автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Организация эффективного сгорания топлива для перспективного поршневого двигателя внутреннего сгорания
- доктора технических наук
- Камалтдинов, Вячеслав Гилимянович
- город
- Челябинск
- год
- 2012
- специальность ВАК РФ
- 05.04.02
Автореферат диссертации по теме "Организация эффективного сгорания топлива для перспективного поршневого двигателя внутреннего сгорания"
На правах рукописи
Камалтдинов Вячеслав Гилимянович
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
10 2С;2
Челябинск - 2012
005016929
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
Научный консультант - доктор технических наук, профессор Драгунов Геннадий Дмитриевич
Официальные оппоненты:
Еникеев Рустэм Далиловнч, доктор технических наук, профессор, Уфимский государственный авиационный технический университет, кафедра «Двигатели внутреннего сгорания», заведующий кафедрой;
Кукис Владимир Самойлович, доктор технических наук, профессор, Южно-Уральский государственный университет, кафедра «Колесные и гусеничные машины», профессор;
Свистула Андрей Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, кафедра «Двигатели внутреннего сгорания», профессор.
Ведущая организация - Российский университет дружбы народов (РУДН).
Защита состоится 30 мая 2012 года, в 13 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.298.09 при ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», по адресу 454080, Челябинск, пр. Ленина, 76, главный корпус, ауд. 1001.
E-mail: D212.298.09@mail.ru, тел/факс (351)267-91-23
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.
Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, Челябинск, пр. Ленина, 76, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.298.09.
Автореферат разослан 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета . л
доктор технических наук, профессор МЩа^Г-' ^ Е.А. Лазарев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы.
Технико-экономические показатели автотракторных дизелей с существующим способом топливоподачи, смесеобразования и сгорания практически достигли наилучших величин. При этом серьезную конкуренцию для них начинают составлять двигатели, работающие на альтернативных источниках энергии и обладающие лучшими экологическими показателями. В связи с постоянно повышающимися требованиями к токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей транспортных систем приходит понимание того, что только малотоксичный энергоэффективный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ПДВС) может быть признан перспективным. Одним из путей улучшения показателей дизелей является снижение неоднородности топливно-воздушной смеси (TBC) в камере сгорания (КС). В известной мере это уже реализуется применением системы топливоподачи типа Common Rail и применением многофазного впрыска.
Перспективным направлением развития ПДВС может рассматриваться сжигание гомогенных смесей в двигателях с воспламенением от сжатия, например: в двигателях с HCCI процессом стремятся сочетать достоинства ПДВС с искровым зажиганием, работающих на бензине, и дизелей.
На определенном этапе достижения гомогенизации TBC начинают появляться новые проблемы, связанные с организацией эффективного сгорания гомогенных смесей широкого качественного состава, которые в настоящее время не получили полного и эффективного решения.
Поэтому проблема организации эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава является актуальной, и ее решению посвящено данное исследование.
На основании вышеизложенного сформулирована научная проблема: отсутствие научно обоснованных методов организации эффективного рабочего процесса для создания перспективных поршневых двигателей с воспламенением от сжатия, работающих на гомогенных топливно-воздушных смесях широкого качественного состава.
Объектом исследования является рабочий процесс перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия и плазменно-факельным зажиганием (ПФЗ) гомогенной горючей смеси и пониженной токсичностью ОГ по содержанию оксидов азота.
Предметом исследования являются процессы воспламенения и сгорания углеводородного топлива различного состава в перспективном двигателе с воспламенением от сжатия и ПФЗ, сопровождаемые процессами тепло* и массообмена, тепловыделения от сгорания и теплопоглощения при диссоциации диоксида углерода.
Целью исследования является развитие теории и методологии представления и организации эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава с наименьшим образованием оксидов азота для перспективного поршневого двигателя с воспламенением от сжатия и ПФЗ.
Гипотеза. Рациональное для различных режимов работы ПДВС сочетание процессов самовоспламенения от сжатия и принудительного Г1ФЗ повысит эффективность процесса сгорания гомогенных смесей широкого качественного состава. Это позволит решить проблему организации эффективного рабочего процесса ПДВС с низким содержанием оксидов азота в ОГ.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Проанализировать проблемы организации рабочего процесса в двигателях с воспламенением от сжатия, определяющие надежность воспламенения и эффективность сгорания.
2. Разработать прикладную теорию объемного горения гомогенной TBC применительно к самовоспламенению от сжатия и принудительному ПФЗ, а также методологию моделирования эффективного процесса сгорания смесей широкого качественного состава для перспективного ПДВС.
3. Разработать методику исследования для выявления закономерностей эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава в условиях двигателя с воспламенением от сжатия.
4. На основе выявленных закономерностей теоретически и расчетом обосновать способы улучшения показателей рабочего процесса с наименьшим образованием вредных веществ для перспективного двигателя с воспламенением от сжатия и ПФЗ.
5. Подтвердить экспериментально выявленные закономерности развития процесса сгорания топлива и эффективность предлагаемых способов улучшения воспламенения и сгорания на моделях двигателя с воспламенением от сжатия и ПФЗ, в том числе при холодном пуске дизеля.
6. Разработать рекомендации по организации эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава и методику выбора параметров перспективного двигателя с воспламенением от сжатия и ПФЗ.
Методологические основы исследования
1. Основные законы химической кинетики, молекулярной физики, термодинамики, теплофизики и теории рабочих процессов ПДВС, положенные в основу комплексной модели процесса сгорания.
2. Накопленный мировой опыт управления рабочим процессом в бензиновых двигателях с искровым зажиганием и дизелях.
В диссертационном исследовании использовались оправдавшие себя методы научного познания, применяемые как при теоретических, так и при экспериментальных исследованиях.
В диссертационном исследовании использовался системный подход к изучению внутрицилиндровых процессов в ПДВС, представляющий собой системно-структурный анализ многообразия внутренних связей и количественных соотношений параметров, процессов и факторов, формирующих рабочий процесс и определяющих своевременность воспламенения и эффективность сгорания топлива.
На зашиту выносятся следующие результаты, обладающие научной новизной:
1. Комплексная модель объемного сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава, описывающая 5 процессов: 1 — процесс объемного горения однородной TBC, содержащей продукты сгорания; 2 - процесс сгорания двухкомпонентного топлива; 3 - процесс диссоциации диоксида углерода, образующегося при сгорании топлива; 4 -процессы сжатия и расширения в цилиндре ПДВС рабочего тела переменной массы; 5 - процессы формирования и развития первичного очага горения, образованного высокоэнергетическим плазменным факелом.
2. Система новых уравнений, участвующих в описании 5 процессов: условной продолжительности окисления активных молекул топлива; коэффициента реакционной активности кислорода, учитывающего влияние инертных компонентов рабочего тела; давления в цилиндре ПДВС рабочего тела переменной массы в процессах сжатия и расширения; распределения общего кислорода воздуха между каждым компонентом двухкомпонентного топлива; степени диссоциации диоксида углерода; изменения энергии активации топлива в процессе сгорания; величины ограниченного объема TBC, охватываемого плазменным факелом; толщины фронта пламени прн развитии первоначального очага.
3. Закономерности развития процесса сгорания и изменения индикаторных показателей рабочего цикла при самовоспламенении и ПФЗ различных воздушных смесей дизельного топлива, диметилового эфира (ДМЭ), природного газа (ПГ), и двухтопливных смесей (ДМЭ и ПГ) в зависимости от термодинамических, теплофизических и физико-химических параметров горючей смеси, а также от параметров плазменного факела.
4. Практические методы организации эффективного процесса сгорания топлива с наименьшим образованием оксидов азота, состоящие в использовании гомогенной TBC широкого качественного состава (ДМЭ и ПГ). Объемное ее самовоспламенение в требуемый момент времени в зависимости от режима работы необходимо обеспечивать оперативным регулированием термодинамических параметров и состава рабочего тела на впуске. На критических режимах работы двигателя для стабилизации воспламенения целесообразно применять ПФЗ.
Достоверность научных ноложеннй подтверждена качественным и количественным совпадением результатов расчетных исследований с экспериментальными данными автора и других исследователей в широком диапазоне качественного состава TBC, теплового и скоростного режимов работы двигателей с воспламенением от сжатия и ПФЗ на различных топ-ливах и их смесях.
Практическую значимость работы составляют следующие результаты.
1. Программы расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением от сжатия, позволяющие ускорить и удешевить процесс разработки и доводки варианта перспективного малотоксичного двигателя 4ЧН13/15 при работе
5
его на гомогенной воздушной смеси ДМЭ и ПГ, а также доводки факельных подогревателей свежего заряда для облегчения холодного пуска дизелей типа В-2 и 2В.
2. Рекомендации по режимам работы факельных подогревателей для дизелей типа В-2 и 2В при снижении геометрической степени сжатия ег до 12 единиц;
3. Способ ПФЗ, обеспечивающий эффективное сгорание топлива на экстремальных режимах работы двигателя с воспламенением от сжатия, например: при холодном пуске дизеля 12ЧН15/18 (ег=12) при температурах до минус 28°С.
Рекомендации работы используются в ГСКБ «Трансдизель» ООО «ЧТЗ-Уралтрак» при доводке рабочих процессов серийных и новых двигателей, а также при выборе параметров и доводке факельных подогревателей впускного воздуха дизелей типа В-2 и 2В. Разработанный способ ПФЗ принят в качестве перспективного варианта системы облегчения пуска дизелей типа 2В (ЧН15/16) при низких температурах окружающей среды.
Реализация результатов работы. Результаты исследования использованы при выполнении НИР по грантам РФФИ-Урал (2007-2008 гг.), федерального агентства по образованию Минобрнауки РФ (ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы), по тематическому плану Минобрнауки РФ (2008-2009 гг.) и в работах ГСКБ «Трансдизель» по перспективным двигателям. Программы расчета используются в учебном процессе и НИРС кафедры ДВС ЮУрГУ.
Апробация работы. Основное содержание работы доложено, обсуждено и одобрено в НИИД, г. Москва, 1985, 1989 гг.; ВНИИТМ, г. Ленинград, 1989-91 гг., в ГСКБ «Трансдизель» «ООО ЧТЗ», г. Челябинск, 198588 гг., в ЧПИ, г. Челябинск, 1981-1988 гг., в ЮУрГУ, г. Челябинск, 19962011 гг., в УАИ, г. Уфа, 1990 г., в МГТУ «МАМИ», г. Москва, 2005 г.; в МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 г.; на МНТК в ЮУрГУ, г. Челябинск, 2006 г., в ЧГАУ, г. Челябинск, 2008 г. и в МГТУ им. Баумана, г. Москва, 2010 г.; на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009-2011 гг.; на МНТК JSAE в г. Киото (Япония), 2011 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 47 печатных работах, в том числе 35 статей (17 статей из Перечня ВАК), 6 тезисов докладов, 2 отчета о НИР, зарегистрировано 3 программы расчета и одно изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 298 страниц, имеется 101 рисунок, 6 таблиц, список литературы из 271 наименования.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, приведен методологический аппарат диссертационного исследования.
В главе 1 приведен краткий анализ существующих представлений о процессе сгорания гомогенных и гетерогенных TBC широкого качествен-
6
ного состава в двигателях с воспламенением от сжатия и моделей его описания. Сформулированы требования к перспективному ПДВС с низкими выбросами оксидов азота. Показано, что существующие методы организации процесса сгорания в ПДВС не позволяют в полной мере решать проблемы, связанные с организацией эффективного сгорания гомогенных смесей широкого качественного состава. Сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.
В главе 2 представлена разработанная комплексная модель объемного сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава при самовоспламенении и принудительном ПФЗ, включающая следующие подмодели.
Подмодель процесса объемного горения однородной ТВС, содержащей продукты сгорания учитывает следующие отличия от существующих.
1. Весь процесс сгорания рассматривается как объемная реакция окисления до диоксида углерода и воды активных молекул топлива, имеющих энергию, больше условной энергии активации при данной температуре.
2. Количество активных молекул топлива зависит от общего количества молекул топлива, текущей температуры смеси и условной энергии активации, изменяющейся в зависимости от доли выгоревшего топлива.
3. Введено понятие условной продолжительности окисления активных молекул топлива, зависящее от общего количества молекул топлива, объема КС, количества молекул кислорода и инертных компонентов и турбулентности внутри КС.
4. Введено понятие коэффициента реакционной активности кислорода, с помощью которого учитывается влияние на скорость сгорания инертных компонентов горючей смесн (азота, диоксида углерода, воды, оксида углерода и др.).
При исследовании любого процесса, протекающего во времени, применяется временной параметр, с помощью которого отслеживается изменение изучаемого явления. В ПДВС роль временного фактора играет угол поворота коленчатого вала (при допущении равномерного вращения коленчатого вала двигателя) измеряемый в градусах его поворота. Но при исследовании процесса сгорания, когда угол поворота привязан не только ко времени, но и величине объема сжатия, эта подмена не всегда корректна. Изменение объема сжатия однозначно приводит к изменению температуры в цилиндре и концентрации реагирующих веществ и, следовательно, скорости реакции окисления. В этом случае не представляется возможным однозначно определить причину изменения скорости сгорания: либо это происходит в результате изменения температуры и концентрации, либо — просто с течением времени. Новый параметр устраняет этот недостаток, так как в явном виде учитывает количество молекул всех компонентов рабочего тела и величину объема сжатия.
