автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Метод улучшения показателей работы дизеля подачей на впуск водородосодержащего газа

На правах рукописи УДК 621.436

□030532Э5

Сидоров Михаил Игоревич /

МЕТОД УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ ПОДАЧЕЙ НА ВПУСК ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА

Специальность: 05.04.02 - «Тепловые двигатели»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003053295

Работа выполнена на кафедре эксплуатации автотранспортных средств инженерного факультета Российского университета дружбы народов.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

доцент Бендик Михаил Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кустарев Юрий Степанович;

кандидат технических наук Сайкин Андрей Михайлович.

Ведущая организация: Научно-исследовательский

тракторный институт (НАТИ)

Защита диссертации состоится 15 февраля 2007 г. в 1400 часов в аудитории Б-304 на заседании диссертационного совета Д 212.140.01 в Московском государственном техническом университете «МАМИ» по адресу: 107023 г. Москва, ул. Б.Семеновская, д.38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета «МАМИ»по адресу: 107023 г. Москва, ул. Б.Семеновская, д.38. и на сайте www.mami.ru

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 107023 г. Москва, ул. Б.Семеновская, д.38, МГТУ «МАМИ», ученому секретарю диссертационного совета Д 212.140.01.

Автореферат разослан 200^г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.140.01 доктор технических наук, профессор

Бахмутов С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Автомобильный транспорт в настоящее время стал одним из основных источником загрязнения атмосферного воздуха, что наиболее заметно в больших городах. Несмотря на значительные усилия в области создания систем очистки отработавших газов автотранспортных средств, суммарный поток выбрасываемых в атмосферу вредных веществ не иссякает, так как количество автомобилей неуклонно растет.

Решение задачи обеспечения экологической безопасности автотранспорта базируется на разработке и оптимизационном выборе технологических схем, обеспечивающих достижение этой цели. На данный период наиболее признанными являются два направления: дальнейшее совершенствование и оптимизация рабочих процессов ДВС, в особенности с использованием альтернативных топлив и коренное изменение концепции силовой установки автомобиля на базе технологий преобразования химической энергии сырьевых ресурсов в электроэнергию. Оба пути проходят через узкую технологическую зону, связанную с получением связанных форм водорода и его освобождением наиболее эффективным и безопасным способом.

Основной проблемой применения водорода на транспорте является отсутствие инфраструктуры его производства в необходимых количествах для его массового использования. Кроме того, известные системы бортового хранения водорода неприемлемы для транспорта либо вследствие малой энергоемкости, либо вследствие технической сложности и недостаточной безопасности в эксплуатации и аварийных ситуациях. Одним из решении проблемы безопасного применения этого газа является его получение из жидких продуктов непосредственно на борту транспортного средства.

Среди жидких ¡гасителей водорода наиболее предпочтительными являются сырьевые продукты, которые обладают способностью химического преобразования (конвертирования) с выходом водородного газа при температурах, соизмеримых с располагаемым температурным уровнем «штатного» греющего теплоносителя - потока отработавших газов (ОГ) двигателя, в частности, метанол. В этом случае обуславливается реальная возможность использования «бесплатной» отходящей тепловой энергии для организации необходимого температурного режима конверсионного процесса, исключающая необходимость в дополнительном источнике теплоты.

Метанол может быть использован как альтернативное топливо для ДВС и как источник связанного водорода при модификации рабочего процесса двигателя. С точки зрения термокаталитического преобразования метанол представляет собой достаточно удачный объект для исследования: мольная доля водорода в его элементарном составе равна 2/3, его реакционная способность достаточно высока, в нормальных условиях метанол существует в жидком состоянии. Недостатками являются его ядовтость и довольно высокая летучесть.

К настоящему времени накоплен определенный опыт по разработке систем синтеза водородного газа из спиртовых топлив (метанола), в основном для двигателей с искровым зажиганием. Применительно к дизелям эта про-

блема исследована в меньшей степени, о чем свидетельствует относительно малое количество публикаций по данной проблеме.

Решение задач по социально важной проблеме экологической безопасности автомобильного транспорта определяет актуальность темы диссертации.

Цель работы: улучшение экологических и топливно-экономических показателей дизеля на основе применения добавки к основному топливу во-дородосодержащего газа, получаемого в автономной (бортовой) системе термокаталитической конверсии метанола.

Достижешге указанной цели обусловило необходимость решения следующих задач:

1. Провести расчетно-теоретическое исследование энергетического баланса системы дизель-реактор с целью согласования уровней располагаемого температурно-энергетического потенциала отработавших газов дизеля (греющего теплоносителя) и энергетических затрат на реализацию процесса химического преобразования метанола в водородосодержащий газ с учетом режимных параметров дизеля.

2. Сформулировать алгоритм управления рациональным расходом конвертируемого метанола по условию обеспечения наибольшей эффективности преобразования метанола в реакторе с максимальным выходом водорода в рабочем диапазоне изменения режимных параметров дизеля.

3. Разработать методику расчета параметров рабочего цикла дизеля, работающего на смеси дизельного топлива и водородосодержащего газа, с учетом закономерностей окисления азота.

4. Провести экспериментальные исследования на моторном стенде с целью проверки достоверности разработанной методики и результатов аналитического исследования и окончательного уточнения факторов, влияющих на эколого-экономические показатели дизеля и параметры системы конверсии метанола.

5. Экспериментально исследовать характер влияния режимных параметров дизеля на изменение компонентного состава синтезированного водородосодержащего газа и его реакционно-кинетической способности воздействия на внутрицилиндровые процессы двигателя.

6. Разработать рекомендации по повышению топливной экономичности и совершенствованию экологических качеств существующих и перспективных транспортных дизелей на основе предложенного метода.

Методы исследования. Методика исследования показателей рабочего процесса дизеля, работающего на смеси дизельного топлива и водородосодержащего газа, представляет собой совокупное сочетание расчетно-теоретичееких и экспериментальных работ. Проверка достоверности расчетов проводилась на основе сравнения данных моделирования и результатов экспериментальных исследований дизеля.

Достоверность и обоснованность научных положений и полученных результатов обусловлены:

- применением фундаментальных законов теории ДВС, газодинамики, теплофизики, термодинамики, а также их соответствием выявленным особенностям реальных процессов;

- использованием средств и методов натурных измерений на полноразмерном двигателе;

- экспериментально подтвержденным удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных результатов.

Научную новизну составляют: -методика расчета параметров рабочего цикла дизеля и образования оксидов азота, разработанная на основе существующих методов моделирования и адаптированная к условиям рабочего процесса двигателя, работающего на смеси дизельного топлива и водородосодержащих продуктов конверсии метанола;

-методика, позволяющая аналитически определить диапазон рационального варьирования расхода метанола по условию завершенности конверсионного процесса (алгоритма регулирования расходом метанола); -результаты исследования по согласованию рабочих характеристик термохимического реактора и дизеля в рабочем диапазоне изменения его режимных параметров.

Практическую ценность работы представляют: -алгоритм функционирования энергетической установки на базе дизеля и автономной (бортовой) системы получения водородосодержащего газа, используемого в качестве компонента смесевого топлива, практическая реализация которого позволяет улучшить энергетические и экологические показатели существующих и перспективных моделей дизелей; -техническое решение опытной системы конверсии метанола, адапгирован-ной к условиям системы питания дизеля 44 10,5/12, применение которой способствует улучшению его эколого-экономических качеств; -рекомендации по реализации рабочего процесса дизеля, работающего совместно с системой предварительного термохимического преобразования метанола в водородосодержащий газ, которые могут быть использованы специалистами при разработке малотоксичных энергетических установок транспортных средств.

Объектом исследования является энергетическая установка на базе дизеля 44 10,5/12 и бортовой системы получения водородосодержащего газа из метанола с использовагагем тепловой энергии ОГ.

