автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Математическое моделирование и диагностика рабочих процессов многоцилиндрических ДВС с внешним смесеобразованием

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ел

/ ^ На правах рукописи

¡0 •• • (О

УДК 621.43

Кузьмина Ирина Владимировна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ две С ВНЕШНИМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ

Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2 ООО

Работа выполнена на кафедре "Автомобили и автомобильное хозяйство" Тульского государственного университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

МЛО. Елагин

Научный консультант:

кандидат технических наук, профессор С.А. Чесноков

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.А.Звонов

кандидат технических паук, с (аршин научный сотрудник А.А. Кашмркпп

¡'слушая организация:

ОАО «Москвич» г. Москва

Зашита состоится "28 " дека&/>я 2000 г. в 15 часов па заседании диссертационного совета К 063.47.08 при Тульском государе теином > ниверситете по адресу: 300600, г. Тула, пр-т Ленина, д. 92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета •

Автореферат разослан У4 "-ЛйяЗрЯ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного со!

кандидаг технических наук, доцент

л 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В современной транспортной энергетике широкое применение нашли многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания (МДВС). Сложность конструкции этих двигателей оправдывают их многочисленные преимущества. К принципиальным недостаткам МДВС необходимо отнести неодинаковость рабочих процессов в разных цилиндрах, обусловленную конструкционными особенностями блока цилиндров, впускной и выпускной магистрали, различиями в теплообмене, организации процессов горения и т.п. Это делает невозможным настройку каждого из цилиндров на оптимальный режим работы, так как образование топливной смеси происходит в общем агрегате - карбюраторе (смесительной камере), а установка опережения зажигания - в прерывателе-распределителе. Применение систем распределенного впрыска топлива, частично снимающее эту проблему, в нашей стране сдерживается отсутствием развитого сервиса по их ремонту и настройке.

Из обзора научно-технической литературы следует, что существующие математические модели не рассматривают рабочие процессы одновременно во всех цилиндрах ДВС и не учитывают переменность граничных условий на входе и выходе двигателя. Использование результатов расчета рабочего процесса в одном цилиндре, с последующим обобщением на все цилиндры, не позволяет получить подробную информацию об особенностях процессов МДВС и, в частности, о проявлениях разноцилнпдровости. В связи с невозможностью их устранения представляют интерес сравнительная оценка различий рабочих процессов в цилиндрах, чувствительность этих различий к управляющим воздействиям и возможность, хотя бы частичной, их компенсации. В качестве объекта исследования наиболее целесообразно выбрать среднестатистический двигатель, находящийся в эксплуатации, то есть МДВС отечественного автомобиля с пробегом 50000-60000 км. Достаточно полное исследование проявлений разноцилиндро-вости требует применения экспериментальных методов исследования, причем не только обычных измерений давления (температуры), но и методов спектроскопии пламен, позволяющих оценить активность процесса горения, и появление сажи в каждом из цилиндров. В связи с изложенным, задача математического моделирования и диагностики рабочих процессов МДВС является актуальной.

Цель работы. Построение математической модели рабочих процессов многоцилиндрового двигателя, рассматривающей одновременную работу всех цилиндров. Разработка спектроскопического метода диагностики двигателя, позволяющего оценить активность горения в каждом из цилиндров.

Объект исследования. Многоцилиндровые двигатели с внешним смесеобразованием.

Предмет исследования. Рабочие процессы, протекающие в цилиндрах двигателя.

Задачи исследования:

1. Анализ волновых явлений во впускном и выпускном трактах двигателя, разработка их математических моделей, подготовка, по результатам решения, граничных условий для модели рабочего процесса в цилиндрах двигателя.

2. Разработка математической модели, алгоритма и программы расчета многоцилиндрового ДВС, проверка адекватности математической модели рабочим процессам в двигателе по результатам измерений давлений, расходов топлива и воздуха.

3. Проведение расчетов для выявления возможностей модели и алгоритма, теоретические исследования эффектов разноцилиндровости. .

4. Изучение спектральных характеристик пламени в МДВС. Разработка спектрометрического метода оценки активности горения в различных цилиндрах ДВС.

Научная новизна. Математическая модель рабочих процессов многоци-лимдрового двигателя, включающая оригинальную двухзонпую модель тепловыделения и модели волновых процессов в присоединенных магистралях, используемая для расчета рабочих процессов каждого цилиндра и характсристик диигателя в целом. Спектрометрический метод диагностики двигателей с внешним смесеобразованием, позволяющий оценить локальную активность горения -в окрестности точки воспламенения каждого из цилиндров - по излучению полосы радикала ОН, излучению фона молекулярных реакций окисления и излучению сажи, названный методом локальной ОН-спектрометрии. Результаты, полученные этим методом на двигателях с внешним смесеобразованием ВАЗ-21011 и F3R RENAULT.

Практическая значимость. Разработанная математическая модель, алгоритм и программа позволяют рассчитать рабочие процессы в каждом цилиндре двигателя и получить детальную информацию об особенностях процессов МДВС, в частности, об эффектах разноцилиндровости и возможных путях ее уменьшения.

На основе разработанного метода локальной ОН-спектрометрии предложен новый метод диагностики рабочих процессов в цилиндрах ДВС с внешним смесеобразованием, который в настоящее время проходит гстлггную экспертизу.

Реализация результатов работы. Описания математических моделей, алгоритмов и программ переданы ОАО «Москвич» и ГНЦ РФ «НАМИ». Материалы исследований используются в учебном процессе, при подготовке магистров и аспирантов, а также при проведении научно-исследовательских работ на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» Тульского государственного университета.

Основные положения диссертационной работы, выносимые начащшу:

• математическая модель и алгоритм расчета рабочих процессов в МДВС; результаты, устанавливающие влияние различных управляющих факторов на показатели работы каждого цилиндра двигателя;

• двухзонная математическая модель тепловыделения ;

• метод локальной ОН-спектрометрии для диагностики активности горения и появления сажи в цилиндрах ДВС с внешним смесеобразованием и результаты, полученные этим методом.

Апробация работы, доклады и обсуждения:

• 1-й Международная научно-практическая конференция «Автомобиль и техносфера» в Казани (1999 г.);

• XXVII Научно-техническая конференция ААИ «Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа» в Москве (МАМИ, 1999 г.);

• XXVIII Международный семинар «Течения газов и плазмы в соплах, струях и следах» в Санкт-Петербурге (2000 г.);

• XXXI Международный научно-технический симпозиум, посвященный 135-летию МАМИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров» в Москве (2000 г.);

• ежегодные научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, 1999-2000 гг).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах.

Структура н обье.м работы. Диссертация содержит 137 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 19 таблиц, 16 страниц приложений и состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 91 русских и 5 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введс...... обоснована актуальность темы и цели настоящей работы.

Представлена краткая аннотация последней.

В первой главе изложен общий обзор литературы по теме диссертации. Отмечены особенности .многоцилиндровых ДВС. Указано, что неравномерность распределения смеси по цилиндрам двигателя может быть весьма существенной и это оказывает заметное и разнообразное влияние на работу двигателя: уменьшение мощности, ухудшение топливной экономичности, повышение чувствительности двигателя к октановому числу топлива, уменьшение эффективности использования топливных присадок, износ и сокращение срока службы некоторых деталей в отдельных цилиндрах, ухудшение устойчивости работы двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках из-за резко суженных пределов устойчивой работы двигателя по составу смеси. В качестве причин различий в наполнении цилиндров отмечены следующие: различие в сопротивлении тракта от входа в воздушный фильтр до отдельных цилиндров, неодинаковый подогрев воздуха от входа до отдельных цилиндров; различия в колебаниях давления, температуры и скорости у впускных органов.

В соответствии с изложенным, возникает необходимость изучения многоцилиндровых двигателей с целью устранения указанных выше недостатков и повышения технических характеристик двигателей.

Среди известных методик расчета процесса горения можно выделить две группы. Это модели, в основе которых лежит определение закономерностей сгорания в результате экспериментальных исследований и модели, в которых используется описание определенных кинетических реакций сгорания. Первые позволяют вскрыть физическую сущность данного явления при минимальных затратах, но необходимость проведения экспериментов на конкретном двигателе ограничивает распространение полученных моделей на двигатели других конструкций. Вторые обладают большей универсальностью, позволяя установить связи конструкционных и эксплуатационных параметров с характеристиками процесса горения.

Существующие модели двигателя в целом основываются, как правило, на экспериментальных данных. Ценность этих моделей при проектировании нового двигателя, существенно отличающегося от прототипа, ограничена. Такие модели отражают влияние многих индивидуальных особенностей, присущих только данному двигателю в зафиксированных при эксперименте условиях эксплуатации. .юотому их применение для расчета даже достаточно близкого по классу л читателя представляет определенные сложности.

Важно отмстить, что известные до настоящего времени математические модели были составлены только для одного цилиндра, и на учитывали особенности работы многоцшшндрового двигатели. При этом результаты для многоцилиндрового двигателя получали путём суммирования, учитывая фазовый сдвиг для каждого цилиндра и допуская полную идентичность работы разных цилиндров.