Выражение для определения условной продолжительности реакции окисления активных молекул топлива получено в виде:
const ■ Kx ■ K2 ■ V • Cf • С$2 const -Кгк2- Zfx ■ Zq01
где Zi - общее количество молекул топлива в рассматриваемом объеме V цилиндра двигателя; const - константа, учитывающая количество активных соударении молекул реагирующих веществ в единицу времени в единице объема; К, - коэффициент реакционной активности кислорода, учитывающий влияние инертных составляющих рабочего тела (азота и продуктов сгорания); Кг - коэффициент, учитывающий турбулентность внутри КС, /i2>l; Cj=Zj/V и Co2=Zoi/K- концентрации всех молекул топлива ZT и кислорода Z02 в объеме V соответственно; р, q - показатели степени, причем p+q=n - кинетический порядок реакции, п=2;
Коэффициент Kt предложено определять по новой эмпирической формуле, описывающей экспериментальную зависимость относительной величины периода задержки воспламенения (ПЗВ) топлива тзв от массовой доли кислорода в окислителе в смеси с азотом у, приведенную Дубовкиным Н.Ф. для оценки влияния инертных газов на ПЗВ топлива (рис. 1):
АГ, =1-(1-
-02
Z()2 + 2д'2 + Zco2 + ZH2o + Zco
)6,
(2)
где гк2, -?с02, 2\\2о и 2со - количества молекул азота, диоксида углерода, воды и оксида углерода в расчетном объеме V соответственно.
4
\ /ч
— т
/
/ /
К1 1,0 0,8 0,6 0,4
0 0.2 0,4 0,6 0,8 1 V—~
Рис. 1. Зависимость относительной величины периода задержки воспламенения и коэффициента реакционной активности кислорода от массовой доли кислорода в окислителе у: пунктирные линии - расчет по модели для дизельного топлива, сплошная линия - эксперимент
Коэффициент Кг введен для возможности моделирования (при необходимости) влияния движения горючей смеси. При моделировании сгорания гомогенной смеси можно принимать Кг= 1.
Выражение (1) получено из общего уравнения скорости химической 1 <Ш п
реакции н> =---. Для этого вместо
V йт
изменения количества вещества сЛУ использовано количество активных молекул топлива (согласно закону
Аррениуса) ZE=Zre RT, энергия Еа которых выше энергии активации, а вместо интервала времени cir - условная продолжительность реакции окисления активных молекул топлива гу. Мгновенная скорость окисления
принимается по общепринятому выражению iv = const -е RT ■ C'j ■ Cf}1 .
Энергия активации для каждого топлива определялась на основании обработки экспериментальных данных по моменту воспламенения и ха-
рактеристике тепловыделения при известных параметрах горючей смеси в начале сжатия и условиях сжатия. Для моделирования изменения кинетики окисления топлива в процессе сгорания получено уравнение текущего значения энергии активации: Еа = Еан+(Еак-ЕШ1)-х", (3) где Еац, £ак - энергии активации в начале и конце сгорания, .у - доля выгоревшего топлива, п - показатель степени.
Подмодель процесса сгорания двухкомпонентного топлива (например: метана и ДМЭ) включает новый подход, основанный на предположении, что вокруг молекул каждого вида топлива находятся и, соответственно, могут реагировать только конкретные молекулы кислорода. Совокупность объемов вокруг молекул одного вида топлива, в котором находятся эти молекулы кислорода и соответствующее количество молекул инертных компонентов, образуют одни условный объем. А совокупность объемов вокруг молекул второго вида топлива, соответственно - второй условный объем. Давление и температура смеси в этих объемах имеют одинаковые значения и изменяются одновременно в зависимости от изменения объема, теплоотдачи в стенки цилиндра и тепловыделения при сгорании топлив по законам термодинамики. Процесс сгорания каждого из топлив описывается по приведенной выше подмодели процесса горения. Теплота, выделяющаяся при сгорании каждого из топлив, суммируется на шаге расчета и расходуется на изменение внутренней энергии всего рабочего тела в цилиндре и совершение им работы.
Разделение общего объема смеси производится пропорционально количеству молекул каждого компонента топлива по следующим выражениям :гдю=—-К; УСНА=—^Ш±--р. (4)
¿ДМЭ + ¿СНА ¿ДМЭ + ¿ДМЭ
Общий кислород воздуха 102, находящийся в объеме V, распределяется для каждого из объемов в той же пропорции, что и общий объем: на 2о2дмэ для сгорания ДМЭ и 202сн4 для сгорания метана:
7 - 7 ^дмэ 7 у 2СИ 4
¿02ДМЭ - ¿О2 ' "г - > -¿020/4 ~ ¿02 ''^ • р•>
¿ДМЭ + ¿СНА ¿ДМЭ + ¿СНА
Правомочность применения нового подхода проверена численным экспериментом при условном разделении топлива одного вида на два объема в разных пропорциях.
Подмодель процессов сжатия и расширения включает новое аналитическое уравнение, описывающее изменение давления в цилиндре рабочего тела переменной массы в условиях нестационарного тепло- и массо-
- ¿£?„„, - _рс1х,Л__{1_ ,т} Лп^
обмена: ф =-^-----—'Л—, (6)
у/{к-1)
где с!<2сг, £/(?,„„ , с/0,»,«-. - теплоты, выделившаяся при сгорании топлива, отведенная от рабочего тела (теплообмен со стенками, при нагреве и испаре-
шш топлива и другие) и расходуемая на диссоциацию продуктов сгорания, соответственно; р, v и dv — давление, удельный объем рабочего тела в цилиндре и его изменение, соответственно; k=CTJCy - показатель адиабаты; i, /„„- удельные энтальпии рабочего тела, находящегося в цилиндре, массой т и дополнительно входящего компонента массой dmen.
В уравнении (6) кроме общепринятых процессов (тепловыделение и теплообмен со стенками, изменение объема цилиндра) учитываются утечки через цилиндропоршневой зазор и подача дополнительного рабочего тела, например: при воздухопуске, применении плазмотрона или подаче газообразного топлива, а также затраты энергии на нагрев и испарение топлива и диссоциацию диоксида углерода.
Для вычисления давления в конце элементарного участка рабочего цикла с началом в т.1 и окончанием в т.2 уравнение (6) преобразовано (при допущении однородности рабочего тела и малости шага расчета) к виду:
4(Aa...i-2-Aß„,f,i-2-AQte,|.2) *|_,+1 2(/„,, +/„„, -/, — ь)Адат[_2
; h /W1 : ~ vz >+-
_ ш, +т2 "1-2;»,+/», ^
1 v2 (л"1-2 + ^/(^-г - 0 — v'i
Если исключить дополнительную подачу рабочего тела в цилиндр двигателя (Дшв),i.2=0) и прорыв газов из него {т\=пъ), то уравнение (7) преобразуется в частном случае к виду, полученному проф. И.И. Вибе для расчета давления в процессе сгорания при постоянной массе рабочего тела.
Теплоотдача в стенки цилиндров за шаг расчета определялась по закону Ныотона-Рихмана. Мольные теплоемкости, необходимые для уточненного определения показателя адиабаты и температуры в зоне горения, задавались для каждого компонента рабочего тела в функции температуры по рекомендациям A.A. Равделя.
Температура рабочего тела в процессах сжатия-расширения определяется с помощью известного уравнения состояния газов Т = pV/(niR).
Подмодель процесса диссоциации диоксида углерода включает уравнения для определения степени диссоциации при условии квазиравновесного состояния по рекомендациям В.В. Померанцева, количества молекул диоксида углерода, распавшихся на оксид углерода и кислород, а также затрат энергии на этот процесс. При снижении температуры в зоне горения принимается, что процесс диссоциации идет в обратную сторону с выделением теплоты за счет окисления оксида углерода.
Количество молекул диоксида углерода dZcoi, распавшихся за шаг расчета, определяется через степень диссоциации aö при текущих давлениях, температурах и составе рабочего тела.
Степень диссоциации aö вычислялась при решении кубического урав-
з , 2ß (-3-4/?) 2 + 2ß п
нения а., + а, -Чр- + а„-^— +-f- = 0. (8)
1 -К2Рр 1 -К2Рр 1 -КрР
Здесь р - давление в цилиндре; Кр - константа равновесия реакции, оп-
. „2 29791 0,324-Ю5 ределяется из выражения lgКр=—---(-0,169-10 Т--^--9,495,
рекомендованному A.A. Ра в дел ем; ß - отношение суммы молей азота NN2 и воды Ыц2о к числу молей диоксида углерода Nco: в рабочем теле в начале шага расчета: ß = (/Vv: + NH20)/NC02.
Затраты энергии на диссоциацию этих молекул определялись по выражению dQj = dZco2 ■ /jcö2 ■ Д, • Ej, (9)
где Цсо: - молекулярная масса диоксида углерода; Ej - энергия, затрачиваемая на диссоциацию диоксида углерода.
Подмодель процессов формирования и развития очага горения, образованного высокоэнергетическим плазменным факелом, включает следующие уравнения для определения:
- доли цикловой подачи топлива, которую необходимо охватить плазменным факелом, в зависимости от параметров TBC в момент электроразряда: (% = Кк CcuTcjHcv , (10)
где Кк =-!-2— - коэффициент, учитывающий влияние качества
ä:2-(1 + g:-z0)
смесеобразования на процесс окисления топлива в ПЗВ;
- величины объема TBC, содержащей расчетное количество топлива: Уап.=8ч-УФ1Кг, (11) где Уф - суммарный объем топливных факелов, К,, - коэффициент, учитывающий часть цикловой подачи топлива, находящуюся в распыленном состоянии в момент электроразряда;
- затрат энергии на основные процессы подготовки смеси, происходящие в плазменном факеле;
- температуры в плазменном факеле, необходимой для подготовки к окислению требуемого количества топлива тТ} за и, актов реакции:
ТПЛ = E/(R 'ln("l -'"r /7.7 /mT3 ));
- размеров очага горения и степени подогрева близлежащего объема свежей смеси.
В главе 3 приведено моделирование процессов самовоспламенения и сгорания гомогенных TBC в условиях КС постоянного объема и реального двигателя типа В-2, 2В и серии «Т» ООО «ЧТЗ-Уралтрак». Оно выполнялось с помощью программных продуктов, в основу которых положены методики, включающие новые авторские уравнения (1...9). Одновременно производилась верификация моделей путем сопоставления результатов расчетов с экспериментальными данными автора и других исследователей.
Подмодель процессов сжатия и расширения рабочего тела проверялась сопоставлением результатов расчетов давления в цилиндре дизелей 1415/16 (ег=8) и 12ЧН15/18 с экспериментальными данными автора при
постоянной и переменной частотах вращения коленчатого вала п в широком диапазоне (от 10 до 2000 мин"1). Расчетные величины давлений на рис. 2 прн прокрутках коленчатого вала без подачи топлива с постоянной частотой п=40 мшГ1 и 100 мшГ1 н температурах двигателя Тл~282 К и 332 К отличаются от экспериментальных не более 0,2 %. Это подтверждает достоверность математического моделирования процессов тепло- и массо-обмепа с помощью уравнений (6) и (8) на режимах пуска дизеля, отличающихся повышенными утечками рабочего тела и чувствительностью к тепловым потокам в цилиндре. Следовательно, расчетные значения средних температур рабочего тела в цилиндре соответствуют реальным.
Небольшое отличие величин давлений на рис. 3 (менее 0,5 МПа, что составляет менее 2,5 %) вызвано тем, что в расчете не учитывались затраты энергии на нагрев и испарение впрыскиваемого в цилиндр топлива после начала впрыска (20 град. п.к.в. до ВМТ), а также возможные предпла-менные процессы. Это доказывает, что при переменной частоте вращения п, и нестационарном тепло- и массообмене уравнениями (6) и (8) можно также моделировать тепловое состояние рабочего тела в цилиндре с точностью до 2,5 %.
Рис. 2. Изменение давления в цилинд- Рис. 3. Изменение давления в цилиндре дизеля 1415/16 (ег=8): ре дизеля 12415/18 (ег=14,5) при пере- расчет при Тк=332 К; менной частоте вращения коленчатого
----- расчет при Тк=282 К; вала:
------расчет по политропе; - расчет;
х - экспериментальные точки —X— эксперимент
Подмодель процесса сгорания в частном случае может быть использована для определения продолжительности периода задержки воспламенения. Это подтверждается сопоставлением результатов расчета с экспериментальными данными проф. Свиридова Ю.Б., полученными при впрыске дизельного топлива в КС постоянного объема при противодавлении 2,3 МПа при различных температурах сжатого воздуха (рис. 4). В диапазоне температур от 570 К до 700 К, когда физическая составляющая задержки воспламенения в меньшей мере сказывается на общем периоде, различия в 1ц т1В составляют менее 5 %.
Адекватность подмодели процесса диссоциации диоксида углерода проверена сопоставлением зависимости от температуры расчетной степени
500 550 600 650 700 °К 800
Рис. 4. Температурная зависимость задержки воспламенения при впрыске дизельного топлива: 1 — расчет; 2 - эксперимент; + - опытные данные проф. Свиридова Ю.Б.
диссоциации с данными проф. Померанцева В.В. при уровне давления, характерного для ПДВС (рис. 5).
Принимая во внимание возможное увеличение степени диссоциации от наличия в смеси инертных компонентов (азота и продуктов сгорания), можно утверждать, что изменение расчетной степени диссоциации диоксида углерода для условий сгорания метано-воздушной смеси согласуется с известными данными с точностью до 20 %.