Реализация результатов работы. Теоретические и расчетные результаты проведенного исследования переданы в ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» для ис-пользоватш при выполнении программы фундаментальных и поисковых исследований научного центра. Материалы диссертации и ее результаты используются в учебном процессе кафедры «Эксплуатация автотранспортных средств» РУДН при подготовке инженеров и аспирантов.

Апробация работы. Диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании кафедры «Эксплуатация автотранспортных средств» Российского

университета дружбы народов. По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на:

- международной научно-технической конференции «Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса», МАДИ (ГТУ), Москва, 2004 г.;

- международном симпозиуме, МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва, 2005;

- международной н/т конференции «Автомобиль и окружающая среда», ФГУП НИИАТ, Дмитров, 2005;

- X международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», ВлГУ, 2005, Владимир.

Публикации. Основные положения диссертации представлены в 9 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 125 страницах и содержит введение, четыре главы основного содержания, проиллюстрированного 11 таблицами и 38 рисунками, общие выводы и список использованной литературы из 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность проблемы и выбранного направления исследования, сформулирована его цель и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена анализу отечественного и зарубежного опыта по рассматриваемой проблеме. Основное внимание при анализе уделено исследованиям, посвященным проблеме использования водорода и водородосодержащих газовых смесей (синтез-газов) в качестве средств улучшения эколого-экономических показателей двигателей.

Исследования, посвященные проблеме получения и использования газовых компонентов, в том числе и водорода в качестве средства совершенствования показателей работы ДВС, проводились в разные периоды времени в научно-исследовательских и учебных центрах России, а также за рубежом. Исследовательские работы, отражающие развитие методов и средств физико-химического воздействия на процессы рабочего цикла двигателя, осуществлены такими учеными, как А.Н.Войнов, В.3.Махов, В.А.Звонов, Н.Н.Патрахальцев, И.О.Лернер, Е.Г.Пономарев, А.М.Сайкин и другие. Большой вклад в развитие тематики по использованию различных видов газов и их смесей, в том числе и водорода и водородосодержащих продуктов в качестве топлива ДВС внесли российские ученые: Д.Д.Матиевский, В.А.Вагнер,

A.Л.Карунин, В.Ф.Кутенев, Ю.С.Кустарев, Н.А.Хрипач, В.Ф.Каменев,

B.М.Фомин, А.Р.Макаров, В.И.Ерохов и другие.

Анализ и обобщение результатов выполненных по рассматриваемой проблеме исследований позволили сделать следующее заключение. • Ужесточение экологического законодательства, ограничивающего выброс вредных веществ ДВС, и снижение нефтяных запасов стимулируют развитие работ по разработке транспортных энергетических установок с улуч-

шенными эколого-экономическими качествами, при реализации которых предусматривается частичное или полное замещение традиционного топлива экологически более совершенными альтернативными энергоносителями.

• Использование водорода и водородосодержащих газов в качестве компонента смесевой топливной композиции или в качестве основного топлива для транспортных двигателей является эффективным способом улучшения их экологических и топливно-экономических показателей.

• Реализация на транспортных средствах автономного (бортового) процесса получения водородного газа из жидких углеводородных соединений обеспечивает наибольшую энергоемкость, рентабельность и эксплуатационную безопасность по сравнению с другими известными методами хранения и транспортирования этого газа.

• Использование для организации процесса получения водородного газа в системе выпуска ДВС (с учетом возможности утилизации энергии ОГ для его реализации) в качестве исходного сырьевого продукта жидких углеводородных соединений с низкой температурой диссоциации и с повышенным содержанием водорода (например, простейшие эфиры, спирты и др.) представляется наиболее энергетически целесообразным вариантом решения проблемы.

• Температурно-энергетическое состояние рабочего тела (используемого в качестве греющего теплоносителя) на выпуске двигателя меняется с изменением режимов его работы, что обуславливает необходимость в обеспечении гибкой адаптации системы конверсии к специфическим условиям ДВС на основе углубленного, взаимосвязанного изучения располагаемых и затратных составляющих энергетического баланса конверсионного процесса и теплоносителя (ОГ).

• Некоторые аспекты влияния водородосодержащих продуктов конверсии спиртового топлива на внутрицилиндровые процессы дизеля и механизмы формирования токсических веществ, в частности, оксидов азота до настоящего времени изучены недостаточно полно. Это обуславливает необходимость в проведении углубленных теоретических исследований характера и эффективности этого влияния.

На основе изложенного выше определены цель и основные задачи диссертационной работы.

Во второй главе проведено теоретическое исследование показателей работы опытной энергетической установки в составе дизеля и системы термохимического преобразования метанола в водородосодержащий газ. Согласно предложенному алгоритму функционирования данной установки, генерируемый из метанола водородосодержащий газ поступает в рабочее пространство дизеля через впускной трубопровод вместе с воздушным зарядом, где он воспламеняется и сгорает при впрыскивании в цилиндр дизельного топлива.

В начальном разделе главы, опираясь на известные положения теории химической кинетики и катализа, проанализированы возможные механизмы воздействия водородосодержащих продуктов конверсии метанола на внутри-цилиндровые процессы дизеля, определяющие его эколого-экономические показатели. При этом введенный в рабочее пространство дизеля свободный (химически не связанный) водород рассматривается как поставщик активных частиц, весьма подвижных в среде реагирующих углеводородов.

В результате воздействия активных частиц условная энергия активации основной массы толливно-воздушной смеси, характеризующая её реакционную способность, уменьшается, что связано с уменьшением участия в суммарном химическом процессе реакций самозарождения, которые требуют значительно больших энергий активации. Можно предположить, что присутствие дополнительно количества водородного компонента (продуктов его диссоциации) в рабочем пространстве дизеля обуславливает возможность реализации промотированного процесса сгорания основной топливно-воздушной смеси.

Известные из работ проф. Воинова А.Н. данные исследований систем с промоторованным горением указывают на то, что процессы активации молекул окислителя и углеводородов весьма чувствительны к воздействию даже незначительных доз активных компонентов. Это в первом приближении дает основание полагать, что применение добавок синтезированных из метанола водородосодержащих продуктов позволит расширить пределы оптимального управления процессами рабочего цикла дизеля.

По результатам проведенного исследования энергетического баланса системы дизель-реактор выявлен оптимальный алгоритм регулирования массовым расходом метанола Gm через систему питания, который однозначно определяется калориметрическими параметрами теплоносителя (ОГ) и его массовым расходом:

Gm = ^^ ■GorCp01 (Т'ог - 573 ),

где Gor, Ср" , Т'ог - расход, средняя изобарная теплоемкость ОГ и их температура на входе в реактор соответственно.

Таким образом, оптимальный расход метанола через реактор по условию завершенности конверсионного процесса возрастает с ростом нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля вследствие повышения температуры ОГ и их расхода через реактор.

Для выбора наиболее целесообразных решений по совершенствованию рабочего цикла дизеля, работающего на традиционном топливе с добавкой водородосодержащего газа, разработана методика расчета на основе методов классического моделирования. Математическая модель рабочего цикла сформирована в виде подмоделей: 1) процессов газообмена; 2) процесса сжатия; 3) процессов сгорания - расширения.

При моделировании процесса сгорания рабочее тело делится на две зоны: • зону несгоревшей смеси, характеризуемую массой т„ , температурой Т„, удельными изохорной теплоемкостью с„„ изобарной теплоемкостью сри\

• зону сгоревшей смеси, характеризуемую массой ть, температурой Ть, удельными изохорной теплоемкостью с„ь, изобарной теплоемкостью срЬ.

