоров и установок с ДВС. Межвузовский сборник. Л.: 1987. с. 55.

34. Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: «Машиностроение». 1969.-248 с.

35. Быховская М.С. и др. Методы определения вредных веществ в воздухе /Быховская М.С., Гинзбург С.Л., Холизова О.Л. М.: Медицина. 1985. -595 с.

36. Бэтчелор Дж. К. Теория однородной турбулентности. М.: ИЛ,1955.

37. Варшавский И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование. Киев: Наук. Думка. 1980. - 240 с.

38. Варшавский И.Л., Трошенькин Б.А. Реакторы получения водорода //Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств. Харьков. 1977. с. 123.

39. Васильев Ю.Н., Гриценко А.И., Золотаревский Л.С. Транспорт на газе. М.: Недра. 1992. - 342 с.

40. Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С., Ксенофонтов С.И. Газовые и газодизельные двигатели. М.: ВНИИЭгазпром. 1992. — 126 с.

41. Введение в водородную энергетику /Э.Э Шпильрайн, С.П. Малы-шенко, Г.Г. Кулешов. Под ред. В.А. Легасова. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -264 с.

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

43. Вихерт М.М., Мазинг М.В. Топливная аппаратура автомобильных дизелей. -М.: Машиностроение. 1978. 177 с.

44. Воинов А.Н. Процессы сгорания в быстроходных поршневых двигателях. -М.: «Машиностроение». 1965. -212 с.

45. Волчок Л.Я. Методы измерений в двигателях внутреннего сгорания -M.-JL: Машгиз. 1966. 272с.

46. Вукалович М.П., Ривкин С.Д., Александров A.A. Таблицы теплофи-зических свойств воды и водяного пара. — М.: Изд-во стандартов. 1969.- 408с.

47. Гайнуллин Ф.Г., Гриценко А.И., Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С. Природный газ как моторное топливо на транспорте М.: Недра. 1986 — 327 с.

48. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Корешонков H.A., Фомин H.H., Свистунов H.H. Перспективы и проблемы перевода судовых дизелей на газовое топливо// Двигателестроение. 1998. № 1. с.8-9.

49. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Перспективы применения газовых топлив в ДВС // Двигателестроение. 2001. № 3. с.31-35.

50. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Чернышев B.C. Численное моделирование процессов смесеобразования в газовом двигателе с расслоенным зарядом//Двигателестроение. 2003. № 1. с.8-11.

51. Галышев Ю.В., Магидович JI.E. Пути совершенствования рабочих процессов поршневых двигателей, работающих на газовом топливе // Научно-технические ведомости СШГТУ. 2003. №1 (31). с. 75-79.

52. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Принципы анализа рабочих процессов газовых двигателей // Двигателестроение. 2003. № 2. Приложение 1. Материалы всероссийского конгресса двигателестроителей. Санкт-Петербург, 2003, с.З.

53. Галышев Ю.В. Анализ перспективы создания водородных двигателей //Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 2. с. 19-23.

54. Галышев Ю.В. Исследование и разработка двухтопливного судового двигателя//Двигателестроение. 2006. № 1. с. 10-14.

55. Галышев Ю.В. Расчетный анализ ограничений и перспективных решений при создании водородных двигателей // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2006. № 5. с.165-171.

56. Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Румянцев В.В., Серебренников В.А. Влияние пароводородной добавки в рабочую смесь карбюраторного двигателя на процессы сгорания и тепловыделения // Труды ЛПИ № 394 Л., 1983, с.29-33.

57. Галышев Ю.В., Вылегжанин Г.А., Серебренников В.А., Петриченко P.M. Работы по созданию малотоксичной моторной установки автомобиля на основе использования добавок водорода. JL, 1983, 8 с. Депонировано в ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш № 382 тс.

58. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В., Серебренников В.А. Основные принципы выбора и расчета элементов системы водородного питания транспортного двигателя // Труды ЛПИ № 411, Л., 1985, с.43-45.

59. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Разработка системы питания двигателя, работающего на бензине с добавками пароводорода // Сб. Проблемы совершенствования рабочих процессов. М.,1986, с.45.

60. Галышев Ю.В., Петриченко P.M., Серебренников В.А., Магидович Л.Е. Некоторые результаты использования водорода в двигателях // Сб. Вопросы атомной науки и техники сер. Атомно-водородная энергетика. Вып.З, М.,1987, с.37-39.

61. Галышев Ю.В., Свистунов H.H., Фомин H.H., Корешонков H.A., Перспективы и опыт применения газового топлива на мало и среднетоннаж-ных судах СЗРП // Сб. "Газовое моторное топливо", М: ВНИИГАЗ, 1995, с. 74-79

62. Галышев Ю.В., Магидович JI.E. Разработка систем топливоподачи судовых газодизельных двигателей // В сб. "Инновационные наукоемкие технологии" СПб.: Изд-во СПбГТУ. 1995.

63. Галышев Ю.В., Корешонков H.A., Магидович JI.E., Свистунов H.H., Фомин H.H. Разработка и испытания газодизеля для малоразмерного судна // Сб."Энергетич. машины и установки" Труды СПбГТУ № 465, СПб, 1997, с.28-31

64. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Зубков A.B. Разработка усовершенствованной системы впрыска жидкого топлива для газодизеля // Сб. «Энергетич. машины и установки» Труды СПбГТУ №481, СПб, 1999, с.26-28.

65. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Зиндер B.JI. Новый подход к решению проблемы малых подач топлива в дизелях. // Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации современных ДВС. Сб. научных трудов, ХГТУ, Хабаровск, 2004, с.24-31.

66. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Коновалов В.В. Регулирование мощности газового двигателя // Двигателестроение: Научно-технический сборник. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. 2004. с. 85-91

67. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев В.В. Разработка автомобильной моторной установки с подачей водорода // Альтернативные топлива в ДВС. Всесоюзная конференция, Киров. 1988. с.50.

68. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев В.В. Применение добавки водорода в дизеле // Альтернативные топлива в ДВС. Всесоюзная конференция, Киров, 1988, с.57.

69. Галышев Ю.В., Николаев К.А. Перспективы и методы перевода среднеоборотного дизеля на газовое топливо // Студенческая научно-техническая конференция СПбГТУ, СПб, 1996, с.62.

70. Галышев Ю.В., Обердерфер A.A. Особенности процесса топливоподачи в газодизеле. // Современные научные школы. СПб.: Изд-во СПбГТУ 1998, с. 103-104

71. Галышев Ю.В., Лукьянов Д.А. Расчетное исследование образованияокислов азота в цилиндре газодизеля. // Современные научные школы. СПб.: Изд-во СПбГТУ 1998, с. 102

72. Галышев Ю.В., Семенов A.A. Расчет процесса образования окислов азота в цилиндре двигателя, работающего на газе. // Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999, с.51-52.

73. Галышев Ю.В., Миронов E.H. Разработка методики расчёта форсунки для впрыска сжатого природного газа в ДВС. // Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий: Материалы научно-практической конференции СПбГТУ, СПб, 2001, с.48-50.

74. Галышев Ю.В., Новичков М.Ю. Математическое моделирование и расчет рабочего процесса газодизеля. // Тезисы докладов и сообщений. XXIX Неделя науки СПбГТУ. Ч. П: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001, с. 6-7.

75. Галышев Ю.В., Миронов E.H. Выбор конструкции и расчет газовой форсунки. // Тезисы докладов и сообщений. XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ. Ч. Ш: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002, с.3-4.

76. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Разработка и исследование судового газодизельного двигателя // Труды международной научно-практической конференции «Безопасность водного транспорта» т.З, Санкт-Петербург, СПГУВК, 2003, с. 70-73.

77. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю., Иванов В.М. Задержка самовоспламенения топлива в газодизеле. // Тезисы докладов и сообщений. XXXII неделя науки СПбГПУ. ч. II, Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2004, с. 60-61.

78. Галышев Ю.В., Лебедев А.В. Проблемы конвертирования ДВС на водородное топливо. // Тезисы докладов и сообщений. ХХХП неделя науки СПбГПУ. ч. П, Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2004, с.61-62.

79. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Выбор способов подачи топлива и регулирования мощности в двигателях, работающих на водородном топливе. // Сб. трудов научной конференции «Водородная энергетика и технологии», СПб научный центр РАН, 2004, 35-36.

80. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Особенности моделирования рабочих процессов газодизеля. // Сб. докладов международного симпозиума "Образование через науку". М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. с. 136-137.

81. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Коновалов В.В. Моделирование переходных процессов газового двигателя. // Сб. докладов межотраслевой научно-технической конференции "Современные проблемы развития поршневых ДВС". СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2005, с. 26-28.

82. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Румянцев В.В. Топливные проблемы транспортной энергетики. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 232с. (монография)

83. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Виколайнен В.Э. Системы и процессы топливоподачи двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 1999. 78 с.

84. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Петриченко М.Р. Системы двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие в 3 ч. Ч. 1: Рабочие среды, их очистка и арматура систем. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2001. 80 с.

85. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев В.В. Автоматизация управления установок с ДВС: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 124 с.

86. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Петриченко М.Р. Теория и моделирование процессов в ДВС. Примеры и задачи: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. 96 с.

87. Галышев Ю.В., Магидович JI.E., Румянцев В.В. Управление техническими системами: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 100 с.

88. Галышев Ю.В., Зайцев А.Б., Шабанов А.Ю. Химмотология: Учебное пособие в 2 ч. Ч. 1: Топлива для двигателей внутреннего сгорания. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. 80 с.

89. Генкин К.И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977. —196 с.

90. Гогиберидзе О.Э. Исследование особенностей сгорания газовых то-плив, используемых в двигателях внутреннего сгорания: Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.04.02 -М., МАДИ -1999. -19 с.

91. Годунов С.К., Забродин A.B. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. - 400 с.

92. Годунов С. К, Рябенький В. С. Разностные схемы (введение в теорию). М.: Наука, 2-е изд., 1977. - 440 с.

93. Голубков JI.H., Померанцев Е.М. Исследование истечения сжиженного газа через элементы топливной системы дизеля // ДВС проблемы, перспективы развития: Тр. МАДИ. -М.: 2000. с. 229-244

94. Госмен А. Д., Пан В. М., Ранчел А. К., Сполдинг Д. Б., Вольфште-ин М. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. М.: Мир, 1972.-326 с.

95. Грехов JI.B., Иващешсо H.A., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. -М.: Изд-во "Легион-Автодата", 2004. 344 с.

96. Гринглаз Я.А., Коган АЯ., Магидович Л.Е. К расчету периода задержки самовоспламенения в дизелях // Энергомашиностроение. 1976. № 11.

97. Гришин Ю.А., Клименко С.А., Круглов М.Г. Метод расчета нестационарного одномерного течения газа. // Двигателестроение. 1982. №1. с. 14-16.