Важность учета степени диссоциации диоксида углерода при сгорании смесей с коэффициентом избытка воздуха менее 2,5 показывает рис. 6. Здесь видно, что при максимальных температурах СГОранИЯ Гщах
4500 к 5500
Рис. 5. Зависимость равновесной степени диссоциации диоксида углерода от температуры и давления: 1 -р=0,01 бар; 2 - р= 1 бар; 3 -р=100 бар без азота в окислителе; 4 - расчет при сгорании метано-воздушной смеси при повышении давления от 31,8 бар до 62,8 бар
зоо
Рис. 6. Влияние качественного состава воздушных смесей метана (1), ДМЭ (2) и дизельного топлива (3) на параметры процесса сгорания в КС постоянного объема: 1 -р = 1,5 МПа, Г= 900 К, уост = 0; 2 и 3 —р = 1,5 МПа, Т= 700 К, у^ = 0
более 2000 К степень диссоциации а,)>0,01. Если не учитывать диссоциацию диоксида углерода, то прирост максимальной температуры АТтах при сгорании воздушной смеси метана при а=1 может достигать 290 К, а при сгорании ДМЭ - до 170 К. В результате завышения расчетной температуры и, соответственно, давления может быть получена ошибка в индикаторных показателях рабочего цикла ПДВС в сторону их улучшения и искажена зависимость образования оксидов азота от максимальной температуры сгорания.
Подмодели процессов объемного горения топлива и сжатия-расширения рабочего тела отработаны на дизеле 1415/16 (ег=8) при самовоспламенении и сгорании дизельного топлива при постоянной «=100 мин"1. Сопоставление результатов расчетов давления в цилиндре с экспериментальными данными автора при моделировании рабочего цикла с самовоспламенением гомогенного заряда от сжатия приведено на рис. 7 и 8.
В экспериментах дополнительно к основному топливу, впрыскиваемому в цилиндр, подавалось мелко распыленное дизельное топливо во впускной коллектор, моделируя внешнее смесеобразование, с одновременным подогревом свежего заряда за счет сжигания бензина. Вследствие этого подогретый свежий заряд помимо топлива содержал уменьшенное количество кислорода и повышенное количество продуктов сгорания, что сказывалось на динамике изменения давления рабочего тела в цилиндре дизеля.
При подаче на впуск от 0,077-Ю"3 кг/цикл топлива (рис. 7) и выше (рис. 8) коэффициент избытка воздуха для внешнего смесеобразования составлял от 1,53 при малом подогреве (ЛГВП=45...50 К) до 0,37 при высокой степени подогрева (АТВП> 127 К). В результате это топливо воспламенялось до начала подачи серийной форсункой (10 град, п.к.в. до ВМТ).
340 350 360 370 380 град, п.к.в. 330 340 350 360 370 град, п.к.в.
Рис. 7. Влияние температуры по- Рис. 8. Влияние подачи топлива на впус-
догрева свежего заряда на диа- ке на диаграмму давления в цилиндре,
грамму давления в цилиндре: 1 - /1ГВП=80...100 К: 1 - (juaon=0,077-10"3
АТВП=45 К, 01=1,53; 2 - ЛГВП=80К, кг/цикл; 2 - 9цдоп=0,14-10"3 кг/цикл; 3 -
<х=1,19; 3-АТШ= 127 К, а=0,77 9цдоп=0,206-10"3 кг/цикл
Несмотря на неустановившиеся режимы работы дизеля, расчетные максимальные давления в цилиндре pmiX отличаются от экспериментальных, как правило, не более 5 %, а углы максимальной скорости тепловыделения - не более 5 град, п.к.в. Приведенные результаты подтверждают правомочность применения разработанной модели для расчетов процесса сгорания дизельного топлива в широком диапазоне изменения температуры и состава горючей смеси и режимов работы двигателя.
Адекватность моделей при работе на смесевом топливе проверена сравнением результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными японским ученым Zhili Chen с коллегами при исследованиях HCCI двигателя Yanmar Co. Ltd (диаметр цилиндра 0,092 м, ход поршня
0,096 м, ег=17,7) при «=960 мин"1 при различном составе двухкомпонент-ного топлива. Коэффициенты избытка воздуха (адмэ,апг) и количества молекул (ZMM3,Znr) ДМЭ и ПГ на исследованных режимах приведены в таблице 1. На рис. 9 видно, что расчетные максимальные давления в цилиндре двигателя отличаются от экспериментальных не более 2,5 %, а углы максимальной скорости тепловыделения - менее 2 град, п.к.в. в исследованном диапазоне изменения состава смеси.
При анализе влияния состава двухкомпонентного топлива на процесс сгорания установлено, что метан оказывает флегматизирующее влияние на ДМЭ. Оно проявляется в том, что его присутствие снижает способность к самовоспламенению ДМЭ. В новой модели сгорания топлива это влияние учитывается через увеличение условной начальной энергии активации ДМЭ (£андмэ) при повышении содержания метана в смесевом топливе.
Таблица 1. Параметры TBC на различных режимах испытания ПДВС с са-
№ режима адмэ апг 7 -Ю"20 ДМЭ 1" 2 иг' Ю"20 ^ ПГ ¡^ДМЭ
1 6,5 7,1 1,48 2,08 1,41
2 10,3 7,1 0,946 2.11 2,23
3 14,7 7Д 0,666 2.12 3,18
4 11,9 4,0 0,796 3.64 4,57
5 14,3 4,0 0,662 3.64 5,50
6 15,5 4,0 0,610 3,64 5,97
МПа 8 7 6 5 4 3 2 1
1 ч
/ \
L
!/
Ч
1
2
I т
b
V у-
dQjda
Дж
град п.к.в. 150 120 90 60 30 0
-30
330 340 350 360 370 380 град. ак.в. V-►
МПа 8 7 6 5 4 3 2 1
4К
ч
4 1 5
1
1 \
Л в
clQ/d а
Дж
град п.к.в. 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
-30
330 340 350 360 370 380 град п.к.в. ip .
Рис. 9. Диаграммы давлений и скоростей тепловыделения в цилиндре на режимах таблицы 1: цветные графики - эксперимент, черные - расчет
В результате расчетных исследований определена зависимость ЕАН ДМэ от соотношения количеств молекул ПГ и ДМЭ и от массовой доли ДМЭ (фдмэ) в смесевом топливе, приведенная на рис. 10.
С помощью разработанной модели выполнены расчетные исследования процессов самовоспламенения и сгорания гомогенной воздушной смеси ДМЭ в КС постоянного объема при />=1,5 МПа и Г=700К. На рис. 11 приведено расчетное изменение состава воздушной смеси ДМЭ в процессе сгорания при отсутствии остаточных газов. Здесь видно, что количество молекул кислорода Zo2 за 1 мс уменьшается в -1,71 раза. В тоже время количество молекул инертных компонентов увеличивается на большую величину частично за счет диоксида углерода (2ста) и частично за счет воды (2ц2о)- С учетом первоначального количества молекул азота и аргона увеличение составляет 19%.
^ДУЭ, 2С02, -£Н20
2 1 о2'
1,5 1сг 1 10" 0,5 102' 0
Zo2
N
гДм- •4
5 102' 4102' 3102' 2 102' МО2'
0.3 0,4 0,5 0,6 0.7 0.8 0,9 1,0
Рис. 10. Зависимость £ац дмэ и соотношения количеств молекул ПГ и ДМЭ от массовой доли ДМЭ в смесевом топливе
0 20 40 60 80 X, 0,01 мс
100
Рис. 11. Изменение состава смеси при сгорании ДМЭ в КС постоянного объема: ав=2,0, р=1,5 МПа, Г=700 К, УссТ=0, К,=\<аг
По результатам расчетов скорости сгорания построены графики при различных значениях коэффициента остаточных газов (рис. 12,а). В случае исключения влияния инертных компонентов на условную продолжительность реакции окисления ту (К]=1) максимальные значения скорости сгорания и моменты ее достижения изменяются незначительно (пунктирные линии на рис. 12,а). А при одновременном учете влияния реагирующих и инертных компонентов с помощью коэффициента К\ выявлено существенное замедление процесса сгорания (сплошные линии на рис. 12,а).
В случае отсутствия остаточных газов расчетная максимальная скорость сгорания уменьшилась в 1,59 раза в сравнении с расчетами при К\=\, а время ее достижения увеличилось в 1,37 раза. При повышении количества остаточных газов отличия в величине и времени достижения максимальной скорости сгорания становятся еще больше. При уОСт=0,3 и 0,5 максимальная скорость сгорания снижается в 2 и 3,08 раз соответственно, а время увеличивается в 1,58 и 2,1 раза соответственно. Графики изменения коэффициента реакционной активности кислорода и условной продолжительности окисления активных молекул ДМЭ при различных коэффициентах остаточных газов приведены на рис. 13.
скорость сгорания, мол/0,01 мс 1— ы и> -ь. о о_ о_ о_ о_ 3 3 3 3 1
?к ь/,
1 'Л 3 4
л //у\ .4 \
£ 810' Б
в г
£ У 610
ев ^ »•
О 20
40 60 80 т,0,01 мс а
100
I
42 1
3 \ 4
<
*
О 20 40 60 80 т, 0,01 мс б
100
Рис. 12. Изменение скорости сгорания (а) и количества активных молекул ДМЭ (б) в КС постоянного объема: р= 1,5 МПа, Г=700 К; -; 1 - уост = 0; 2 - уост = 0,1; 3 - Тост = 0,3; 4 - уост = 0,5; сплошные линии - Л"1=уаг, пунктирные линии - Кх=\
0,8
н 0,7 я о я я
4 0,5 •е-
3 0,4 Ьй
0,3
0,6
. 1
3
~4~
\
¡2 110
" 1 ° 8 Ш I 5 2 6 10"1
мне
I I I4'10
^ | 5 210
О 20
100
40 60 80 т,0,01 мс
40 60 80 т, 0,01 мс
а б
Рис. 13. Изменение коэффициента К\ (а) и ту (б) в КС постоянного объема при сгорании ДМЭ: /7=1,5 МПа, Г=700 К; 1 - уост = 0; 2 - уост = 0,1; 3 - у^ = 0,3; 4 -Уост = 0,5; сплошные линии — К\~\ч\г, пунктирные линии - Кх=\
Без учета влияния инертных компонентов (Л^=1) условная продолжительность окисления активных молекул топлива (пунктирные линии) в период задержки воспламенения на 26 % меньше, чем при учете влияния (сплошные линии) (рис. 13,6). Это приводит к повышению частоты образования и окисления активных молекул топлива и увеличению скорости сгорания ДМЭ в начальный период продолжительностью 0,4 мс.
При учете влияния инертных компонентов величина коэффициента К\ изменяется в широких пределах, например: при максимальном исследованном уОст=0,5 коэффициент реакционной активности кислорода К\ уменьшается от начального значения 0,496 до менее 0,1, то есть более чем в 5 раз (на рис. 13,а окончание сгорания не показано). Это приводит к быстрому увеличению ту и значительному затормаживанию процесса сгорания, несмотря на обогащение смеси.
Таким образом, применение коэффициента реакционной активности кислорода К\ позволяет моделировать замедление образования и продолжительности окисления активных молекул топлива при балластировке окислителя азотом, а также в процессе сгорания по мере изменения состава горючей смеси при различных коэффициентах остаточных газов.
В главе 4 приведены расчетно-теоретические и экспериментальные результаты повышения эффективности процесса сгорания топлива при помощи ПФЗ. Моделирование процессов формирования первичного очага горения высокоэнергетическим плазменным факелом и движения образованного им фронта пламени производилось применительно к гомогенной TBC широкого качественного состава (ДМЭ, метана и пропана). Результаты расчетов подтверждены экспериментальными данными автора по сгоранию дизельного топлива при ПФЗ в условиях камеры постоянного объема и реального двигателя типа В-2 и 2В ООО «ЧТЗ-Уралтрак».
Энергия плазменного факела повышает температуру горючей смеси в первоначальном очаге на А Г (рис. 14) и обеспечивает увеличение в нем количества активных молекул топлива и ускорение процесса сгорания. Далее эти процессы интенсифицируются и во фронте пламени. Выделение большего количества теплоты при более интенсивном сгорании топлива приводит к увеличению толщины фронта пламени 5 (рис. 14 и 15) и скорости его движения по КС. Таким образом, проведенные расчетные исследования показывают, что увеличением удельной объемной энергии плазменного факела можно интенсифицировать процесс сгорания гомогенных воздушных смесей различных углеводородов за счет увеличения температуры во фронте пламени и роста его толщины. Исследованный диапазон составов смесей (а от 0,5 до 5,0) включает практически все эксплуатационные режимы двигателей, работающих на газообразном топливе.
/ 52 Ч 7 Ч
1 1
0 0
-1 -1
-2 -2
-3
-4
-5
-6
1,5 2 2,5 3 Й2Ё 4
9плф-- см3
Рис. 15. Влияние удельной объемной энергии плазменного факела на рост 5 для гомогенных воздушных смесей Дж/см3; 2 - 9пл ф = 2,5 Дж/см3; 3 - дпл ф = при а = 1, Т =293 К, р =0,1 МПа: 1 -2,0 Дж/см3; 4 -<7,]лф = 1,5 Дж/см3 ДМЭ; 2 - пропан; 3 - метан
Экспериментальные исследования закономерностей процессов принудительного воспламенения и сгорания дизельного топлива при моделировании ПФЗ производились в КС постоянного объема, а также на дизелях 1415/16 (ег=8) и 12ЧН15/18 (гг=14,5 и ег=12). Предварительно с помощью хроматографического анализа было установлено, что при электроразряде в
Рис. 14. Влияние коэффициента избытка воздуха гомогенной пропано-воздушной смеси на рост 5 и АТ: 1 - ф = 3,0
различных углеводородных топливах (октане, дизельном топливе, бензине А-76 и этиловом спирте) в среде аргона происходят не только физические процессы (нагрев, испарение, распиливание и т.д.), но и распад углеводородов на мелкие активные компоненты (в основном водород и метан), способные интенсифицировать процессы воспламенения и сгорания различных смесей в самых неблагоприятных условиях.