Согласно закону сохранения текущие значения масс для несгоревшей и сгоревшей частей заряда описываются уравнениями:

<1ть с1<р ¿тк с1<р

(¡ти с1/р

= 0

dQxl

Ни с1гр

Уравнения сохранения энергии для этих частей заряда имеют вид:

dtp dtp

dQ^ dtp

^L dtp

а уравнения состояния в дифференциальной форме: 1 dp 1 dV„ 1 dm,, 1 dT.

(Н.-ЪТ^ + ы

dtp

{H.-RjA+mbC, dtp

dTh dV. dtp dtp

= 0-

= 0

P dtp Vu

dtp dVk

P dtp Vb dtp

1

dp + 1

mu dtp 1 dmb Щ dtp

= 0-

Tu dtp

-1^ = 0 Tb dtp

где Кю Ль, Уи, Уь - газовые постоянные, объемы рабочего тела для несгоревшей и сгоревшей частей заряда ; <2цЬ, <2т - количество теплоты, передаваемой в стенки камеры сгорания зонами сгоревшей и несгоревшей частей заряда; С?хь - количество теплоты, выделившейся в сгоревшей части заряда с учетом потерь на диссоциацию; р - давление в цилиндре.

Моделирование рабочего процесса дизеля проводилось с учетом элементарного и массового составов компонентов топливной смеси. Исходными показателями такого процесса, вычисляемыми по внешним параметрам (расходам воздуха, дизельного топлива и водородосодержащего газа), являются средний по двигателю коэффициент избытка воздуха (а), массовая доля водородосодержащего газа (<5„) в общем расходе топливной композиции и др.

Теплообмен между зонами рабочего тела и стенками камеры сгорания моделировался с помощью уравнения Ньютона - Рихмана. Для определения текущего коэффициента теплоотдачи а„ использовалась зависимость проф. Р. 3. Кавтарадзе:

=

л/Дг

С, +с2

Н-Ах

где Ь = ^¡Л ■ ср ■ р - коэффициент проникновения теплоты для пограничного

слоя; С; и Сг - эмпирические коэффициенты; X и р - теплопроводность и плотность рабочего тела; ср„ и срь - изобарные теплоемкости для зон свежего заряда и продуктов сгорания соответственно, определяли как:

ср = 0,0963-7;,, + 1005; ср = 0,0762-Тср + 837,4.

Величину Ах рассчитывали, исходя из того, что Л<р = т-Ат (со - угловая скорость вращения вала дизеля). Относительная доля тепловыделения Ах для каждого расчетного шага А<р определяли с учетом принятого при моделировании закона тепловыделения (И.И.Вибе).

При этом учитывалось влияние на параметры характеристики тепловыделения присутствие в горючей смеси водородосодержащих продуктов конверсии метанола (Л.Е.Магидовичу.

и ^Х. I « Г

ёцт^ит , \+%ЦН г"иН2\

¿<Р 8цГИиТ+8щПНШ1

где '¿щп, НиТ, Ни}!2 - цикловая подача, низшая теплота сгорания дизель-

(¿Хг II

ного топлива и водорода; —-— , —— ,- скорость результирующего теп-

с1<р ¿¡р (¡<р

ловыделения при сгоршши смесевого, дизельного топлива и водорода соответственно.

Процесс окисления азота моделировался с использованием цепного механизма, разработанного Я.Б.Зельдовичем, согласно которому выход N0 обусловлен максимальной температурой горения смеси, концентрацией основных компонентов в продуктах сгорания и не зависит от химической природы топлива, участвующего в реакции горения. Концентрация оксида азота в продуктах сгорания находилась интегрированием уравнения О.Ь.Ваи!ск: с1С

- = к1УС0Сы — К1КСн0Си + КгуСц ■ С0 — ат 2 г

— КгкСтС0 + к3уСыСон — кзяС д.0С н где к1У, к|К, к2У, кж, кЗУ, кт - константы скоростей реакций; Сцо, Со , С ц, 0>, > ., Соп, С„, - концентрации N0, О, И, 02, ОН, Н в зоне продуктов сгорания, которые определялись с учетом температуры продуктов сгорания, давления в цилиндре и концентрации реагирующих веществ по известным методикам.

Константы скоростей реакций определялись по формулам К. Рана5: К„ = 4,93 • 10'° • Г0,0"2 ехр^- ; =1,6-1010;

К„ = 1,48 -105 - Т15 ехр[- ; К2Я = 1,25 • 10« • Г1,612 ехР[- };

К№ = 4,22 -10'°; К1Я = 6,76.10». 7""0,2'2 ехр[- ;

Для проведения расчетно-теоретических исследований, на базе разработанной математической модели, была написана программа расчета параметров рабочего цикла дизеля и образования оксидов азота для реализации на ПЭВМ. Для разработки, отладки и правильного функционирования программа была разбивать на самостоятельные части (подпрограммы) - программные

модули. Так как математическое моделирование исследуемых процессов сводится в основном к решению систем дифференциальных уравнений, в состав программных модулей входит отдельный модуль, реализующий процедуры решения таких уравнений.

Проверка достоверности методики расчета проводилась поэтапно. Сначала оценивалась достоверность расчета параметров рабочего цикла исследуемого дизеля. Сравнение результатов расчета и данных испытаний на поминальном режиме работы двигателя на дизельном топливе и с добавкой 10% продуктов конверсии метанола по эффективной мощности (рис. I) и эффективному расходу топлива (рис.2) показало, что погрешность при расчете этих показателей не превышает 7% , что позволяет судить об удовлетворительной достоверности использованной модели рабочего цикла дизеля,

N е,кВ т

■iii

211

Рис. 1. Результаты сравнения данных расиста и эксперимента по величине эффективной мощности л.чя дизеля 44 10,5/12 при его работе на номинальном режиме с различными

топлнвами.

£?в, г/хВтч

280

260

240

Рис 2 Результаты сравнения данных расчета и эксперимента по величине аффективного расхода топлива для дизеля 44 10,5/12 при его работе на номинальном режиме с различными топливами.

На последующем этапе проводилась оценка достоверности расчета образования NOt при сгорании смеси дизельного топлива и в о дор о до содержащего газа путем сравнения расчетных результатов с данными, полученными при стендовом испытании дизеля, в результате чего было установлено, что они удовлетворительно согласуются друг с другом. Их расхождение, например, для режима номинальной мощности - не превышает 6,5% (рис.З).

□ Расчет

100 4 ДТ

90И, Д T + 1 0"£ ПКМ

.......

■ Опыт □ Расчет

-

100% ДТ 90%ДТ+ 10% ПКМ

О 10 20 30 40 SO

Fi, град. п. к. а.

Рис.3. Изменение содержания оксидов азота в продуктах сгорания смесевого топлива по углу поворота в ¡та двигателя при его работе на режиме номинальной мощности: — - расчет; — - замеренное содержание NOx в OF

В третьей главе обосновывается цель и задачи экспериментальных исследований, излагаются методики проведения исследований, а также дается оценка точности проведенных измерений и погрешностей опытов.

Для проведения испытаний разработана конструкция реактора конверсии метанола, функциональные параметры которого были адаптированы (с учетом результатов расчетного анализа) к условиям работы дизеля 44 10,5/12. Его краткая характеристика: " объем реакционного пространства - 1,26 дм3',

■ коэффициент конверсии <рк при объемных скоростях не более 3000 ч-' -не менее 92%;

• номинальная производительность: но продуктам конверсии метанола -1,2 кг/ч, по водороду - ¡50 г/ч\

• габаритные размеры реактора: длина 610 мм, диаметр 340 мм.

Рис.4. Общий вид испытательного стенда.

Эксперимент

В соответствии с задачами данного исследования в лаборатории кафедры эксплуатации транспортных средств РУДН создан испытательный стенд (рис.4 и 5) с дизелем 44 10,5/12, который оснащался устройствами для измерения и контроля параметров дизеля и системы конверсии метанола.