98. Гунта А. Закрученные потоки: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 588с.

99. Гурвич Л.В., Хачкурузов Г.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ (Справочник в двух томах). М.: Изд-во АН СССР, 1962.

100. Гуревич H.A., Аксенов В.Л., Куц В.П. Сравнение экологических показателей дизельного и газодизельного двигателей // Химическая технология. 1988. №5. С. 8-13.

101. Гущин В. А., Щенников В. В. Об одном численном методе решения уравнений: Навье Стокса.// Вычисл. матем. и матем. физ., 1974, 14, №2, с. 512-520.

102. Давыдов Ю.М., Круглов М.Г., Меднов A.A. и др. Численное исследование течений в ДВС методом крупных частиц. М.: ВЦ АН СССР, 1983 -60 с.

103. Давыдов Ю.М., Скотников Ю.П. Метод крупных частиц: вопросы аппроксимации, схемной вязкости и устойчивости. М.: ВЦ АН СССР, 1978 -28 с.

104. Давыдов Ю. М. Расчет потоков газа, обладающих молекулярной вязкостью, методом «крупных частиц» // В сб.: Гидромеханика. Киев: Нау-кова думка, 1980. № 42. с. 34 - 43.

105. Давыдов Ю. М. Многопараметрические схемы расщепления для решения пространственно-трехмерных нестационарных задач. — Докл. АН СССР, 1979, 247, № 6, с. 1346 1350.

106. Давыдов Ю. М. Численное экспериментирование методом «крупных частиц» (теоретические основы численного эксперимента и его реализации). В сб.: Прямое численное моделирование течений газа. — М.: ВЦ АН СССР, 1978, с. 65 95.

107. Давыдов Ю. М., Скотников В. П. Исследование дробных ячеек в методе «крупных частиц». М.: ВЦ АН СССР, 1978, 72 с.

108. Давыдов Ю. М., Скотников В. П. Дифференциальные приближения разностных схем. М.: ВЦ АН СССР, 1978, 72 с.

109. Давыдов Ю. М., Скотников В. П. Метод «крупных частиц»: вопросы аппроксимации, схемной вязкости и устойчивости. М.: ВЦ АН СССР, 1978, 72 с.

110. Давыдов Ю. М., Скотников В. П. Анализ метода «крупных частиц» с помощью дифференциальных приближений. -М.: ВЦ АН СССР, 1979, 72 с.

111. Давыдов Ю. М. Исследование устойчивости разностных схем на границах расчетной области методом дифференциальных приближений. — Докл. АН СССР, 1979, 244, №6, с. 1298 1302.

112. Давыдов Ю. М. Структура аппроксимационной вязкости. Докл. АН СССР, 1979, 245, №4, с. 812 - 815.

113. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей / Вырубов Д.Н. Иващенко H.A., Ивин В.И. и др.; Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. -М.: Машиностроение, 1983. 372 е., ил.

114. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов /Под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005. - 479 е.: ил.

115. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1967. -671 с.

116. Дизели: Справочник /Под ред. В.А. Ванштейдта, H.H. Иванченко, Д.К. Коллерова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. - 475 е.: ил.

117. Долганов К.Е., Лисовал, A.A., Колесник Ю.И. Система питания и регулирования для переоборудования дизелей в газодизели // Двигателе-строение. 1995. № 2. с. 6-10.

118. Дубовкин Н.Ф. Справочник по углеводородным топливам и продуктам их сгорания. М. - Л. : Госэнергоиздат, 1962. — 288 с.

119. Дьяченко Н.Х., Пугачев Б.П., Магидович Л.Е. Оптимизация характеристики тепловыделения дизелей, форсированных наддувом // Рабочие процессы в поршневых ДВС: Сб. трудов волгоградского политехнического института. Волгоград, 1979. С. 25-32.

120. Дьяченко Н.Х., Пугачев Б.П., Магидович JI.E. Определение основных параметров характеристики тепловыделения // Труды ЛПИ №316 JI. 1970. - С.76-82

121. Ерохов В.И., Карунин A.JI. Газодизельные автомобили (конструкция, расчет, эксплуатация). Учебное пособие. — М.: Изд-во "Граф-Пресс", 2005.-560 с.

122. Жуков А.И. Применение метода характеристик к численному решению одномерных задач газовой динамики. — М.: АН СССР, 1960 150 с.

123. Захребетков Ю.В. Исследование рабочего процесса газожидкостного тепловозного двигателя: Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.04.02 Харьков, 1962. — 16с.

124. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

125. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. -M,-JI.: Изд-во АН СССР, 1947. 148 с.

126. Зысин Л.В., Кошкин Н.Л. Энергетическое использование биомассы на основе термической газификации // Теплоэнергетика. 1993. № 4.

127. Зысин Л.В., Кошкин Н.Л., Финкер Ф.З. Вопросы энергетического использования биомассы отходов производства // Теплоэнергетика. 1993. № 11.

128. Иванов В.М., Сметанников Б.Н., Кулаков Ю.И. Использование дисперсных топливных систем для утилизации горючих отходов и экономии топлива // Химия и технология топлив и масел. 1981. №11.

129. Иващенко H.A., Марков В.А., Ефанов A.A. Работа дизеля с разделенной камерой сгорания на рапсовом масле // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2007. - № 3. - с. 26-40.

130. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. -М.: Машиностроение, 1975 560 с.

131. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 720 с.