Проведённый анализ показал, что существующие методики расчёта рабочих процессов, происходящих в двигателях с внешним смесеобразованием, не позволяют описать совместную работу цилиндров двигателя и, тем самым, становится невозможен комплексный ан&шз двигателя. Поэтому возникает необходимость в создании математической модели, адекватно отражающей работу многоцилиндрового двигателя, то есть модели, которая будет учитывать совместную работу всех цилиндров двигателя. Прототипом такой модели являются известные модели горения н рабочих процессов двигателей для автомобилей различных конструкций, описанные, в частности, в работах В.Л.Звонова. А.Н.Воинова, В.П.Карпова, М.Г. Круглова, A.C. Орлина, H.A. Иващенко, Р.З. Кавтарадзе, В.И. Ивина, Н.Н.Фролова, М.В.Малиованова и др.

Во второй главе изложена общая математическая модель рабочих процессов многоцилиндрового ДВС, включающая модель рабочих процессов в цилиндрах, оригинальную двухзонную модель тепловыделения, модели процессов во впускной и выпускной магистралях двигателя. Последняя позволяет задать в общей модели граничные условия на выхлопе.

Математическая модель рабочих процессов в цилиндрах построена на основе методологии термодинамики тела переменной массы профессора М.А.Мамонтова. Исходная система уравнений модели включает уравнения баланса энергии и массы совместно с уравнениями теплообмена и состояния газа.

Примем следующие допущения-.

- рабочее тело - идеальный газ;

- изменение состояния рабочего тела квазиравновесное;

- теплоемкость рабочего тела зависит от температуры;

- тейлообмен в цилиндре происходит только за счет конвекции;

- температура стенок цилиндра в процессе теплообмена постоянна;

- термическим сопротивлением стенок можно пренебречь.

С учётом принятых допущений получаем уравнения скорости изменения температуры и плотности, которые полностью характеризуют рабочий процесс в цилиндре двигателя, как в полости тепломеханической системы:

dT, I

dx c„p,lV,

V, Ют, <50, dW,

dr ат dr

(1)

^ = 42)

dr ат

dr nr,{ dr J

■ —- = а!\(1\ - Т )-а„/•"„('/'. - Г.,). (4)

dr

Замыкающим является уравнение состояния р, = p,RT, . Основные обозначения общепринятые; W, - текущий объем цилиндра; - цикловая масса топлива; у.; - низшая теплота сгорания топлива; х, - массовая доля сгоревшего топлива; / -коэффициент выделения теплоты при сгорании. Индексы: / - номер цилиндра. к - номер клапана /-го цилиндра, с - стенка цилиндра; н - наружная среда (охладитель).

Модель тепловыделения в двигателе устанавливает связь между текущими параметрами цикла и характеристиками процесса горения в камере сгорания определенной формы. Наиболее приемлемой в настоящее время является модель, основанная на использовании скорости турбулентного горения в замкнутом объеме. Как результат многочисленных экспериментов, выполненных в условиях манометрической бомбы и в двигателе внутреннего сгорания, в литературе рекомендуется следующая зависимость для расчета турбулентной скорости пламени в замкнутом объеме:

а>Г1 =а„ +-К,,о\.-ЦЦ--юА(со\)2, (5)

" 3 ' Jsr (а )-

где й>„ - нормальная (ламинарная) скорость пламени; - среднеквадратичное значение суммарной пульсационной скорости турбулентности; Кг - коэффициент корреляции квазилинейной части зависимости турбулентной скорости выгорания от пульсационной скорости; / - интегральный масштаб турбулентности; а - коэффициент температуропроводности горючей смеси; ет— степень расширения продуктов сгорания в турбулентном пламени.

Сформулируем основные допущения модели горения для двигателя с внешним смесеобразованием:

1. Выгорание топлива в пристеночных областях (30...50% объема камеры сгорания) подчиняется закономерностям мелкомасштабного горения, и, несмотря на. то, что за пределами пристеночной области оно может быть крупномасштабным, будем считать, что можно обозначить форму поверхности горения.

2. Граница области сгорания - сферическая (рис. 1), толщина зоны горения - мала; пламя от источника воспламенения распространяется по иссгоревшей смеси со скоростью шЛ1. Поверхность сферы разделяет объем камеры сгорания на две области: область сгоревшей топливовоздушной смеси и область свежей смеси. Давления в этих областях одинаковы, температуры существенно различны.

Рис. 1. Расчетная схема модели горения /

с/г ~ С,(Т^р.ЛУ,

—--"Г1" + —Г + V'.' -и<)9: ■ 'й>,„ - />, —-Ч, (б)

^ с!т йт (/г )

¿(Л Л •

—-О..--, (/)

7" = —~тг{п'1 + "Т^"]' ' (8)

с/г £„ + Л'/Д с1т с!г )

£/г IV, ....... л £/г;

р:=[(ещ*м.)-Рг\г,]/г, . (Ю)

Здесь: 5,., - площадь поверхности горения, М„ - масса воздушного заряда, оО„/с!т- тепловые потери в стенку цилиндра. Система уравнений замыкается уравнениями состояния в каждой из зон р, = р,- ри ■ Яи ■ Ти .

Адекватность разработанной модели горения проверялась путем сравнения результатов расчета кривой давления с экспериментальными данными, полученными при индицировании двигателя ВАЗ-21011, что показало их хорошее соответствие.

Уравнения кинематики двигателя используются в общепринятом виде.

Математическая модель образования продуктов сгорания, заимствованная из литературы, позволяет провести термодинамический расчет равновесного состава с учетом термической диссоциации.

Модель процесса во впускных каналах должна описать пульсации давления, возникающие при всасывании из впускного коллектора и карбюратора. Протяженность каналов много меньше длины волны колебаний (>1,5 м), поэтому волновой процесс вырождается в колебательный. Впускной коллектор считаем единым объемом IV, из которого с расходом <7/ производится всасывание топливной смеси. Карбюратор учитываем как местное, нелинейное гидравлическое сопротивление, определяющее расход топливной смеси через карбюратор С/,-. Значения коэффициента местного сопротивления карбюратора 4 найдены по данным измерения расходов и перепадов давлений в карбюраторе. Измерения давлений с помощью и-образного дифманометра в полостях между карбюратором и воздушным фильтром и перед фильтром, показали низкое разрежение (<10 мм вод. ст.). Это позволило задать давление на входе в карбюратор равным атмосферному р, . Для полости коллектора объемом IV запишем уравнения сохранения массы и расхода:

= р р = (11) аг 2р г

Г>га система замыкается уравнением адиабаты. Модель всасывания включена непосредственно в состав общей математической модели двигателя.

Модель процессов в выпускной магистрали построена на основе уравнений газодинамики, представляющих собой, выраженные в дифференциальной форме, общие законы сохранения энергии, массы и импульса в пространстве. Рассмотрим тепловой процесс для газодинамически установившегося потока, на фоне которого происходят быстрые адиабатные пульсации параметров газа. Примем, что после пуска двигателя горячий газ мгновенно заполняет весь канал, температура потока падает по его длине, но вместе с тем повышается по мере прогрева стенки. Влияние теплоемкости стенки на нестационарность процесса намного сильнее теплоемкости газа, поэтому уравнение энергии для потока используем в квазистационарном виде, пренебрегая также энергией торможения. Стенку канала вследствие малой толщины считаем плоской и пренебрегаем ее термическим сопротивлением, одновременно учитывая продольную теплопроводность. В результате имеем: ,: .

срС„^ = а(Г„-Тв)+ ' ' (12)

сх

37",. о-Т„ ■ = а..

ег • <v (13)

где 5- толщина стенки; индексы: w - стенка,/- атмосфера, 0 - газодинамически установившийся поток. На входе в канал температуры газа Та - const и стенки Т„(т) принимались по данным термопарных измерений. Снижение темпера-

туры газа в резонаторе и глушителе из-за тепловых потерь и адиабатного расширения учитывалось в виде граничных условий в соответствующих точках канала.

Пульсации скорости и давления волнового процесса в выпускном канале ДВС обычно соизмеримы с их средними значениями, поэтом}' для описания этих процессов необходимо использовать уравнения нелинейной акустики. С учетом квазистационарности трения в потоке имеем

ЗУ „8У 1 др СУ! п от ах р ах 2а

^ + ^ = (15)

от ох

Волновые колебания считаются быстрыми, что позволяет замкнуть систему уравнением адиабаты р = А^, где Л(х)= р„/рЦ . Зависимость между р0 и рп установлена уравнением состояния рп = рп11Т(>(х). Поскольку интерес представляет установившийся волновой процесс, то начальное условие для пего может быть любым. Так как длина каналов выпускного коллектора много меньше длины волны колебаний, можно считать его состоящим из двух полостей, в которых происходит колебательный процесс.

Наличие в выпускном канале резонатора и глушителя учитывалось с помощью граничных условий для акустических фильтров:

V: = V, - Я, - В2 - В, {р: - р, ) ; (16)

от от

Р:=Р1-ВА^-В5{У2) . (17)

ст

Здесь: В, - коэффициенты, определяемые волновыми характеристиками элементов фильтра; индексы: 1 и 2 - полости фильтра.

В качестве исходных данных были использованы характеристики двигателя и газоотводного канала автомобиля ВАЗ—21011. Коэффициенты теплоотдачи «.- и а, а также коэффициент сопротивления трения с определялись при сравнении расчетных значений температур и расходов с экспериментальными данными. Уравнения теплового процесса решались отдельно, при ожидаемом значении установившегося удельного расхода Со . При решении волновых уравнений использован метод Мак-Кормака. Задаются и варьируются импульсы расходоз С/ 2(т) на выходе из цилиндров в полости 1 и 2 коллектора. Для двух полостей коллектора из уравнений сохранения массы типа (11) и адиабаты определяются скорости на выходе Уи и плотности ри, средние из которых, как результат смешения двух потоков, используются для задачи волнового процесса в качестве граничного условия в начале общего канала 0.