Экспериментальная оценка предельных возможностей ПФЗ по инициации процесса сгорания TBC произведена на примере дизельного топлива, распыленного на пусковых частотах вращения дизеля в КС постоянного объема при давлении 0,64... 1,5 МПа и температуре 270...293 К. Исследования процесса смесеобразования в этой камере, имитирующей КС дизелей типа В-2 и 2В, показали, что для сливной топливной аппаратуры при низких частотах вращения коленчатого вала (и=40...Ю0 мин ) характерен дробящий впрыск топлива. Причем дробление происходит не просто на отдельные впрыски (обычно 2...4 в зависимости от величины цикловой подачи и скоростного режима), следующие с некоторым интервалом, а каждый из них состоит из 5...7 микровпрысков (рис. 16). При наложении струек топливо примерно равномерно распределяется в объеме, занимаемом топливным факелом.
По осциллограммам давления перед распыливающими отверстиями установлена максимальная скорость (~35 м/с) и минимальный средний диаметр капель (-80 10"6 м). Предварительные расчеты показали, что в высокоэнергетическом плазменном факеле капли такого размера могут испариться на 50 % за -3-10"3 с, а полностью -за -8-10"3 с.
Экспериментальные иссле дования принудительного за-Рис. 16. Развитие топливных факелов в жигания распыленного дизель-процессе топливоподачи при и = 100 мин ного хоплива производились с (через каждый град, п.к.в.) осциллографированием давле-
ния в КС и одновременной скоростной киносъемкой процесса выгорания топлива через специальное окно. Пример полученных результатов обработки осциллограмм в виде давления, температуры, доли выгоревшего топлива х и скорости его выгорания dmT¡dT представлен на рис. 17. Доля выгоревшего топлива достигала -0,35, что является значительным достижением при условии низкой температуры смеси (-293 К) и низкого качества распыливания топлива. Скоростная киносъемка процесса выгорания топлива в камере постоянного объема подтвердила результаты расчетов ха-
рактеристик тепловыделения. На фотографиях, отпечатанных с кинопленки (рис. 18), размеры светящейся горящей смеси согласуются с расчетной скоростью выгорания топлива на рис. 17.
О 0,08 0,16 0,24 0,32 с 0.48 т —-
Рис. 17. Изменение параметров процесса сгорания в КС постоянного объема: Д/?кс=0,64 МПа; Гкс=293 К; и=100 мин4; сс=1,07; числами обозначены номера фото на рис. 18
Рис. 18. Процесс выгорания TBC в КС постоянного объема при ПФЗ: номера фото соответствуют точкам на рис. 17
Проведенные исследования показали, что параметры процесса сгорания пропорционально улучшаются как при увеличении частоты вращения коленчатого вала дизеля, так и давления в КС постоянного объема (рис. 19). Это происходит вследствие более мелкого распыливания и равномерного распределения топлива по КС. Следовательно, при применении гомогенной TBC интенсификация процесса сгорания с помощью ПФЗ значительно облегчится.
Экспериментальные исследования рабочего процесса дизеля 1415/16 с ПФЗ проводились на пусковых частотах, на которых самовоспламенение в цилиндре достигалось только при помощи факельного подогрева свежего заряда (рис. 7 и 8), а среднее индикаторное давление р, не превышало 0,38 МПа. Обработка индикаторных диаграмм показала, что увеличение подачи до 0,18-10"J кг/цикл резко повышает ртт и значительно улучшает индикаторные показатели (рис. 20). Дальнейшее увеличение подачи до 0,36 10"J кг/цикл приводит к незначительному повышению /?тах и ри а также индикаторной мощности и работы цикла и L,) (рис. 20). Одновременно ухудшаются экономические показатели: индикаторный КПД т]: и индикаторный удельный расход топлива qr Однако при а<1 максимальная скорость тепловыделения не снижалась, ар\ превышало 0,5 МПа.
Аналогичные результаты применения ПФЗ получены в дизеле 12ЧН15/18 (ег=12) на режимах холодного пуска при температурах до минус 25°С. ПФЗ обеспечивало воспламенение топлива с первого цикла практически в момент электроразряда. Максимальное давление сгорания в первом цикле достигало 3,8 МПа и находилось в -10 град, п.к.в. после ВМТ.
20
По мере разгона дизеля процесс сгорания перемещался на линию расширения - сказывался недостаток времени на подготовку TBC. Если сразу после разгона рабочий цикл был далек от совершенства (кривая 1 на рис. 21), то в заключительной стадии прогрева сгорание происходило удовлетворительно в результате улучшения смесеобразования и интенсификации сгорания (кривая 2).
dmf 1О/Л
кг/с
0,9 0,6 0,3 0
—атт dt
МПа 3
2 1
х
0,4
0,2
0 т
К 1200
1000
800
600
20 40 60 80 мин' 120 п--
dmf\0/dx кг/с
0,3 0,6 0,9
А/'КС ■
,2 МПа 1,8
Рис. 19. Зависимость максимальных значений параметров процесса сгорания в КС постоянного объема от п (а) и от Дркс (б): а - Л/;кс=0,64 МПа; Г„=293 К; а= 1,07... 1,2; б -Г„=270...279 К; «=70... 120 мин"1
ОД 0,15 0,2 0,25 кг-10" , цикл
Я и-~
Рис. 20. Влияние цикловой подачи топлива на индикаторные показатели рабочего цикла дизеля 1415/16 с ПФЗ
340 350 360 370 380 град, п.к.в. V—►
Рис. 21. Индикаторные диаграммы работы дизеля 12ЧН15/18 (ег=14,5) при и=700...800 мин"1: 1 - сразу после разгона с ПФСЗ; 2 - в заключительной стадии прогрева с ПФСЗ; 3 - после выключения ПФЗ; 4 - с воспламенением от сжатия гомогенной ТВС
Для исследования предельных возможностей организации самовоспламенения от сжатия гомогенной TBC на том же дизеле на режимах пуска и прогрева сняты индикаторные диаграммы при перегреве паров дизельного топлива во впускном коллекторе (кривая 4). Они характеризовались высокими /?тах и скоростью нарастания давления за 1...5 град, п.к.в. до ВМТ, несмотря на низкую температуру двигателя и окружающей среды (около минус 15 С), и неуправляемостью момента воспламенения. В отличие от внешнего смесеобразования штатная система топливоподачи дизеля 12ЧН15/18 при этих условиях не способна обеспечить самовоспламенение от сжатия в цилиндре. Качественное сгорание распыленного топлива и надежный запуск дизеля происходили только при температурах выше +12°С. Проведенные дополнительные исследования влияния параметров плазменного факела и TBC на показатели рабочего цикла дизелей 1415/16 и 12ЧН15/18 доказали возможность повышения эффективности процесса сгорания распыленного дизельного топлива в условиях реального двигателя с воспламенением от сжатия, когда самовоспламенение затруднено или невозможно.
В главе 5 представлены результаты параметрического анализа показателей процесса сгорания и рабочего цикла для варианта двигателя 4ЧН13/15 (производства ООО «ЧТЗ-Уралтрак») с воспламенением от сжатия и ПФЗ гомогенной TBC. На их основе разработана концепция и научно обоснованы принципы организации эффективного процесса сгорания топлива и методика выбора параметров перспективного двигателя.
р. Анализ результатов расчет-МПа ных исследований двигателя без наддува показал, что наибольшее влияние на процесс сгорания оказывает температура в начале сжатия Та. Наилучшие индикаторные показатели двигателя с воспламенением от сжатия гомогенной смеси, состоящей из 27 % ДМЭ и 73 % ПГ, (при ег=16, л=2100 мин-1 и суммарном коэффициенте избытка воздуха асм=2,0) достигаются при Га=350 К: >7j=0,462, ¿>¡=0,615 МПа и gi= 176,3 г/(кВт-ч) (рис. 22). При уменьшении Та процесс сгорания перемещается на линию расширения, а показатели рабочего цикла резко ухудшаются. При увеличении
0,60 0,55
0,48 П{ 0,46 0,44 0,42
1300Дж 1200 1100
340 345 350 355360 365 370375 К385
Га--
Рис. 22. Влияние температуры в начале сжатия на индикаторные показатели рабочего цикла и составляющие теплового баланса: ---- граница стабильного воспламенения
Га сгорание начинается раньше. В результате ртзк и Гтах растут, а индика-
Величина цикловой подачи ДМЭ в составе смесе-вого топлива также оказывает влияние на процессы воспламенения и сгорания. Увеличение цикловой подачи при любых условиях интенсифицирует эти процессы. В результате р,тх и Ттзх повышаются. Индикаторные показатели улучшаются, если угол максимальной скорости сгорания aWcr max приближается к оптимальному значению 6...7 град, п.к.в. после ВМТ (рис. 23). Этот факт позволяет для оперативной компенсации отклонения температуры в начале сжатия применять увеличение цикловой подачи ДМЭ. Например: для поддержания pi на уровне 0,615 МПа при уменьшении Га на 15,2 К и увеличении на 24 К достаточно увеличить подачу ДМЭ (ттэ) на 33%. При этом щ снизится всего на 5% (рис. 23).
Таким образом, высокие индикаторные показатели рабочего цикла достигаются выбором температуры в начале сжатия. При случайном отклонении этой температуры от требуемого уровня р, можно оперативно восстановить изменением цикловой подачи ДМЭ.
Влияние содержания ОГ в рабочем теле на процессы воспламенения и сгорания гомогенной смеси оценивалось через величину коэффициента остаточных газов уост. Расчетные исследования показали, что при его увеличении от 0 до 0,3 Осм линейно снижается на -29 %. В результате процессы воспламенения и сгорания замедляются, aWcr шах перемещается на линию расширения вплоть до полного прекращения воспламенения. Одновременно основные параметры рабочего цикла ухудшаются. При этом положительным эффектом является снижение максимальной скорости нарастания давления (Fpmax. Отрицательное влияние повышенного содержания ОГ в рабочем теле частично можно снизить увеличением Тл (рис. 24). Например: при увеличении Уост от 0 до 0,3 ухудшение можно ограничить на уровне 2,9 %. Таким образом, применять рециркуляцию ОГ в двигателях с воспламенением от сжатия гомогенной смеси для только улучшения индикаторных показателей не целесообразно.
23
торные показатели постепенно ухудшаются.
Рис. 23. Зависимость требуемой подачи ДМЭ и показателей рабочего цикла от Та для обеспечения р, на уровне 0,615 МПа
Повышенный интерес представляют результаты исследования влияния на процесс сгорания температуры стенок цилиндра Эта температура наряду с коэффициентом теплоотдачи определяет теплообмен и, соответственно, динамику повышения температуры рабочего тела в цилиндре. Поэтому зависимость индикаторных показателей р, и g¡) двигателя с воспламенением от сжатия гомогенной смеси от Т%у (рис. 25) имеет тот же вид, что и от Т.А (рис. 22). Повышенные значения Тк обеспечивают более интенсивное нагревание рабочего тела в процессе воспламенения и меньшие потери теплоты в стенки в процессе сгорания, что способствует увеличению скорости сгорания топлива и повышению максимальных давления и температуры. С одной стороны это оказывает стабилизирующее влияние на процессы воспламенения и сгорания. А с другой - может привести к раннему сгоранию. Поэтому при повышенных значениях Г„ следует принимать меньшие 7"а. В целом повышение температуры стенок цилиндра в сочетании с пониженными температурами в начале сжатия способствует улучшению индикаторных показателей двигателя с воспламенением от сжатия гомогенной смеси.
ртах
О 0,05 0,10,15 0,2 0,25 0,3
"^ост
Рис. 24. Влияние уосг на индикаторные показатели при оптимальной Га
300 340 380 420 460 500 К 580 Т,--
Рис. 25. Влияние Гш на индикаторные показатели:----— граница стабильного воспламенения; -о- - Т = 350 К; -А- - Га=360 К; -х- - Га= 370 К
Практический интерес представляют результаты исследования рабочего цикла варианта перспективного двигателя с наддувом, форсированного до уровня 183,8 кВт (250 л.с.) с сохранением и=2100 мин-1. При этом особое внимание уделялось влиянию ег на процессы воспламенения и сгорания. Проведенные исследования показали, что увеличение степени сжатия при любых условиях интенсифицирует эти процессы. В результате pmm и Гшах растут, а индикаторные показатели улучшаются, если угол aWcr шах приближается к оптимальному значению 4...6 град, п.к.в. после ВМТ (рис. 26,а), близкому по величине к углу
для двигателя без наддува. Здесь следует отметить, что при 7"а=355 К и ег>13 Ггаах превышает 2200 К, что приведет к нежелательному повышению образования оксидов азота. Наибольшее влияние на улучшение индикаторных показателей двигателя (более 9 %) с давлением наддува 0,24 МПа оказывает увеличение ег (от 12 до 17 единиц) с одновременным снижением Га (от 361 К до 303 К) для оптимизации момента воспламенения и сгорания (рис. 26,6). При этом а„, и ртах монотонно растут, а 7"тах монотонно снижается. В результате уже при ег>14 она становится меньше 2100 К, при которой выбросы Л'(9Х составят <125 ррт.