132. Кавтарадзе Р.З., Цайлингер К., Цитцдер Г. Задержка воспламенения в дизеле при использовании различных топлив. // Теплофизика высоких температур, № 6, том 43, 2005, с. 947-956.

133. Калиткин H. Н. Численные методы. Под ред. Самарского А. А. -М.: Наука, 1977.

134. Камкин C.B., Вязьменская JIM. К проблеме численного моделирования процессов в ДВС // Двигателестроение. 1987. № 4. с. 15.

135. Камкин C.B., Вязьменская JIM. Численное описание газодинамических процессов в ДВС по методу С.К.Годунова // Сб. Судовые энергетические установки. М.: Транспорт, 1987 с. 36.

136. Капустин A.A. Газодизель. СПб.: «Сервис», 2000. 142 с.

137. Карпов В.П., Соколик A.C. О влиянии давления на скорость ламинарного и турбулентного горения. М. ДАН СССР, 1960. т. 132. № 6. - 1341с.

138. Карташов H.H., Евгенов Г.Н., Шандаков С.Д. О применении водорода в карбюраторных и дизельных двигателях //Проблемы экономии топлива на автомобильном транспорте. М., 1983. - с. 27-32.

139. Кистьянц JI.K., Джанджаков A.A. Отходы древесины как топливо для малой энергетики // Лесная промышленность. 1993. № 9.

140. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1968 - 472 с.

141. Кириллов Н.Г. Альтернативные моторные топлива XXI века // Ав-тогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2003. № 3. с.58-63.

142. Коллеров Л.К. Газовые двигатели поршневого типа. Л.: Машиностроение, 1968.-248 с.

143. Коллеров Л.К. Применение пылеугольного топлива в дизелях // Двигателестроение. 1982. № 2.

144. Конюхов В.Г. Изучение условий образования бенз(а)пирена и окислов азота и усовершенствование методов их определения в продуктах сгорания газомазутных парогенераторов: Дис. канд. техн. наук. Ташкент, 1978. -229 с.

145. Красовский О.Г., Амердиев A.A., Чернов Ю.Е. Исследование процесса наполнения высокооборотного четырехтактного дизеля методом моделирования на ЭВМ//Двигателестроение. 1980. № 8. с. 16.

146. Красовский О.Г., Гончар Б.М. Численное моделирование процессов в дизелях // Труды ЦНИДИ. Л. 1984 с. 68.

147. Красовский О.Г., Матвеев В.В. Численное моделирование рабочего процесса дизелей, газовых двигателей и газодизелей // Двигателестроение. 1990. №11. с. 11-13.

148. Круглов М.Г., Меднов A.A. Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение. 1988. 360 с.

149. Кубо Р. Статистическая механика. -М.: Мир, 1967.

150. Курс технологии связанного азота /В.И. Атрощенко, A.M. Алексеев, А.П. Засорин. -М.: Химия, 1969. 383 с.

151. Кутовой В.А. Впрыск топлива в дизелях. М.: Машиностроение, 1981.-119 с.

152. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. -М.: Наука, 1971.-272 с.

153. Ландау Л.Д. и Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. — М.: Гос-техиздат, 1953.-788 с.

154. Лиханов В.А. Природный газ как моторное топливо для тракторных дизелей. Киров, Вятская ГСХА, 2002. - 280 с.

155. Лойвднский Л.Г. Механика жидкостей и газов. — 5-е изд., перераб. -М.: Наука, 1978.-736 с.

156. Лоскутов A.C. Исследование механизмов образования топливных окислов азота и сажи в цилиндре дизеля: Дис. канд. техн. наук. Л., 1982. -293 с.

157. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян A.C. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ (ТУ),2000.-311 с.

158. Лышевский A.C. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками. -М.: Машгиз, 1963. 179с.

159. Лышевский A.C. Системы питания дизелей: Учебн. пособие для ВТУзов по спец. ДВС. М.: Машиностроение, 1981. - 216 с.

160. Магидович Л.Е., Румянцев В.В. К определению допустимого количества водорода в водородосодержащих топливных смесях ДВС // Двигателе-строение. 1983. № 5. с. 59-60.

161. Магидович Л.Е., Румянцев В.В., Шабанов А.Ю. Особенности тепловыделения и рабочего процесса дизеля, работающего с добавками водорода. // Двигателестроение. 1983. № 9. С. 7-9.

162. Мак-Лиан В.Дж. и др. Водород в качестве топлива для поршневых двигателей//Перспективные автомобильные топлива. М.: Транспорт, 1982

163. Максимов А.Л. Определение текущих концентраций NO в цилиндре двигателя с искровым зажиганием // Автотракторные двигатели. М.,1976. с. 88-89.

164. Малов Р.В. и др. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды /Р.В. Малов, В.И. Крохов, В.А. Щетина, В.Б. Беляев. -М.: Транспорт, 1982.-200 с.

165. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989.-272с.

166. Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на газе. -М.: Машиностроение, 1994. 224 с.

167. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. -М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2002. 376 с.

168. Марков В.А., Гайворонский А.И., Грехов Л.В., Иващенко H.A. Работа дизелей на нетрадиционных топливах. М.: Изд-во "Легион-Автодата", 2008.-464 е., ил.

169. Марков В.А., Козлов С.И. Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2000. -296 с.

170. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. — М.: Наука,1977.-456 с.

171. Математическое моделирование и исследование процессов в ДВС. Под ред. В.А. Вагнера. Изд-во АлтГТУ. Барнаул. 1997. - 198 с.