/и

Рис. 5.Схема испытательного стенда: 1 - дизель; 2 - балансирная электрическая машина; 3 - воздушный ресивер; 4 - газовый счетчик; 5 - воздушный фильтр; б - реактор конверсии метанола; 7 -газовый клапан; 9 -вентилятор; 10 - блок газоаналитической аппаратуры; 11 - бак для дизельного топлива; 12 - расходомер дизельного топлива; 13 - тахометр частоты вращения коленчатого вала; 14 -индикатор расхода воздуха; 15 - бак для метанола; 16 - насос; 17 - фильтр; 18 - регулятор расхода метанола; 19 - расходомер метанола.

Для измерения компонентного состава ОГ и продуктов конверсии метанола стенд оборудован газоаналитической аппаратурой, входящей в состав стандартного измерительного комплекса У]БА-4000 (Италия), который изображен на левом поле рис.4.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу результатов исследования показателей энергетической установки в составе модернизированного дизеля 44 10,5/12 и бортовой системы для получения водородосодержащего газа, используемого в качестве компонента смесевого топлива.

Началу проведения экспериментальных исследований прошествовала предварительная проверка функциональной адаптации к условиям дизеля и эффективности работы опытного образца реактора. Установлено, что практически полная {(рк -100 %) конверсия метанола достигается в реакторе при температуре 310°С и выше. Процесс частичной диссоциации метанола начинается уже при температурах порядка 250°С (рис.6), что обуславливает возможность неполной конверсии метанола с выходом некоторого количества водородного компонента даже на режимах работы дизеля с дефицитом по температуре.

При этом в компонентном составе продуктов неполной конверсии метанола наряду с целевыми продуктами конверсии (Н2 и СО) содержатся пары не прореагировавшего метанола.

нг. со. ч

250 270 290 310 f°C

Рис. 6. Температурные характеристики процесса конверсии метанола

Результатами последующего испытания энергетической установки на фиксированном нагрузочном режиме дизеля установлено, что повышение экономичности его цикла и снижение удельного расхода теплоты qe происходит по мере роста относительного содержания продуктов полной конверсии метанола ¿w„ (и, соответственно, водорода) в составе смесевого топлива, где S„KM = GniaiKGnm + бт) 100%. Снижение qc наблюдается до 8пкм = 10%, после чего оно приостанавливается и далее по мере роста содержания в составе смесевого топлива продуктов конверсии метанола величина удельного расхода теплоты обнаруживает тенденцию к повышению (рис. 7).

о*.

МДж/кВт-ч

Рис.7. Влияние относительного содержания ПКМ и водорода в составе смесевого топлива на экономические показатели дизеля (Ре = 0,55 МПа, п = 2000 мин"1).

Это объясняется тем, что в рассматриваемом случае (5пкм = 10%) наблюдается энергетический баланс для системы дизель-реактор, когда потребляемая реактором тепловая энергия и располагаемый энергетический потенциал теплоносителя (ОГ) становятся соизмеримыми.

При последующем увеличении <5>„к„ (и соответствующего увеличения расхода метанола) энергетические затраты на организацию завершенного процесса конверсии данного количества метанола уже не могут быть компенсированы располагаемым энергетическим потенциалом теплоносителя (ОГ), и этот процесс становится незавершенным, то есть малоэффективным.

При снятии нагрузочной характеристики дизеля (рис. 8) для всех режимных точек расход метанола (продуктов его конверсии) через систему питания изменялся в соответствие с рассмотренным выше алгоритмом управления расходом.

- при работе на дизельном топливе; р«,мп»

...... при работе на дизельном топливе с довлением водород ©содержащего газа.

Рис.8. Нагрузочная характеристика дизеля.

При значениях среднего эффективного давления ре, не превышающих 0,2 МПа, показатели дизеля при его совместной работе с реактором практически не отличаются от штатных показателей (работа на дизельном топливе). При дальнейшем повышении нагрузки и соответствующем росте температуры ОГ на входе в реактор (свыше 280°С) наблюдается плавное улучшение экономических показателей двигателя благодаря тому, что реактор постепенно начинает выходить на рабочий тепловой режим. На режиме дизеля, соответствующему Ре = 0,55 МПа, удельный расход теплоты дс снижается на 8,5% по сравнению с традиционным дизельным циклом.

Наблюдаемое повышение эффективности рабочего цикла дизеля, работающего на традиционном топливе с добавлением водородосодержащего газа, обусловлено не только достигнутым совершенствованием (промотирова-нием) процесса сгорания, но также и вследствие частичной термохимической регенерации (утилизации) теплоты ОГ, что подробно было исследовано в ряде других работ и в данной диссертации не рассматривается.

Экологические показатели, характеризующие качественное изменение рабочего процесса дизеля при его работе на смесевом топливе, в состав которого входит водородосодержащий газ, представлены на графиках рис. 9 и 10.

Рис.9 . Изменение содержания в отработавших газах токсических компонентов в зависимости от относительного содержания водорода в смесевом топливе (ре = 0,55 МПа, п = 2000 мин'1).

Из приведенных на рие.9 данных видно, что по мере повышения относительного содержания продуктов конверсии (водорода) в смесевом топливе содержание в ОГ основных токсических компонентов - оксидов азота (МОх) и сажи (С) уменьшается. При этом концентрация монооксида углерода (СО) несколько возрастает, что объясняется тем, что продукты конверсии метанола в своем составе содержат этот газовый компонент, который при неполном сгорании в камере сгорания двигателя обуславливает дополнительный фон СО в составе отработавших газов на выходе дизеля.

при работе нз дизельном топливе Рв,МПа

при работе на дизельном топливе с добавлением водородосодержащего газа.

Рис. 10. Экологические показатели дизеля.

При работе дизеля на режиме, близком к номинальному (Ре = 0,55 МПа), присутствие в смесевом топливе водородного реагента способствует снижению содержания сажи (С) в ОГ на 45 %, оксидов азота на 16 % при не-

значительном возрастании концентрации в отработавших газах дизеля СО, регистрируемой перед их входом в реактор (рис. 10). Однако, при отборе проб ОГ на выходе реактора (оснащенного каталитической секцией дожигания продуктов неполного сгорания ОГ) присутствие в них монооксида углерода практически не обнаруживалось. Следует заметить, что пониженное содержание сажи в ОГ дизеля, работающего на смесевом водородно-дизельном топливе, предопределяет возможность его форсирования по пределу дымления.

Результаты экспериментального исследовашга подтвердили данные теоретического прогнозирования. Эффективность конверсионного процесса (в том числе, по расходу метанола) возрастает с ростом нагрузочного и скоростного режимов работы дизеля вследствие повышения температуры ОГ и их расхода через реактор, совокупно обуславливающих уровень температурно-энергетического потенциала теплоносителя.

В заключении следует отметить, что концепция создания для транспортных средств энергетической установки в составе дизеля и бортовой системы для получения водородного газа из жидкого водородосодержащего продукта представляется достаточно перспективной.

Практическая реализация подобной концепции не требует переналадки существующих технологий двигателестроительной отрасли, и не связана с серьезными техническими и финансовыми затратами. Основной элемент конверсионной системы - реактор представляет собой простейшую конструкцию теплообменного аппарата с каталитической начинкой. Массовые и габаритные характеристики реактора (в объеме обычного глушителя) обеспечивают удобство его компоновки в выпускной системе двигателя.