..■ Расчет проводится до наступления установившегося волнового режима -повторяющихся колебаний давления в коллекторе. Отметим, что волновой процесс устанавливается за короткое время (~ 0,1с), в течение которого распределе-

ние температур Тп(х) практически не изменяется. Общий вид полученных волновых картин по длине канала, трансформация волн по мере их движения, отражение волн от резонатора, глушителя и выхлопного отверстия, а также эффект "обращения" волн полностью соответствуют имеющимся в литературе представлениям, что является косвенным подтверждением правильности разработанной модели процесса.

Колебания давления в коллекторе являлись конечным результатом решения. Значения средних давлений за такт выхлопа при различных режимах работы двигателя обрабатывались методами регрессионного анализа. Полученная аппроксимация являлась граничным условием на выхлопе для задачи рабочего процесса в цилиндрах и учитывалась при ее решении межцикловыми итерациями.

Общая математическая модель многоцилиндрового ДВС позволила составить алгоритм совместного расчета рабочих процессов в цилиндрах и присоединенных-каналах, учитывающий их взаимное влияние. Программа расчёта разработана на алгоритмическом языке FORTRAN-77. В целях проверки адекватности математического описания и точности алгоритма были проведены расчеты для четырёхтактных карбюраторных двигателей BA3-21083 и ВАЗ 21011. При одинаковых условиях работы цилиндров выходные характеристики для них практически одинаковы. Эффективная мощность и максимальный крутящий момент двигателя BA3-210S3, полученные расчётным путём, отличаются от экспериментальных данных не более, чем на 7 %. Расчетные и экспериментальные кривые давления в цилиндре двигателя ВАЗ-21011 отличаются менее, чем на 10%.

В главе 3 изложены методы измерения давлений и расходов в двигателе. На базе типовой свечи зажигания разработана конструкция охлаждаемого гензометрического датчика давления. Все датчики проходили опрессовку к градуировку на масляном прессе фирмы VEB Meßgerätewerk с манометром 1 класса точности и шкалой до 50 атм. Нелинейность градуировки не превышала 2,0 °/о. В качестве усилителя использовалась серийная тензостанция постоянного тока «Топаз-3», диапазон пропускаемых без заметных искажений частот до 700 Гц, нелинейность амплитудной характеристики не более 2,0 %. Для оценки различии рабочего процесса по цилиндрам измерения давления проводились одновременно четырьмя датчиками во всех цилиндрах. При записи на шлейфовый осциллограф Н-105 использовались шлейф-гальванометры типа М004-1.2 и М004-0,6, собственная частота которых на порядок превышает несущую частоту сигнала давления. Измерения проводились на холостом ходу и с нагрузкой, для чего автомобиль устанавливался на тяговом стенде К409М, позволяющем регулировать нагрузку в интервале от 0 до 200 Нм.

Расход воздуха измерялся на входе в воздушный фильтр с помощью датчика типа Ф-Х, содержащего анемометр. Для измерения расхода бензина на входе топливного насоса устанавливалась измерительная бюретка и кран-переключатель.

В главе 4 разработан метод локальной ОН-спектрометрии и приведены контрольные результаты. Яркость полос излучения радикалов, как важных промежуточных продуктов горения, зависящая не только от их концентрации, но и температуры возбужденного состояния этих частиц, определяет их активность, т.е. степень участия в сложной цепи реакций горения. Уровень этой активности является следствием подготовительных физических процессов и предпламенных реакций, поэтому яркость спектральных полос радикалов вместе с фоновым спектром реакций окисления характеризуют быстроту и полноту горения в целом.

В работах М.Гётгёра (Германия) предложен метод интегральной спектроскопии для дизелей, в котором кварцевый оптический зонд собирает излучение всего объёма камеры сгорания и подаёт на входную шель спектрографа. Показано, что излучение полос радикала ОН в ультрафиолетовой части спектра является более чувствительным параметром к регулируемым характеристикам и конструкционным особенностям двигателя по сравнению с давлением и температурой. Излучение других радикалов М.Гётгер не рассматривал, так как в дизельных двигателях оно маскируется мощным излучением сажи в видимом диапазоне спектра.

При использовании спектральных методов наибольший интерес вызывают исследования в ультрафиолетовом диапазоне, где уровень сплошного спектра существенно ниже и не препятствует выявлению молекулярных полос. Поэтому, в качестве базового прибора был выбран спектрограф ИСП-30 с кварцевой оптикой (рис. 2) и рабочим участком спектра в видимой области и зоне ближнего ультрафиолета - с длиной волны от 200 нм до 600 нм. Для расширения возмож

Рис. 2. Схема измерений спектрометром ИСП-30: 1-свеча-индикатор. 2-перископ, 3-входкая щель. 4-призма, 5-измерительпая приставка. 6-фотоумножители, 7-выходные щели

ностей прибора на нем была смонтирована измерительная приставка 5, позво-' ляющая сканировать спектр и измерять яркость молекулярных полос излучения с помощью фотоумножителей ФЭУ-18А (6). К объективу на входе спектрографа

подсоединен световой канал 2. Световой поток из цилиндра поступает через кварцевое окно 1 модернизированной свечи-индикатора ИКС-I, что позволяет проводить измерения в окрестности точки воспламенения смеси. Это обуславливает локальность метода, в отличие от интегрального метода М.Гётгера для дизелей, точка воспламенения в которых неизвестна. Спектрометр перемещается в горизонтальных направляющих стапеля вдоль двигателя, что позволяет работать с любым цилиндром. Градуировка спектрометра по длине волны X, нм, производилась по спектру ртутной лампы низкого давления ПРК-2, который подробно описан в литературе. В качестве эталонного изучался спектр пламени ацетилена в кислороде, особенности которого полностью соответствовали литературным данным.

Эксперименты проводились на карбюраторном двигателе ВАЗ-21011 (пробег 50000 км) и двигателе с центральным впрыском топлива Москвича-Святогор F3R фирмы RENAULT (15000 км) в режиме минимальных оборотов холостого хода. Ширина входной щели спектрометра 0,2 мм, ширина выходных щелей перед фотоумножителями выбиралась равной ширине полос радикалов ОН и СН в спектрах пламени ацетилена. Вид осциллограммы при сканировании спектра бензинового пламени изображен на рис. 3. Импульсы сигнала фотоумножителя от вспышек пламени в цилиндре из-за медленного движения фотоленты осциллографа не развернуты во времени и изображаются отдельными вертикальными линиями. Несмотря на разброс амплитуды импульсов (заметны даже пропуски вспышек), вырисовывается общая картина спектра в диапазоне длин волн ¿60 - 250 нм. В ней обнаруживаются зеленая и голубая полосы излучения радикала С: с кантами (границами), по литературным данным, 517 и 474 нм; сильно выраженная полоса радикала СН с максимумом при 43 1 нм в синей области и полоса излучения ОН в ультрафиолетовой зоне с кантом 306 нм.

СН

Рнс. 3. Спектр пламени бензина

Используя градуировку спектрометра фотоумножители можно установить на участки спектра, где обнаружены полосы излучения радикалов ОН и СН. При скоростной регистрации сигналов была получена развертка импульсов излучения во времени, анализируемая в гл. 5.

В главе 5 представлены общие результаты и их анализ. Разработанная математическая модель рабочих процессов многоцилиндровых ДВС предназначена для теоретических исследований работы двигателя, в том* числе в качестве "инструмента" для выявления причин эффектов разноцилиндровости и спо-

собов их преодоления. Модель позволяет также оценить влияние различны: конструкционных и эксплуатационных параметров на интегральные и текущи характеристики двигателя в целом и каждого цилиндра в отдельности. Эти па раметры менялись в пределах ±10% от базового значения. Полученные данны удобно представить в виде линейных уравнений, позволяющих оценить влияни каждого параметра на индикаторную мощность цилиндра, и среднее индикатор ное давление: /V, или р, = f(pz. т, gu. 7'BV, рйьис). Здесь <pt и т - параметры гс рения Вибе. Обозначая N,iaup, з /, приведем в табл. 1 значения коэффициен тов чувствительности этого влияния.

Полученные результаты позволяют судить о влиянии перечисленных па раметров на показатели двигателя и возможности взаимной компенсации этог влияния с целью достижения одинаковой работы цилиндров.

Таблица

Коэффициенты чувствительности для индикаторной мощности и

среднего индикаторного давления двигателя BA3-21083

I Коэффи- д/ 9/ 5/ д/ а/ 0/

! циепты: dtp, дт дТвх <"> 1>шх

j для N,, Вт - 4827 -21097,2 6,4- 10s -5,75 0,0263 -0,01183

] для р,, Па -276055 -368,05 3.556-Ю1" -328,5 1,502 -1,047

Результаты расчетов по определению влияния угла опережения зажигани имеют ярко выраженный нелинейный характер с оптимальной величиной этог угла. При этом, на каждой частоте вращения коленчатого вала имеется свой ог шмальный угол, величина которого прямо пропорциональна частоте пращени: Для п = 5600 об/мин эти зависимости выглядят следующим образом: Ni = -11808,26<р; + 136117 ср, - 376250,26; р, = - 741497(р; + 8539604,7<р, - 23668667J.