172. Мехтиев Р.И., Повсянский B.C., Багиров Х.Б. К методу расчета равновесных концентраций продуктов сгорания топливовоздушных смесей в ДВС//Двигателестроение. 1980. № 3. с. 13-15.

173. Мехтиев Р.И. Исследование рабочих процессов и токсичности двигателя с послойным зарядом и форкамерно-факельным зажиганием: Дис. докт. техн. наук. Баку, 1980. - 480 с.

174. Миллионщиков М. Д. Турбулентные течения в пограничном слое и трубах. -М.: Наука, 1969. 51 с.

175. Михеев В.П., Медников Ю.П. Сжигание природного газа. JL: Недра, 1975.-391с.

176. Михеев В.П. Газовое топливо и его сжигание. Л.: Недра, 1966.327 с.

177. Мищенко А.И. Состояние работ по исследованию водорода в качестве дополнительного топлива для автомобильных двигателей // Проблемы экономии топлива на автомобильном транспорте. М., 1983. — с. 17-27.

178. Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания на ЭВМ. Куценко A.C. Киев: Наук, думка, 1988 - 104 с.

179. Мундштуков Д.А., Зацеркляный Н.М. Модель газодинамического процесса в ДВС // Двигатели внутреннего сгорания, 1978. Вып. 28 с. 14.

180. Одинцов В.И. Метод расчета продолжительности задержки воспламенения топлива с учетом влияния конструктивных факторов // Двигателестроение. 1990. № 3. с. 3-8.

181. Основы горения углеводородных топлив. / Под ред. Л.Н. Хитрина и В.А. Попова-М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 664 с.

182. Пат. 4085709 США, МКИ F02 В43/10. Hydrogen fuel system for a vehicle /К.С. Tangri. Опубл. 25.04.78.

183. Пахомов Ю.А. Основы научных исследований и испытаний тепловых двигателей. Учебник. — М.: ТрансЛит, 2009 — 432 е., ил.

184. Пейре Р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 320 с.

185. Перевод двигателей внутреннего сгорания на газообразное топливо / Под ред. Д.Н. Вырубова. М.: Машгиз, 1946. - 239 с.

186. Петриченко P.M., Оносовский В.В. Рабочие процессы поршневых машин. — Л.: Машиностроение, 1972. — 167 с.

187. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. Л.: Изд-во ЛПИ, 1983. - 241 с.

188. Попов Ю. П., Самарский А. А. Полностью консервативные разностные схемы//Вычисл. матем. и матем. физ., 1969, 9, № 4. с. 953 958.

189. Попов Ю. П., Самарский А. А. Полностью консервативные разностные схемы для уравнений газодинамики в переменных Эйлера//Вычисл. матем. и матем. физ., 1970, 10, № 3, с. 773 779.

190. Прямое численное моделирование течений газа // Сб. статей под ред. Белоцерковского О. М. -М.: ВЦ АН СССР, 1978. 173 с.

191. Равкинд А. А. Унифицированные газовые дизельные двигатели. -М.: Недра, 1967. 196 с.

192. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа, 1980. - 169 с.

193. Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М.: Высшая школа, 1975. - 320 с.

194. Раменский А.Ю. Исследование рабочих процессов автомобильного двигателя на бензоводородных композициях. Автореферат дис. канд.техн.наук. -М., 1982.-24 с.

195. Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972. - 420 с.

196. Румянцев В.В. Рабочий процесс малотоксичного транспортного двигателя, работающего с добавками водорода и водяного пара: Дис. канд.техн.наук. JL, 1984 - 189 с.

197. Русинов Р.В. Двигатели автомобилей и тракторов. Устройство и расчёт систем двигателей. СПб.: СПбГТУ, 1998 - 120 с.

198. Самарский A.A. Теория разностных схем. -М.: Наука, 1977.

199. Самарский A.A., Гулин А. В. Устойчивость разностных схем. М.: Наука, 1973.-416 с.

200. Свиридов Ю.Б. Принципы построения обобщенной теории сгорания в дизелях // Двигателестроение. 1980. № 9. с. 21-23.

201. Седов JI.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. М.: Наука, 1981.-448 с.

202. Селезнев К.П., Исаков Ю.Н., Галышев Ю.В., Жаров В.Ф., Магидович Л.Е. Перспективы внедрения водородной энергетики в городском хозяйстве Петербурга // Научно-технические ведомости СПбГТУ №1-2, СПб, 1997. с. 64 66.

203. Семенов Н.Н Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. -М.: Знание, 1969. 95 с.

204. Семушкин С.А. Консервативные граничные условия для метода крупных частиц // Препринт ин-та. прикл. матем. им. М.В. Келдыша АН СССР. -М.: 1980. № 61. 17 с.

205. Совершенствование систем ДВС. Исследование ДВС на новых видах топлив: Отчет о НИР /Ленингр.политехн. ин-т (ЛПИ); Руководитель P.M. Петриченко. № ГР 0184.0000919. Л., 1984. - 178 с.

206. Соколик A.C., Воинов А.Н., Свиридов Ю.Б. Влияние химических и турбулентных факторов на процесс сгорания в двигателях. // В сб. Сгорание в транспортных поршневых двигателях-М.: АН СССР, 1961. с. 153 - 166.

207. Солодкина A.M. Исследование динамики фазовых переходов в аккумуляторе водорода, работающего в режиме постоянного расхода //Физико-химические процессы в энергетических установках. Минск, 1983. с. 41- 45.