Таким образом, для перспективного двигателя с наддувом, форсированного до уровня 183,8 кВт (250 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала л=2100 мшГ', целесообразно принимать ег от 14 до 15 единиц с одновременным снижением Тл до 334 К и 323 К соответственно.
а б
Рис. 26. Зависимость показателей рабочего цикла двигателя с наддувом от ег
при Га=355 К (а) и при оптимальной Та (б)
Величина угла запаздывания закрытия впускных клапанов ср^ также оказывает влияние на процессы воспламенения и сгорания. При его увеличении уменьшается массовое наполнение цилиндра свежим зарядом и снижается реальная степень сжатия, что приводит к менее интенсивному росту температуры в процессе сжатия, замедленшо процесса воспламенения и перемещению основного тепловыделения позже на линию расширения. В результате индикаторные показатели сначала постепенно улучшаются, достигая максимальных значений (рис. 27,6). Причем, чем выше ег, тем при больших фкл это происходит, а сами индикаторные показатели получаются лучше. Затем индикаторные показатели резко ухудшаются в связи с запаздыванием воспламенения.
Для каждой величины сг имеется свой <ркл, при котором достигаются наилучшие индикаторные показатели рабочего цикла. Однако на этих режимах а,.,, получается меньше, а />,гах и Гтах наоборот выше, чем на режимах с худшими индикаторными показателями (рис. 27,а). Самые лучшие индикаторные показатели получены при ег =16 и <рКл=70 град. п.к.в. (рг 1,694 МПа, g¡ =170,8 г/(кВтч), щ =0,477). При этом рабочий цикл характеризуется повышенной механической и тепловой напряженностью (р.шх =19,9 МПа, 7"тах =2469 К). Такая Гтач однозначно приведет к высокому содержанию NОх в ОГ, вследствие чего двигатель не будет отвечать экологическим требованиям Евро-4 и Т!ег-4. К тому же при этих регулировках процесс сгорания может сопровождаться повышенной детонацией. Таким образом, увеличением сркл при повышенной ег можно улучшить индикаторные показатели рабочего цикла, но это приведет к существенному ухудшению экологических показателей (по содержанию NОх).
я в" Рис. 27. Влияние ф„ на показатели процесса сгорания (а) и индикаторные показатели рабочего цикла (б): ---- - граница стабильного воспламенения;
Га=355 К; -н--ег =13; -х- -ег=14;-Д- -ег=15;-о- - е, =16
Для оценки возможности поддержания р\ на заданном уровне с помощью ПФЗ при отклонениях температур Га и Т,л от оптимальных величин выполнены расчеты рабочего цикла двигателя с предельными величинами этих температур на границе стабильного воспламенения и с принудительным воспламенением плазменным факелом (рис. 28). Исследования показали, что применением ПФЗ с соответствующими параметрами разряда можно практически полностью восстановить индикаторные показатели рабочего цикла.
Выполненные работы позволили сформулировать следующие принципы организации эффективного процесса сгорания топлива для перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия и ПФЗ гомогенной TBC:
- процесс сгорания должен начинаться вблизи ВМТ с постепенным ускорением таким образом, чтобы максимальная скорость нарастания давления наступала на уровне 6...7 Рис. 28. Изменение давления в ии- град, п.к.в. после ВМТ; линдре двигателя при оптимальных - температуру Тл принимать на 7"а=350 К и Г„=450 К и при пони- 7...12 К выше границы стабильного женных температурах до предельных воспламенения топлива, когда дости-величин в сравнении с давлениями гаЮтся наилучшие индикаторные попри ПФЗ казатели при ограниченных значениях максимальных величин давления ртлх и температуры 7тач в цилиндре;
- давление начала сжатия ра принимать, руководствуясь условиями awcrmax=6...7 град. п.к.в. после ВМТ, асм>2,0, T^^OSO К ир,шх<19 МПа;
- среднюю температуру стенок цилиндра принимать не менее 450 К;
- коэффициент уест принимать минимально возможным;
- массовую долю ДМЭ в смесевом топливе принимать на уровне 0,27;
- угол закрытия впускных клапанов сри принимать таким, чтобы обеспечить выполнение приведенных выше принципов;
-в тех случаях, когда рекомендованное сочетание исходных параметров не обеспечивает надежного воспламенения, следует дополнительно применять ПФЗ, величина энергии и момент электроразряда которого обеспечивают требуемый угол максимальной скорости тепловыделения.
Разработана методика выбора параметров перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия и ПФЗ гомогенной TBC для форсирования до мощности 183,8 кВт, включающая следующие основные действия:
- увеличение цикловой подачи смесевого топлива тТ до уровня более 0,15Т0~3 кг для повышения среднего индикаторного давления р, до требуемого уровня 1,62 МПа;
- увеличение давления начала сжатия ра до уровня более 0,24 МПа для поддержания коэффициента aol на уровне не менее 2,0;
- снижение (по техническим возможностям) температуры Тл для повышения суммарного коэффициента избытка воздуха;
- снижение геометрической степени сжатия ег до уровня ~14 единиц для снижения давления р]гах и температуры 7"тах до приемлемого уровня;
- увеличение или уменьшение угла запаздывания закрытия впускных клапанов в диапазоне 25...75 град, п.к.в. после НМТ для корректировки угла aWcrmax до уровня 5...7 град, п.к.в. после ВМТ.
340 35(1 360 370 380 390 град, п.к.в.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. Основной тенденцией совершенствования топливоподачи, смесеобразования и сгорания в дизелях с целью улучшения их мощностных, экономических и экологических показателей является повышение гомогенизации TBC. Наибольший эффект достигается применением газовых топлнв с образованием бедных горючих смесей. При этом возникают новые неисследованные вопросы организации объемного сгорания смесей широкого качественного состава с воспламенением от сжатия, решение которых составит новое научное направление.
2. Разработанная прикладная тепловая теория на базе комплексной модели объемного горения гомогенной TBC широкого качественного состава эффективно моделирует скорость сгорания топлива через два основных параметра: количество активных молекул топлива, которые одновременно окисляются по брутто реакции до диоксида углерода и воды, и условной продолжительности их окисления. Для их определения необходимы физические и математические модели процессов объемного горения однородной TBC в условиях загазованности продуктами сгорания, диссоциации диоксида углерода, изменения состава и массы рабочего тела в цилиндре, формирования и развития первичного очага горения, образованного высокоэнергетическим плазменным факелом.
3. Закономерностями процессов воспламенения и сгорания при самовоспламенении и принудительном ПФЗ гомогенных TBC в условиях КС поршневого двигателя являются следующие:
- на скорость сгорания топлива имеет повышенное влияние количество инертных компонентов, которые снижают реакционную активность кислорода, так в процессе сгорания ДМЭ при а=2 она снижается более чем в 1,5 раза;
- диссоциация диоксида углерода в таких смесях приводит к существенному снижению Г,пах, например: при а=1 она снижается более чем на 102 К при увеличении степени диссоциации на каждые 0,1 единицы. При сгорании бедных смесей (а>2 для ДМЭ и дизельного топлива и а>2,5 для метана) 7"тах не превышает 2100 К и ее снижение составляет менее 15 К;
- флегматнзирующее влияние метана на ДМЭ при сгорании смесевого топлива удобно моделировать увеличением £Андмэ в расчете 10 кДж/гмоль на 0,1 массовой его доли в составе двухкомпонентного топлива;
- высокоэнергетическим плазменным факелом за счет повышения температуры в ограниченном объеме горючей смеси можно сформировать первоначальный очаг сгорания такого размера, который сможет распространиться на весь объем КС.
4. Особенностями рабочего процесса перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия и ПФЗ гомогенной TBC, состоящей из ДМЭ (27 %) и ПГ (73 %), являются следующие:
- наилучшие индикаторные показатели на различных режимах достигаются выбором оптимальных Га, когда угол максимальной скорости тепловыделения составляет 5...7 град п.к.в. после ВМТ;
28
- снижение Тл от оптимальной величины всего на 5...7 К приводит к прекращению самовоспламенения, которое можно восстановить увеличением цикловой подачи ДМЭ;
- для компенсации снижения 7"а до 15 К потребуется увеличить цикловую подачу ДМЭ на 33 %, что позволит стабилизировать самовоспламенение и снизить ухудшение индикаторных показателей до 5 %;
- увеличение Г„ с соответствующим снижением Га может привести к улучшению индикаторных показателей на -1,8 % на каждый 100°К в диапазоне от 340°К до 540"К при одновременном снижении Г]ШХ;
- увеличение рециркуляции ОГ от 0 до 30 % в этом случае приводит к ухудшению индикаторных показателей на -2,9 % и нецелесообразно;
- для двигателя с наддувом (0,24 МПа) увеличение ег от 12 до 17 с соответствующим снижением Га (от 361 К до 303 К) приводит к улучшению индикаторных показателей на 9 % и более и снижению 7"тах на -180 К, однако ртлх при этом возрастает более чем в 1,5 раза (до 24 МПа);
- применение ПФЗ позволяет стабилизировать процесс сгорания и поддерживать заданный уровень нагрузки при отклонениях температур Т.л и Т„ от оптимальных значений.
5. Обоснованными способами повышения эффективности процесса сгорания в перспективном ПДВС с воспламенением от сжатия и ПФЗ гомогенной TBC (ДМЭ и ПГ), являются следующие:
- обеспечение максимально высокой температуры огневой поверхности цилиндра как в адиабатном двигателе;
- поддержание температуры свежего заряда на уровне, обеспечивающей оптимальную величину Га для данного нагрузочного режима;
- увеличение цикловой подачи ДМЭ для оперативной компенсации снижения Га от оптимальной величины;
- регулирование ег для ограничения />,гах;
- применение более позднего угла закрытия впускных клапанов в сочетании с увеличенной ег для улучшения индикаторных показателей за счет увеличенной степени расширения;
- применение ПФЗ, обеспечивающего принудительное воспламенение в заданный момент времени.
6. Концепция организации эффективного процесса сгорания топлива с наименьшим образованием оксидов азота для перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия гомогенной TBC состоит в формировании величин температуры, давления и состава смеси в начале сжатия, а также условий сжатия с использованием разработанных моделей и методов расчета, чтобы обеспечить на различных режимах угол awcr ша\ на уровне 5...1 град п.к.в. после ВМТ. При этом Гтах не должна превышать 2050...2100 К, а Ртах быть менее 19 МПа. На режимах, когда своевременное сгорание не достигается, следует применять ПФЗ, величина энергии и момент электроразряда которого обеспечивают требуемый aWcr лих на уровне 5...7 град п.к.в. после ВМТ.
7. Разработанные стенды (безмоторный с КС постоянного объема для исследований процессов топливоподачи, смесеобразования, ПФЗ и сгорания; одноцилиндрового дизеля 1415/16 и полноразмерного дизеля 12ЧН15/18) позволили произвести комплексные исследования, а также экспериментально подтвердить теоретические положения и закономерности влияния на процессы сжатия-расширения, воспламенения, сгорания и рабочего цикла в целом таких параметров, как температуры двигателя и окружающей среды, степени подогрева, загазованности и состава свежего заряда, а также условий сжатия, регулировок серийной топливной аппаратуры и параметров ПФЗ. Тем самым подтверждена эффективность обоснованных способов улучшения воспламенения и сгорания на различных режимах работы ПДВС с воспламенением от сжатия гомогенной TBC.
8. Разработанная прикладная тепловая теория и вскрытые с ее помощью закономерности развития процессов воспламенения и сгорания при воспламенении от сжатия и принудительном ПФЗ гомогенных TBC, а также определенные расчетом изменения индикаторных показателей рабочего цикла создают теоретическую базу для ОКР по разработке перспективного ПДВС с низкими выбросами оксидов азота, особенностью которого является применение в качестве топлива природного газа как основного носителя энергии.
Основные результаты опубликованы в следующих работах
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК
1. Камалтдинов, В.Г. Моделирование процесса сгорания в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением гомогенного заряда от сжатия / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович, A.C. Теребов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2007. - Вып. 10 - № 25(97). - С. 44-^17.
2. Камалтдинов, В.Г. Уточненная методика расчета параметров рабочего тела на пусковых режимах дизеля / В.Г. Камалтдинов // Двигателе-строение. - 2008. - №2 (232). - С. 31-34.
3. Камалтдинов, В.Г. Новая модель процесса горения топлива в ДВС / В.Г. Камалтдинов // Двигателестроение. - 2008. - № 3 (233). - С. 17-20.
4. Камалтдинов, В.Г. Влияние состава двухкомпонентного топлива на процесс сгорания в двигателе с объемным самовоспламенением от сжатия / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2008. - Вып. 12 - № 23(123). - С. 46-53.
5. Камалтдинов, В.Г. Исследование процессов подачи и распыливания топлива в дизеле с неразделенной камерой сгорания на режимах пуска / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2010. - № 3 (80). - С. 81-90.
6. Камалтдинов, В.Г. Управление рабочим процессом в HCCI двигателе / В.Г. Камалтдннов, С.С. Никифоров // Двигателестроение. - 2010. -№3(241).-С. 3-9.
7. Камалтдинов, В.Г. Холодный пуск двигателя. Результаты исследования процессов подачи и распыливания топлива / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Автомобильная промышленность. - 2010. -№ 9. - С. 9-11.
30
8. Камалтдинов, В.Г. Расчетное исследование процесса сгорания и показателей рабочего цикла НСС1 двигателя, работающего на смеси природного газа и диметилового эфира / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Ав-тогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. - 2010. - № 6 (54). -С. 8-15.