С помощью разработанного математического описания можно смоделирс вать реальную работу двигателя и получить результаты близкие к экспериме> тальным, после чего, учитывая различие в коэффициентах чувствитсльносп выявить возможную причину или группу причин, приводящих к появлению ра: ноцнлиндровости. Среди таких причин отметим наиболее важные: давление р и температуру Тг>х рабочего тела на входе в цилиндр; давление на выходе к цилиндра реыл; качество подготовки топливо-воздушной смеси; цикловую масс сгорающего топлива g,,, зависящую от перечисленных и других факторов. Отд; вая себе отчет в том, что особенности полученных экспериментальных результг тов могут иметь и другие, альтернативные, объяснения, необходимо рассматрр вать любой итоговый вывод только как первый шаг в реализации припципиал! ных возможностей математической модели, алгоритма и программы, и ее npi менения в целях диагностики эффектов разноцилиндроеости.

Тепломеханические процессы, протекающие в многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, зависят от большого числа конструкционных и эксплуатационных параметров. При этом неодинаковость работы цилиндров ДВС может быть значительная. Для иллюстрации этого факта с помощью разработанной математической модели МДВС были проведены расчеты для режима номинальной мощности при частоте вращения коленчатого вала 5600 об/мин (ГОСТ 14846-81) на двигателе ВАЗ-21011, при которых изменение входных параметров генерировалось с помощью датчика случайных чисел. В качестве входных параметров были использованы следующие величины:

•давление на входе в /-й цилиндр двигателя ■ (диапазон изменения 84000-96000 Па определен экспериментальным путем);

•давление на выходе из /-го цилиндра раш1 (диапазон изменения 120000-й 70000 Па найден экспериментальным путем);

• температура на входе в ;'-й цилиндр Т„, (диапазон изменения 288-318 К задан);

• цикловая масса топлива в /-ом цилиндре (диапазон изменения 0,020-0,024 г задан).

Очередное значение /-го параметра определялось по уравнению

V = V + пу . г

'Ч/ШЛ I о, ,

где Л',„„„ - минимальное возможное для данного двигателя значение /-го параметра; ОХ, - диапазон изменения /-го параметра; £, - случайное число от 0 до 1. генерируемое датчиком случайных чисел. Для каждого двигателя Л', ,,„,. ДV, определяются экспериментальным или расчетным путем.

В таблице 2 приведены результаты пяти вариантов расчетов при изменении случайным образом следующих входных параметров по вариантам: 1. р,а: -давление на входе в/-й цилиндр двигателя:

Р«п'Ршм - давление на входе и выходе /-го цилиндра; 3- Рм1-Р«ых,'Т„, - давление на входе и выходе, а также температура на входе /-го цилиндра; -т- - цикловая масса топлива в /-ом цилиндре;

5- г, '^».т,, - давление на входе и выходе, температура на

входе и цикловая масса топлива в /-ом цилиндре. При анализе первого варианта расчета видно, что различия по цилиндрам оказались значительными: для индикаторной мощности цилиндров двигателя -14,9 %; среднего индикаторного давления - 16,8%; коэффициента остаточных газов - 12,3 %; коэффициента избытка воздуха - 15,5%.

Результаты последующих вариантов расчетов сведены в таблицу 3. Из анализа полученных данных следует, что неблагоприятное наложение. факторов приводит к разбросу по цилиндрам до 14,9 % при изменении рвх (вариант 1),

Таблица

Результаты расчетов при случайном изменении входных параметров

5 Е. Г} и Номер цилиндра Входные параметры Выходные параметры

Л,, Па РбЫХ> Па т^, к Би. г N.. Вт Рср,. Па V а

1 84000 98100 293,0 0,0220 9310 605000 0.0574 0.90

1 95800 98100 2.93,0 0,0220 10800 714000 0,0507 1.05

3 85500 98100 293,0 0,0220 | 9460 626000 0,0562 0.92'

4 90100 98100 293,0 0.0220 | 10300 683000 0.0528 0.98

М„„„. = 0.0614 кг/с; N = 37900 Вт: М„ = 67.6 Н-м:

о 1 86500 97400 293,0 0,0220 | 9630 638000 0,0550 0.93(

2 93900 143000 293,0 0.0220 1 9870 654000 0.0702 0.98

3 90800 97200 293,0 0.0220 10500 694000 0,0519 0.99(

4 86400 131000 293.0 0.0220 | 8750 580000 0,0718 I 0.90.

Л/,,,,,. = 0.0608 кг/с: N = 38700 Вт: Л/„ = 66,0 П-м:

1 84000 145000 291.6 0,0220 | 7960 527000 0.0814 0.86.

п 90100 113000 293.5 0.0220 \ 9910 657000 0.0597 0.96.

3 86800 138000 310.9 0.0220 1 7870 521000 (1,0795 0.84!

4 85500 130000 301.4 0.0220 3 8200 543000 0.0742 0.86'

М„,„с = 0.0567 кг/с: N = 33900 Вт; М,, = 57,9 11-м:

1 1 98100 98100 293,0 0,0200 10000 663000 0,0527 1.19(

2 | 98100 98100 293.0 0.0239 11600 767000 0.0485 0.99

4 98100 98100 293.0 0.0205 10200 679000 0.0520 1.16"

4 98100 98100 293,0 0.0220 10900 720000 0.0501 1.08:

\Г„т = 0.0684 кг/с: N = 42700 Вт; Л/„ = 72.8 Н-м;

1 91200 121000 304,2 0.0208 9510 630000 0.0644 0.99

2 2 95700 130000 307,6 0,0226 9680 641000 0,0662 0.94

3 87600 135000 315,4 0,0230 7660 508000 0.0786 0.81

4 85600 | 113000 314.7 | 0.0220 8050 533000 0.0682 0.84

.\/„„„ = 0,0576 кг/с: Л' - 34900 Вт: М, = 59.5 Н-м:

Таблица;

Максимальная степень неравномерности работы цилиндров

! Номер варианта ; Расчета Степень неравномерности, %

Р . * ср 1 У а

! 1 14,9 16,8 12,3 15,5

| 2 18,0 17,8 32,1 9,1

3 24,1 24,2 29,4 13,2

4 14,9 14.7 8,5 18,3

! 5 23,1 23,0 28,5 20,3

до 18 % при одновременном изменении ртршх (вариант 2), до 24,1% при одновременном варьировании рвх, рвых, Тсх (вариант 3), до 14,9% при изменении (вариант 4), до 23,1 % при одновременном изменении всех параметров р6х, раыи Т„д., gl| (вариант 5).

Результаты, полученные расчетным путем позволили выявить значительную неодинаковость работы цилиндров двигателя, которая в отдельных случаях может достигать 30-40 %, поэтому ее необходимо учитывать при определении текущих и интегральных характеристик двигателя.

Метод локальной ОН-спектрометрии позволил изучить неодинаковость процессов горения по цилиндрам, что не учитывалось общей математической мо делью рабочих процессов МДВС, т.е. такие особенности этих процессов, как, например, неодинаковость активности и длительности горения, образование сажи и угар масла вследствие изношенности отдельных цилиндров.

К сожалению, отсутствие в настоящее время какой-либо законченной теории неравновесных процессов горения не позволяет определить по яркости излучения молекулярных полос спектра концентрацию частиц в зоне горения и другие характеристики. Поэтому общепринятым является лишь сравнительный метод оценки яркости и продолжительности излучения, который и будет использоваться в дальнейшем.

Рис. 4. Импульсы излучения спектральной полосы радикала ОН при работе двигателей F-'ЗR RENAULT (а) и ВАЗ-21011 (о) по цилиндрам 1-4 (холостой ход, п = 900 об/мин)

На рис. 4 представлены результаты исследования спектральной разноци-линдровости отрегулированных двигателей F3R RENAULT и ВАЗ-21011, с одинаковой (± 6 %) компрессией по цилиндрам в режиме холостого хода. Для двигателя с моновпрыском топлива F3R RENAULT характерны непродолжительные по времени импульсы - пики горения, основание которых соответствует времени горения 5...6 мс (27...32 0 пкв). Интенсивность излучения I самого высокого пика условно принята за 1. Сажа в цилиндрах этого двигателя практически отсутствует, о чем для всех цилиндров свидетельствует синий цвет пламени, оцениваемый по индикатору качества смеси ИКС-1.

а

о

Для исследованного двигателя ВАЗ-21011 пики горения продолжительностью тгрр = 6...15 мс (32...80 0 пкв), регулярно регистрируются лишь для цилиндров 2 и 3. Растянутый "хвост" импульсов соответствует, видимо, излучению сажи, образование которой для достаточно изпошенногс двигателя вполне объяснимо. Концентрация сажистых частиц в этих цилиндрах невелика, поскольку цвет пламени по индикатору ИКС-1 - синий. Отметим, чтс в этом случае наличие сажи обнаруживается не по индикатору ИКС-1, а лишь пс характерной "хвостовой" форме импульсов излучения на осциллограмме. Этс является важным преимуществом использования спектрометрии, поскольку ' появление сажи в продуктах сгорания свидетельствует о горении масла и начале износа двигателя. В цилиндрах 1 и 4 пики горения заметны лишь изредка, преобладает излучение сажи, цвет пламени по индикатору ИКС-1, соответственно, желтый и фиолетовый.