208. Сороко-Новицкий В.И., Куренин А.К. Об использовании возможности работы двигателя на водороде: Отчет о НИР /МММИ им. М.В. Ломоносова. -М., 1935. 87 с.

209. Станюкович К П. Неустановившиеся движения сплошной среды. -М.: Наука, 1971.-855 с.

210. Стечкин Б.С., Генкин К.И. и др. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. -М.: Изд-во АН СССР, 1960. 199 с.

211. Талда Г.Б. Повышение топливной экономичности и снижение токсичности бензиновых двигателей добавкой водорода к бензину: Автореферат дис. канд.техн.наук. Харков, 1984. - 24 с.

212. Теория двигателей внутреннего сгорания /Под ред. проф. Н.Х. Дьяченко. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1974. 552 с.

213. Толстов А.И. Индикаторный период запаздывания воспламенения и динамика цикла быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия. // Тр. НИЛД "Исследование рабочего процесса и подачи топлива в быстроходных дизелях". № 1.М.: Машгиз, 1955. с. 5.

214. Толстой А.И., Кромм А.Г. и др. Исследование влияния конструктивных факторов впрыскивающей системы на процессы подачи топлива и сгорания. // Тр. ЦИАМ, вып. 26, М.: Оборонгиз, 1939.

215. Трелин Ю.А. Исследование особенностей работы ДВС с искровым зажиганием при добавках водорода в бензовоздушную смесь: Автореферат дис. канд.техн.наук. Волгоград, 1981. - 27 с.

216. Федотов A.B. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. -М.: Машиностроение, 1979. 173 с.

217. Фомин В.М., Каменев В.Ф., Хрипач H.A., Люхтер А.Б. Реализация способа термохимической регенерации теплоты отработавших газов в составе системы питания двигателя // Доклады 2-ого Международного автомобильного научного форума. М.: ГНЦ НАМИ, 2004.

218. Хант Д. Н. Динамика несжимаемой жидкости. М.: Мир, 1967.

219. Харитонов Б.А. Исследование явления обратных вспышек в газовом двигателе // Тр. ЦНИДИ. № зо. 1956. С. 98-125.

220. Харн Р.У. Характеристики обычных топлив, полученных из ненефтяных источников // Перспективные автомобильные топлива. М.: Транспорт, 1982.

221. Харрингтон Дж.А. Использование новых методов анализа для исследования характеристик новых видов топлив и отработавших газов // Перспективные автомобильные топлива. М.: Транспорт, 1982.

222. Хачиян A.C. Использование природного газа в качестве топлива для автомобильного транспорта // Двигателестроение. 2002. №1. с. 34 36. .

223. Хачиян A.C. Применение различных топлив и энергетических установок в автомобилях будущего. // Двигателестроение. 2004. №1. с. 28 32.

224. Хейвуд Д.В. Гидродинамика рабочих процессов цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Фримановская лекция/ЛГр. амер. об-ва инж.-мех. Сер. теоретические основы инженерных расчетов, 1987. № 1. с. 171.

225. Хескестад. Течение в плоском прямоугольном колене // Труды амер. об-ва инж. -мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов.1971. ТЗ. с. 86.

226. Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва. -М.: МГУ, 1957. 442 с.

227. Хмыров В.И. Исследование рабочего процесса 4-тактного двигателя на водородно-воздушных смесях: Автореферат дис. канд. тенхн. наук. -Алма-Ата, 1965. 18 с.

228. Христианович С. А., Рыжов О.С. О нелинейном отражении слабых ударных волн. — Прикл. матем. и механ., 1958, 22, в. 5, с. 586 589.

229. ЧженП. Отрывные течения. -М.: Мир. Т.1. 1972. 303 е., Т.2. 1973. 280 е., Т.З. 1973. 333 с.

230. Чудаков Е.А., Генкин К.И. Транспортный газовый двигатель с внутренним смесеобразованием. -М., Изд. АН СССР, 1954. 224 с.

231. Шевцов Г.Е. Газодизель ГД-700. // Транспортное машиностроение. -М.: ЦИНТИмаш, 1962. сер. VI.

232. Шевцов Г.Е. Исследования рабочего процесса четырехтактного газодизеля с наддувом на природном газе. М., М-во тяжелого, энерг. и трансп. машиностроения, научно исследоват. ин-т информации по тяжелому, энерг. и трансп. машиностроению (ДВС), 1968. - 31с.

233. Ши Д. Численные методы в задач теплообмена: Пер. с англ. М.: 1988.-544 с.

234. Шкаликова В.П., Патрахальцев H.H. Применение нетрадиционных топлив в дизелях. М.: Изд-во Ун-та дружбы народов, 1986. - 56 с.

235. Шокин Ю. И. Метод дифференциального приближения. Новосибирск: Наука, 1979.

236. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС: Алгоритмы прикладных программ: Учеб. пособие. Под ред. P.M. Петриченко. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 328 с.

237. Энергетические установки с газовыми поршневыми двигателями / Под ред. Л. К. Коллерова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. -248 с.

238. Яненко Н. Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. Новосибирск: Наука, 1967. - 195 с.

239. Яненко Н. Н. Численное решение задач механики жидкости // В сб.: Тр. Ш Всесоюзн. семинара по моделям механики сплошной среды. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1976. с. 177 - 199.