Важным стимулом дальнейшего развития предлагаемого метода функционирования энергетической установки является то, что он обладает возможностями совокупного совершенствования установки по комплексу показателей. Его реализация, в частности, позволяет утилизировать отходящую тепловую энергию, совершенствовать процессы сгорания, улучшать экологические качества установки, обеспечивая при этом задачи ресурсосбережения вследствие частичной замены традиционного нефтяного топлива альтернативным энергоносителем из возобновляемых сырьевых источников.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан метод улучшения экологических и топливно-экономических показателей дизеля 44 10,5/12 на основе применения добавки к основному топливу водородосодержащего газа, использование которой позволяет, в частности, на номинальном режиме снизить дымность ОГ на 45%, выбросы оксидов азота - на 16% и уменьшить удельный эффективный расход теплоты на 8,5%.

2. Проведено теоретическое исследование энергетического баланса системы дизель-реактор. На основе полученных данных разработана конструкция реактора, адаптированного по своим функциональным параметрам к условиям работы дизеля 44 10,5/12, а также предложен закон управления ра-

циональным расходом конвертируемого метанола по условию обеспечения наиболыпе эффективности преобразовшгая метанола и максимального выхода водорода для всего рабочего диапазона изменения режимных параметров дизеля.

3. Разработана методика расчета параметров рабочего цикла дизеля, работающего на смеси дизельного топлива и водородосодержащего газа, определены закономерности окисления азота при её сгорании. По результатам расчетного исследования разработан ряд мер, способствующих повышению эколого-экономических показателей дизеля 44 10,5/12.

4. Экспериментальным исследованием на моторном стенде проведена проверка достоверности разработанной методики и результатов расчетного анализа, а также уточнены факторы, обусловливающие влияние на эколо-го-экономические показатели цикла дизеля 44 10,5/12 добавки водородосодержащего газа. Подтверждено удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных результатов, в частности, для номинального режима работы дизеля максимальная погрешность расчета его эффективных и экологических показателей не превысила 7%.

5. Экспериментально исследован характер влияния режимных параметров дизеля на изменение компонентного состава синтезированног о водородосодержащего газа и его реакционно-кинетической способности воздействия на внутрицилиндровые процессы, обуславливающие его эколого-экономические характеристики. Установлено, что с ростом скоростного и нагрузочного режимов дизеля при соответствующем повышении эффективности конверсионного процесса содержание основного целевого продукта - водорода в составе синтезированного газа увеличивается, в пределе достигая своего равновесного (максимального) значения ~ 65%.

6. Разработаны технические решения и рекомендации по рациональной их реализации на дизеле с автономной системой получения водородосодержащего газа из метанола, которые могут быть использованы на всех существующих и перспективных моделях дизелей с целью улучшения их энергетических и экологических показателей.

Основные положения duccepmaifuu опубликованы в следующих трудах:

1. Каменев В.Ф., Сидоров М.И., Хрипач H.A. Анализ влияния продуктов конверсии жидких углеводородных юплив на топливно-экономические и экологические показатели двигателя //Автомобильные двигатели,- Сб. научных трудов. -М.: ГНЦ РФ-ФГУП «НАМИ»,- 2004,- С.80-88.

2. Бенднк М.М., Фомин В.М., Сидоров М.И. Метод регенерации энергии ОГ дизеля, работающего совместно с системой конверсии метанола // Материалы международного симпозиума. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана.- 2005,- С.140-142.

3. Бендик М.М., Фомин В.М., Сидоров М.П. Применение водородного газа в качестве моторного топлива транспортных средств // Материалы международной н/п. конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей»,- Владимир: ВлГУ, 2005,- С.35-36.

4. Бендик М.М., Фомин В.М., Сидоров М.И. О возможности утилизации химической энергии отработавших газов двигателя // Материалы международной н/п. конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей»,-

Владимир: ВлГУ, 2005,- С.27-28.

5. Бендик М.М., Фомин В.М., Сидоров М.И. Повышение эффективности использования энергии топлива в рабочем цикле поршневого двигателя // Материалы международной н/п. конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей»,- Владимир: ВлГУ, 2005,- С.28-29.

6. Фомин В.М., Макаров А.Р., Бендик М.М., Сидоров М.И. Проблемы развития водородного транспорта // Известия Тульского государственного университета,- Серия «Автомобильный транспорт».-Вып. 10,- 2006.-С.281-287.

7. Фомин В.М., Сидоров М.И., Филичкин A.B., Герасименко С.А. Метод совершенствования эколого-экономических показателей двигателей // Известия Тульского государственного университета,- Серия «Автомобильный транспорт».-Вып. ¡0,- 2006,-С.287-295.

8. Бендик М.М., Фомин В.М., Сидоров М.И., Герасименко С.А. Водородная энергетика автомобильного транспорта: зарождение и современное состояние // Горный информационно-аналитический бюллетень,- Изд-во Московского государственного горного университета, 2006,- №12,- С. 155-160.

9. Бендик М.М., Фомин В.М., Сидоров М.И. Применение водорода в качестве компонента смесевого топлива для транспортных дизелей // Горный информационно-аналитический бюллетень,- Изд-во Московского государственного горного университета, 2006,- №12.-С. 161-167.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ КАК СРЕДСТВО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ.

1.1. Проблемы экологии и энергетики транспорта.

1.2. Альтернативные виды топлива для дизелей: состояние проблемы и перспективы развития.

1.3. Водород как перспективное топливо для ДВС.

1.4. Способы получения водородного газа на борту транспортного средства.

1.5. Влияние продуктов конверсии спиртового топлива на внутрицилиндровые процессы дизеля и изменение его экологических качеств.

Использование мобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества выдвигает ряд серьезных социальных проблем, среди которых одно из первых мест занимают проблемы защиты окружающей среды и сохранения природных ресурсов. Транспортные средства - основные потребители энергии и одни из главных источников загрязнения атмосферы.

Поэтому главные направления совершенствования транспортных энергоустановок в настоящее время определяются двумя важнейшими социально-экономическими аспектами:

- рациональное использование топлива нефтяного происхождения, в том числе, замена его альтернативными энергоносителями;

- снижение вредного воздействия транспортных средств на окружающую среду.

Постоянно ужесточающиеся требования по ограничению выброса вредных веществ транспортными средствами и экономии энергоресурсов требуют от производителей разработки принципиально новых энергетических установок, работающих на новых экологически чистых видах топлив ненефтяного происхождения.

Особое место среди альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания отводится водороду. Учитывая огромные ресурсы водорода в природе и возможность его получения из возобновляемых сырьевых источников, например, растительных, немаловажную роль играет то, что при использовании его в качестве топлива на транспортных средствах создаются возможности практической неисчерпаемости данного энергоносителя. Водород обладает чрезвычайно высокой массовой энергоемкостью (почти в 3 раза большей, чем у традиционных нефтяных топлив), уникальными кинетическими характеристиками сгорания.

Важным свойством водорода является также то, что в условиях реагирующей углеводородно-воздушной среды он может выступать в роли химически реакционно-активного компонента (промотора), оказывающего эффективное воздействие на кинетические параметры внутрицилиндровых процессов, в том числе, и на кинетический механизм образования токсических компонентов продуктов сгорания.

Однако, применение водорода в качестве моторного топлива транспортного средства в настоящее время упирается в проблему энерговооруженности (запаса хода) автомобиля. Существующие системы хранения водорода неприемлемы для транспорта либо вследствие малой емкости, либо вследствие технической сложности и недостаточной безопасности в эксплуатации и аварийных ситуациях. Даже наилучший из них по энергоплотности - криогенный - уступает по этому показателю нефтяным топливам в несколько раз, не говоря уже о том, что в техническом отношении он неизмеримо сложнее систем хранения и транспортирования жидких топлив.

Одним из альтернативных решений проблемы использования данного энергоносителя на транспорте является использование безопасных жидких водородосодержащих продуктов (носителей водорода) для получения энергетического газа с высоким содержанием водорода непосредственно на борту транспортного средства путем их предварительного химического преобразования (конвертирования).

