автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Обоснование методов конвертации дизелей без наддува и с наддувом на питание природным газом с обеспечением норм по токсичности

На правах рукописи

ШИШЛОВ ИВАН ГЕННАДЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНВЕРТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ БЕЗ НАДДУВА ИХ НАДДУВОМ НА ПИТАНИЕ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ НОРМ ПО ТОКСИЧНОСТИ

Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003472835

Работа выполнена на кафедре «Теплотехника и автотракторные двигатели» Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета)

Научные руководители

доктор технических наук, анин В.Н,.|

кандидат технических наук, профессор Хачиян А.С.

Официальные оппоненты-

доктор технических наук, профессор Кавтарадзе Р.З.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНЦ РФ НАМИ Карницкий В.В.

Ведущая организация-

ИКЦ ОАО "Автодизль" (Ярославский моторный завод) г.Ярославль.

Защита состоится «16» июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.04 ВАК Минобрнауки РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническим университете) по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский пр-т, д.64, ауд. 42

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Автореферат разослан «_/[__» 2009 г.

Отзывы на автореферат просим представлять в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, в адрес диссертационного совета.

Телефон для справок: (495) 155-93-24

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор В. А. Максимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: Одним из основных потребителей энергетических ресурсов является автомобильный транспорт, на который приходится значительная доля потребления жидких топлив и выбросов вредных веществ в атмосферу. Малая мобильность существующих в настоящее время экологически чистых энергоносителей тормозит широкое внедрение энергоустановок нового типа на автотранспортные средства. Поэтому, наиболее целесообразным является дальнейшее использование в современных автомобильных транспортных средствах традиционных поршневых двигателей внутреннего сгорания (ГТДВС), имеющих высокие степени совершенства и работающие на альтернативных топливах с сохранением соответствующего оборудования для их производства и хорошо развитой системой сервиса.

Перспективными заменителями традиционных топлив нефтяного происхождения являются метанол, этанол, эфиры, газовый конденсат, различные биотоплива и природный газ. Природный газ имеет благоприятные физико-химические и моторные свойства. Значительны его естественные запасы, развита сеть доставки от месторождений во многие регионы страны по магистральным газопроводам.

По мере расширения применения бензиновых двигателей с 3-х компонентными нейтрализаторами, вредные выбросы с отработавшими газами дизелей все в большей мере определяют состояние воздушного бассейна крупных городов. Минимизация нормируемых вредных выбросов при использовании в двигателях, создаваемых на базе дизелей, природного газа достигается ценой меньших затрат. Существенно меньшими, чем при применении жидких топлив оказываются выбросы ненормируе-мых пока веществ - бензола, альдегидов, бутадиена и др, вызывающих онкологические заболевания. Потенциально природный газ может обеспечивать также уменьшение примерно на четверть выбросов СОг, играющего важную роль в создании парникового эффекта. По приведенным причинам широкое применение природного газа в Российской Федерации на транспорте является целесообразным.

Следует отметить, что опыт разработки автомобильных газовых двигателей без наддува и с наддувом, обеспечивающих выполнение перспективных норм по вредным выбросам невелик, а информация о таких разработках в основном носит рекламный характер и не содержит результатов научных исследований и детальных

сведений о конкретных разработках, особенно применительно к двигателям с наддувом.

Дель работы; Разработка и научное обоснование методов конвертации дизелей без наддува и с наддувом, на питание природным газом с обеспечением выполнения норм по токсичности отработавших газов.

Объект исследования: Автомобильный дизель КАМАЗ (8/0=120/120) без наддува и с наддувом жидкостного охлаждения, работающий на компримированном природном газе.

Научную новизну работы представляют:

- обоснование необходимости, для сохранения мощности базового дизеля без наддува, существенного снижения избытка воздуха в газовом двигателе до значений, при которых недопустимо высокими оказываются выбросы оксидов азота;

- результаты исследований влияния рециркуляции охлажденных отработавших газов и впрыска тонко распыленной воды во впускной коллектор на выбросы N0* и мощностные показатели газового двигателя без наддува;

- результаты исследований возможности обеспечения действующих норм по токсичности при конвертации 2-х рядного дизеля без над дува в газовый двигатель без наддува при использовании разработанной оригинальной системы подачи газа;

- результаты расчетно-экспериментальных исследований, показавшие возможность сохранения мощности базового дизеля с наддувом и обеспечения высокого запаса крутящего момента в газовом двигателе, работающем на бедных смесях, выбором управляемой системы наддува;

- результаты экспериментальных исследований, показавшие возможность обеспечения действующих норм по токсичности при конвертации дизеля с наддувом в газовый двигатель с наддувом, имеющего мощностные показатели базового дизеля и высокий запас крутящего момента, применением систем нейтрализации отработавших газов с использованием катализатора, способного при температурах ОГ после турбины ТКР обеспечить снижение вредных выбросов, включая метан, который, как и диоксид углерода, является парниковым газом, в том числе, с использованием преднейтрализаторов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований:

При создании в эксплуатационных предприятиях и на заводах на базе автомобильных дизелей газовых двигателей без наддува и с наддувом, обеспечивающих выполнение норм по вредным выбросам, могут быть использованы рекомендации по выбору степени сжатия, системы зажигания, управления и нейтрализации отработавших газов. Важное значение имеет использование также расчетно-экспериментального метода выбора параметров системы управляемого надцува, так как система наддува базового дизеля не обеспечивает приемлемых характеристик газового двигателя.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) при чтении лекций, курсовом проектировании, выполнении бакалаврских работ, дипломных проектов и диссертаций на звание магистра для студентов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» (140501). Научно-техническая разработка, проведенная при выполнении диссертационной работы по газовому двигателю без надцува, доведена до стадии внедрения при создании опытных образцов автобусов А-4216 и ЛИАЗ-5256.

Апробация работ: Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях в МАДИ (ГТУ) (1997...2005г.г.), в МГТУ им. Н.Э. Баумана (1997г.), на международной конференции по автомобилям, питаемым газом топливом, NGV в городе Yokohama, Япония, в 2000г., на симпозиуме "ROZRUCH SILNICOV SPFLINOWYCH" в городе Szczecin, Польша в 2000 г., на 7"й международной научной конференции "SILNIKI GAZOWE" в городе Czestochow, Польша в 2006 г., на Гя и 2"й международных конференциях «Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов» в городе Москве в 2005 г. и 2006 г.

Публикации результатов исследования: по теме диссертации опубликовано 27 работ, из них в изданиях рекомендованным перечнем ВАК-1, в виде публикаций докладов на международных конференциях -5, в том числе, 3 на иностранных языках, 7 патентов РФ.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследования:

- расчетно-экспериментальное обоснование необходимости, для обеспечения мощности базового дизеля без наддува, снижения избытка воздуха в газовом двигателе до значений, при которых требуется принятие мер по снижению выбросов оксидов азота;

- результаты опытов по исследованию влияния охлаждаемой рециркуляции отработавших газов и впрыскивания мелко распыленной воды во впускной коллектор на выбросы оксидов азота и мощностные показатели газового двигателя без над дува;

- система питания У-образного газового двигателя без наддува для центральной эжекционной подачи газа, обеспечивающая точное поддержание по блокам близкого к стехиометрии состава смеси на режимах холостого хода и полной нагрузки при существенном обеднении смеси (до а=1,5...1,6) на остальных режимах работы;

- расчетно-экспериментальное обоснование необходимости подбора управляемой системы наддува для газового двигателя с над дувом, обеспечивающей работу на бедных смесях при достижении запаса крутящего момента ~30%;

- экспериментальное обоснование необходимости использования в нейтрализаторах газовых двигателей палладиевого катализатора для эффективного снижения выбросов с отработавшими газами метана;

- результаты обеспечения на двигателях без наддува норм ЕВРО-3 и с наддувом норм ЕВРО-5 (за исключением выбросов метана по которым выполняются нормы ЕВРО-3)..

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 22 страницах, в т.ч. 112 стр. машинописного текста, содержит 57 рисунков и 33 таблр цы. Список литературы содержит 97 наименования, в т.ч. 19 на иностранных язь ках. 37 стр. занимают Приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены научнг новизна и практическая ценность работы, основные положения и результаты иссл! дований, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы энерго-экологические проблемы автотранспортного комплекса, связанные с постоянным приростом парка автотранспортных средств, сопровождающегося значительным ростом масштабов потребления традиционных топлив нефтяного происхождения и заметным загрязнением окружающей среды, что диктует необходимость всё более широкого использования перспективных и альтернативных видов топлива. Применительно к России природный газ можно считать наиболее перспективным моторным топливом в ближайшие десятилетия XXI века.

В РФ большой вклад в исследование и разработку газовых двигателей внесли Луканин В.Н., Генкин К.И., Морозов К.А., Хачиян A.C., Панов Ю.В., Пронин E.H., Савельев Г.С., Гайворонский А.И., Кавторадзе Р.З., Лукшо В.А., Карницкий В.В., Лупачев П.Д. и др. Приведен обзор способов конвертации дизелей на питание природным газом и анализ ряда работ, показавший, что информация о последних разработках газовых двигателей нередко носит ознакомительный, рекламный характер и практически не содержит результатов научных исследований. Поэтому проблемы, связанные с созданием таких двигателей, требуют пристального внимания и исследования.

На основании поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Исследовать возможность обеспечения стабильности частоты вращения холостого хода при работе двигателя в составе автобуса с гидромеханической коробкой передач, разработать рекомендации по усовершенствованию системы управления двигателем.

2. Выполнить анализ причин необходимости снижения коэффициента избытка воздуха применительно к газовым двигателям без наддува для сохранения мощности базового дизеля до значений, при которых достаточно высокими оказываются выбросы оксидов азота.

3. Исследовать возможность обеспечения перспективных норм по токсичности при конвертации дизеля без наддува в газовый двигатель без наддува, имеющего мощностные показатели базового дизеля, применением охлаждаемой рециркуляции

отработавших газов, впрыска воды на режимах полной нагрузки и максимального крутящего момента.

4. Разработать систему питания У-образного двигателя для центральной эжекци-онной подачи газа, обеспечивающей точное поддержание близкого к стехиометрии состава смеси по обоим блокам на режимах холостого хода и полной нагрузки при обеспечении существенно бедной смеси на остальных режимах.