240. Яненко Н. Н., Шокин Ю. И. О групповой классификации разностных схем для систем уравнений газовой динамики // Тр. Матем. ин-та АН СССР. -М.: Наука, 1973, 122, с. 85 97.

241. Aly Н. and Siemer G., "Experimental Investigation of Gaseous Hydrogen Utilization in a Dual-Fuel Engine for Stationary Power Plants," // ASME 1993 ICE-Vol. 20, p. 67 79.

242. Bach Ch. u.a. Wirkungsorientierte Bewertung von Automobilabgasen // MTZ. (11/1998). № 59. S. 710-720.

243. Bach C., Rutter J., Soltic P.Diesel-und Erdgasmotoren fur Schwere Nutzfahrzeuge: Emissionen, Verbrauch und Wirkungsgrad // MTZ. 2005. Jg. 66. № 5. s. 394 402.

244. Bansal B.B., Mathur H.B. Perfomanse studies of a S.I. engine hydrogen as a supplementary fuel // Hydrogen Energy Progr. 3-rd World Hydrogen Energy Conf., 23-26 June, 1980, Vol. 2, Oxford e.a. 1981. p. 1063-1075.

245. Blumberg p., Kummer I.T. Prediction of NO formation in spark-ignited engines an analysis of methods of control // Combustion Scrience and Technology. 1971. VOL 4. p. 73-95.

246. Brogan T. R., Graboski M. S., Macomber J. R., Helmich, M. J., Schaub F. S. "Operation of a Large Bore Medium Speed Turbosupercharged Dual Fuel Engine on Low BTU Wood Gas" // ASME. 1993. ICE-Vol. 20 p. 51 66.

247. Buchner H. Hydrogen: A fuel system for tomorrow // New Energy Con-serv. Technol. and Commer. Proc. Int. Conf., Berlin. 1981. p. 2189 2201.

248. Caton J.A. The Development of Coal-Fueled Diesel Engines: A Brief Review//Energy Information Annual. V. 17. 1992. Р. A89-A97.

249. Chen S.K., Beck N.J. Gas Engine Combustion Principles and Applications // SAE Technical Paper Series. 2001. № 2001-01-2489. p. 1-10.

250. Daisho Y., Takahashi Y. I., Nakayama S., KiharaR., Saito Т., "Controlling Combustion and Exhaust Emissions in a Direct-Injection Diesel Engine Dual-Fueled with Natural Gas" // SAE Technical Paper Series. 1995. № 952436.

251. Dardalis D., Matthews R. D., Lewis D., Davis K., "The Texas Project, Part 5 -Economic Analysis: CNG and LPG Conversions of Light-Duty Vehicle Fleets" // SAE Technical Paper Series. 1998. № 982447.

252. Dell R.M. Hydrogen as a future alternative fuel // Inst. Energy. 1980. № 416. p. 116-119.

253. Donelly J.J. Study of Hydrogen Powered Versus Battery - Powered Automobiles // International Journal of Hydrogen Energy. 1979. Vol. 4. p. 411-443.

254. Dual-Fuel Engines Added to Extensive Range // Oil Engine & Gas Turbine. IV, 1958.

255. Dugger G. L., Weast R.C., Heimel S., Flame Velocity and Preflame reaction in Heated Propane-Air Mixtures // Ind. Eng. Chem. 1955. v. 47. № 1.

256. Dunkic G., Zmbov K. Perspective primene vodonica rao gorina u sus motorima//Motorna Vozila Motopi. 1980. № 39/40. s. 122-134.

257. Endo M., Iwamoto J. A numeral study of pulsating flow in duct with a janction//SAE Technical Paper Series. 1991. № 911783. p. 71.

258. Enomoto R., Furuhama S., Nishiguchi T. Ignitability of Hydrogen-Air Mixture by Hot Surfaces and Hot Gases in Hydrogen-Fueled Engine // JSAE Rev. №5. 1981. P. 23-29.

259. Errera M.P., Dutoya D. Mathilda un code multidimensionnel de afro-thermique // Entropie. 1991. 27. № 162. c. 3.

260. Eyzat P., Guibet J. A new hook at nitrogen oxides formation in Internal Combustion Engines /SAE Technical Paper Series. 1968. № 680124. p. 17.

261. Furuhama Sh. State of the Art and Future Trend of Hydrogen-Fueled Engines. // JSAE Rev. № 4. 1981. P. 53-68.

262. Gebert K., Beck N. J., Barkhimer R. L., Wong H. "Strategies to Improve Combustion and Emission Characteristics of Dual Fuel Pilot Ignited Natural Gas Engines" // SAE Technical Paper Series. 1997. № 971712.

263. Gebert K., Beck N. J., Barkhimer R. L., Wong, H. "Development of Pilot Fuel Injection System for CNG Engine" // SAE Technical Paper Series. 1996. № 961100.

264. Gunea C., Razavi M. R. M., Karim G. A. "The Effects of Pilot Fuel Quality on Dual Fuel Engine Ignition Delay" // SAE Technical Paper Series. 1998. № 982453.

265. Gupta C.P. Hydrogen as Automotive Engine Fuel // Journal of the Institution of the Engineering Indust Development and General Engineering. 1975. № 2. p. 21-23.

266. Hardenberg H., Daudel H. Die Optimierung der Ventil und Sitzringgeometrie an Ein und Auslaskanalen // MTZ, 1973. 34. № 5. s. 143.

267. Harrington J,, Munshi S., Nedelcu C. et al. Direct injection of Natural Gas in a Heavy-Duty Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 2002. № 200201-1630. p. 1-10.

268. Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals. N.-Y.: McGraw-Hill Inc., 1988. - 448 p.

269. Hupperich P., Dirnhoiz M. "Time-Controller Pilot Injection for Stationary and Heavy-Duty Gas Engines" // SAE Technical Paper Series. 1997. № 971713.

270. Karim G. A., Liu Z., Jones W. "Exhaust Emissions from Dual Fuel Engines at Light Load" // SAE Technical Paper Series. 1993. № 932822.

271. Karim G. A. "An Examination of Some Measures for Improving the Performance of Gas Fuelled Diesel Engines at Light Load" // SAE Technical Paper Series. 1991. №912366.

272. Khan J.M, Greeves G., Wang C.H. Factors Affecting Smoke and Gaseous Emissions from Direct Engines and a Methods of Calculation // SAE Technical Paper Series. 1973. № 730169. p. 23.

273. Kukkonen C.A. Hydrogen as an alternative automotive fuel // Alternate Fuels Int. Cong, and Expo., Detroit, Mich., Febr. 23-27. 1981. p. 127-149.

274. Lavoie G., Hey wood J., Keck J. Experimental and Theoretical Study of Nitric Oxide Formation Internal Combustion Engines // Combustion Science and Technology. 1970. Vol. 1. № 4. p. 313 326.

275. Li X., Chippior W. L., Gilder O., L. "Effects of Cetane Enhancing Additives and Ignition Quality on Diesel Engine Emissions" // SAE Technical Paper Series. 1997. № 972968.

276. Liss W. E., Thrasher W. H. "Natural Gas as a Stationary and Vehicular Fuel" // SAE Technical Paper Series. 1991. № 912364.

277. Liu Z., Karim G. A. "The Ignition Delay Period in Dual Fuel Engines" // SAE Technical Paper Series. 1995. № 950466.

278. Liu Z., Karim G. A. "A Predictive Model for the Combustion Process in Dual Fuel Engines" // SAE Technical Paper Series. 1995. № 952435.

279. Luc A. Bientol la carburation a hudrogene en France // Rev. automob. 1979. №22. s. 27.

280. Lucas G.G., Richards W.L. The Hydrogen Petrol Engine the Means to Give Good Part-Load Thermal Efficiency // SAE Technical.Paper Series. 1982. № 820315. p. 11.

281. Lulins M. Vodik pro vozidlove spalovai motori // Motor Sympo 79. Vysk a vyvo j spalov-otor a turbin s vyzok ekol a prevadzk-ekon parametrami, Strbske Pleso. 1979. p. 209 216.

282. May H., Gwinner D. Modlichkeiten der Verbesserung von Abgasemissionen und Energiever-brauch bei Wasseratoff-Bensin Mischbetrieb // MTS. 1981. 42. № 4. s. 125 130.

283. Menard W.A., Maynihal P.Y., Rupe Y.H. New potentials for combustion aircraft when powered by hydrogen-enriched gasoline // SAE Technical Paper Series. 1976. № 740469. p. 15.

284. Menne R., Pischinger F. Verbesserung des effektiven Wirkungsgrades durch Opimierung des Auslaskanals an einem hohaufgeladenen Viertakt -Diselmotor //MTZ. 1994. № 1. s. 13.

285. Negurescu N., Pana C., Popa G. Unele consideratii privind utilisarea hi-drogenului la motorul cu aprindere prin scinteie // Bul. Inst, politechn. Gh. Gheorg-hin Dej. Bucurecti. Ser. mec. 1981. № 1. s. 61-64.

286. Pattas K,, Hafmer G. Stick oxidbildung bei der ottomotrischen Verben-nung // MTZ. 1973. 34. № 12. s. 397 404.

287. Poonia M. P., Ramesh A., Gaur R. R. "Effect of Intake Air Temperature and Pilot Fuel Quantity on the Combustion Characteristics of a LPG Dual Fuel Engine" // SAE Technical Paper Series. 1998. № 982455.

288. Scott Y, Mac Donald N, Evolution of the hydrogen supplemented fuel concept with an experimental multicylinder engine // SAE Technical Paper Series. 1976. №741188. p. 20.

289. Stebar R.F., Parks F.B. Emission control with lean operation using hydrogen-supplemented fuel // SAE Technical Paper Series. 1974. № 740187. p. 15.

290. Swain M.R., Adt R.R. The Hydrogen-Air Fueled Automobile // Proceedings 7-th Intersociety Energy Conversion Engineering Conf. 1972. 9. Paper № 729217. p. 1382.

291. Swain M.R. e.a. Hydrogen Fueled automotive engine experimental testing to provide an initial design-data base // SAE Technical Paper Series. 1981. № 810350. p. 163-180.

292. Touzani A., Klvana D., Belanger G. Dehydrogenation reactor for a vehicle equipped with a hydrogen engine: assimilation study // Int. J. Hydrogen Energy. 1984. №11. p. 929-936.

293. Varde K.S. Combustion Characteristics of Small spark Ignition Engines Using Hydrogen Supplemented Fuel Mixture // SAE Technical Paper Series. 1981. №810921. p. 1-7.

294. Varde K. S. "Propane Fumigation in a Direct Injection Type Diesel Engine" // SAE Technical Paper Series. 1983. № 831354.

295. Weaver C. S. and Turner S. H. "Dual Fuel Natural Gas/Diesel Engines: Technology. Performance and Emissions" // SAE Technical Paper Series. 1994. № 940548.