9. Камалтдинов, В.Г. Влияние температуры огневой поверхности цилиндра на процесс сгорания и показатели рабочего цикла НСС1 двигателя / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Грузовик. - 2010. - № 12. - С. 38-47.
10. Камалтдинов, В.Г. Влияние геометрической степени сжатия и угла закрытия впускных клапанов на процесс сгорания и показатели рабочего цикла НСС1 двигателя с наддувом / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Ав-тогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. - 2011. - № 2 (56). -С. 9-16.
11. Камалтдинов, В.Г. Влияние рециркуляции отработавших газов на процесс сгорания и показатели рабочего цикла НСС1 двигателя / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков, С.С. Никифоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2011. - Вып. 17 - № 11 (228). - С. 50-56.
12. Камалтдинов, В.Г. Стенд для исследования рабочего процесса транспортного дизеля на пусковых режимах / В.Г. Камалтдинов, С.С. Никифоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2011. - Вып. 17 -№ 11 (228).-С. 77-82.
13. Камалтдинов, В.Г. Расчетное исследование влияния рециркуляции отработавших газов на показатели рабочего цикла НСС1 двигателя / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков, С.А. Хрипупов // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. - 2011. - № 4 (58). - С. 25-32.
14. Марков, В.А. Рециркуляция отработавших газов в двигателях с воспламенением от сжатия / В.А. Марков, В.Г. Камалтдинов, С.А. Хрипупов // Грузовик. - 2011. -№ 6. - С. 14-25.
15. Камалтдинов, В.Г. Влияние параметров свежего заряда на показатели рабочего цикла НСС1 двигателя с наддувом / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Известия ВУЗов. Серия «Машиностроение». - 2011. - № 6. - С. 31-37.
16. Камалтдинов, В.Г. Геометрическая степень сжатия, угол закрытия впускных клапанов и показатели рабочего цикла НСС1 / В.Г. Камалтдинов,
B.А. Марков // Автомобильная промышленность. - 2011. - № 9. - С. 10-14.
17. Камалтдинов, В.Г. Снижение реакционной активности кислорода инертными компонентами горючей смеси в двигателях с воспламенением от сжатия / В.Г. Камалтдинов // Двигателестроение. - 2011. - № 4 (246). -
C. 20-25.
Авторские свидетельства
18. А. с. 1429656 СССР, МКИ Г 02 В 3/04. Способ работы двигателя внутреннего сгорания / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов.- № 4015766/2506; заявл. 29.01.86; (непубл.).
Международные издания
19. Kamaltdinov, V. Combustion process modeling in HCCI engine / V. Kamaltdinov // SAE 2011-01-1789, 10 pp.
Материалы международных, всероссийских и региональных конференций
20. Драгунов, Г.Д. Теоретическое обоснование необходимости разработки и реализации нового способа подготовки, воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси в дизелях / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов // Приоритеты развития отечественного автотракторостроення и подготовки инженерных и научных кадров: Сборник избранных докладов 49-ой МНТК ААИ России. Кннга 2. - Москва: МГТУ «МАМИ». - 2005. - С. 25-29.
21. Камалтдинов, В.Г. Расчет рабочего цикла форсированного транспортного дизеля типа 2В на режимах холодного пуска / В.Г. Камалтдинов, Т.С. Камалтдннова, П.Е. Ннконов, Е.В. Абелиович // Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения: Труды МНТК, 2628 апреля 2006 г.. г. Челябинск. - Челябинск: Пзд-во ЮУрГУ. - 2006. -С.336-340.
22. Абелиович, Е.В. Экспериментальные исследования особенностей топливоподачн и распределения топлива по камере сгорания на режимах пуска дизеля с объемным смесеобразованием / Е.В. Абелиович, В.Г. Камалтдинов // Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения: Труды МНТК. 26-28 апреля 2006 г., г. Челябинск. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. - 2006. - С. 323-328.
23. Камалтдинов, В.Г. Перспективы применения рабочего процесса двигателя с самовоспламенением гомогенного заряда от сжатия / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Достижения науки - агропромышленному производству: Материалы XLII МНТК. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2008. -С.182-186.
24. Камалтдинов, В.Г. Анализ способов форсирования дизелей комбинированной подачей топлива / В.Г. Камалтдинов, В.В. Вязовский // Достижения науки - агропромышленному комплексу: Труды МНТК, 31 января* 2 февраля 2008 г., г. Челябинск. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2008. - С. 186-193.
25. Камалтдинов, В.Г. Применение новой модели процесса горения топлива для моделирования рабочего процесса различных ДВС: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». -2009. -№4(77). -С. 124.
26. Драгунов. Г.Д. Экспериментальное исследование рабочего цикла дизеля типа 1415/16 с плазменно-факельным зажиганием на пусковых режимах: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / Г.Д. Драгунов. В.Г. Камалтдинов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2010. - № 3 (80). - С. 123.
27. Камалтдинов, В.Г. Экспериментальное исследование рабочего цикла дизеля типа 1415/16 при моделировании факельного подогрева на
32
пусковых режимах: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана /
B.Г. Камалтдннов, С.С. Никифоров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2010. - № 3 (80). - С. 123.
28. Камалтдннов, В.Г. Методика расчета процесса сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия при нестационарном тепло- и массооб-мене / В.Г. Камалтдннов, Г.Д. Драгунов, В.А. Марков // Сб. науч. тр. международной конференции Двнгатель-2010, посвященной 180-летию МГТУ им Н.Э. Баумана. - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2010. - С. 226-230.
29. Марков, В.А. Управление рециркуляцией ОГ в транспортных дизелях: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / В.А. Марков, Е.А. Сиротин, С.А. Хрипунов, В.И. Шатров, В.Г. Камалтдннов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2011. - № 4 (85). -
C. 120.
30. Камалтдннов, В.Г. Влияние температуры и состава свежего заряда на момент самовоспламенения, процесс сгорания и показатели рабочего цикла HCCI двигателя: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / В.Г. Камалтдннов, В.А. Марков, С.С. Никифоров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2011. - № 4 (85). - С. 121.
31. Камалтдннов, В.Г. Модель горения топлива и движения фронта пламени под действием энергонасыщенного плазменного факела: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / В.Г. Камалтдннов, Г.Д. Драгунов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». -2011.-№4(85).-С. 121-122.
32. Kamaltdinov, V. Combustion process modeling in HCCI engine. JSAE 20119118. 10 pp.
Зарегистрированные программы и отчеты о НИР
33. Свидетельство ОФАП № 11606. Программа расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением гомогенного заряда от сжатия HCCI combustion v.l.0 / Камалтдннов В.Г., Абелиович Е.В.; выдано 30.10.2008 г.
34. Инв. № 50200901166 ВНТИЦ. Программа расчета процесса сгорания в камере постоянного объема «Сгорание при V=const» / Камалтдннов В.Г., Абелиович Е.В., Никифоров С.С.; зарегистрирована 02.12.2009 г.
35. Инв. № 02201050682 ВНТИЦ. Обоснование методов разработки малотоксичного рабочего цикла и повышения ресурса основных трибосоп-ряжений: отчет о НИР / Ю.В. Рождественский, Е.А. Лазарев, В.Г. Камалтдннов и др.; зарегистрирован 13.01.2010 г. - 218 с.
36. Инв. № 02201000220 ВНТИЦ. Исследование нестационарного горения гомогенных смесей под действием низкотемпературной плазмы: отчет о НИР / В.Г. Камалтдннов, С.С. Никифоров, Е.В. Абелиович; зарегистрирован 20.01.2010 г. - 115 с.
37. Свидетельство ФГУ ФИПС К» 2010617228. Программа расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением от сжатия «Рабочий цикл» / Камалтдннов В.Г.; выдано 29.10.2010 г.
Региональные издания
38. Фарафонтов, М.Ф. Расчет процесса сжатия дизеля с учетом теплообмена коэффициентом адиабатности / М.Ф. Фарафонтов, В.Г. Камалтди-нов // Автомобили, тракторы и двигатели: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1976. - С. 45-47.
39. Драгунов, Г.Д. Параметры цикла дизеля на пусковых режимах / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов. В.Ю. Абелиович // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1983. - С. 22-26.
40. Камалтдинов, В.Г. Критерий воспламенения топливно-воздушной смесн на режимах пуска дизеля / В.Г. Камалтдинов // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1984. - С. 42-45.
41. Камалтдинов, В.Г. Уточненная методика определения параметров рабочего тела при сжатии-расширении на пусковых режимах / В.Г. Камалтдинов // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1985. -С. 87-91.
42. Камалтдинов, В.Г. Самовоспламенение топлива в дизеле на пусковых режимах / В.Г. Камалтдинов, A.M. Шитиков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1986. - С. 63-67.
43. Драгунов, Г.Д. Возможности принудительного воспламенения топ-ливовоздушной смеси в холодной бомбе / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов, A.M. Шитиков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр. / Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1987. - С.24-28.
44. Камалтдинов, В.Г. Организация рабочего процесса в период прогрева дизеля при пуске / В.Г. Камалтдинов, A.M. Шитиков, И.С. Липатни-ков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1988. - С. 38-40.
45. Камалтдинов, В.Г. Возможности сокращения периода задержки воспламенения при пуске / В.Г. Камалтдинов. И.С. Липатников, A.M. Шитиков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр./ Челяб. политех, ин-т. - Челябинск: ЧПИ. - 1989. - С. 42^45.
46. Камалтдинов, В.Г. Схема рабочего процесса при холодном пуске дизеля / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Научный вестник ЧВВАКИУ, г. Челябинск. - 2004. - Вып. 17. - С. 33-36.
47. Драгунов, Г.Д. Анализ продуктов крекинга углеводородного топлива электроразрядом в условиях дизеля / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Конструирование и эксплуатация наземных транспортных машин: Сборник трудов. - Челябинск: ЮУрГУ. - 2006. - С. 34-40.
Камалтдинов Вячеслав Гилимянович
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Издательский центр Южно-Уральского государственного университета
Подписано в печать 19.04.2012. Формат 60x84 1/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,86. Тираж 100 экз. Заказ 91/219.
Отпечатано в типографии Издательского центра ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.
Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Камалтдинов, Вячеслав Гилимянович
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЯХ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ.
1.1. Основные требования к перспективному поршневому ДВС.
1.2. Способы повышения эффективности и улучшения экологических показателей рабочего процесса двигателей с воспламенением от сжатия.
1.3. Обоснование необходимости разработки новой модели процесса сгорания гомогенной топливно-воздушной смеси широкого качественного состава в двигателях с воспламенением от сжатия.
1.4. Перспективы применения электрического разряда для повышения эффективности сгорания топлива в двигателях с воспламенением от сжатия.
1.5. Цель и задачи исследований.
Выводы по главе 1.
2. РАЗРАБОТКА ПРИКЛАДНОЙ ТЕОРИИ И МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА В ГОМОГЕННЫХ СМЕСЯХ ШИРОКОГО КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА.
2.1 Методология моделирования эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях для перспективного поршневого ДВС.
2.2. Комплексная модель объемного сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава.
2.2.1. Новая модель процесса сгорания топлива в двигателе с воспламенением от сжатия.
2.2.2. Модель процесса сгорания двухкомпонентного топлива.
2.2.3. Уточненная модель и методика расчета процессов сжатия и расширения рабочего тела переменной массы в двигателях с воспламенением от сжатия.
2.2.4. Модель расчета процесса диссоциации диоксида углерода.
2.2.5. Определение момента воспламенения топлива в двигателе с воспламенением от сжатия по новому расчетному критерию.
2.3. Модель процессов формирования и развития первичного очага горения при плазменно-факельном зажигании.
2.3.1. Разработка способа плазменно-факельной подготовки и воспламенения топлива для холодного пуска форсированного транспортного дизеля.
2.3.2. Модель и методика расчета процесса сгорания гомогенной топлив-но-воздушной смеси при плазменно-факельном зажигании.
2.4. Методика исследования закономерностей эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава.
Выводы по главе 2.
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И СГОРАНИЯ ГОМОГЕННЫХ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ ШИРОКОГО КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА.
3.1. Верификация разработанных моделей и методик расчета процессов, происходящих в цилиндре двигателя с воспламенением от сжатия
3.2. Вскрытие закономерностей процессов воспламенения и сгорания при самовоспламенении гомогенных топливно-воздушных смесей в условиях камеры сгорания постоянного объема.
3.2.1. Влияние степени диссоциации диоксида углерода на показатели процесса сгорания.
3.2.2. Влияние инертных компонентов горючей смеси на показатели процесса сгорания.
3.2.3. Расчетное исследование процесса самовоспламенения дизельного топлива, образующего гомогенную топливно-воздушную смесь, на режимах холодного пуска транспортного дизеля.
3.3. Экспериментальное исследование процессов самовоспламенения и сгорания дизельного топлива, образующего гомогенную топливно-воздушную смесь, на пусковых режимах дизелей 1415/16 и 12415/18.
3.3.1. Методика проведения экспериментальных исследований на одноцилиндровом дизеле 1415/16 и экспериментальном дизеле 12415/18.
3.3.2. Результаты исследования процессов самовоспламенения и сгорания дизельного топлива при имитации факельного подогрева на одноцилиндровом дизеле 1415/16.
3.3.3. Результаты исследования процессов воспламенения от сжатия и сгорания дизельного топлива при внешнем смесеобразовании на экспериментальном дизеле 12415/18.
Выводы по главе 3.
4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ПРИ ПОМОЩИ ПЛАЗМЕННО-ФАКЕЛЬНОГО ЗАЖИГАНИЯ.
4.1. Интенсификация процесса сгорания гомогенной топливно-воздушной смеси плазменно-факельным зажиганием.