Особо следует остановиться на структуре пика горении. Величина пика определяется не только излучением радикала и сажи. На рис. 3 видно, что сигнал 'фотоумножителя установленного вне полосы излучения радикала по-прежнему имеет пик горения. Он может определяться молекулярными реакциями окисления, создающими, как отмечено А.Гейдоном, свой "фоновый", сплошной спектр, а так же частью излучения СН, ОН и других молекул, "размытой" по всему спектру из-за рассеяния на мелких частицах сажи. То, что величина пика горения в значительной степени определяется фоном рассеянного сплошного спектра химических реакций подтверждается схожестью, во многих случаях подобием, пиков СН и ОН .

В табл. 4 для обоих двигателей даны средние интенсивности по каждому цилиндру, как результат обработки по осциллограмме амплитуд не менее семи последовательных импульсов. Там же приведена индикаторная мощность по цилиндрам Н , рассчитанная по экспериментальным значениям среднего индикаторного давления. Для цилиндров F3R RENAULT характерна корреляция этих величин - максимальные (в рамке) и минимальные (подчеркнуты) значения 1ср и N, соответствуют друг-другу. Отсутствие такой зависимости для ВАЗ-21011, с пробегом 50000 км, можно объяснить износом двигателя, угаром масла и образованием сажи. Примером является цилиндр 1 двигателя ВАЗ-21011. в котором повышенный угар масла можно объяснить высокими температурами головки . блока цилиндров вблизи выхода горячего охладителя, что снижает вязкость масла и способствует его просачиванию по штоку впускного клапана в течение такта всасывания. Образующаяся сажа снижает интенсивность излучения пика горения. Большее значение индикаторной мощности N в цилиндре 1 (и 4) связано, по-видимому, с большей емкостью канала всасывания, что улучшает наполнение цилиндра-.

Регулярные пики горения в цилиндрах 3 и 4, а также периодически наблюдаемые пики в цилиндрах 1 и 2 позволяют оценить время горения тгор как ширину основания пиков (рис. 4,6). При обработке осциллограмм удается выявить различие экспериментальных значений т,ор по цилиндрам 1-4: 13, 8, 6 и 11 мс (± 1,5 мс). Для изучения возможностей общей математической модели проведены расчеты для двигателя ВАЗ-21011, в которых варьировался коэффициент неполноты сгорания топлива % в каждом цилиндре. Значения обеспечивающие расчетное время горения тгор близкое к экспериментальному, приведены в табл. 5. Полученные результаты показывают, что данные спектрометрии можно эффективно использовать для вычисления с помощью общей модели рабочих процессов таких трудноопределяемых параметров, как коэффициент неполноты сгорания топлива.

Таблица 4

Средняя относительная интенсивность излучения радикала ОН и индикаторная мощность но цилиндрам двигателей

Цилиндры 1 2 3 Доверительный интервал

0.55_ 0,70 0,76 j ±0,12

RENAULT 1 M;, Вт 467 490 474 477 ! ±10 Вт

ВАЗ- Icp 0,45 o.so 0,71 i (142 i ±0,17

21011 Ni, Вт 1565 522 488 | 530 ! ±30 Вт

Таблица 5

Расчетные значения времени сгорания топлива при различных коэффициентах неполноты сгорания по цилиндрам двигателя ВАЗ-21011

i Цилиндры 1 2 3 4 i

! x 0,5 0,8 0,8 0,6 !

j T,„„, MC 14,7 7,6 7,6 11,9 j

Уменьшение опережения зажигания на 2° поворота коленчатого вала от оптимального практически устраняет пики горения с осциллограмм всех цилиндров ВАЗ-21011. Попытки настроить опережение зажигания и качество смеси в карбюраторе таким образом, чтобы заметно улучшить процесс горения во всех цилиндрах двигателя средней изношенности оказались неудачными. Если в цилиндре 4 удается получить пик горения, то в цилиндрах 2 и 3 горение становится неустойчивым, наблюдаются пропуски воспламенения - двигатель «троит». В цилиндре 1 из-за угара масла и, как следствие, пониженной температуры уско-

рить сгорание топлива не удалось. Этот, в общем-то ожидаемый результат мо; но исправить индивидуальной настройкой каждого цилиндра в системах, напр; мер, распределенного впрыска.

Особо следует отметить высокую чувствительность излучения полос рад] калов к организации горения в цилиндрах, отмеченную впервые М.Гётгером щ дизелей. На рис. 5 представлены импульсы излучения спектральных полос цилиндре 3 двигателя ВАЗ-21011 при регулировке винтом качества смеси ка бюратора. При этом скорость вращения коленчатого вала поддерживалась пра тически постоянной. Анализ показывает, что если обеднение смеси уменьша« амплитуду импульсов обоих радикалов, то обогащение уменьшает импульс гидроксила ОН и увеличивает импульсы СН, при затягивании горения во врем ни. Рост излучения в синей области спектра, где находится полоса С11, связан, первую очередь, с усилением излучения сажи в этой зоне. Активное образоваш сажи стимулируется избытком горючего и подтверждается желтым цветом пл, менп в индикаторе ИКС-!. Полоса гидроксила ОН находится в ультрафиолет! вой зоне, где фоновое излучение сажи мало в соответствии с законом Планка яркость полосы ОН на этом фоне в большей степени характеризует активное! радикалов и, тем самым, скорость реакций горения.

Данные рис. 5 можно обобщить в виде графиков рис. 6, каждая точка к< торых является результатом осреднения амплитуд 7-10 последовательных и пульсов излучения. Интенсивность излучения I дана в условных единицах. От режение зажигания ф з оценивалось по рискам на передней плоскости двпгате;п

0,05 с

ф|.''ш;в

О гуОНГ\_/

1

^он 0,5

□ д г*

¿а 0 а Ъчд а п

1с

СИ

0.5

1.5 а

Рис. 5. Импульсы излучения полос СН и ОН в цилиндре ВАЗ-21011 при регулировке качества смеси: а) а=1: 6) обедненное. а=1.3: в) обогащенное. а=0,5; (холостой ход, п = 900 об/мин)

Рис. б. Интенсивность излучения полос радикалов при различных углах опережения зажигания (а) и коэффициентах избытка воздуха (б) (холостой ход, п = 900 об/мин)

с помощью стробоскопа. Коэффициент избытка воздуха а вычислен по расходам бензина и воздуха, измерение расходов описано в гл. 3. '' "' "

Из графиков следует, что диагностику и регулирование ДВС или отдельного цилиндра необходимо проводить по яркости излучения радикала ОН, максимум излучения которого однозначно соответствует быстрому и полному сгоранию топлива. Отметим, что в работах М.Гётгера выбор полосы излучения ОН был вынужденным, так как для дизелей полосы С2 и СН в видимой области спектра маскируются мощным излучением большого количества сажи.

В заключении представлены основные результаты и выводы диссертации:

1. Разработано математическое описание рабочих процессов многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (МДВС) с внешним смесеобразованием, позволяющее рассчитать совместную работу всех цилиндров. Предложена оригинальная двухзонная модель тепловыделения, учитывающая геометрию камеры сгорания. Смоделированы впускная и выпускная системы двигателя, что, в конечном итоге, позволило более точно задать граничные условия в рамках общей модели.

2. Разработан алгоритм п программы расчета рабочих процессов многоцилиндрового двигателя. Произведена проверка общей математической модели рабочих процессов МДВС и модели тепловыделения по данным измерения давлений и расходов, подтвердившая их адекватность реальным рабочим процессам.

3. Проведены теоретические исследования рабочих процессов с целью оценки влияния основных эксплуатационных факторов на эффект разноцплиндровости двигателя. Получены коэффициенты чувствительности, позволяющие выявить основные причины, а также качественную и количественную степень разноцплиндровости.

4. Показано, что для двигателя с внешним смесеобразованием пик горения и, соответственно, амплитуду импульса излучения спектральных полос радикалов можно рассматривать как параметр, чувствительный к организации процесса горения. Данные спектрометрии можно использовать для. вычисления трудноопределяемых исходных коэффициентов с помощью общей модели рабочих процессов МДВС.

5. Результаты спектрометрии не всегда коррелируют с данными по измерению давлений, что связано с влиянием эксплуатационного износа двигателя (угаром масла), и позволяют выявить этот износ на начальной стадии в каждом из цилиндров.

6. Доказано, что использование узкой (например, синей) части видимого спектра для регулировки двигателя с внешним смесеобразованием приводит,

при обогащении смеси, к неверным результатам из-за сильного влияния излучения сажи в этой области спектра. В связи с этим предлагается производить диагностику и регулирование рабочих процессов в цилиндрах ДВС по яркости излучения спектральной полосы радикала ОН (длины волн 306...330 нм), находящейся в ультрафиолетовой области, где влияние сплошного спектра сажи практически отсутствует.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Должиков A.A., Кузьмина И.В., Сергеев А.Е:,Филин C.B., Хмелёв Р.Н., Чесноков С.А. Лабораторно-измерительный комплекс для исследования горения в ДВС. Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып. 3 - Тула.: ТулГУ, 1999, с. 10S-110.

2. Елагин М.Ю., Кузьмина И.В. Математическая модель и теоретические исследования рабочих процессов многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания. Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып.З -Тула.: ТулГУ, 1999, с. 104-107.

3. Елагин М.Ю.. Кузьмина И.В. Математическое моделирование термомеханических процессов в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания// Труды I Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» - Казань.: КГТУ-КАИ, 1999, с. 219-220.