5. Исследовать возможность обеспечения действующих норм по токсичности (включая выбросы метана) при конвертации дизеля без наддува в газовый двигатель без наддува, имеющий мощностные показатели базового дизеля, применением подобранного катализатора в нейтрализаторах, устанавливаемых на обоих блоках

6. Исследовать возможность сохранения мощности базового дизеля с наддувом и обеспечения высокого запаса крутящего момента в газовом двигателе, работающем на бедных смесях (а=1,5...1,6), несмотря на крайне узкий диапазон варьирования избытком воздуха, выбором системы управляемого наддува.

7. Исследовать возможность обеспечения действующих норм по токсичности при конвертации дизеля с наддувом в газовый двигатель с наддувом, имеющего мощностные показатели базового дизеля, применением специально подобранной системы нейтрализации отработавших газов.

Вторая глава посвящена расчетным исследованиям циклов газового двигателя и выбора системы наддува. Расчеты проведены по методикам и программам, разработанным ранее в МАДИ (ГТУ) под руководством профессора А.С.Хачияна.

Представлены результаты расчетного анализа циклов газового двигателя, направленного на обоснование метода конвертации дизелей на питание природным газом. Показано, что при работе на бедных смесях с наддувом, в сравнении с работой с а=1,0 без наддува при близких значениях Р,- (разница менее 5%), существенно ниже все характерные температуры цикла (результирующая по теплообмену Тр(я на 188...227°, среднемассоваятемператураОГ Тм.ср на 235...253°, средняя температура ОГ в выпускном трубопроводе Тт на 176... 179°), определяющие в большой мере тепловые нагрузки и температуры деталей, а, следовательно, надежность их работы. Выше экономичность цикла (/;"'''" =0,409...0,412, а т/""1'' =0,454...0,458).

Сравнивая параметры цикла дизеля и газового двигателя при равных избытках воздуха(а = 1,6), можно отметить следующее:

1. Среднее индикаторное давление в газовом двигателе без наддува с внешним смесеобразованием ниже, чем в дизеле на 8,3...8,7% вследствие снижения

Зу и з^

2. Параметры, характеризующие механические и тепловые нагрузки на детали в газовом двигателе существенно ниже. Исключение составляют лишь максимальная температура цикла и температура газов в выпускном трубопроводе. Различия эти, однако, невелики и не могут повлиять заметным образом на надежность работы газового двигателя.

3. Дня обеспечения равной мощности в газовом двигателе необходимо обеспечить более высокое давление наддува за счет уменьшения минимального сечения подвода газов к колесам турбины.

Для получения качественных и количественных данных о влиянии различных факторов на показатели цикла газового двигателя без наддува, с тем, чтобы использовать их при составлении программы экспериментов и анализе их результатов были проведены расчетные исследования влияния на показатели цикла коэффициента избытка воздуха, давления во впускном трубопроводе (положения дроссельной заслонки), частоты вращения и угла опережения воспламенения. Характеристики тепловыделения определялись по формуле Черняка-Ефремова. Следует отметить, что пределы изменения показателей характеристик тепловыделения в формуле Черняка-Ефремова были ранее определены с использованием характеристик тепловыделения, полученных расчетным путем по индикаторным диаграммам, снятым на газовом двигателе КАМАЗ без наддува. При расчетах диссоциации использованы исследования К.А.Морозова.

Расчеты показали, что цикловая подача топлива растет при уменьшении а с 1,8 до 1,0 в 1,72 раза, т.е. в существенно большей степени, чем увеличивается среднее давление цикла (в 1,33 раза). Связано это с заметным уменьшением индикаторного к.п.д. (гц) при малых избытках воздуха (см. рис.1) в связи с ростом степени диссоциации продуктов сгорания и увеличением доли трехатомных газов в заряде по мере развития тепловыделения. Влияние диссоциации прекращается при

—|Т1» (без учета диссоциаи л.-1- щ-

1— -1-

^т^— ---¡ЧЬ (е учетом диссоциации))-

а= 1,3... 1,4 (эти сведения были в дальнейшем использованы при выборе состава смеси на большинстве режимов работы двигателя без наддува и на всех режимах двигателя с наддувом). Обеднение смеси в исследованных пределах приводит к росту т)] цикла на 12,75%. При этом существенно снижается максимальная температура заряда (Ттах) с 2711 К до 1776,3 К. Это, несомненно, учитывая гомогенность заряда, приведет к резкому снижению Рис.1. Зависимости основных показателей цикла газово- содержания оксидов азота го двигателя без наддува от коэффициента избытка (МОх) в отработавших га-воз духа (п=2200 мин'1, 6=12,9, полный дроссель) зах двигателя, что подтвердилось при проведении экспериментов. Однако, снижение температуры заряда в момент начала открытия выпускного клапана с 1414,9 К до 993,9 К, несомненно, затруднит эффективное окисление несгоревших углеводородов, особенно метана, в нейтрализаторе и окажет влияние на выбор газотурбокомпрессора.

Уменьшение давления во впускном трубопроводе (прикрытие дроссельной з; слонки) (см. рис.2) сопровождается заметным снижением теплоиспользования (к 21,4...23,4%). Причиной снижения КПД цикла, как это следует из расчетного анал! за, являются заметное увеличение при неизменной поверхности теплообмена отш сительных потерь в систему охлаждения (С^/С^) на 18,2%...35,2% для а=1,0 и на

а =1.0

]без учета диссоциации[_

Т|< 0,50 0,40 0,30'

Р|, МПа_

—| без учета диссоциаций^

1,0

-^с учетом диссоцкацин|

5,5 2,5

Тщах. К

2700£ 2300 -

-—

1900 Л»

су 01, %

40-1-

---—.

0,04

0,06 0,08 Рс.МПа

0,097 0,04

0,06 0,0; Р6, МПа

0,097

16,6%...35,5% для а =1,6.Происходит рост температур заряда, в том числе, средней результирующей по теплообмену температуры, как следствие увеличения коэффициента остаточных газов. Однако, абсолютное количество теплоты, теряемой в среду охлаждения, уменьшается из-за уменьшения интенсивности теплоотдачи. Основное влияние на снижение ин-

тенсивности теплоотда-Рис.2. Влияние давления во впускном трубопроводе (поло- чи оказывает, очевид-жения дроссельной заслонки) в газовом двигателе но, существенное без наддува на показатели цикла (п=2200 мин"1, уменьшение плотнос-е=12,9) ти заряда.

Снижение частоты

вращения (см. рис. 3) приводит к уменьшению среднего значения коэффициента теплоотдачи за цикл (От ср. цикл) - в 1,53 раза. Уменьшается также результирующая по теплообмену температура Трсз. Несмотря на отмеченные уменьшения параметров, влияющих на теплоперенос от заряда, существенно увеличиваются абсолютная и относительная потери теплоты (на ~ 40%), вследствие превалирующего влияния увеличения продолжительности теплообмена. Повышение относительных потерь теплоты с 18,17 до 25,3% и увеличение потерь, связанных с несвоевременностью тепловыделения (уменьшение степени последующего расширения) являются причи-

нами снижения КПД цикла на 4,4%. Именно вследствие влияния повышения потерь теплоты в среду охлаждения оптимальный по экономичности угол опережения воспламенения

ТЬ

(X =1,0 (полный дроссель)

0,428

0,420 —Кбез учета диссоциации^ 0,412

Р*. МПа 1,12

1,08

1,04

1,00 Р2,МПа 9,0

1 1 ... Л

Лбез учета диссоциации)]

Т --Цс учетом диссоциации,)]

Т7,К

7,0 5,0

1

2700 2500 2300

5^100,%

25

1

17.

д^шоаи £>т

1000 1300

1600

1900

2200 п. мин"1

Рис. 3. Зависимость показателей цикла газового двигателя без над дува от частоты вращения

(6о.в.) уменьшается с падением частоты вращения от 2000 мин"1 до 1000 мин"1 на 17°, несмотря на увеличение длительности тепловыделения (фг) на 12° по углу поворота коленчатого вала. Малому снижению КПД способствует уменьшение степени диссоциации по мере снижения частоты вращения и запаздывания момента воспламенения. При п=1000 мин"1 максимальная термодинамическая температура заряда (Тг) оказывается ниже 2400К и влияние диссоциации прекращается. Максимальное значение давления (Р2) и температуры (Тг) цикла снижаются при уменьшении частоты вращения. Тепловой поток через детали двигателя уменьшается как следствие сниже-

ний интенсивности теплоотдачи и результирующей по теплообмену темпе-

0,400

Р^МПа

гтах

1тах

1,07 1,06 1,05 ,МПа 8,0 5,0

ратуры (Трет).

На рис.4, показаны зависимости ряда параметров, характеризующих цикл, от угла опережения воспламенения. Обращает внимание малая зависимость КПД и

среднего давления цикла от опережения момента начала воспламенения относительно ВМТ. Связано это с увеличением влияния степени диссоциации. Соответствующее наблюдение было использовано при разработке алгоритма управления моментом зажигания микропроцесс-сорной системы.

Применение поздних углов зажигания позволило заметно снизить выбросы оксидов азота при небольшой потере в экономичности.

Третья глава посвящена описанию объектов испытаний, экспериментальной установке и методике проведения эксперимента. Испытания проводились на различных нагрузочных и скоростных режимах работы двигателей. При монтаже экспериментальной установки и проведении стендовых испытаний учитывались требования ГОСТ 14846-81, ГОСТ Р 41.49-99, ГОСТ Р 41.49-2003. Отбор проб для определения концентраций вредных веществ в отработавших газах осуществлялся газоанализаторами с соблюдением требований инструкции по их эксплуатации. При проведении испытаний по 13-ти ступенчатым циклам режим работы двигателя ве-

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0ов., гр.до ВМТ

Рис.4. Зависимость показателей газового двигателя без наддува от угла опережения воспламенения (п=2200 мин"1, £=12,9, а=1,0, полный дроссель)

личины удельных концентраций вредных веществ в отработавших газах определялись по методикам, изложенным в Правилах ЕЭК ООН N 49 (49-02, 49-03, 49-04).

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований газового двигателя без наддува.

Проведение дорожных испытаний газового двигателя на автобусе ЛиАЗ-5256 с гидромеханической коробкой передач выявило необходимость использования системы поддержания стабильной заданной минимальной частоты вращения холостого хода и устройства ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала. В систему питания был введен клапан байпасного канала и разработан алгоритм управления клапаном. Управление клапаном и устройством ограничения максимальных оборотов осуществляет доработанный микропроцессорный блок управления углом опережения зажигания.