4.1.1. Влияние удельной объемной энергии плазменного факела на параметры фронта пламени.
4.1.2. Влияние начальной температуры гомогенной смеси на параметры фронта пламени.
4.1.3. Влияние коэффициента избытка воздуха гомогенной смеси на параметры фронта пламени.
4.2. Экспериментальные исследования интенсификации процесса сгорания распыленного дизельного топлива плазменно-факельным зажиганием на критических режимах работы транспортного дизеля
4.2.1. Экспериментальные установки и методики проведения экспериментальных исследований.
4.2.2. Особенности топливоподачи и распределения топлива по камере сгорания на режимах пуска дизеля.
4.2.3. Основные параметры плазменного факела, образующегося при электроразряде.
4.2.4. Хроматографический анализ продуктов разложения углеводородного топлива электроразрядом в среде аргона.
4.2.5. Экспериментальные исследования закономерностей процессов принудительного воспламенения и сгорания дизельного топлива при моделировании плазменно-факельного зажигания.
Выводы по главе 4.
5. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ И ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ.
5.1. Параметрический анализ влияния различных факторов на процесс сгорания и показатели рабочего цикла двигателя с воспламенением от сжатия гомогенной топливно-воздушной смеси.
5.1.1. Повышение эффективности процесса сгорания топлива в двигателе без наддува регулированием параметров свежего заряда и изменением условий сжатия.
5.1.2. Повышение эффективности процесса сгорания топлива в двигателе с наддувом регулированием параметров свежего заряда.
5.1.3. Повышение эффективности процесса сгорания топлива в двигателе с наддувом изменением условий процесса сжатия.
5.1.4. Обоснованные способы повышения эффективности процесса сгорания топлива в двигателе с воспламенением от сжатия гомогенной топливно-воздушной смеси.
5.2. Разработка научно обоснованных принципов организации эффективного процесса сгорания топлива для перспективного поршневого ДВС.
5.3. Разработка концепции организации эффективного процесса сгорания топлива для перспективного поршневого ДВС с воспламенением от сжатия и плазменно-факельным зажиганием.
5.4. Методика выбора параметров перспективного двигателя с научно обоснованной организацией эффективного процесса сгорания.
Выводы по главе 5.
Введение 2012 год, диссертация по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, Камалтдинов, Вячеслав Гилимянович
Актуальность темы. Технико-экономические показатели автотракторных дизелей с существующим способом топливоподачи, смесеобразования и сгорания практически достигли наилучших величин. При этом серьезную конкуренцию для них начинают составлять двигатели, работающие на альтернативных источниках энергии и обладающие лучшими экологическими показателями. В связи с постоянно повышающимися требованиями к токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей транспортных систем приходит понимание того, что только малотоксичный энергоэффективный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ПДВС) может быть признан перспективным. Одним из путей улучшения показателей дизелей является снижение неоднородности топливно-воздушной смеси (TBC) в камере сгорания (КС). В известной мере это уже реализуется применением системы топливоподачи типа Common Rail и применением многофазного впрыска.
Перспективным направлением развития ПДВС может рассматриваться сжигание гомогенных смесей в двигателях с воспламенением от сжатия, например: в двигателях с HCCI процессом стремятся сочетать достоинства ПДВС с искровым зажиганием, работающих на бензине, и дизелей.
На определенном этапе достижения гомогенизации TBC начинают появляться новые проблемы, связанные с организацией эффективного сгорания гомогенных смесей широкого качественного состава, которые в настоящее время не получили полного и эффективного решения.
Поэтому проблема организации эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава является актуальной, и ее решению посвящено данное исследование.
На основании вышеизложенного сформулирована научная проблема: отсутствие научно обоснованных методов организации эффективного рабочего процесса для создания перспективных поршневых двигателей с воспламенением от сжатия, работающих на гомогенных топливно-воздушных смесях широкого качественного состава.
Объектом исследования является рабочий процесс перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия и плазменно-факельным зажиганием (ПФЗ) гомогенной горючей смеси и пониженной токсичностью ОГ по содержанию оксидов азота.
Предметом исследования являются процессы воспламенения и сгорания углеводородного топлива различного состава в перспективном двигателе с воспламенением от сжатия и ПФЗ, сопровождаемые процессами тепло- и массообмена, тепловыделения от сгорания и теплопоглощения при диссоциации диоксида углерода.
Целью исследования является развитие теории и методологии представления и организации эффективного процесса сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава с наименьшим образованием оксидов азота для перспективного поршневого двигателя с воспламенением от сжатия и ПФЗ.
Гипотеза. Рациональное для различных режимов работы ПДВС сочетание процессов самовоспламенения от сжатия и принудительного ПФЗ повысит эффективность процесса сгорания гомогенных смесей широкого качественного состава. Это позволит решить проблему организации эффективного рабочего процесса ПДВС с низким содержанием оксидов азота в ОГ.
Методологические основы исследования
1. Основные законы химической кинетики, молекулярной физики, термодинамики, теплофизики и теории рабочих процессов ПДВС, положенные в основу комплексной модели процесса сгорания.
2. Накопленный мировой опыт управления рабочим процессом в бензиновых двигателях с искровым зажиганием и дизелях.
В диссертационном исследовании использовались оправдавшие себя методы научного познания, применяемые как при теоретических, так и при экспериментальных исследованиях.
В диссертационном исследовании использовался системный подход к изучению внутрицилиндровых процессов в ПДВС, представляющий собой системно-структурный анализ многообразия внутренних связей и количественных соотношений параметров, процессов и факторов, формирующих рабочий процесс и определяющих своевременность воспламенения и эффективность сгорания топлива.
На защиту выносятся следующие результаты, обладающие научной новизной:
1. Комплексная модель объемного сгорания топлива в гомогенных смесях широкого качественного состава, описывающая 5 процессов: 1 - процесс объемного горения однородной TBC, содержащей продукты сгорания; 2 -процесс сгорания двухкомпонентного топлива; 3 - процесс диссоциации диоксида углерода, образующегося при сгорании топлива; 4 - процессы сжатия и расширения в цилиндре ПДВС рабочего тела переменной массы; 5 - процессы формирования и развития первичного очага горения, образованного высокоэнергетическим плазменным факелом.
2. Система новых уравнений, участвующих в описании 5 процессов: условной продолжительности окисления активных молекул топлива; коэффициента реакционной активности кислорода, учитывающего влияние инертных компонентов рабочего тела; давления в цилиндре ПДВС рабочего тела переменной массы в процессах сжатия и расширения; распределения общего кислорода воздуха между каждым компонентом двухкомпонентного топлива; степени диссоциации диоксида углерода; изменения энергии активации топлива в процессе сгорания; величины ограниченного объема TBC, охватываемого плазменным факелом; толщины фронта пламени при развитии первоначального очага.
3. Закономерности развития процесса сгорания и изменения индикаторных показателей рабочего цикла при самовоспламенении и ПФЗ различных воздушных смесей дизельного топлива, диметилового эфира (ДМЭ), природного газа (ПГ), и двухтопливных смесей (ДМЭ и ПГ) в зависимости от термодинамических, теплофизических и физико-химических параметров горючей смеси, а также от параметров плазменного факела.
4. Практические методы организации эффективного процесса сгорания топлива с наименьшим образованием оксидов азота, состоящие в использовании гомогенной TBC широкого качественного состава (ДМЭ и ПГ). Объемное ее самовоспламенение в требуемый момент времени в зависимости от режима работы необходимо обеспечивать оперативным регулированием термодинамических параметров и состава рабочего тела на впуске. На критических режимах работы двигателя для стабилизации воспламенения целесообразно применять ПФЗ.
Достоверность научных положений подтверждена качественным и количественным совпадением результатов расчетных исследований с экспериментальными данными автора и других исследователей в широком диапазоне качественного состава TBC, теплового и скоростного режимов работы двигателей с воспламенением от сжатия и ПФЗ на различных топливах и их смесях.
Практическую значимость работы составляют следующие результаты.
1. Программы расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением от сжатия, позволяющие ускорить и удешевить процесс разработки и доводки варианта перспективного малотоксичного двигателя 4ЧН13/15 при работе его на гомогенной воздушной смеси ДМЭ и ПГ, а также доводки факельных подогревателей свежего заряда для облегчения холодного пуска дизелей типа В-2 и 2В.
2. Рекомендации по режимам работы факельных подогревателей для дизелей типа В-2 и 2В при снижении геометрической степени сжатия ег до 12 единиц;
3. Способ ПФЗ, обеспечивающий эффективное сгорание топлива на экстремальных режимах работы двигателя с воспламенением от сжатия, например: при холодном пуске дизеля 12ЧН15/18 (ег=12) при температурах до минус 28°С.
Рекомендации работы используются в ГСКБ «Трансдизель» ООО «ЧТЗ-Уралтрак» при доводке рабочих процессов серийных и новых двигателей, а также при выборе параметров и доводке факельных подогревателей впускного воздуха дизелей типа В-2 и 2В. Разработанный способ ПФЗ принят в качестве перспективного варианта системы облегчения пуска дизелей типа 2В (ЧН15/16) при низких температурах окружающей среды.
Реализация результатов работы. Результаты исследования использованы при выполнении НИР по грантам РФФИ-Урал (2007-2008 гг.), федерального агентства по образованию Минобрнауки РФ (ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы), по тематическому плану Минобрнауки РФ (2008-2009 гг.) и в работах ГСКБ «Трансдизель» по перспективным двигателям. Программы расчета используются в учебном процессе и НИРС кафедры ДВС ЮУрГУ.
Апробация работы. Основное содержание работы доложено, обсуждено и одобрено в НИИД, г. Москва, 1985, 1989 гг.; ВНИИТМ, г. Ленинград, 198991 гг., в ГСКБ «Трансдизель» «ООО ЧТЗ», г. Челябинск, 1985-88 гг., в ЧГ1И, г. Челябинск, 1981-1988 гг., в ЮУрГУ, г. Челябинск, 1996-2011 гг., в УАИ, г. Уфа, 1990 г., в МГТУ «МАМИ», г. Москва, 2005 г.; в МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 г.; на МНТК в ЮУрГУ, г. Челябинск, 2006 г., в ЧГАУ, г. Челябинск, 2008 г. и в МГТУ им. Баумана, г. Москва, 2010 г.; на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009-2011 гг.; на МНТК 18АЕ в г. Киото (Япония), 2011 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 47 печатных работах, в том числе 35 статей (17 статей из Перечня ВАК), 6 тезисов докладов, 2 отчета о НИР, зарегистрировано 3 программы расчета и одно изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 298 стр., имеется 101 рисунок, 6 таблиц, список литературы из 271 наименования.
Заключение диссертация на тему "Организация эффективного сгорания топлива для перспективного поршневого двигателя внутреннего сгорания"
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Основной тенденцией совершенствования топливоподачи, смесеобразования и сгорания в дизелях с целью улучшения их мощностных, экономических и экологических показателей является повышение гомогенизации TBC. Наибольший эффект достигается применением газовых топлив с образованием бедных горючих смесей. При этом возникают новые неисследованные вопросы организации объемного сгорания смесей широкого качественного состава с воспламенением от сжатия, решение которых составит новое научное направление.
2. Разработанная прикладная тепловая теория на базе комплексной модели объемного горения гомогенной TBC широкого качественного состава эффективно моделирует скорость сгорания топлива через два основных параметра: количество активных молекул топлива, которые одновременно окисляются по брутто реакции до диоксида углерода и воды, и условной продолжительности их окисления. Для их определения необходимы физические и математические модели процессов объемного горения однородной TBC в условиях загазованности продуктами сгорания, диссоциации диоксида углерода, изменения состава и массы рабочего тела в цилиндре, образования и развития первичного очага горения высокоэнергетическим плазменным факелом.
3. Закономерностями процессов воспламенения и сгорания при самовоспламенении и принудительном плазменно-факельном зажигании гомогенных TBC в условиях КС поршневого двигателя являются следующие:
- на скорость сгорания топлива имеет повышенное влияние количество инертных компонентов, которые снижают реакционную активность кислорода, так в процессе сгорания ДМЭ при а=2 она снижается более чем в 1,5 раза;
- диссоциации диоксида углерода в таких смесях приводит к существенному снижению Гтах, например: при а=1 она снижается более чем на 102 К при увеличении степени диссоциации на каждые 0,1 единицы. При сгорании бедных смесей (а>2 для ДМЭ и дизельного топлива и а>2,5 для метана) Гтах не превышает 2100 К и снижение температуры менее 15 К;
- флегматизирующее влияние метана на ДМЭ при сгорании смесевого топлива удобно моделировать увеличением £андмэ в расчете 10 кДж/гмоль на 0,1 массовой его доли в составе двухкомпонентного топлива;
- высокоэнергетическим плазменным факелом за счет повышения температуры в ограниченном объеме горючей смеси можно сформировать первоначальный очаг сгорания такого размера, который сможет распространиться на весь объем КС.