4. Елагин М.Ю., Кузьмина И.В. Теоретические исследования рабочих процессов многоцилиндровых ДВС// XXXI Международный научный симпозиум ААИ, посвященный 135-летию МАМИ. Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров. Тез. докл. Секция «Совершенствование методов моделирования и оптимизации автотракторных средств и технологических систем для их производства. - М.: МГТУ. 2000, с. 61-63.

5. Елагин М.Ю.. Кузьмина И.В. Теоретические исследования термоме-ханичсских процессов многоцплиндровых двигателей внутреннего сгорания// XXVII Научно-техническая конференция ААИ. Автотракторостроепие. Промышленность и высшая школа/ Тез. докл. Секция «Поршневые и газотурбинные двигатели» - М.: МГТУ «МАМИ», 1999, с. 37-39.

6. Кузьмина И.В. Теоретические исследования многоцплиндровых ДВС// Лучшие научные работы студентов и молодых учёных технологического факультета.Сборник статей под ред. Дубенского Г.Г. -Тула.: ТулГУ, 2000, с.4-6.

7. Кузьмина И.В. Исследование спектров излучения пламён// Лучшие научные работы студентов и молодых учёных технологического факультета.Сборник статей под ред. Дубенского Г.Г. -Тула.: ТулГУ, 2000, с, 12-15.

8. Кузьмина И.В., Чесноков С.А. Волновые процессы в выпускном и впускном трактах ДВС// XVIII Международный семинар «Течения газов и плазмы в соплах, струях и следах». Тез. докл. - Санкт-Петербург.: БГТУ, 2000,- 112С.

9. Кузьмина И.В., Чесноков С.А. Моделирование волновых процессов в выпускных каналах ДВС. Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып. 3, 1999, с. 93-96.

10. Кузьмина И.В., Чесноков С.А. Применение спектроскопии в диагностике ДВС// XXXI Международный научный симпозиум ААИ, посвящённый 135-летию МАМИ. Приоритеты развития отечественного автотракторострое-ння и подготовки кадров. Тез. докл. Секция «Экология производства и эксплуатации автотракторной техники» - М.: МГТУ «МАМИ», 2000, с. 57-58.

Пиликано в печать <2-2. с>(1 Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типографская 2 Офсетная печать. Усл. печ. л. .-? . Усл. кр.-отт. С 3 . Уч. изд. л. /, Тираж /¿>£> экз. Закач , ■

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92. Рслакционно- издательский центр Тульского государственного университета. 300600, г. Тула, ул. Болднна, 151

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Особенности многоцилиндровых ДВС.

1.2. Обзор математических моделей ДВС.

1.2.1. Модели отдельных процессов.

1.2.2. Модели рабочего процесса.

1.2.3. Модели двигателя "в целом".

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧИХ

ПРОЦЕССОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ.

2.1. Математическая модель рабочего процесса в цилиндрах.

2.1.1. Исходные уравнения.

2.1.2. Рабочие уравнения.

2.2. Двухзонная модель тепловыделения.

2.2.1. Скорость горения.

2:2.2. Уравнения термодинамики.

2.2.3. Гэометрические соотношения.

2.2. 4. Проверка модели тепловыделения.

2.3. Модель кинематики двигателя.

2.4. Модели процессов в каналах ДВС.

2.4.1. Выпускная магистраль.

А. Тепловой процесс в выпускной магистрали.

Б. Волновой процесс в выпускном канале.

С. Конечно-разностное описание задачи.

Д. Методика решения задачи.

Е. Алгоритм решения задачи выхлопа.

Ж. Результаты решения на ЭВМ в выпускном канале.

3. Регрессионный анализ результатов решения.;.

2.4.2. Впускная магистраль.

2.5. Проверка адекватности созданного математического описания.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ И РАСХОДОВ.

3.1. Датчик давления.

3.2. Методика измерений и типичные результаты.

3.3. Выводы.

ГЛАВА 4. СПЕКТРОМЕТРИЯ В ДИАГНОСТИКЕ ДВС.

4.1. Краткий обзор литературы.

4.2. Описание спектрометра.

4.3. Градуировка спектрометра.

4.4. Спектр горения ацетилена в кислороде.

4.5. Типичные результаты.

4.5.1. Сканирование спектра без осреднения сигнала.

4.5.2. Сканирование спектра с осреднением импульсов излучения.

4.5.3. Регистрация яркости спектральных полос СН и ОН.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ.

5.1. Теоретические исследования работы МДВС.'.

5.1.1. Оценка неидентичности рабочих процессов МДВС при использовании модели тепловыделения Вибе.

5.1.2. Статистическая оценка неидентичности рабочих процессов МДВС при использовании двухзонной модели тепловыделения.

5.1.3. Оценка влияния входных параметров.

5.1.4. Причины неидентичности рабочих процессов в цилиндрах.

5.2. Спектрометрические исследования МДВС.

5.2.1. Различия спектральных полос излучения по цилиндрам.

5.2.2. Спектрометрия и математическая модель МДВС.

5.2.3. Спектрометрия при регулировках двигателя.

5.3. Выводы.

В современной транспортной энергетике широкое применение нашли многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания (МДВС). Сложность конструкции этих двигателей оправдывают их многочисленные преимущества. К принципиальным недостаткам МДВС необходимо отнести неодинаковость рабочих процессов в разных цилиндрах, обусловленную конструкционными особенностями блока цилиндров, впускной и выпускной магистрали, различиями в теплообмене, организации процессов горения и т.п. Это делает невозможным настройку каждого из цилиндров на оптимальный режим работы, так как образование топливной смеси происходят в общем агрегате - карбюраторе (смесительной камере), а установка опережения зажигания - в прерывателе-распределителе. Применение систем распределенного впрыска топлива, частично снимающее эту проблему, в нашей стране сдерживается отсутствием развитого сервиса по их ремонту и настройке.

Из обзора научно-технической литературы следует,, что существующие математические модели не рассматривают рабочие процессы одновременно во всех цилиндрах ДВС и не учитывают переменность граничных условий на входе и выходе двигателя. Использование результатов расчета рабочего процесса в одном цилиндре, с последующим обобщением на все цилиндры, не позволяет получить подробную информацию об особенностях процессов МДВС и, в частности, о проявлениях разноцилиндровости. В связи с невозможностью их устранения представляют интерес сравнительная оценка различий рабочих процессов в цилиндрах, чувствительность этих различий к управляющим воздействиям и возможность, хотя бы частичной, их компенсации. В качестве объекта исследования наиболее целесообразно выбрать среднестатистический двигатель, находящийся в эксплуатации, то есть

МДВС отечественного автомобиля с пробегом 50000-60000 км. Достаточно полное исследование проявлений разноцилиндровости требует применения экспериментальных методов исследования, причем не только обычных измерений давления (температуры), но и методов спектроскопии пламен, позволяющих оценить активность процесса горения в каждом из цилиндров. В связи с изложенным, задача математического моделирования и диагностики рабочих процессов МДВС является актуальной.

Целью диссертационной работы является построение математической модели рабочих процессов многоцилиндрового двигателя, рассматривающей одновременную работу всех цилиндров. В дополнение к этому - разработка спектроскопического метода диагностики двигателя средней изношенности, позволяющего оценить активность горения в каждом из цилиндров.

Объектом исследования являются многоцилиндровые двигатели с внешним смесеобразованием. Предметом исследования являются рабочие процессы, протекающие в цилиндрах двигателя.

Реализация поставленной цели потребовала решения следующих задач:

1. Анализ волновых явлений во впускном и выпускном трактах двигателя, разработка их математических моделей, подготовка, по результатам решения, граничных условий для модели рабочего процесса в цилиндрах двигателя.

2. Разработка математической модели, алгоритма и программы расчета многоцилиндрового ДВС, проверка адекватности математической модели рабочим процессам в двигателе по результатам измерений давлений, расходов топлива и воздуха.

3. Проведение расчетов для выявления возможностей модели и алгоритма, теоретические исследования эффектов разноцилиндровости.

4. Изучение спектральных характеристик пламени в МДВС. Разработка спектрометрического метода оценки активности горения и образования сажи в различных цилиндрах ДВС.

При решении поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы, основанные на применении методологии термодинамики открытых систем, теории рабочих процессов ДВС, их диагностики известными и новыми способами.

Научной новизной обладают следующие результаты:

• Математическая модель рабочих процессов многоцилиндрового двигателя, включающая оригинальную двухзонную модель тепловыделения и модели волновых процессов в присоединенных магистралях, используемые для расчета рабочих процессов каждого цилиндра и характеристик двигателя в целом.

• Спектрометрический метод диагностики двигателей с внешним смесеобразованием, позволяющий оценить локальную активность горения - в окрестности точки воспламенения каждого из цилиндров - по излучению полосы радикала ОН, излучению фона молекулярных реакций окисления и излучению сажи, названный методом локальной ОН-спектрометрии, который в настоящее время проходит патентную экспертизу. Результаты, полученные этим методом на двигателях с внешним смесеобразованием ВАЗ-21011 и F3R RENAULT.