Опыты, проведенные на газовом двигателе без наддува с внешним смесеобразованием и эжекционной подачей газа, показали, что для обеспечения номинальной мощности базового дизеля коэффициент избытка воздуха должен быть уменьшен до а=1,15, а на режиме максимального крутящего момента - до а=1,05. Это имело следствием значительное увеличение содержания >ЮХ в отработавших газах (табл.1) и оказалось причиною невозможности выполнения регламентированных

Таблица 1

Показатели базового дизеля без наддува и его газовой модификации_

№ п/п Наименование параметра и единицы измерения Базовый дизель Газовый двигатель Газовый двигатель

1 Степень сжатия 16,5 13 13

2 Коэффициент избытка воздуха при работе на режиме максимального крутящего момента - 1,475 1,05

3 Максимальное значение крутящего момента, Н*м 700 500 700

4 Частота вращения, при которой достигается максимальное значение крутящего момента, мин-1 1500 1400 1400

5 Коэффициент избытка воздуха при работе на номинальном режиме 1,55 1,51 1,15

6 Номинальная мощность, кВт 143 100 143

7 Номинальная частота вращения, мин-1 2200 2200 2200

8 Концентрация 1ЧОх в отработавших газах на режиме максимального крутящего момента, млн-1 - 180 3200

норм по токсичности без использования определенных мер.

Исследовано влияния рециркуляции отработавших газов (ОГ) и впрыска воды на содержание N0* в отработавших газах и показатели газового двигателя. Испытания показали, что охлаждаемая рециркуляция отработавших газов в количестве 4,5% от свежей газовоздушной смеси обеспечивает снижение выбросов оксидов азота на 37,5...50,8%, при этом номинальная мощность снижается на 12,2%, а максимальный момент на 6,9%. Впрыск воды во впускной трубопровод при достаточно мелком ее распыливании (давление впрыскивания 14...24 бар) в количестве 4,3..5,3 % от количества свежей смеси обеспечивает снижение оксидов азота в 2,9.. .3,9 раза, при этом, номинальная мощность и максимальный момент снижаются на 7...8%. Дефорсирование двигателя по мощности на 12,4% и крутящему моменту на 13,8% обеспечило снижение выбросов оксидов азота на 37,5...50,8%., как и в случае применения охлаждаемой рециркуляции отработавших газов. Однако при рециркуляции меньше оказывается снижение крутящего момента.

Значительное содержание в отработавших газах несгоревших углеводородов (включая метан СН4) потребовало проведения серии опытов при различных составах смеси с нейтрализаторами. В качестве катализаторов использовались платина и палладий. Испытания показали существенное преимущество палладиевого катализатора по снижению содержания в отработавших газах несгоревшего метана. Применительно к двухрядному двигателю с центральной эжекционной подачей газа для обеспечения оптимального по обоим блокам состава смеси, при котором эффективно работают нейтрализаторы, была разработана и испытана система подачи газа, представленная на рис. 5.

Система подачи газа выравнивает сосав смеси (до сх~1,0) по блокам при работе двигателя с полным открытием дроссельной заслонки и на режиме минимальных оборотов холостого хода. На остальных режимах система обеспечивает подачу бедной смеси (а=1,45...1,6). В таблице 2 представлены результаты испытания по 13-ти ступенчатому циклу двигателя при использовании нейтрализаторов с палладиевым катализатором и системы подачи газа представленной на рис. 5.

Испытания по 13-ти ступенчатому циклу (ГОСТ Р 41-49.2003) показали возможность обеспечения с запасом норм ЕВРО-3 по всем нормируемым вредным вы-

11/ 14/ _11/ .л/ _£_/ Л] 1&] И] _1У Ш _и 1) 1 /

Рис.5. Принципиальная схема системы подачи газа для двигателя без наддува.

1-емкости для хранения газа, 2-магистраль высокого давления, 3-подогреватель газа, 4-редуктор высокого давления, 5-электромагнитный клапан-фильтр, 6-редуктор низкого давления, 7-дроссельная заслонка, 8-смеситель, 9-клапан, 10-канал холостого хода, 11-электронный блок управления, 12-вакуумная трубка, 13-главный канал, 14-дозатор, 15-диффузор, 16-дроссель, 17-байпасный канал, 18-клапан регулирующий, 19-впускной коллектор. 20-воздушный фильтр, 21-позисторный электроподогреватель, 22-электромагнитный клапан, 23-канал холостого хода, 24-игла холостого хода, 25-клапан регулирующий, 26-форсунка, 27-датчик положения, 28-кислородный датчик, 29-блок управления, 30-выпускной трубопровод.

бросам. По выбросам СО перекрываются нормы ЕВРО-5 в 3 раза, а по выбросам МОх-нормы ЕВРО-4 в 1,75 раза.

Таблица 2

Вредные вещества Нормы Показатели газового двигателя без надува, г/кВт.ч

ЕВРО-3 г/кВт.ч ЕВРО-4 г/кВт.ч ЕВРО-5 г/кВт.ч

СО 2,1 ' 1,5 1,5 0,499

СН (суммарные) 0,66 0,46 0,46 0,588

N0« 5,00 3,5 2,0 2,193

Твердые частицы 0,10 0,02 0,02 <0,01 (предположительно)

В главе также представлены результаты эксплуатационных испытаний газового двигателя без наддува в составе автобусов А-4216 и ЛИАЗ-5256.

Приведена таблица сравнения результатов определения эксплуатационных расходов топлива и теплоты отечественными автобусами при установке на них раз-

работанных по теме двигателей без наддува с рядом зарубежных аналогов, из которой следует, что при близкой полной массе отечественные автобусы с газовыми двигателями имеют преимущества по удельному расходу теплоты. Основные причины лучшей экономичности отечественных автобусов связаны с более высокой степенью сжатия в разработанных двигателях благодаря высокому стабильному октановому числу отечественного газа и с применением экономайзера в системе питания газа, благодаря которому обеспечивается близкое к оптимуму изменение состава смеси по режимам работы двигателя.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований газового двигателя с регулируемым наддувом.

В таблице 3 приведены показатели дизеля КАМАЗ (8/Е>=120/120) в сравнении с показателями газового двигателя, созданного на базе этого дизеля с двумя ТКР-7Н, имеющими минимальное сечение канала подвода газов к колесу турбин ^=12 см2. Значение максимального крутящего момента у газового двигателя получено меньше, чем у базового дизеля (на 13,8%). Максимум момента к тому же достигается на более высоких частотах вращения. На частоте вращения п=1000 мин"1 значение максимального крутящего момента газового двигателя ниже на 32% по отношению к максимальному значению крутящего момента базового дизеля.

Таблица 3

Сравнение показателей газового двигателя и базового дизеля

Режим Две п, мин"1 мв Н*м Ке, кВт 8с. г кВт.ч Лс ЛУ а в., кг/ч Рк, бар Рт, бар

Минимальная рабочая частота вращения Д 1000 932 98 215 0,393 - - - - -

Г 1000 730 76 203 0,362 0,862 1,37 362 1,21 1,17

Максимальный крутящий ммент Д 1400 1079 158 203 0,417 - 1,86 870 - -

Г 1600 930 156 205 0,358 0,899 1,46 793 1,69 1,88

Номинальной МОЩНОСТИ Д 2200 834 192 231 0,366 - 2,41 1550 - -

г 2200 838 193 222 0,331 0,903 1,56 1140 1,79 2,27

- данные отсутствуют, Д-дизель, Г-газовый двигатель.

Причинами меньшего запаса крутящего момента являются:

1) невозможность изменения в широких пределах коэффициента избытка воздуха,

2) меньшие значения индикаторного КПД, в основном, вследствие меньшей степени сжатия,

3) меньшего значения коэффициента наполнения двигателя воздухом вследствие

применения в газовом двигателе внешнего смесеобразования и заметного значения парциального объема газового топлива,

4) несколько меньшего значения теплотворной способности газовоздушной смеси.

Следовательно, для того чтобы газовый вариант дизеля с наддувом, работая при а=1,4...1,6 (для обеспечения приемлемых выбросов оксидов азота), имел выходные характеристики, максимально приближенные к характеристикам базового дизеля, необходимо увеличить массовое наполнение цилиндров, подняв давление наддува, за счет применения турбокомпрессоров с меньшими минимальными проходными сечениями канала подвода отработавших газов к турбине ТКР При этом N6, кВт Цо необходимо подбирать на режи-

ме максимального крутящего момента, а на больших частотах вращения прибегать к перепуску отработавших газов, минуя турбин ТКР, или использовать ТКР с изменяемым ^

Расчеты совместной работы газового двигателя с агрегатами над дува при условии использования двух ТКР показали, что для улучшения протекания кривой максимального крутящего момента в диапазоне малых частот вращения необходимо применять турбокомпрессоры с меньшими ^ (»6 см2), а юоо 1200 1400 1600 1800 2000 2200 п, мин-1 дополнительное использование пе-

■ дизель ткр ^0=12 см2 репуска части газов, минуя турби-

о газовый ТКР ^0=12 см2 у } 1 ^

д газовый ТКР ^о=5.б см2 ну, позволит приблизить запас кру-

Рис.б. Внешние скоростные характеристики тящего момента к имеющему место

базового дизеля с над дувом и газового в базовом дизеле,

двигателя На рис. 6. представлены внешние

И -- к ь,

- 3 *

Г- ^- £-ч т-к:

Мк,н*м 1300

1100

900

скоростные характеристики газового двигателя с ТКР К-27 (^=7 см2), В-65-1 (^=5,6 см2), в сравнении с ВСХ базового дизеля с ТКР-7Н (^=12 см2). Из графиков видно, что газовый двигатель с ТКР К-27 по протеканию крутящего момента проигрывает дизелю при п < 1600 мин"1. Наилучшее протекание максимального крутящего момента по ВСХ и меньшее содержание оксидов азота в отработавших газах получены при работе двигателя с ТКР В-65-1. Значительное снижение концентрации оксидов азота связано с увеличением избытка воздуха. Однако, высоки концентрации СО и особенно несгоревших углеводородов СН (суммарно). Сравнительно высокие концентрации СО в отработавших газах не представляют серьезной опасности, так как окисление СО в нейтрализаторах происходит достаточно полно. Основной проблемой является выполнение норм по выбросам суммарных несгоревших углеводородов. Окисление метана, который, в основном, и входит в состав несгоревших углеводородов газового двигателя, в случае бедных смесей в присутствии значительного количества водяного пара является весьма проблематичным. Поэтому была проведена работа по подбору окислительных нейтрализатров.