При этом перспектива использования традиционного нефтяного топлива в качестве исходного (сырьевого) продукта для организации конверсии с целью получения водородного газа весьма проблематична, так как связана с высокими энергетическими затратами и малым выходом целевого компонента (водорода) в реакциях конверсионного процесса.

Более предпочтительными являются соединения, имеющие более простую химическую структуру (например, простейшие спирты и эфиры) и, следовательно, более низкие уровни температуры диссоциации и тепловых эффектов в эндотермических реакциях разложения (затраты тепловой энергии на преодоление внутримолекулярных связей), соизмеримые с уровнем тем-пературно-энергетического потенциала теплоносителя, то есть отработавших газов на выпуске двигателя. В этом случае обуславливается реальная возможность утилизации "бесплатной" тепловой энергии отработавших газов для организации конверсионного процесса, исключающая необходимость в дополнительном источнике теплоты.

Отдельные аспекты проблемы конверсии метанола на теоретическом и практическом уровнях изучены в химических областях науки и техники. В публикациях по двигательной тематике подобные исследования нашли свое отражение относительно недавно. Накоплен определенный исследовательский опыт по разработке для двигателей с искровым зажиганием систем синтеза водородного газа из спиртовых топлив. Применительно к дизелям эта проблема остается, по-прежнему, еще малоисследованной, о чем свидетельствует крайне малое количество публикаций по данной проблеме в отечественной литературе. Реализация термохимического преобразования топлива в системе питания дизеля по сравнению с ДВС с искровым зажиганием имеет ряд отличительных особенностей и вызывает необходимость индивидуального подхода при его осуществлении с решением ряда специфических вопросов, обусловленных условиями рабочего процесса двигателя.

Температурно-энергетическое состояние теплоносителя (ОГ) на выпуске дизеля меняется с изменением нагрузочного и скоростного режимов его работы, что обуславливает необходимость решения ряда дополнительных вопросов при разработке конверсионной системы, адаптированной к условиям работы двигателя.

Основной вклад в ущерб окружающей среде от выбросов вредных веществ дизелями оказывают оксиды азота и частицы. Наиболее сложно обеспечить уменьшение выбросов оксидов азота до перспективных норм и это приобретает особое значение при разработке новых силовых установок, работающих на альтернативных топливах, и проведении поисковых исследований перспективных рабочих процессов.

Влияние водородосодержащих продуктов конверсии спиртового топлива на внутрицилиндровые процессы дизеля и механизм окисления азота при сгорании водородно-дизельного смесевого топлива до настоящего времени во многом остаются не раскрытыми, что обуславливает необходимость в проведении дальнейших теоретических исследований характера и эффективности этого влияния.

Решение задач по социально важным проблемам, указанным выше, определяет актуальность тематики диссертации.

Настоящая работа посвящена совершенствованию экологических и топ-ливно-экономических показателей дизеля на основе применения в качестве добавки к основному топливу водородосодержащего газа, полученного в автономной (бортовой) системе с использованием метанола как исходного сырьевого продукта.

На защиту выносятся: о Методически обоснованный алгоритм функционирования транспортной энергетической установки в составе базового дизеля и автономной (бортовой) системы генерирования водородосодержащего газа, используемого в качестве реакционно-активного компонента бинарного водородно-дизельного топлива для питания ДВС. о Результаты расчетно-теоретического изучения проблемы согласования уровней располагаемого температурно-энергетического потенциала отработавших газов на выпуске дизеля (греющего теплоносителя) и энергетических затрат на организацию эндотермического процесса химического преобразования жидкого носителя водорода (метанола) в водородосодер-жащий газ с учетом изменения режимных параметров ДВС. С учетом полученных результатов сформулирован алгоритм управления целесообразным расходом конвертируемого метанола в системе питания дизеля по условию обеспечения наибольшей глубины термохимического преобразования спирта в синтез - газ с максимальным выходом водорода в зависимости от характера изменения режимных параметров дизеля. о Предложенная на основе современных методов моделирования методика для расчета рабочего процесса базового дизеля, работающего в составе опытной энергетической установки на бинарной водородно-дизельной композиции, с определением закономерностей окисления азота при её сгорании. о Результаты исследования характера влияния режимных параметров базового дизеля, входящего в состав опытной энергетической установки, на изменение компонентного состава синтезированного водородосодержаще-го газа и его реакционно-кинетической способности воздействия на внут-рицилиндровые процессы, определяющие эколого-экономические качества две. о Рекомендации по повышению топливной экономичности и совершенствованию экологических качеств существующих и перспективных моделей транспортных дизелей на основе предложенного алгоритма функционирования, предполагающего использование добавок к рабочему телу водоро-досодержащего газа, синтезированного в автономной системе из жидких носителей этого газа.

Изучение указанных выше положений проводилось на основе следующих методов исследований. Методология и методика моделирования внут-рицилиндровых процессов при сгорании альтернативного водородосодержа-щего топлива представляло собой совокупное сочетание расчетно-теоретических и экспериментальных работ. Для проведения расчетно-теоретических исследований были использованы математическая модель и программное обеспечение, позволяющие определить энергетические и экономические показатели дизеля, а также параметры процесса, лежащие в основе образования оксидов азота. Проверка адекватности математической модели проводилась на основе сравнения данных моделирования и результатов экспериментальных исследований дизеля, работающего на традиционном дизельном и альтернативном водородно-дизельном топливах.

Объектом исследования являлась энергетическая установка, созданная на базе совместно работающих модернизированного дизеля типа 44 10,5/12 и термохимического преобразователя спиртового топлива в водородосодержа-щий газ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан метод улучшения экологических и топливно-экономических показателей дизеля 44 10,5/12 на основе применения добавки к основному топливу водородосодержащего газа, использование которой позволяет на номинальном режиме снизить дымность ОГ до 45%, выбросы оксидов азота до 16% и повысить топливную экономичность в среднем на 8,5%.

2. Проведено теоретическое исследование согласования уровней располагаемого температурно-энергетического потенциала ОГ дизеля (греющего теплоносителя) и энергетических затрат на реализацию процесса химического преобразования метанола в водородосодержащий газ с учетом изменения режимных параметров ДВС. На основе полученных данных разработана конструкция реактора, адаптированного по своим функциональным параметрам к условиям работы дизеля, а также сформулирован алгоритм управления рациональным расходом конвертируемого метанола по условию обеспечения наибольшей глубины термокаталитического преобразования метанола в водородосодержащий газ с максимальным выходом водорода с учетом изменения режима работы.

3. Разработана методика расчета рабочего процесса дизеля, работающего на смеси дизельного топлива и водородосодержащего газа, определены закономерности окисления азота при её сгорании; установлено, что с повышением содержания водородного компонента в смесевом топливе выбросы оксидов азота уменьшаются.

4. Экспериментальным исследованием на моторном стенде проведена проверка достоверности разработанной методики и результатов расчетного анализа, а также уточнены факторы, влияющие на эколого-экономические показатели цикла, применительно к рабочему процессу дизеля 44 10,5/12 с бортовой системой для генерирования водородосодержащего газа. Сравнение результатов расчета и данных испытаний на номинальном режиме работы дизеля показало, что погрешность при расчете не превышает 7%, что позволяет судить об удовлетворительной достоверности расчетной методики.

5. Экспериментально исследован характер влияния режимных параметров дизеля на изменение компонентного состава синтезированного водородо-содержащего газа и его реакционно-кинетической способности воздействия на внутрицилиндровые процессы, обуславливающие его эколого-экономические качества. Установлено, что с ростом скоростного и нагрузочного режимов дизеля при соответствующем повышении эффективности конверсионного процесса содержание основного целевого продукта -водорода в составе синтезированного газа увеличивается, в пределе достигая своего равновесного (максимального) значения ~ 65%.