Результаты решения поставленных задач представлены в настоящей диссертационной работе, которая состоит из введения, пяти глав и заключения. В первой главе представлен общий обзор литературы по теме диссертации. Отмечены особенности многоцилиндровых ДВС. Указано, что неравномерность распределения смеси по цилиндрам двигателя может быть весьма существенной и это оказывает заметное и разнообразное влияние на работу двигателя. Во второй главе изложена общая математическая модель рабочих процессов много

5.3. Выводы

1. При помощи разработанной математической модели проведены теоретические исследования с целью оценки влияния основных эксплуатационных факторов на неидентичность рабочих процессов в цилиндрах МДВС с внешним смесеобразованием.

2. Проведены расчеты максимальной степени различий, показавшие необходимость ее учета при определении текущих и интегральных характеристик двигателя. Расчетным путем показано, то при неблагоприятном наложении различных факторов максимальная степень отклонения по цилиндрам выходных характеристик достигает 30-40 %.

3. Получены коэффициенты чувствительности, позволяющие выявить основные причины неидентичности и их влияние на характеристики двигателя. Расчетным путем показано, что влияние таких эксплуатационных параметров как температура на входе в цилиндр и давление на выходе в меньшей степени оказывают воздействие на характеристики двигателя, что подтверждается литературными данными. Например, давление на выходе из цилиндра оказывает почти в два

126 раза меньшее влияние на характеристики двигателя, чем давление на входе.

4. Показано, что для двигателя с внешним смесеобразованием пик горения и, соответственно, амплитуду импульса излучения спектральных полос радикалов можно рассматривать как параметр, чувствительный к организации процесса горения.

5. Данные спектрометрии можно использовать для вычисления трудноопределяемых исходных коэффициентов с помощью общей модели рабочих процессов МДВС.

6. Результаты спектрометрии не всегда коррелируют с данными по измерению давлений, что связано с влиянием эксплуатационного износа двигателя (угаром масла), и позволяют выявить этот износ на начальной стадии в каждом из цилиндров.

7. Доказано, что использование узкой (например, синей) части видимого спектра для регулировки двигателя с внешним смесеобразованием приводит, при обогащении смеси, к неверным результатам из-за сильного влияния излучения сажи в этой области, спектра.

8. Предлагается производить диагностику и регулирование рабочих процессов в цилиндрах ДВС по яркости излучения спектральной полосы радикала ОН (длины волн 305.340 нм), находящейся в ультрафиолетовой области, где влияние сплошного спектра сажи практически отсутствует.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные результаты:

1. Разработано математическое описание рабочих процессов многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (МДВС) с внешним смесеобразованием, позволяющее рассчитать совместную работу всех цилиндров. Предложена оригинальная двухзонная модель тепловыделения, учитывающая геометрию камеры сгорания. Смоделированы впускная и выпускная системы двигателя, что, в конечном итоге, позволило более точно задать граничные условия в рамках общей модели.

2. Разработан алгоритм и программы расчета рабочих процессов многоцилиндрового двигателя. Произведена проверка общей математической модели рабочих процессов МДВС и модели тепловыделения по данным измерения давлений и расходов, подтвердившая их адекватность реальным рабочим процессам.

3. Проведены теоретические исследования рабочих процессов с целью оценки влияния основных эксплуатационных факторов на эффект разноцилиндровости двигателя. Получены коэффициенты чувствительности, позволяющие выявить основные причины, а также качественную и количественную степень разноцилиндровости.

4. Показано, что для двигателя с внешним смесеобразованием пик горения и, соответственно, амплитуду импульса излучения спектральных полос радикалов можно рассматривать как параметр, чувствительный к организации процесса горения. Данные спектрометрии можно использовать для вычисления трудноопределяемых исходных коэффициентов с помощью общей модели рабочих процессов МДВС.

128

5. Результаты спектрометрии не всегда коррелируют с данными по измерению давлений, что связано с влиянием эксплуатационного износа двигателя (угаром масла), и позволяют выявить этот износ на начальной стадии в каждом из цилиндров.

6. Доказано, что использование узкой (например, синей) части видимого спектра для регулировки двигателя с внешним смесеобразованием приводит, при обогащении смеси, к неверным результатам из-за сильного влияния излучения сажи в этой области спектра. В связи с этим предлагается производить диагностику и регулирование рабочих процессов в цилиндрах ДВС по яркости излучения спектральной полосы радикала ОН (длины волн 305.340 им), находящейся в ультрафиолетовой области, где влияние сплошного спектра сажи практически отсутствует.

1. Андерсон Д., Таннехил Д., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т., Т.1: Пер.с англ. М.: Мир, 1990.-384с.

2. Андреев В.И. Исследование возможностей улучшения распределения смеси по цилиндрам карбюраторного двигателя: Дисс. канд. техн.наук. М.: 1965.-184с.

3. Андреев В.И., Васин С.Н., Горячий Я.В., Черняк Б.Я. Распределение смеси в карбюраторном двигателе. М.:" Машиностроение", 1966,128с.

4. Апциаури А.З., Пурцхванидзе Г.Н. Исследование влияния неравномерности наполнения цилиндров двигателя КАЗ-642 на установке динамической продувки. Двигателестроение № 6, 1991г.

5. Арустамов Л.Х., Шендеровский И.М., Яхутль Д.Р.Математическое моделирование рабочего процесса бензиновых двигателей внутреннего сгорания,

6. Бенедиктов А.Р. Исследование процессов смесеобразования во впускном тракте автомобильного двигателя при впрыске бензина: Дисс. канд. техн. наук. М. 1976 - 209с.

7. Бурриель-Марти Ф. и Рамирес-Муньос X. Фотометрия пламени,- М.: Изд-во иностр. лит., 1962. 520с.

8. Бэр Г.Д. Техническая термодинамика/Под ред. В.М. Бродянского и Г.Н. Костенко. -М.: Мир, 1977. -520с.

9. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателя. М.: Машгиз, 1962.-271с. 10. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. - М.:

10. Машиностроение, 1977. -277 с. И.Гейдон А. Спектроскопия пламён. Пер. с англ. / Под ред. акад.

11. В.Н.Кондратьева; М.: Изд-во иностр. лит., 1959. 382 с. 12. Глаговский С.А. Использование динамических явлений во впускномIтракте для улучшения показателей автомобильного карбюраторного двигателя: Дисс. канд. техн. наук. М. 1973г.- 181с.

12. Гладких П.А., Хачатурян С.А. Предупреждение и устранение колебаний нагнетательных установок. М.: Машиностроение, 1964. -275с.

13. Гончар Б.М. Численное моделирование рабочего процесса дизелей. М.: Энергомашиностроение, 1968. - N2 7.

14. Двигатели внутреннего сгорания./Хачиян A.C., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др; Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высш. шк., 1985. - 311 с.

15. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для вузов. /Д.Н. Вырубов, H.A. Иващен-ко, В.И. Ивин и др. Под общ. ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

16. Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания /В.М. Кондрашов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов и др. М.: Машиностроение, 1990.-272 с.

17. Диксон Дж. Проектирование систем.-М.: Мир, 1969. -440 с.

18. Доброгаев Р.П. Определение неравномерности хода двигателя и угловых колебаний маховика при резонансе крутильных колебаний коленчатого вала. Двигателестроение №10-11, 1991г.

19. Должиков A.A., Кузьмина И.В., Сергеев А.Е.,Филин C.B., Хмелёв Р.Н., Чесноков С.А. Лабораторно-измерительный комплекс для исследования горения в ДВС. Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып. 3, 1999, с. 108-110.

20. Драганов Б.Х. Конструирование впускных и выпускных каналов ДВС. /Б.Х. Драганов, М.Г.Круглов, В.С.Обухова. Киев: Вищашк. 1987-147с.

21. Елагин М.Ю. Математическое моделирование нестационарных процессов в открытых термодинамических системах.-Тула.: ТГУ, 1995. -86с.

22. Елагин М.Ю., Кузьмина И.В. Математическая модель и теоретические исследования рабочих процессов многоцилиндровых двигате-лёй внутреннего сгорания. Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып.З Тула.: ТулГУ, 1999г, с. 104-107.

23. Елагин М.Ю., Поздеев Г.В. Об оценке влияния переменности теплоёмкости рабочего тела на показатели работы ДВС.// Известия Тул-ГУ: Вопросы проектирования и эксплуатации автотранспортных средств и систем. Выпуск 2. Тула : ТулГУ, 1998. - с. 166 - 169.

24. Ерохов В.И. Совершенствование систем смесеобразования и расчёт процессов двигателей 'внутреннего сгорания с принудительным воспламенением: Дисс. докт. техн. наук. М.: 1968, 236с.

25. Жмудяк Л.М. Оптимизация рабочих процессов дизелей и перспективных двигателей на ЭВМ. Барнаул: АлтТУ, 1992. - 98.

26. ЗО.Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И.Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1972.-375с.

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

28. Иващенко H.A., Кавтарадзе Р.З. Многозонные модели рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997.-57с.

29. Инзель Л.И. Основы глушения шума выхлопа ДВС. М.: Машгиз, 1949.-196с.

30. Иноземцев Н. В. Курс тепловых двигателей. М.: Оборонгиз, 1952.-472 с.

31. Иноземцев Н.В., Кошкин В.К. Процессы сгорания в двигателях. М.: Машгиз, 1949.

32. Кадышевич А.Е. Измерение температуры пламени. М.: Металлург-издат., 1961,-218с.

33. Карпов В.П. Закономерности горения в замкнутом объеме как основа рабочих процессов экономичных и малотоксичных поршневых двигателей. Автореф. дис. докт. наук. Черноголовка, ОИХФ АН СССР, 1981. -29 с.