Испытания показали, что нейтрализатор с Р1/К<1 катализатором при работе на а=1,42...1,46 (п=1000 мин"1) обеспечивает снижение концентрация СО в 4,9...5,5 раза, а концентрацию СН (суммарно) - лишь на 12...12,5%, при средней температуре газов в нейтрализеторе 425.. ,465°С.

Опыты с нейтрализатором, имеющим Р<3 катализатор, показали снижение содержания СО до нулевого порога чувствительности прибора, (100 чнм). Концентрация оксидов азота имеет небольшую тенденцию к повышению в нейтрализаторе. Однако, и после нейтрализатора концентрация №)х не превышает 260 чнм. Происходит заметное снижение концентрации СН (суммарно) на 28,5...65% в зависимости от режима работы, причем процент снижения, как правило, тем выше, чем выше нагрузка, а, следовательно, температура отработавших газов. Пробные опыты, проведенные в конце исследования показали возможность существенного повышения эффективности нейтрализатора в отношении окисления метана (СН4) при теплоизоляции трубопроводов и самого нейтрализатора.

Результаты испытаний показывают, что выбросы Ж)х резко снижаются при

прикрытии дроссельной заслонки, очевидно в основном, в связи, со снижением температуры продуктов сгорания в объемах, непосредственно за фронтом пламени.

Понижение температуры можно связать с рядом обстоятельств:

1.Увеличением теплоемкости заряда вследствие большего разбавления остаточными продуктами, содержащими 3-х атомные газы.

2.Уменыпением плотности заряда при прикрытии дроссельной заслонки и, как следствие, интенсивности турбулентности.

3.Незначительным снижением температуры во впускном коллекторе вследствие увеличения эффективности охладителя.

Прослеживается тенденция к увеличению концентрации суммарных несго-ревших углеводородов при прикрытии дроссельной заслонки. Это можно объяснить общим ухудшением условий горения, на что, в первую очередь, реагирует метан, находящийся в зонах, в которых окисление определяется молекулярными процессами.

На концентрацию в отработавших газах оксида углерода влияют не только условия горения, но также термическая диссоциация СОг, которая происходит в меньшей степени при прикрытых положениях дроссельной заслонки.

Как уже отмечалось, в ходе проведения опытов было замечено, что повышение температуры отработавших газов существенно увеличивает степень преобразования суммарных углеводородов. В связи с этим была разработана система нейтрализации, которая, помимо основного нейтрализатора содержит небольшой по объему преднейтрализатор, установленный между выпускном коллектором и ТКР (рис.7).

Испытания показали, что установка преднейтрализатора позволила получить существенное снижение суммарных выбросов углеводородов. Из анализа результатов испытаний следует, что преднейтрализатор, в котором степень очистки углеводородов составляет всего 4...29%, повышает эффективность основного нейтрализатора до 97...98%, по сравнению с 28,5...65% при работе без преднейтрализатора. Однако установка преднейтрализатора привела к повышению на 1,2...8,7% противодавления системы выпуска отработавших газов.

Возможности повышения температуры отработавших газов после преднейтра-

лизатора выше предельно допустимой для турбины ТКР и выхода из строя каталитических блоков преднейтрализатора, их разрушение и попадание элементов в турбину ТКР привели к решению об установке преднейтрализатора за турбиной ТКР.

Рис.7. Схема газового двигателя с двух ступенчатой системой нейтрализации

1-катушка зажигания, 2-спецдиск 60-2, 3-диск датчика фазы, 4-датчик оборотов, 5-датчик фазы, 6-датчик положения дроссельной заслонки, 7-пусковой клапан, 8-клапан байпасного канала, 9-датчик температуры охлаждающей жидкости, 10-клапан ускорительный, 11,12,13-термопары, 14-дроссельная заслонка, 15-датчик абсолютного давления.

Для такой компоновки и обеспечения общей степени очистки системой нейтрализации несгоревших углеводородов в пределах 97...99%. экспериментальным путем был подобран объем преднейтрализатора, который составил У=1л.

В соответствии с требованиями и по методике изложенной в Правилах ЕЭК ООН Р-49-04 были проведены испытания газового двигателя по 13-ти ступенчатому циклу. В таблице 4 представлены результаты испытаний.

Представленные результаты показывают, что газовый двигатель с двухступен-

Таблица 4

Удельные выбросы газового двигателя с наддувом_

Вредные вещества Нормы Показатели газового двигателя с надувом, г/кВт.ч

ЕВРО-3 г/кВт.ч ЕВРО-4 г/кВт.ч ЕВРО-5 г/кВт.ч

СО 2,10 1,5 1,5 0,05

СН (суммарные) 0,66 0,46 0,46 0,650

N0* 5,00 3,5 2,0 1,71

Твердые частицы 0,10 0,02 0,02 <0,01(приблизительно)

чатой системой нейтрализации удовлетворяет нормам ЕВРО-3 по всем нормируемым вредным выбросам, а по выбросам СО и N0* перекрывает нормы ЕВРО-5.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Применительно к газовым двигателям без наддува анализ причин, по которым для сохранения мощности базового дизеля приходиться существенно снижать избыток воздуха (до а=1,05...1,15), показал, что на режимах полного открытия дроссельной заслонки недопустимо высокими оказываются выбросы К0Х (до 3200 чнм).

2. Анализ возможности снижения выбросов N0* в газовых двигателях без наддува на режимах полного открытия дросселя, применением рециркуляции отработавших газов и впрыскивания мелко распыленной воды во впускной трубопровод показал, что рециркуляция ОГ в количестве 4,5% от газовоздушной смеси обеспечивает снижение N0* лишь на 37,5...50,8% при снижении Мк шах на 6,9%, а - на 12,2%, впрыск воды в количестве 4,3...5,3% от газовоздушной смеси обеспечивает снижение N0* в 2,9...3,9 раза при снижении Мк и на 7...8%. Так как впрыск воды может быть использован только в случае гаражного хранения автомобиля при отсутствии системы нейтрализации, более простым решением без применения систем нейтрализации для обеспечения норм ЕВРО-2 является дефорсирование двигателя по мощности на 12...15%. При'этом обеспечивается снижение выбросов N0* на 37,5...50,8%.

3. Благодаря использованию высокой степени сжатия и приближенной оптимизации а в поле режимов работы разработанной модели газового двигателя без наддува, эксплуатационные расходы теплоты у отечественных автобусов на 15...20% меньше в сравнении с зарубежными автобусами той же массы, которые эксплуатируются в Ирландии, Бельгии и Канаде.

4. Эксплуатационные испытания автобуса А-4216 с разработанной моделью газового двигателя без наддува на одном из предприятии ОАО «ГАЗПРОМ» показали высокую надежность двигателя и его систем.

5. Для достижения на У-образном газовом двигателе без наддува возможности эффективного использования системы нейтрализации и получения достаточно высокой эксплуатационной экономичности рекомендуется применение оригинальной системы подачи газа, которая обеспечивает поблочное поддержание состава смеси на режимах холостого хода и полной на1рузки близким к стехиометрии и бедную смесь (а=1,5... 1,6) на остальных режимах.

6. В газовой модели, работающей на бедных смесях нецелесообразно применение системы над дува базового дизеля, так как значение максимального крутящего момента (Мк) у газового двигателя получается существенно меньшим, чем у базового дизеля, причем максимум Мк достигается на более высоких частотах вращения. Расчетно-экспериментальные исследования показали, что для обеспечения благоприятной внешней характеристики необходимо устанавливать в газовой модели турбокомпрессоры с существенно меньшим минимальным сечением канала подвода отработавших газов к колесу турбины, а на высоких частотах вращения применять устройства для управления наддувом. При работе двигателя на а=1,5... 1,55 с турбокомпрессорами имеющими ^=5,6 см2 получен запас крутящего момента 27% и благоприятное изменение момента в диапазоне наиболее малых частот вращения.

7. На двигателях, питаемых природным газом, необходимо устанавливать нейтрализаторы с палладиевым катализатором. Нейтрализаторы с платиновым катализатором не обеспечивают выполнение современных норм по выбросам суммарных углеводородов с учетом метана. При их применении получено снижение концентрации СО в 4,9...5,5 раза, а концентрации СН (суммарно) лишь на 12...12,5%. Применение двухступенчатой системы нейтрализации ОГ с палладиевым катализатором обеспечивает эффективное снижение удельных выбросов суммарных несгоревших углеводородов (в 19,7 раза), оксидов углерода (в 50 раз), при незначительном росте оксидов азота.

8. Конвертация дизелей без наддува и с наддувом на питание природным газом по предлагаемым методикам, наряду с обеспечением мощности и момента базового

дизеля, позволяет двигателям выполнять нормы ЕВРО-3 по суммарным выбросам углеводородов (включая метан). По выбросам N0* выполняются с запасом нормы ЕВРО-4 (двигатель без наддува) и нормы ЕВРО-5 (двигатель с наддувом). По выбросам окиси углерода с существенным запасом выполняются нормы ЕВРО-5.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованные ВАК:

1. Перевод отечественных дизелей, находящихся в эксплуатации, на питание природным газом - рациональный способ улучшения экологических характеристик / A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, И.Г. Шишлов // Автотранспортное предприятие. — 2008 —№9-С. 34-41.

Статьи на иностранных языках:

2. Analysis of different ways to develop low emission natural gas engines /V.N. Lukanin,

A.S. Khatchiyan, I.G.Shishlov, R.Kh. Khamidullin // NGV: Transp. for the New Century: Proc. 7-th Intern. Conf. and Exhibition on Natural Gas Vehicles. October 17-19, 2000, Yokohama, Japan. — Yokohama, 2000. — PS 1. — P. 517-527.

3. Wsterne wyniki oprakowania silnicow gazowych dla duzych autobusow miejskich / W.N.Lukanin, A.S.Chaczijan, W.E.Kuzniecow, I.G.Sziszlow, R.H.Chamtoullin, W.Kornickij // Materialy Sympozjum «ROZRUCH SILNICOV SPFLINOWYCH». Pol-ska(PoIand)-Szczecin, 2000.-P. 127-137.