6. Разработаны технические решения и рекомендации по рациональной их реализации на дизеле с автономной системой получения водородосодер-жащего газа из метанола, которые могут быть использованы на всех существующих и перспективных моделях двигателей для улучшения их энергетических и экологических показателей.

1. Звонов В.А. Образование загрязнений в процессах сгорания. Луганск: ВУГУ, 1998.- 126 с.

2. Луканин В.Н, Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология /Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высш. шк., 2001. - 273 с.

3. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. Орлина А.С., Круглова М.Г.- 4-е изд. М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

4. Звонов В.А., Балакин В.К., Черных В.И. Исследование рабочего процесса автомобильного двигателя при использовании в качестве топлива продуктов газификации метанола // Рукопись деп. в ЦНИИТЭИ тракторостроения 22.08.88. №1035-тс 88.-12 с.

5. Аксенов И.Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. М.: Транспорт, 1986. - 176 с.

6. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. Изд. 2-е пере-раб.- М.: Машиностроение, 1981-160 с.

7. Автомобильный справочник. Пер. с англ. М.: Изд. «За рулём», 1999. -896 с.

8. Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени: Пер. с англ. /Ред. Н.А. Чигир.- М.: Машиностроение, 1991.- 407 с.

9. Смайлис В. И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизе-лестроения // Двигателестроение. 1991. - №1. - С.3-6.

10. Ю.Погребняк Е.В., Белоусов А.Р., Кузнецов Б.В., Пахомов Д.Л. Автомобильная промышленность России: состояние и перспективы. М.: Альпина Паблишер, 2002. - 252 с.

11. П.Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Проблемы экологии автотранспорта в России // Экология двигателя и автомобиля: Сб. науч. тр. НАМИ -М., 1998.-С.З-11.12.0храна окружающей среды в России: Стат. Сб./Госкомстат России. М., 1998.-202 с.

12. Звонов В.А. Процессы образования токсичных веществ и разработка способов уменьшения их выбросов двигателем внутреннего сгорания: Дис. . доктора технических наук.- Ворошиловград, 1987. 486 с.

13. М.Звонов В.А., Козлов А.В., Кутенев В.Ф. Экологическая безопасность автомобиля в полном жизненном цикле. М.:НАМИ. - 2001. - 248 с.

14. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 376 с.

15. Круглов М.Г. Ускорение технического прогресса в двигателестроении-одно из важнейших направлений развития народного хозяйства// Двигате-лестроение.-1980.-№3.-С.5-8.

16. Носач В.Г. Энергия топлива. Киев: Наук.думка, 1989.-148 с.

17. Мехтиев Р.И. Расчет температуры и динамики образования N0 в двигателях с неоднородным составом // Двигателестроение. 1981. - №4. - С. 1820.

18. ШСТ Р 51832-2001 Двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, работающие на бензине, и автотранспортные средства полной массой более 3,5 т, оснащенные этими двигателями. Выбросы вредных веществ. М.: Госстандарт России., -2002.

19. Правила ЕЭК ООН №49. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения дизельных двигателей и транспортных средств, оснащенных дизельными двигателями, в отношении выделяемых ими загрязняющих веществ. М.: Госстандарт России., - 2002.

20. Теренченко А. С. Экологическая безопасность автомобильных дизелей в полном жизненном цикле / Диссерт. на .канд. техн. наук. -М., 2003. 158 с.

21. Григорьев М.А. и др. Современные автомобильные двигатели и их перспективы / М.А. Григорьев, В.Т. Желтяков, Г.Г. Тер-Мкртичьян, А.Н. Те-рехин // Автомобильная промышленность. 1996. - N7. - С.9-16.

22. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. О концепции автомобильного двигателя XXI века // Проблемы конструкции двигателей и экология: Сб. научных трудов НАМИ. М., 1998. - С.3-9.

23. Звонов В.А., Теренченко А.С. Образование оксидов азота при сгорании альтернативных топлив в дизеле //Автомобильная промышленность.-2003.-№3.-С. 10-13.

24. Иващенко Н.А., Кавтарадзе Р.З. Многозонные модели рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания: Учеб. Пособие. М.: Изд-во МГТУ, 1997.- 58 с.

25. Великанов Д.П. Эффективность применения автомобилей, работающих на альтернативных заменителях нефтяных топлив (метод определения) // Изв. АН СССР Энергетика и транспорт. 1984. - № 5. - С. 127-138.

26. ЗЬПередрий В.Ф., Носков Н.И., Петренко Л.А. Эффективность использования предварительной термохимической подготовки топлива в системах питания дизелей//Двигателестроение.-1990.-№6.-С. 31-32.

27. Перспективные автомобильные топлива виды, характеристики, перспективы: Пер. с англ./Под ред. Я.Б.Черткова. - М.: Транспорт, 1982. - 319 с.

28. Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.: Химия, 1989. - 272 с.

29. Maxwell Т.Т., Jones J.C. Alternative fuels: Emissions, Economics and Performance. Texas Tech .University, 1995.

30. Moses C.A. Experiment with alcohol/diesel fuel blends in compression-ignition engine //IV Int. Symp. on Alcohol fuels Techn., San Paulo, October 5-8, 1980, p. 85-92.

31. Смаль Ф.В, Арсенов E.E. Перспективные топлива для автомобилей. М.: Транспорт, 1979. - 151 с.

32. Alternatives to Traditional Transportation Fuels: An Overview. DOE/EIA-0585/0. Washington.: U. S. Department of Energy, 1994.

33. Проблемные вопросы применения диметилового эфира в качестве топлива для перспективных автомобильных дизелей / В.Ф.Кутенев, В.А.Звонов, Г.С.Корнилов и др. // Экология двигателя и автомобиля: Сб.науч.тр. НАМИ. М., 1998. -С.133-140.

34. Звонов В.А., Теренченко А.С. Анализ причин уменьшения выброса вредных веществ при сгорании в цилиндре двигателя метанола и диметилового эфира по сравнению с дизельным топливом //Автомобили и двигатели: Сб. науч. тр. НАМИ. М., 2002. - С.58-68.

35. Karpuk М.Е., Cowley S.W. On board demethyl ether generation to assist methanol cold starting // SAE Techn. Pap. Ser. 1988. - №881678. - P. 1-7.

36. Green C.J., Cockshutt N.A., King L. Demethil ether as a methanol ignition improver: substitution requirements and exhaust emissions impact // SAE Techn. Pap. Ser. 1990. - №902155. - P. 78-88.

37. Звонов В.А., Черных В.И., Балакин В.К. Метанол как топливо для транспортных двигателей. Харьков: Основа, 1990. - 150с.

38. Fuel Cycle Evaluations of Biomass-Ethanol and Reformulated Gasoline, prepared for U.S. Department of Energy. Golden, Colo.: National Renewable Energy Laboratory, 1992.

39. Nagalingam В., et all. Surface ignition initiated Combustion of alcohol in diesel engines a new approach // SAE Techn. Pap. Ser. - 1980. - №800262. - P.l-12.

40. Schaefer A.J., Metsch H.I., Bergmann H.K Vaporized alcohol fuel boosts engine efficiency // Automot. Eng. 1983, 91. - № 2. - P.51-56.

41. Каменев В.Ф., Корнилов Г.С., Фомин B.M. Термохимическое преобразование топлив в системах питания энергетических установок автотранспортных средств. М.: Изд-во НАМИ, 2002.- 168 с.

42. Звонов В.А., Заиграев Л.С., Козлов А.В. Метанол и экологические показатели дизелей // Автомобильная промышленность. 1997. - № 11. - С. 2627.