34. Кауфман А., Шмидт Г. Глушение шума автомобильных двигателей. Пер.с.нем. М.-Л.: ОНТИ, ИКТП, 1936.-122с.

35. Киселёв Б.А., Тупикин В.Н. Повышение эффективности работ по расчётному определению с помощью ЭВМ параметров конструкции, связанных с протеканием рабочих процессов автомобильных двигателей. В сб. «Труды НАМИ», вып. 170., М. 1978г.

36. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций М.: Наука. 1974,-558с.

37. Корчемный Л.В. Упрощение расчёта некоторых параметров двигателя. М.: Отдел науч.-техн. пропаганды и информации. 1959, 47с.

38. Костин А.К., Елабугин В.А., Томилов В.А. О теплопередаче в быстроходном карбюраторном двигателе воздушного охлаждения. //ПермПИ. Сб. научн. трудов № 46. Пермь: Изд-во ПермПИ, 1966. с.83-88.

39. Костин А.К., Пугачев Б.П., Кочинев Ю.Ю. Работа двигателей в условиях эксплуатации: Справочник. /Под общ. ред. А.К. Костина. П.: Машиностроение, 1989. - 284 с.

40. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. М.:Физматгиз, 1963. -583 с.

41. Круглов М.Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1963. - 272 с.

42. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1979. - 615 с.

43. Крутов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. М.: Машиностроение, 1978. - 526 с.

44. Кузьмина И.В. Исследование спектров излучения пламён.// Лучшие научные работы студентов и молодых учёных технологического факультета.Сборник статей под ред. Дубенского Г.Г. Тула.: ТулГУ, 2000, с. 12-15.

45. Кузьмина И.В. Теоретические исследования многоцилиндровых ДВС// Лучшие научные работы студентов и молодых учёных технологического факультета.Сборник статей под ред. Дубенского Г.Г.-Тула.: ТулГУ, 2000, с. 4-6.

46. Кузьмина И.В., Чесноков С.А. Волновые процессы в выпускном и впускном трактах ДВС.// XVili Международный семинар «Течения газов и плазмы в соплах, струях и следах». Тез. докл. Санкт-Петербург.: БГТУ, 2000г, с.112.

47. Кузьмина И.В., Чесноков С.А. Моделирование волновых процессов в выпускных каналах ДВС.Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып. 3, 1999, с. 93-96.

48. Кутенёв В.Ф., Каменев В.Ф. Вредные выбросы автомобильных двигателей, нормирование и методы измерений. М.: МПУМАМИ, 1999г.-68с.

49. Ленин И. М. Теория автомобильных двигателей. М.: Машгиз, 1958. -272 с.

50. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах-М.: Мир, 1968.-592с.

51. Мамонтов М.А. Основы термодинамики тела переменной массы .Тула: Приокское книжное издательство 1970. 88 с.

52. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. -М.: Энергия, 1977. -346с.

53. Островский Г.Л. Снижение токсичности бензинового двигателя путём совершенствования системы регулирования мощности. Двигателе-строение № 8, 1980г.

54. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в ДВС. Ленинград: Изд-во ленинградского университета, 1985. -168с.

55. Петриченко P.M., Онософский В.В. Рабочие процессы поршневых машин. Л.: Машиностроение, 1972. - 168 с.

56. Поспелов Д.Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением. М.: Машиностроение, 1971. - 536 с.

57. Практикум по спектроскопии. Учебное пособие / Акимов А.И., Лебедева В.В., Левшина Л.В. и др.; Отв. ред. Левшина Л.В;.-М.: Изд-во МГУ, 1976,- 318 с.

58. Разработка САПР: В 10 кн. /под ред. Петрова A.B. М.: Высшая школа, 1984. - Кн. 1. Проблемы и принципы создания САПР. 172 с.

59. Расчёт и проектирование энергетических узлов и комплексов вооружения. // 4.1. Термогазодинамика энергоузлов с переменной массой рабочего тела: Монография. / Шипунов А.Г., Швыкин Ю.С., Юрмано-ва Н.П.-Тула : ТулГУ, 1997. 116с.

60. Рубец Д.А. Смесеобразование в автомобильном двигателе при переменных режимах. М.: Машгиз, 1948 -149с.

61. Рудой Б.П. Теория газообмена ДВС. Уфа: УАИ, 1978. - 110 с.

62. Рудой С.П. Прикладная нестационарная гидродинамика. Учебное пособие. УФА: УАИ, 1988.-184с.

63. Рындин В.В. Исследование нестационарного течения газа во впускном трубопроводе и неравномерности наполнения многоцилиндрового двигателя: Дисс. канд. техн. наук. М. 1977г. - 163с.

64. Свиридов Ю.Б., Кутенёв В.Ф. Две антитоксичные концепции автомобильного ДВС. //Автомобильные и тракторные двигатели.; Межвуз.сб. научных трудов. Вып. 13 / МГААТМ, 1996-207с.

65. Свиридов Ю.Б., Малявинский Л.В., Вихерт.М.М. Топливо и топливо-подача автотракторных дизелей -Л.: Машиностроение, 1979. -248с.

66. Скотта A.B. Исследование неравномерности распределение горючей смеси по цилиндрам карбюраторного двигателя на режимах разгона: Дисс. канд. техн. наук. М.: 1972.

67. Смирнова Т.Н., Пушкин С.Б., Серов Э.Н. Определение неравномерности распределения нагрузок по цилиндрам двигателя с помощью современной измерительно-вычислительной техники. Двигателе-строение № 10-11, 1991г.

68. Сорюс А.Ф. Исследование испарения бензина и выпадение его в плёнку в процессе карбюрации: Дисс. канд. техн. наук. М.:1971.

69. Спектральные приборы и техника спектроскопии. Рук-во по практ. занятиям / Нагибина И.М., Прокофьев В.К.; Л.:Машгиз. 1963.-270с.

70. Сычёв В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. М.: Наука, 1981. -195 с.

71. Тарасов К.И. Спектральные приборы. -Л.: Изд-во "Машиностроение", 1968.-388с.

72. Температурные измерения. Справ-к / Геращенко O.A., Гордов А.Н., Ерёмина А.К. и др.; Отв. ред. Геращенко O.A.; АН УССР. Ин-т проблем энергосбер-я.-Киев.: Наукова думка, 1989. 704 с.

73. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник/ Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560с.: ил. (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).

74. Теория двигателей внутреннего сгорания: Рабочие процессы. // Под ред. Дьяченко Н.Х. Л.: "Машиностроение", 1974. - 552 с.

75. Термические уравнения для процессов с переменной массой/Чистяков Ф.М., Ушаков А.П., Елагин М.Ю.//С6. науч. докл. 4 Всес. научн. конф. "Научно-технические проблемы и достижения в криогенной технике". (Криогеника 87м). 4.2. Балашиха, 1988. - С. 218-224.

76. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное издание в 4-х т., / Под ред. Глушко В.П. М.: Наука, 1983.

77. Третьяков Н. Синтез циклов карбюраторных двигателей с помощью ЭВМ. Динамика и прочность автомобиля и трактора // Межвузовский сборник научных трудов. М.: МАМИ, 1983.-С. 11-18.

78. Усов П.П., Сираж С.Н., Тимошенко Я.В., Румянцев В.Н., Попов В.А. Авт.свид.СССР № 1238185, кл. Н 01 Т 13/00, 1984.

79. Хачатурян С.А. Волновые процессы в компрессорных установках. М.: Машиностроение, 1983. -223 с.

80. Чесноков С.А. Математические модели теплофизики. Учебное пособие. Тула: ТулГУ, 1997.- 174с.

81. Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Учебн. пособ. М.: Машиностроение, 1989.-256с.

82. Электровакуумные электронные и ионные приборы. Справ-к / Кац-нельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов A.C.;-М., Энергия, 1970, т. 1,-672с.

83. Элементы автоматического проектирования ДВС. //P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др. Л.: Машиностроение, 1990. - 328 с.

84. Элементы систем автоматизированного проектирования ДВС. Алгоритмы прикладных программ/Под ред. P.M. Петриченко. Л.: Машиностроение, 1990,- 328с.

85. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача: Учеб. для неэнергетич. спец. втузов. М.: Высш. шк., 1988. - 479 с.

86. Benhassaine М., Champoussin J.S., Guerrassi N. Repatrion du frottement instane dans chaque segment et dans la jupe despistons d'un moteur.al-ternatif // Entropie. 1993. № 174-175. P. 119-126.

87. Hötger Michael / Einsatzgebiete der Integralen Lichtleit Meßtechnik // MTZ : Motortechn. Z. - 1995. - 56, № 5. - c. 278-280.

88. Hötger, M.; Nesse, А.; Mayr, В.: Die Integrale Lichtleit-Meßtechnik (ILM), 13. Internationales Wiener Motoren-symposium, Mai 1992.

89. Mayr, В.; Hötger, M.; Puschmann, H.: Integrale Lichtleit-Meßtechnik: Ein neuer Weg zur Untersuchung des Verbrennungprozesses in Dieselmotoren. In: MTZ 53 (1992) Nr 1.

90. Shiao, Yaojung, Pan, Chung-hung and Moskwa, J.J. (1994)'Advanced dynamic spark ignition engine modelling for diagnostics and control'. Int. J. of Vehicle Desing, Vol. 15, No.6, pp. 578-596.