4. The analysis of ways to ensure low emission (methane inclusive) from natural gas fuelled engines / A.S. Khatchiyan, V.E. Kuznatsov, I.G. Shishlov // Materialy VII MIKDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWA, «Silnici Spalinowe (Combustion Engines)»№2/2006(125), Polska(Poland), Czestochow, 2006.- P.58-66.

Статьи:

5. Результаты исследования двигателя КАМАЗ, питаемого природным газом / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В.М. Федоров, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин // Науч. труды НИИ энергоэкологических проблем автотр. комплекса МАДИ(ТУ): Вып. 1. Ч. 1 / МАДИ (ТУ). — М., 1997. — С. 66-78.

6. Сравнительный анализ способов конвертации дизеля в двигатель, питаемый частично или полностью природным газом / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В. Ф.Водейко,

B. М.Федоров, И.Г. Шишлов // Науч. труды НИИ энергоэкологических проблем автотр. комплекса МАДЩТУ): Вып. 1. Ч. 1./ МАДИ (ТУ). — M., 1997. — С. 57-65.

7. Рациональные способы конвертации дизелей грузовых автомобилей и автобусов на питание природным газом / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В.В. Синявский, И.Г. Шишлов, В.М. Федоров, Р.Х. Хамидуллин // Двигатель-97. Материалы международной научно-технической конференции (к 90-летию начала подготовки в МГТУ им. Н. Э. Баумана специалистов по д.в.с.)/ МГТУ. — М., 1997. — С. 125-126.

8. Результаты исследования двигателей КамАЗ, питаемых природным газом /В. Н. Луканин, А. С. Хачиян, В. М. Федоров, В. Ф. Водейко, И. Г. Шишлов, P. X. Хамидуллин // Пробл. конструкции двигателей: Сб. науч. тр. /НАМИ (Юбилейный вып.). — М., 1998. — С. 118-137.

9. Сравнительный анализ способов конвертации жидкотопливных двигателей в двигатели, питаемые природным газом / В. Н. Луканин, А. С. Хачиян, В. Е. Кузнецов, В. М. Федоров, И. Г. Шишлов, Р. X. Хамидуллин // Экология двигателя и автомобиля: Сб. науч. тр. /НАМИ. — М., 1998. — С. 97-103.

10.Предварительные результаты разработки газового двигателя с наддувом мощностью 200 кВт / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин // Двигатели внутр. сгорания: пробл., перспективы развития: Сб. науч. тр. МАДИ (ПО. / МАДИ (ТУ). — М., 2000. — С. 68-79.

11.Результаты разработки микропроцессорной системы зажигания для двигателей, питаемых природным газом / С.А. Геков, И.Г. Шишлов // Двигатели внутреннего сгорания: проблемы, перспективы развития: Сб. науч. тр. МАДИ (ТУ)./ МАДИ (ТУ). — М., 2000. — С. 222-228.

12.Результаты разработки и исследования газовых двигателей КамАЗ, конвертированных на питание природным газом с реализацией концепции «Двигателя, работающего на бедных смесях» / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин, С.А. Геков // Конвертация дизелей на питание природным газом. (Сер.: Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Использование газа. Обзорная информация) /ИРЦ Газпром.— М., 2001. — С. 31-40.

13.Результаты разработки и исследования двигателей КамАЗ, конвертированных на питание природным газом, без наддува / В.Н. Луканин, A.C. Хачиян, В.Ф. Водейко, В.М. Федоров, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин, Н.С. Маловичко // Конвертация дизелей на питание природным газом. (Сер.; Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Использование газа: Обзорная информация) /ИРЦ Газпром.— М., 2001. —С. 15-31.

14.Результаты разработки газового двигателя для городских автобусов./ A.C. Хачиян, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин // Тезисы докладов научно-технической конференции "Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса." - М.: МАДИ (ГТУ), 2003. - С. - 97-98.

15.Газовые двигатели КАМАЗ с искровым зажиганием / И.Г. Шишлов // Автогазо-заправочный комплекс+альтернативное топливо". •— 2003 — №1(7). — С. 50-52.

16.Результаты разработки на основе автомобильных дизелей и исследований ряда двигателей, питаемых природным газом./ A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, В.Ф. Водейко, И.Г. Шишлов // Тезисы докладов научно-техническаой конференции "2-е Луканинские чтения, пути решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе." - М.:МАДИ(ГТУ), 2005. - С. -17.

17.Результаты разработки газовых двигателей в МАДЩГТУ) / A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, В.Ф. Водейко, И.Г. Шишлов // Автогазозаправочный комплекс+альтернативное топливо. — 2005 —№3(21).— С. 37-41.

18.Работы кафедры «Теплотехника и автотракторные двигатели МАДИ (ГТУ) по разработке, на базе дизелей, двигателей, питаемых природном газом / A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, В.Ф. Водейко, И.Г. Шишлов // Международная конференция «Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов». Тезисы докладов. - М.: Изд-во Прима-Пресс-М, 2005 г. - С. -71

19.Широкое использование природного газа как первый этап повышния энергетической и экологической безопасности автомобильного транспорта страны./ A.C. Хачиян, В.Е. Кузнецов, И.Г. Шишлов // Сборник докладов II Международная конферен-

ция «Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов». Тезисы докладов.- М.: Изд-во Прима-Пресс-М, 2006 г. — С. -4647.

20.Мир накануне резкого увеличения применения альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / A.C. Хачиян, B.E. Кузнецов, И.Г. Шишлов // Автогазо-заправочный комплекс+альтернативное топливо" — 2006—№1(25). — С. 34-35.

Авторские свидетельства:

21.Пат. 2140011 РФ МКИ F 02 Р 3/00. Система зажигания газового двигателя внутреннего сгорания / Маловичко Н.С., Хачиян A.C., Кузнецов В JE., Федоров В.М., Шишлов И.Г. - Опубл. 20.10.1999, Бюл. № 29.

22.Свид-во на пол. модель 19877 РФ МКИ F 02 В 43/00. Газовый двигатель /Луканин В.Н., Хачиян A.C., Кузнецов В.Е., Шишлов И.Г., Геков С.А. - Опубл. 10.10.2001, Бюл. №28.

23.Свид-во на пол. модель 27331 РФ МЬСИ F 02 М 21/02. Система питания газового двигателя внутреннего сгорания /Хачиян A.C., Кузнецов В.Е., Шишлов ИГ. -Опубл. 20.01.2003, Бюл. № 2.

24.Свид-во на пол. модель 28195 РФ МКИ F 02 Р 3/00. Микропроцессорная система зажигания газового двигателя /Геков С.А., Хачиян A.C., Шишлов И.Г., Хамидуллин Р.Х., Сретенский В.В. - Опубл. 10.03.2003, Бюл. № 7.

25.Свидетельство на полезную модель №28383. РФ МКИ F 02 М 21/02. Газовоздушный блок для газового двигателя /Хачиян A.C., Кузнецов В.Е., Шишлов И.Г., Хорьков В.И. - Опубл. 20.03.2003, Бюл. № 8.

26.Свид-во на пол. модель 28895 РФ МКИ F 02 В 43/00. Газовый двигатель с наддувом /Хачиян A.C., Кузнецов В.Е., Водейко В.Ф., Шишлов И.Г., Хамидуллин Р.Х -Опубл. 20.04.2003, Бюл. №11.

27.Пат. на пол. модель 470541 РФ МКИ F 02 М 21/02. Система питания газового двигателя/Хачиян A.C., Кузнецов В.Е., Шишлов И.Г. - Опубл. 10.08.2005, Бюл. № 22.

Подписано в печать: 08.05.2009

Заказ № 2015 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Объем: 1 усл.п.л. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение.

Глава 1. Анализ проблем современного использования природного газа в качестве моторного топлива.

1.1 Энерго-экологические проблемы автомобильного транспорта.

1.2 Способы конвертации дизелей на питание природным газом.

1.3. Сравнительный анализ способов конвертации дизелей на питание природным газом с искровым зажиганием, внешним смесеобразованием и количественным регулированием.

1.4. Результаты работ, посвященных разработке и применению двигателей питаемых природным газом.

1.5. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Результаты расчетного исследования циклов газового двигателя и выбора системы наддува.

2.1. Результаты расчетного анализа, направленного на обоснование способа конвертации дизелей на питание природным газом.

2.2. Результаты расчетного исследования циклов газового двигателя без наддува.

2.2.1. Расчетное исследование влияния на показатели цикла коэффициента избытка воздуха.

2.2.2. Расчетное исследование влияния давления во впускном трубопроводе (положения дроссельной заслонки) для двигателя без наддува.

2.2.3. Расчетное исследование влияния на показатели цикла частоты вращения двигателя без наддува.

2.2.4. Расчетное исследование влияния угла опережения воспламенения на показатели цикла двигателя без наддува.

2.3. Результаты расчетного анализа направленного на выбор системы наддува.

Глава 3 Объекты испытаний, экспериментальная установка и

1 методика проведения эксперимента.

3.1. Газовые двигатели, разработанные на базе дизеля

КАМАЗ.

3.'2: Стендовая установка для проведения испытаний газовых двигателей:.

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований.

Глава 4: Результаты экспериментальных исследований газового двигателя без наддува.

4.1. Доработка и стендовые испытания системы управления двигателем.

4.2. Экспериментальные исследования способов снижения нормируемых вредных веществ с отработавшими газами.

4.2.1. Исследование влияния рециркуляции отработавших газов на содержание NOx в отработавших газах и показатели газового двигателя.

4.2.2. Исследование влияния впрыска воды на содержание NOx в отработавших газах и показатели газового двигателя.:.

4.2.3. Результаты исследования систем нейтрализации для газового двигателя без наддува.

4.3. Разработка и стендовые испытания оригинальной системы питания газового двигателя.

4.4. Результаты испытаний газового двигателя без наддува по 13ти ступенчатому циклу.

4.5. Результаты эксплуатационных испытаний газового двигателя в составе транспортного средства.

Глава 5. Результаты экспериментальных исследований газового двигателя с регулируемым наддувом.

5.1. Результаты экспериментальных исследований работы газового двигателя с различными системами наддува.

5.2. Результаты исследования систем нейтрализации применительно к газовому двигателю с наддувом.

5.3. Результаты испытаний газового двигателя без наддува по 13ти ступенчатому циклу ESC.