43. Звонов B.A., Кутенев В.Ф., Заиграев Л.С., Козлов А.В., Жабер В. Сравнительная оценка различных способов использования метанола в дизельных двигателях // Автомобильные и тракторные двигатели. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.ХУ. М.:МАМИ, 1999. - С.233-246.

44. Фомин В.М., Каменев В.Ф., Хрипач Н.А. Водород альтернативный энергоноситель для автотранспорта: проблемы и решения //Авто газозаправочный комплекс + альтернативное топливо.- 2004.- №1(13).-С.43-48.

45. Носач В.Г. Методы повышения эффективности использования топлива в технологических процессах //Теплофизика и теплотехника. 1977. - № 37. - с.44-47.

46. Фомин В.М., Савастенко А.А., Реда Н.Ф. Экспериментальное изучение влияния добавок к топливу продуктов его плазмохимической переработки на сажесодержание ОГ дизеля// Вестник РУДН. Тепловые двигатели.-1996.-№1.-С.78-81.

47. Магидович JT.E., Румянцев В.В. Обсуждение проблемы применения водорода на транспорте // Двигателестроение.- 1984. № 6.-С.54-55.

48. Серебренников В.А., Батурин С.А., Румянцев В.В. Опыт применения присадок паро-водородной смеси в транспортном дизеле //Двигателестроение.-1982.-No 2.-С.41 -44.

49. Матиевский Д.Д., Вагнер В.А. Осуществление присадок водорода к топливу и их влияние на показатели работы двигателя //Двигателе-строение.-1985.-№2.-С.53-5б.

50. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. -Киев: Науково Думка, 1964.-143 с.

51. Фомин В.М. Системы химического воздействия на параметры рабочего цикла дизеля // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-2004.- №6.-С.34-38.

52. Фомин В.М., Емельянов В.В. Продукты конверсии метанола -эффективное средство совершенствования экологических и топливно-экономических показателей дизеля // Грузовик.-2003.- № 1.-С.41-45.

53. Иващенко Н.А., Аникин С.А., Фомин В.М. Перспективы использования продуктов термохимической конверсии углеводородных топлив в транспортных дизелях //Двигатель-97Материалы междунар. н.-т. конфер. М.:МГТУ им.Э.Баумана,1997.-С.П4-П5.

54. Тавгер М.Д., Груздев В.Н., Талантов А.В. Влияние активных частиц на процессы горения // Электрофизика горения.- 1979.-С.45-48.

55. Когарко С.М., Басевич В.Н. Промотирование горения распыленного топлива//Физика горения и взрыва.1977.-Т.13.-№ 2.-С.275-237.

56. А.С. 1184935 СССР, МКИ F02 В43/08. Двигатель внутреннего сгорания/ В.А. Звонов, В.И. Черных, В.К. Балакин, В.Е. Леонов (СССР). № 3698613/25-06; заявлено 26.01.84.; опубл. 15.10.85, бюл. № 38.

57. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных двигателях .- Машиностроение, 1977.- 320 с.

58. Фомин В.М. Пути совершенствования эколого-экономических показателей дизей// Автомобильные и тракторные двигатели. Межвузовский сб. науч. трудов: Вып. XVI. 1999. С.54-60.

59. Фомин В.М., Каменев В.Ф., Макаров А.Р. Проблема энергетического баланса автомобильной системы конверсии метанола // Автомобильные и тракторные двигатели : Межвузовский сб. научных трудов. Вып. XVII.-М.: МАМИ, 2001.-С.136- 141.

60. Фомин В.М., Емельянов В.В. Способ утилизации теплоты отработавших газов автомобильного дизеля // Грузовик.-2002.-№ 9.-С.24-31.

61. Стеженский А.И.Паровая конверсия метанола. Наукова думка, 1972.-283 с.

62. Исаев С.И. Курс химической термодинамики. -М.: Высшая школа, 1986. -268 с.75.11уа Prigogine, Dilip Kondepudi. Modern thermodynamics. From heat engines to dissipative structures. New York: John Wiley & Sons, 2002. - 462 p.

63. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. Москва-Свердловск: Машгиз, 1962. -270 с.

64. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы/ Б. Болин, Б.Р. Дис, Дж. Ягер, Р. Уоррик // Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 557 с.

65. Петриченко P.M., Батурин С.А. и др. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС: Алгоритмы прикладных программ / Под общ. ред. Р.М Петриченко.- Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение , 1990.-328 с.

66. Bracco F.V. Nitric Oxide Formation in Droplet Diffusion Flames // Proceedings of Fourteenth International Symposium on Combustion, 1973. P. 831-838.

67. Karuhiko N., Kohji F. A study of NOx generation mechanism in diesel exhaust gas // SAE Techn. Pap. Ser. 1990. - №901615. - P. 1-9.

68. Woshni G.A. Universally Applicable Equation for the Instantaneous Heat Transfer Coefficient in the Internal Combustion Engine // SAE Paper. 1967. №670931.- 12 p.

69. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. Учеб. Пособие для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001.- 592 с.

70. Гурвич Л.В. Термодинамические и теплофизические свойства индивидуальных веществ. АН СССР, 1962.- Т. 1-2. 207с.

71. Казанская А.С., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая Школа, 1974. - 288 с.

72. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1947. - 147 с.

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

74. Лушпа А.И. Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций. М.: Машиностроение, 1981. -240 с.

75. Кондратьев В.М. Константы скорости газо-фазных реакций: Справочник. М.: Наука, 1971.-351 с.

76. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1969.-432 с.

77. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на Фортране. М.: Мир, 1977. - 584 с.

78. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: МАДИ (ТУ), 2000.- 311 с.

79. Яковлев В.М. Математическая обработка результатов исследования. М.: Физматиздат, 1988.-480 с.

80. Преображенский В.Н. Теплотехнические измерения и приборы .М.: Энергия, 1978.-703 с.

81. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970.-215 с.

82. Касандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдения. М.:Наука, 1970.-104 с.«

83. Макунин А.В., Сердюков С.И., Сафонов М,С. Процесс паровой конверсии метана на оксидных никель циркониевых каталитических покрытиях // Нефтехимия.-1996.-№ 5.-С. 31-37.

84. Лендер Ю.З., Краснянская А.Г., Лелека В.Э. Исследование механизма низкотемпературного синтеза метанола // Метанол и его переработка. -М. :НИИТЭХИМ- 1985.-С. 45-49.

85. Heider G., Woshni G., Zeilinger К. 2-Zonen Rechenmodell zur Vorausbrech-nung der NO-Emission von Dieselmotoren // MTZ. 1998. - №11.- S.770-775.

86. Звонов В.А., Черных В.И., Заиграев JI.C. Технико-экономические и экологические показатели применения метанола как топлива для двигателей внутреннего сгорания // Экотехнология и ресурсосбережение, 1995, №4.-С.11-18.

87. Магидович JI. Е., Румянцев В. В. Условия сгорания водородо-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания // Двигателестрое-ние. 1983. №5. С. 59-60.

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

89. Zacharias F. Mollier-I,S-Diagramme fur Verbrennungsgase in der Datenver-arbeitung // MTZ.- 1970. V. 31.-№7.- S. 296-303.

90. Baulch D.L. et all. High Temperature Reaction Rate Data // Report University of Leeds.- 1969.- №4.- 58 p.

91. Pattas K., Hafner G. Stickoxidbildung bei der ottomotorischen Verbrennung // MTZ.- 1973.- №12.- S.564-575.

92. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика.- 4-е изд. -М.: Наука, 1988. 736 с.

93. Галышев Ю.В. Анализ перспективы создания водородных двигателей // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE. -2005.-№2 (22). C. 19-23.

94. Щетинков E.C. Физика горения газов. M.: АН СССР, 1965. - 739 с.