Актуальность работы: Современные энергетические установки, используемые в различных областях деятельности человека, являются главными потребителями ископаемых энергоресурсов. Постоянный рост числа вводимых в эксплуатацию энергетических установок во многом объясняет высокие темпы использования этих ресурсов, в балансе потребления которых ведущую роль занимают нефть и нефтепродукты.

Ввиду постоянно увеличивающегося потребления нефти, запасы которой далеко не безграничны, возникла необходимость более экономного расходования имеющихся запасов нефти и энергичного поиска замены традиционных топлив нефтяного происхождения альтернативными видами горючего топлива.

Современность перед человечеством выдвинула еще одну важную проблему - это сохранение чистоты среды обитания.

Необходимость решения проблемы «замораживания» роста количества вредных выбросов в атмосферу и последующего его снижения требует поиска новых топлив, видов и схем энергетических установок, использующих экологически чистую энергию и не нарушающих природного равновесия.

Одним из основных потребителей энергетических установок, работающих на топливах нефтяного происхождения, является транспорт, основную часть которого составляют автомобили различного назначения, на которые и приходится значительная доля потребления жидких топлив и выбросов вредных веществ в атмосферу. Малая мобильность существующих в настоящее время экологически чистых энергоустановок тормозит широкое внедрение их на автотранспортные средства. Поэтому, наиболее целесообразным является дальнейшее использование в современных автомобильных транспортных средствах традиционных поршневых двигателей внутреннего сгорания (ПДВС), имеющих высокую степень совершенства и работающих на альтернативных топливах с сохранением в существенной степени соответствующего оборудования для их производства и хорошо развитой системой сервиса.

При выборе того или иного вида альтернативного топлива необходимо учитывать следующие факторы:

1. Запасы ресурсов;

2. Расположение источников относительно мест потребления;

3. Эффективность процесса производства топлива;

4. Простоту транспортировки и хранения;

5. Прямые затраты на системы распределения и снабжения;

6. Внесение необходимых изменений в конструкцию ПДВС, связанные с переходом на питание новым видом топлива;

7. Влияние топлива на характеристики автотранспортного средства (динамические, экономические, экологические, простоту и стоимость обслуживания);

8. Потребление энергии, выделение вредных выбросов и парниковых газов за жизненный цикл автотранспортного средства.

Перспективными заменителями традиционных топлив нефтяного происхождения считаются метанол, этанол, эфиры, газовый конденсат, различные биотоплива, природный газ, а в перспективе водород.

Наиболее известным и исследованным видом альтернативного топлива для транспорта является природный газ. Уникальные физико-химические свойства природного газа, его значительные естественные запасы, развитая сеть доставки от месторождений во многие регионы страны по магистральным и местным газопроводам и экологические преимущества в сравнении с традиционными видами топлив позволяют рассматривать природный газ как наиболее перспективное и универсальное моторное топливо России в XXI веке [21].

При оптимальном использовании природного газа на автомобиле вредные выбросы ниже, чем в случае применения других альтернативных топлив и даже ниже чем в случае электромобилей, если учитывать всю технологическую цепочку [92]. Природный газ обеспечивает также уменьшение примерно на четверть выбросов С02, играющего важную роль в создании парникового эффекта, если двигатель при работе на природном газе будет иметь экономичность не ниже чем базовый дизель.

По мере расширения применения бензиновых двигателей с 3-х компонентными нейтрализаторами, вредные выбросы с выпускными газами дизелей все в большей мере определяют состояние воздушного бассейна городов. Следует отметить, что разработка газовых двигателей на базе дизелей, приспособленных для надежной работы при высоких давлениях в цилиндре, позволяет в газовой модификации использовать высокие степени сжатия.

Наметились две основные возможности применения природного газа при конвертации дизелей:

- с использованием концепции "двигателя, работающего на смеси двух топлив" - газодизель;

- конвертация дизеля в чисто газовый двигатель с преимущественно искровым зажиганием.

Масштабы применения природного газа на автомобильном транспорте России совершенно не соответствуют уровню добычи газа и даже состоянию инфраструктуры по заправке газом. Имеющиеся около 220 газонаполнительных станций загружены в недостаточной степени (по различным сведениям не более чем на 10.25% от возможной производительности АГНКС [3].

Одной из причин неудовлетворительного состояния дел с применением природного газа на автомобильном транспорте России является отсутствие соответствующего законодательства, создающего льготные условия для применения природного газа. Следует признать, в то же время, что стимулом к применению природного газа в России является его низкая стоимость. Пример большого числа стран (США, Нидерланды, Канада, Япония, и др.) свидетельствует о необходимости введении налоговых льгот и прямого участия государства на федеральном и местном уровне в финансировании работ, направленных на разработку и расширение применения природного газа, так как это отвечает общенациональным и также глобальным интересам, которые отдельному потребителю и даже отдельной фирме сложно осознать, а по экономическим соображениям практически реализовать [91].

Имеется, однако, и другая причина, сдерживающая применение природного газа на автомобильном транспорте. Это - малая изученность особенностей применения природного газа, преимуществ им обеспечиваемых, применительно к автомобильным двигателям. Недостаточное финансирование НИР и ОКР по применению природного газа на транспорте явилось причиной того, что недостаточное число серьезных исследований посвящено этой проблеме. Как следствие, недостаточно получено результатов, могущих явиться материалом для технической пропаганды и конкретных разработок.

Сказанное свидетельствует об актуальности работ, посвященных применению природного газа на автомобильном транспорте России.

Опыт разработки автомобильных газовых двигателей без наддува и с наддувом невелик, а информация о- таких разработках в основном^ носит ознакомительный, рекламный характер и не содержит результатов научных исследований и детальных сведений о конкретных разработках.

Этим проблемам посвящена диссертационная работа. В ней предпринята попытка разработки рекомендаций по рациональным путям конвертации дизелей без наддува и с наддувом в газовый двигатель при условии сохранения мощностных показателей базового дизеля и обеспечения выполнения перспективных норм по вредным выбросам.

Цель работы: Разработка и научное обоснование методов конвертации дизелей без наддува и с наддувом, на питание природным газом с обеспечением выполнения норм по токсичности отработавших газов.

Объект исследования: Автомобильный дизель КАМАЗ (S/D=120/120) без наддува, и с наддувом жидкостного охлаждения, работающий на компримированном природном газе.

Научную новизну работы представляют: обоснование необходимости, для сохранения мощности базового дизеля без наддува, существенного снижения' избытка воздуха в газовом двигателе до значений, при которых недопустимо высокими оказываются выбросы оксидов азота; результаты исследований влияния рециркуляции охлажденных отработавших газов и впрыска тонко распыленной воды во впускной коллектор на выбросы NOx и мощностные показатели газового двигателя без наддува; результаты исследований возможности обеспечения действующих норм по токсичности при конвертации 2-х рядного дизеля без наддува в газовый двигатель без наддува при использовании разработанной оригинальной системы подачи газа; результаты расчетно-экспериментальных исследований, показавшие возможность сохранения мощности базового дизеля с наддувом и обеспечения высокого запаса крутящего момента в газовом двигателе, работающем на бедных смесях, выбором управляемой системы наддува; результаты экспериментальных исследований, показавшие возможность обеспечения действующих норм по токсичности при конвертации дизеля с наддувом в газовый двигатель с наддувом, имеющего мощностные показатели базового дизеля и высокий запас крутящего момента, применением систем нейтрализации отработавших газов с использованием катализатора, способного при температурах ОГ после турбины ТКР обеспечить снижение вредных выбросов, включая метан, который, как и диоксид углерода, является парниковым газом, в том числе, с использованием преднейтрализаторов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований: При создании в эксплуатационных предприятиях и на заводах на базе автомобильных дизелей газовых двигателей без наддува и с наддувом, обеспечивающих выполнение норм по вредным выбросам, могут быть использованы рекомендации по выбору степени сжатия, системы зажигания, управления и нейтрализации отработавших газов. Важное значение имеет использование также расчетно-экспериментального метода выбора параметров системы управляемого наддува, так как система наддува базового дизеля не обеспечивает приемлемых характеристик газового двигателя.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) при чтении лекций, курсовом проектировании,выполнении бакалаврских работ, дипломных проектов и диссертаций на звание магистра для студентов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» (140501). Научно-техническая разработка, проведенная при выполнении диссертационной работы по газовому двигателю без наддува, доведена до стадии внедрения при создании опытных образцов автобусов А-4216 и ЛИАЗ-5256.

Апробация, работ: Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях в МАД№ (ГТ.У) (1997.2005г.г.), в МГТУ им. Н.Э. Баумана- (1997г.), на международной конференции по автомобилям, питаемым газом топливом, NGV в городе Yokohama, Япония, в 2000г., на симпозиуме "ROZRUCH SILNICOV SPFLINOWYCH" в городе Szczecin, Польша в 2000 г., на 7"и международной научной конференции "SILNIKI GAZOWE" в городе Czestochow, Польша в 2006 г., на 1"и и 2"й международных конференциях «Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов» в городе Москве в 2005 г. и 2006 г.

Публикации результатов исследования: по теме диссертации опубликовано 27 работ, из них в изданиях рекомендованным перечнем ВАК-1, в виде публикаций докладов на международных конференциях 5, в том числе, 3 на иностранных языках, 7 патентов РФ.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследования: расчетно-экспериментальное обоснование необходимости, для обеспечения мощности базового дизеля без наддува, снижения избытка воздуха в газовом двигателе до значений, при которых требуется принятие мер по снижению выбросов оксидов азота;

- результаты опытов по исследованию влияния охлаждаемой рециркуляции отработавших газов и впрыскивания мелко распыленной воды во впускной коллектор на выбросы оксидов азота и, мощностные показатели газового двигателя без наддува;

- система питания V-образного газового • двигателя без наддува для центральной эжекционной подачи газа, обеспечивающая точное поддержание по блокам близкого к стехиометрии состава смеси на режимах холостого хода-и полной нагрузки при существенном обеднении смеси (до а=1,5.1,6) на остальных режимах работы;

- расчетно-экспериментальное обоснование необходимости подбора управляемой системы- наддува для газового двигателя с наддувом, обеспечивающей работу на* бедных смесях при достижении запаса крутящего-момента ~30%;

- экспериментальное обоснование необходимости использования в\ нейтрализаторах газовых двигателей палладиевого1 катализатора для эффективного снижения выбросов с отработавшими газами метана;

- результаты обеспечения на двигателях без наддува норм ЕВРО-3 и с наддувом норм- ЕВРО-5 (за исключением выбросов метана по которым выполняются нормы ЕВРО-3).

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 220 страницах, в т.ч. 112 стр. машинописного текста, содержит 57 рисунков и 33 таблицы. Список литературы содержит 97 наименования, в т.ч. 19 на иностранных языках. 37 стр. занимают Приложения.

5.2. Результаты исследования систем нейтрализации применительно к газовому двигателю с наддувом

Испытания, направленные на уточнение подбора системы- наддува, проведенные с измерением концентрации вредных газообразных веществ в выпускных газах двигателя, выявили, что при работе двигателя.с ТКР В-65-1 концентрация оксидов азота по внешней скоростной характеристике, на которой она достигает максимума, невелика (от 500 до 280 чнм). Однако, высоки концентрации СО- и особенно несгоревших углеводородов СН (суммарно). Сравнительно высокие концентрации СО в отработавших газах не представляют серьезной опасности, так как окисление СО в нейтрализаторах отработавших газов происходит достаточно полно. Основной проблемой является выполнение норм по выбросам суммарных несгоревших углеводородов. Известно, что окисление метана, который, в основном, и входит в состав, несгоревших углеводородов газового двигателя, в случае бедных смесей в присутствии значительного количества водяного пара является весьма затруднительным. Поэтому была проведена работа по подбору окислительных нейтрализаторов.

На рис. 5.3 показан нейтрализатор - глушитель, рекомендуемый, для применения на газодизелях КамАЗ (изготовитель ООО «Линдо»), В таблице 5.10 представлены характеристики нейтрализатора.

Конструктивно нейтрализатор - глушитель выполнен в виде цилиндрического корпуса 1, ограниченного с двух сторон днищами 3. Входной патрубок нейтрализатора соединен с корпусом каталитических блоков 1. Выпускные газы, пройдя через каталитические блоки, попадают в секцию шумоглушения, после чего через выпускной патрубок направляются в выпускной тракт. С выпускным трактом нейтрализатор соединен с помощью фланца 7. Объем каталитических блоков при установке нейтрализатора на полный поток газов двигателя равен 12,31л. В качестве носителя катализатора применены пористые керамические блоки, имеющие малый объем при развитой контактирующей поверхности. Учитывая особенности трубопроводной обвязки стендовой установки, целесообразность установки нейтрализатора как можно ближе к выпускному коллектору двигателя, а также в целях упрощения и удешевления испытаний был специально изготовлен опытный образец нейтрализатора без глушителя и с одним керамическим блоком вместо двух.

Нейтрализатор был установлен на выпуске одного из блоков двигателя (рис.5.4.).

Рис. 5.3, Принципиальная схема нейтрализатора-глушителя для газодиделя

КАМАЗ.

1-каталитический блок, 2-корпус, 3-днище, 4-входной патрубок, 5-выходной патрубок, 6-шумоглушащий элемент, 7-фланец, 8-ограничитель.

Заключение и выводы

С использованием расчетных и экспериментальных исследований обоснованы методы и конкретные рекомендации по конвертации дизелей без наддува и с наддувом на питание природным газом с обеспечением норм по токсичности. В процессе работы спроектированы, изготовлены и испытаны две газовые модификации дизеля КамАЗ без наддува, две газовые модификации дизеля КамАЗ с наддувом и два варианта системы нейтрализации отработавших газов. Созданы также две экспериментальные установки.

Проведенные работы позволили сделать следующие выводы:

1. Применительно к газовым двигателям без наддува анализ причин, по которым для сохранения мощности базового дизеля приходиться существенно снижать избыток воздуха (до а=1,05.1,15), показал, что на режимах полного открытия дроссельной заслонки недопустимо высокими оказываются выбросы NOx (до 3200 чнм).

2. Анализ возможности снижения выбросов NOx в газовых двигателях без наддува на режимах полного открытия- дросселя, применением рециркуляции отработавших газов и впрыскивания мелко распыленной воды во впускной трубопровод показал, что рециркуляция ОГ в количестве 4,5% от газовоздушной смеси обеспечивает снижение NOx лишь на 37,5.50,8% при снижении Мк тах на 6,9%, a Nc - на 12,2%, впрыск воды в количестве 4,3.5,3% от газовоздушной смеси обеспечивает снижение NOx в 2,9.3,9 раза при снижении Мк и Ne на 7.8%. Так как впрыск воды может быть использован только в случае гаражного хранения автомобиля при отсутствии системы нейтрализации, более простым решением без применения систем нейтрализации для обеспечения норм ЕВРО-2 является дефорсирование двигателя по мощности на 12. 15%. При этом обеспечивается снижение выбросов NOx на 37,5.50,8%.

3. Благодаря использованию высокой степени сжатия и приближенной оптимизации а в поле режимов работы разработанной модели газового двигателя без наддува, эксплуатационные расходы теплоты у отечественных автобусов на 15.20% меньше в сравнении с зарубежными автобусами той же массы, которые эксплуатируются в Ирландии, Бельгии и Канаде.

4. Эксплуатационные испытания автобуса А-4216 с разработанной моделью газового двигателя без наддува на одном из предприятии ОАО «ГАЗПРОМ» показали высокую надежность двигателя и его систем.

5. Для достижения на V-образном газовом двигателе без наддува возможности эффективного использования системы нейтрализации и получения достаточно высокой- эксплуатационной экономичности рекомендуется применение оригинальной системы подачи газа, которая обеспечивает поблочное поддержание состава, смеси на режимах холостого хода и полной нагрузки близким.к стехиометрии и бедную-смесь (а=1,5.1,6) на остальных режимах.

6. В газовой модели, работающей на бедных смесях, нецелесообразно' применение системы наддува-базового дизеля, так как значение максимального крутящего1 момента (Мк) у газового двигателя' получается существенно меньшим; чем у базового дизеля, причем максимум Мк достигается на более высоких частотах вращения. Расчетно-экспериментальные исследования1 показали, что для обеспечения1 благоприятной внешней характеристики необходимо устанавливать в газовой модели турбокомпрессоры с существенно меньшим минимальным сечением канала подвода отработавших газов к колесу турбины, а на высоких частотах вращения применять устройства для управления наддувом. При работе двигателя на а=1,5.1,55 с турбокомпрессорами имеющими £^>-5,6 см2 получен запас крутящего момента 27% и благоприятное изменение момента в диапазоне наиболее малых частот вращения.

7. На двигателях, питаемых природным газом, необходимо устанавливать нейтрализаторы с палладиевым катализатором: Нейтрализаторы с платиновым катализатором не обеспечивают выполнение современных норм по выбросам суммарных углеводородов с учетом метана. При их применении получено снижение концентрации СО в 4,9.5,5 раза, а концентрации СН (суммарно) лишь на 12. 12,5%. Применение двухступенчатой системы нейтрализации ОГ с палладиевым катализатором обеспечивает эффективное снижение удельных выбросов суммарных несгоревших углеводородов (в 19,7 раза), оксидов углерода (в 50 раз), при незначительном росте оксидов азота. 8. Конвертация дизелей без наддува и с наддувом на питание природным газом по предлагаемым методикам, наряду с обеспечением мощности и момента базового дизеля, позволяет двигателям выполнять нормы ЕВРО-3 по суммарным выбросам углеводородов (включая метан). По выбросам NOx выполняются с запасом нормы ЕВРО-4 (двигатель без наддува) и нормы ЕВРО-5 (двигатель с наддувом). По выбросам окиси углерода с существенным запасом выполняются нормы ЕВРО-5.

1. Анискии В.И. Внедрение в сельскохозяйственное производство техники, работающей на компримированном природном газе / Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. — 2005. — № 1. -С. 17-18.

2. Боксерман Ю.И., Грунвальд В.Р., Брагинский О.Б. и др. Перспективы развития, производства и применения в России моторных топлив и химических продуктов из природного газа до 2010 г. / Под ред. Р.Д. Маргулова. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 1996. - 60 с.

3. Боксерман Ю.И., Мкртычан Я.С., Чириков К.Ю. Перевод транспорта на газовое топливо. -М.:Недра.-1988.-220 с.

4. Бушуев В.В. Прогнозный баланс использования на транспорте различных видов энергоносителей / Газ в моторах: Тез. докл. межд. конф. 22—23 мая 1996 г. М.: РАО «Газпром», 1996. - С. 16-19.

5. Буэз Хаян Абдо. Критерии выбора системы зажигания газового двигателя и разработка элементов ее диагностирования. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. МАДИ(ТУ). Москва 1996 г.

6. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М Физмашгиз. 1963 г. -708 с.

7. Васильев Ю.Н., Гриценко А.И., Золотаревский J1.C. / Транспорт на газе. — М.: Недра, 1992.-342 с.

8. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М., Свердловск, 1962 г.

9. Вяхирев Р.И. Долгосрочная ориентация на природный газ. М.: / Газовая промышленность, №3, 1994.-С. 25-28.

10. Ю.Гайваронский А.И., Багдасаров И.Г., Савельев Г.С. Экспериментальное исследование теплового состояния поршня газового двигателя транспортного назначения КамАЗ 740.13Г. / Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2006. - № 1(25) — С. 38-40.

11. Гайваронский- А.И., Кавтарадзе. Р.З. Расчет теплообмена в камере сгорания быстроходного газового1 двигателя., / Транспорт на альтернативном топливе. №5, 2008. С. 30-31.

12. Гайваронский А.И., Марков5 В.А., Илатовский Ю.В. Использование природного газа и других альтернативных топлива в дизельных двигателях. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. - 480 с

13. МГайваронскиш А.И!, Савченков Д.А. Перспективы совершенствования рабочих процессов газовых двигателей. / Автогазозаправочный^комплекс + альтернативное топливо. 2004: — №5. — С. 56-58;.

14. Гайнулин Ф.Г., Гриценко А.И, Васильев Ю;Н:, Золотаревский JI.C. Природный газ как, моторное топливо: на транспорте. — М.: Недра, 1986.320 с.

15. Генкин К.И. Газовые двигатели ГД 100 и агрегаты на их базе. Л:, «Недра» Ленинградское отделение, 1970: 328 с.

16. Генкин К.И. Газовые двигатели;.— Mi: Машиностроение, 1977. 193 с.

17. Генкин К.И;, Морозов К.А. высокоэффективный газовый двигатель с факельным зажиганием для коипрессорных станций газопроводов. / Газовая промышленность, №3, 1961 г. С. 65-68.

18. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. Переиздание (март 1991 г.) с Изменениями №1, 2, 3, 4.

19. Григорьев Е.Г., Колубаев Б.Д., Ерохов В.И. и др. Газобаллонные автомобили. -М.: машиностроение, 1989.-216 с,

20. Григорьев М. В центре внимания — центры нефтедобычи. / Нефть России.- 2004. — № 3. — С. 32-34.

21. Двигатели внутреннего сгорания. Том 1. Теория рабочих процессов. Под ред. В.Н: Луканина и М.Г. Шатрова. 2-е изд., переработ, и доп. — М.: Высш.шк., 2005. - 479 е.: ил.

22. Ефремов< Д.Б., Черняк Б.Я. Математическая модель процесса' тепловыделения, в двигателях внутреннего сгорания. / Сб. науч. работ МАДИ «Автотракторные двигатели внутреннего сгорания». Выт 126. -М.:, 1976

23. Жегалин О.И., Пономарев Е.Г., Журавлев В.Н. / Альтернативные топлива И' перспективы их применениям тракторных дизелях: Обзор, инф. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1986. -40 с.

24. Иванов В.Н., Ерохов. В.И. Экономия топлива на автомобильном транспорте.- М.:Транспорт.-1984.-303 с.

25. Игревский В.И., Портнов A.M. Настоящее и будущее топливно-энергетического комплекса / Топливно-энергетический комплекс. — 2004.1. -С. 57-59.

26. Итоги развития мирового рынка КПГ для автомобильного транспорта в 2007 г. / Транспорт на альтернативном топливе, №1, 2008, с 20-21.

27. Камладзе А.Д. Анализ виброаккустических характеристик двигателя КамАЗ при работе его на газовом топливе. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. МАДИ(ТУ). Москва 1993 г.

28. Капустин А.А. Газодизель. Монография.-Спб.: Изд-во СПбГИСЭ, 2000 г. — 150 с.

29. Карницкий В.В, Минкин И.М. Улучшение эксплуатационных показателей дизельных грузовых автомобилей при использовании природного газа. / Грузовик. №4, 1999 г. С. 15-17.

30. Кириллов Н.Г. Альтернативные моторные топлива XXI века. / Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2003. — № 3. — С. 58-63.

31. Кудряш А.П., Пашков В.В., Маринин B.C. и др. Природный газ в двигателях. Киев: Наукова Думка, 1980. - 198 с.

32. Луканин В.Н., Хачиян А.С., Федоров В.М., Водейко В.Ф., Шишлов И.Г., Хамидуллин Р.Х. Результаты исследования двигателей КамАЗ; питаемых природным газом. / Пробл. конструкции двигателей: Сб. науч. тр. НАМИ" (Юбилейный вып.). — М., 1998. — С. 118-137.

33. Луканин В. Н., Трофименко Ю. В. Экологические воздействия автомобильных двигателей на окружающую среду. — ( Итоги'науки и техники. Сер. «Автомоб. и гор. трансп.» / ВИНИТИ; т. 17): — М;, 1993. — 136 с.

34. Лукшо В.А., Карницкий В.В., Минкин И.М. Природный газ как моторное топливо для городских автобусов. / Автомобильная^ промышленность, №8, 1999 г. С-7-8.

35. Лукшо В.А., Мовчанюк А.Л., Строганов А.В., Чеповой И.В. О токсичности отработавших газов газодизельных двигателей. / Автомобили и двигатели: Сб. науч. тр. НАМИ. -2001 г. Вып. 228. -С. 210-217.

36. Лукшо В.А., Строганов А.В. Использование природного газа в качестве моторного топлива для дизельных двигателей. / Обз. инф. Сер.:

37. Транспорт и подземное хранение газа; — Mi : 000 «ИРЦ Газпром», 2006 г. -С. 1-38. . . . '

38. Лупачев П.Д., Жегалин; О.И. Снижение' токсичности автомобильных, двигателей- -Mt : Транспорт, 1985: G.-120L

39. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных; топлив? в двигателях. внутреннего сгорания; — Mi: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000 г.,-311 с:

40. Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на\газе. — М;: Машиностроение, 1994. 224 с.

41. Минкин И.М:, Карницкий В.В. Тазодвигатель-силовая установкам XXI века / Автомобильнаяпромышленность,.№5,,2002.— G.4L8.

42. Панов Ю:В; Установка: и эксплуатация газобаллонного оборудованиям автомобилей: учеб. пособие для нач. проф. Образования-2-е изд., стер.-Mt: Издательский: центр!<<Академия», 2006;-Г60< с .

43. Пронин Е.Н; Развитие мирового рынка использования КПГ на автотранспорте в 2007 г. Транспорт на альтернативном топливе. № 1 (1). 2008 г. С. 16-18.

44. Пронин Е.Н. В поисках ответов. Автогазозаправочный комплекс +альтернативное топливо. — 2003; Ж 6; - О! 5-1 Г.

45. Пронин Е.Н;Природный газ: в моторах топливо XXI века;iТранспорт на альтернативном топливе. №2(2). 2008 г. - G. 8тЮ.

46. Прудников Б.И., Григорьев Е.Г., Ерохов В.И. и др. Применение природного газа в качестве автомобильного топлива. Обзорная информация: — М.: НИИНавтопром, 1985 г., -41 с.

47. Разработка, изготовление и испытание макетных образцов энергоустановок для большого городского автобуса. Отчет о научно-исследовательской работе. ТемаГБ 551691 МАДИ, М. 1991 г.

48. Рачевский Б. 5я Международная* научно-практическая конференция «Сжатый и сжиженный газ 2002» // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. — 2002. - № 6. — С. 12—13.

49. Рекомендации по использованию компримированного природного газа в качестве' моторного топлива для транспортно-энергетических средств сельскохозяйственного назначения. М.: «Издательство ВИМ», 2005. -103 с.

50. Савельев Г. Применение природного, газа в качестве моторного топлива на сельскохозяйственных тракторах. Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2005. - № 2(20): - С. 36-39.

51. Савельев Г., Шапкайц А., Кауров Е. Перевод сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо. / Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. — 2002. № 4. — С. 34—37.

52. Стативко B.JL, Пронин Е.Н. и др. Состояние и перспектива использования газовых видов топлива на транспорте. М.: Мосэкотранс, 2000.- 165 с.

53. Суслов Н.И. Тенденции энергопотребления России и структурные сдвиги. / Топливно-энергетический комплекс. 2004. - № 1. - С. 109-115.

54. Тверитнев М.В. Перспективные виды топлив для автомобилей. / Автомобильная промышленность. 1983'. — № 6. — С. 39-40:

55. Федоров В:А. Методические основы разработки; на базе дизелей малотоксичных двигателей, питаемых природным газом. Диссертация насоискание степени кандидата технических наук. МАДИ(ТУ). Москва, 1998 г.

56. Хачиян A.G. Применение различных топлив и энергетических установок в автомобилях будущего. / Двигателестроение. 2004. - № 1. - С. 28-31.

57. Хачиян А.С. Применение спиртов в дизелях. / Двигателестроение: — 1984. -№ 8. — С. 30-34.

58. Хачиян А.С., Кузнецов В.Е., Водейко. В.Ф., Шишлов И.Г. Результаты разработки газовых двигателей в МАДИ(ГТУ). / Автогазозаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. — 2005 — №3(21).—С. 37-41.

59. Хачиян А.С., Кузнецов В.Е., Шишлов И.Г. Мир накануне резкого увеличения применения альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания: / Автогазозаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. 2006 - №1'(25).:— С. 34-35.

60. Annand A; Heat- Transfer in the Cylinder of Reciprocations Internal Combustion Engines. Proc. Inst. Mech. Eugrs. Vol.177, No.86, 1963 r.

61. Bartes Geoffrey. Л Making the Environment Work for NGVs. NGV-94 International Conference. Toronto, Ontario, Canada. -19941. Volume 31 Pp. 647-656.

62. Carslow D.C., Fricker N., Thomas G.M. Fuel Cycle Emission- and Global Warming Impact of UK Road Transport Fuels. NGV-94 International Conference. Toronto, Ontario, Canada. -1994. Volume 3. -Pp: 889-912.

63. Duggal V.K. Natural Gas Engines Development and Field Experience. NGV: Transp. for the New Century: Proc. 7-th Intern. Conf. and Exhibition on Natural Gas Vehicles. October 17-19, 2000, Yokohama, Japan. — Yokohama, 2000. —PS 1. —Pp. 261-271.

64. Eghbeli Bahrem. Natural gas an a vehicular fuel. SAE Tech. Pep. er., 1984, N841159,9 pp.

65. Flussiggas das ungenutze Zusatzgehaft. Auto-Motor und Zubehor., 1981., N1., s.18.

66. Hiroshi K., Gengo K., Takashige I. Development of Light-Duty Commercial CNG Vehicles. NGV 98 International Conference. 26-28 May. 1998. Cologne, Germany.-Pp. 90-96.

67. Kamel M.M., Duggal V.K. Cummins B5.9G Natural Gas Engine. NGV 94 International Conference. Toronto, Ontario, Canada. -1994. Volume 2. Pp. 351-360.

68. Karim G.A. The Dual Fuel Engine of the Compression Ignition Type-Prospects, Problems and Solutions A Review, SAE Technical Paper Series, N831073, 1983, June 22-23.- Pp.71.79.

69. Natural gas an a vehienlar full Eghbali Bahrem. SAE Tech.Pap. Ser., 1984=, N841159:, 9 pp.93 .Noon A., Transperth s:. Experience imOperating City Buses on EPG• and CNG.

70. Материалы международного симпозиума. Киев. 1991 г 94tPiningtom D.G. Natural Gas for Vehicles: a World Wide Perspective.

71. Материалы международного симпозиума. Киев. 1991 г. ' »

72. Smith D., Stephenson-: J: Optimization: of CNG Buses; The Bus Operator, s

73. Viewpoint. NGV 96 International Conference, September 30- October 4, 1996. Kuala Lumpur, Malaysia. Volume 1. Pp. 24-27.

74. Свидетельство действует на всей территории Российской Федерации в течение 5 лет с 5 шипя 2001 г. при условии своевременной уплаты пошлины за поддержание свидетельства в силе

75. Зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерацииг. Москва, 10 октября 2001 г.1. Н6Шi9) RU (ID 19877 (is) Щ51. 7 F 02 В 43/00