4. Особенностями рабочего процесса перспективного поршневого ДВС с воспламенением от сжатия и плазменно-факельным зажиганием гомогенной TBC, состоящей из ДМЭ (27 %) и ПГ (73 %), являются следующие:
- наилучшие индикаторные показатели на различных режимах достигаются выбором оптимальных Та, когда угол максимальной скорости тепловыделения составляет 5.7 град п.к.в. после ВМТ;
- снижение Га от оптимальной величины всего на 5. 7 К приводит к прекращению самовоспламенения, которое можно восстановить увеличением цикловой подачи ДМЭ;
- для компенсации снижения Га до 15 К потребуется увеличить цикловую подачу ДМЭ на 33 %, что позволит стабилизировать самовоспламенение и снизить ухудшение индикаторных показателей до 5 %;
- увеличение Tw с соответствующим снижением Га может привести к улучшению индикаторных показателей на ~ 1,8 % на каждый 100°К в диапазоне от 340°К до 540°К при одновременном снижении Гтах;
- увеличение рециркуляции ОГ от 0 до 30 % в этом случае приводит к ухудшению индикаторных показателей на -2,9 % и нецелесообразно;
- для двигателя с наддувом (0,24 МПа) увеличение єг от 12 до 17с соответствующим снижением Га (от 361 К до 303 К) приводит к улучшению индикаторных показателей на 9 % и более и снижению Гтах на -180 К, однако Ртах при этом возрастает более чем в 1,5 раза (до 24 МПа);
- применение плазменно-факельного зажигания позволяет стабилизировать процесс сгорания и поддерживать заданный уровень нагрузки при отклонениях температур Га и Tw от оптимальных значений.
5. Обоснованными способами повышения эффективности процесса сгорания в перспективном ПДВС с воспламенением от сжатия и плазменно-факельным зажиганием гомогенной TBC (ДМЭ и ПГ), являются следующие:
- обеспечение максимально высокой температуры огневой поверхности цилиндра как в адиабатном двигателе;
- поддержание температуры свежего заряда на уровне, обеспечивающей оптимальную величину Та для данного нагрузочного режима;
- увеличение цикловой подачи ДМЭ для оперативной компенсации снижения Та от оптимальной величины;
- регулирование £г для ограничения ртах;
- применение более позднего угла закрытия впускных клапанов в сочетании с увеличенной sr для улучшения индикаторных показателей за счет увеличенной степени расширения;
- применение плазменно-факельного зажигания, обеспечивающего принудительное воспламенение в заданный момент времени.
6. Концепция организации эффективного процесса сгорания топлива с наименьшим образованием оксидов азота для перспективного ПДВС с воспламенением от сжатия гомогенной TBC состоит в формировании величин температуры, давления и состава смеси в начале сжатия, а также условий сжатия с использованием разработанных моделей и методов расчета, чтобы обеспечить на различных режимах угол aWcrmax на уровне 5.7 град п.к.в. после ВМТ. При этом Ттах не должна превышать 2050.2100 К, артах быть менее 19 МПа. На режимах, когда своевременное сгорание не достигается, следует применять плазменно-факельное зажигание, величина энергии и момент электроразряда которого обеспечивают требуемый aWcr max на уровне 5.7 град п.к.в. после ВМТ.
7. Принимая во внимание, что на процессы воспламенения от сжатия и сгорания гомогенной TBC влияют три основных фактора: температура начала сжатия, состав смеси и условия сжатия, определенное сочетание которых обеспечивает своевременное сгорание (aWcr max~5.7 град п.к.в. после ВМТ), и что отклонение любого из них от оптимальных значений для данного режима работы ДВС может привести к несвоевременному сгоранию, для практического применения рекомендуются следующие мероприятия:
- восстанавливать фазу сгорания изменением либо цикловой подачи ДМЭ, либо температуры начала сжатия;
- для оперативного восстановления своевременного сгорания, или когда эти мероприятия не помогают, применять плазменно-факельное зажигание.
8. Разработанные стенды (безмоторный с КС постоянного объема для исследований процессов топливоподачи, смесеобразования, плазменно-факельного зажигания и сгорания; одноцилиндрового дизеля 1415/16 и полноразмерного дизеля 12ЧН15/18) позволили произвести комплексные исследования, а также экспериментально подтвердить теоретические положения и закономерности влияния на процессы сжатия-расширения, воспламенения, сгорания и рабочего цикла в целом таких параметров, как температуры двигателя и окружающей среды, степени подогрева, загазованности и состава свежего заряда, а также условий сжатия, регулировок серийной топливной аппаратуры и параметров плазменно-факельного зажигания. Тем самым подтверждена эффективность обоснованных способов улучшения воспламенения и сгорания на различных режимах работы ГТДВС с воспламенением от сжатия гомогенной TBC.
9. Разработанная прикладная тепловая теория и вскрытые с ее помощью закономерности развития процессов воспламенения и сгорания при воспламенении от сжатия и принудительном плазменно-факельном зажигании гомогенных TBC, а также определенные расчетом изменения индикаторных показателей рабочего цикла создают теоретическую базу для ОКР по разработке перспективного ПДВС с низкими выбросами оксидов азота, особенностью которого является применение в качестве топлива природного газа как основного носителя энергии.
262
Библиография Камалтдинов, Вячеслав Гилимянович, диссертация по теме Тепловые двигатели
1. A.c. №1127356 (СССР), МКИ 102 В 3/04. Способ работы двигателя внутреннего сгорания / Г.Д. Драгунов (СССР). 3446314/25-06; Заявлено 28.05.82; Без опубл.
2. А. с. 1429656 СССР, МКИ F 02 В 3/04. Способ работы двигателя внутреннего сгорания / Г.Д. Драгунов, В.Г. Камалтдинов № 4015766/25-06; за-явл. 29.01.86; (непубл.).
3. Басевич, В.Я. Моделирование задержек самовоспламенения метано-воздушных смесей в двигателе внутреннего сгорания / В.Я. Басевич, Р.Ф. Веденеев, B.C. Арутюнов // ФГВ. 1994. - №2. - С. 7-14.
4. Балагуров, В.А. Аппараты зажигания / В.А. Балагуров. М.: Машиностроение, 1968. - 352 с.
5. Болдырев, И.В. Совершенствование рабочего процесса быстроходных транспортных дизелей / И.В. Болдырев // Двигателестроение. 1994. - № 12. -С. 38-39.
6. Борисов, А.О. Способ холодного пуска поршневого двигателя внутреннего сгорания / А.О. Борисов // Грузовик. 2008. - № 4. - С. 30-32.
7. Босяков, В.П. Прогнозирование содержания токсичных веществ в отработавших газах поршневых двигателей внутреннего сгорания / В.П. Босяков, В.А. Романов, B.C. Кукис // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. - № 1. - С. 370-372.
8. Брилинг, Н.Р. Быстроходные дизели / Н.Р. Брилинг, М.М. Вихерт, И.И. Гутерман. М.: Машгиз, 1951. - 520 с.
9. Брилинг, Н.Р. Исследование рабочего процесса и теплопередачи в двигателе дизель / Н.Р. Брилинг. М.; Л.: Гостехиздат, 1931. - 320 с.
10. Булыгин, Ю.И. Химические реакции, определяющие кинетику горения в дизеле / Ю.И. Булыгин, Р.Ф. Давлетшин, О. В. Яценко // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Естеств. науки. 1997. - № 2. - С. 43-44.
11. Булыгин, Ю.И. Элементарные химические процессы в поршневых двигателях внутреннего сгорания: кинетическое описание / Ю.И. Булыгин,
12. Р.Ф. Давлетшин, О. В. Яценко // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Естеств. науки. 1995.-№4.-С. 44-54.
13. Быстров, О.И. Способ повышения экономичности и улучшения экологических свойств ДВС / О.И. Быстров, B.C. Кукис // Транспорт Урала. -2007.-№3.-С. 24-25.
14. Васильев, A.A. Задержка воспламенения в многотопливных смесях /
15. A.A. Васильев // Физика горения и взрыва. 2007. - т.47, №3. - С42^16.
16. Вибе, И.И. Новое о рабочем цикле двигателей / И.И. Вибе. М.; Свердловск: Машгиз, 1962. - 272 с.
17. Воинов, А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых дизелях / А.Н. Воинов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.
18. Высоковольтный электрический разряд в силовых импульсных системах / Г.А. Гулый, П.П. Малюшевский, под ред. Г.А. Гулого. АН УССР, Киев: Наукова думка, 1977. - 176 с.
19. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов / Г.С. Жирицкий,
20. B.И. Локай, М.К. Максутова, В.А. Стрункин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1971. - 620 с.
21. Гарипов, М.Д. Искровое воспламенение в условиях глубокого расслоения топливовоздушного заряда в рабочей камере ДВС / М.Д. Гарипов, К.Н. Гарипов, А.Г. Хафизов // Вестник УГАТУ. 2007. - Т. 9, № 6. - С. 114-120.
22. Гармай, A.C. Модернизация двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей с использованием плазмоэлектрохимической технологии для обеспечения многотопливности двигателей / A.C. Гармай, В.П. Галь-ченко // Грузовик. 2011. - № 3. - С. 9-12.
23. Грехов, JI.B. Применение смесей диметилового эфира с дизельным топливом в качестве альтернативного экологически безопасного моторного топлива / JI.B. Грехов, A.A. Жердев, H.A. Иващенко // Безопасность в техносфере. 2007. - № 5.-С. 18-21.
24. Грехов, JI.В. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: учебник для ВУЗов / Л.В. Грехов, H.A. Иващенко, В.А. Марков 2-е изд. -М.: Легион-Автодата, 2005. - 344 с.
25. Гусаков, C.B. Влияние низко- и высокотемпературной рециркуляции ОГ на рабочий процесс ДВС / C.B. Гусаков, П.Р. Вальехо Мальдонадо, A.M. Довольнов / Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2008. -№ 2. - С. 80-84.
26. Гусаков, C.B. Исследование HCCI процесса с использованием одно-зонной химико-кинетической модели горения / C.B. Гусаков, И.В. Епифанов // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2008. - № 2. - С. 67-73.
27. Гусаков, C.B. Опыт моделирования рабочего процесса ДВС с воспламенением гомогенного заряда от сжатия / C.B. Гусаков, M. М. Эльгобаши Эльхагар // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2004. -№2(9). - С. 25-28.
28. Гусаков, C.B. Оценка влияния ДМЭ в смеси с природным газом на работу ДВС с гомогенным самовоспламенением /C.B. Гусаков, M. М. Эльгобаши Эльхагар, И.В. Епифанов // Транспорт на альтернативном топливе. -2010.-№2(14).-С. 10-13.
29. Гусаков, C.B. Расчет концентраций оксидов азота в HCCI-двигателе с использованием многозонной нульмерной химико-кинетической модели / C.B. Гусаков, И.В. Епифанов // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2008. - № 2. - С. 74-79.
30. Гусаков, C.B. Современные подходы к моделированию HCCI процесса / C.B. Гусаков, И.В. Епифанов // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2008. - № 2. - С. 62-66.
31. Гусаков, C.B. Транспортный ДВС с самовоспламенением гомогенного заряда / C.B. Гусаков, П.Р. Вальехо Мальдонадо, A.M. Довольнов, И.В. Епифанов // Тракторы и сельхозмашины. 2008. - № 5. - С. 19-25.
32. Гусаков, C.B. Управление моментом воспламенения в двигателе с самовоспламенением от сжатия путем добавления диметилэфира при работе на СПГ / C.B. Гусаков, M. М. Эльгобаши Эльхагар // Транспорт на альтернативном топливе. 2009. - № 4. - С. 22-27.
33. Даутов, Н.Г. К вопросу о выборе кинетической схемы при описании объемной реакции метана с воздухом / Н.Г. Даутов, A.M. Старик // Кинетика и катализ. 1997. - т. 38, №2. - С. 207-230.
34. Джон, Х.С. Экспериментальное исследование процесса зажигания бензиновоздушной смеси в цилиндрической камере сгорания / Х.С. Джон, Дэ Хи Ли // Физика горения и взрыва. 2003. - Т. 39, №5. - С. 32-44.
35. Драгунов, Г.Д. Совершенствование рабочего цикла форсированных дизелей: автореф. дисс. . докт. техн. наук / Г.Д. Драгунов. М., МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1984. - 32 с.
36. Драгунов, Г.Д. Экспериментальное исследование рабочего цикла дизеля типа 1415/16 с плазменно-факельным зажиганием на пусковых режимах: Тезисы доклада на ВНТС в МГТУ им. Н.Э. Баумана / Г.Д. Драгунов,
37. B.Г. Камалтдинов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2010. - № 3 (80). - С. 123.
38. Дубовкин, Н.Ф. Справочник по теплофизическим свойствам углеводородных топлив и их продуктов сгорания / Н.Ф. Дубовкин. М.; Л.: Гос-энергоиздат, 1962. -288 с.
39. Дьяченко, Н.Х. Измерения температуры и излучательной способности пламени в циклических процессах сгорания / Дьяченко Н.Х., Батурин С.А., Ложкин В.Н. // Труды ЛПИ, 1977. № 358. - С. 29-33.
40. Еникеев, Р.Д. Математическая модель комбинированного сгорания в тепловых двигателях / Р.Д. Еникеев, М.Д. Гарипов, А.О. Борисов, A.A. Чер-ноусов // Вестник СГАУ им. С.П. Королёва. 2007. - № 2. - С. 97-103.
41. Еникеев, Р.Д. Рабочий процесс перспективного поршневого ДВС / Р.Д.Еникеев, М.Д. Гарипов // Вестник УГАТУ. 2006. - Т. 7, № 3(16). - С. 12-22.
42. Еникеев, Р.Д. Смесеобразование и горение в тепловых двигателях с закруткой воздушного заряда / Р.Д. Еникеев // Вестник СГАУ им.
43. C.П. Королёва. 2007. - № 2. - С. 93-96.
44. Еремин, E.H. Основы химической кинетики: учебн. пособие для университетов и химико-технологических вузов / E.H. Еремин. 2-е изд., доп. -М.: Высшая школа, 1976. - 374 с.
45. Жуков, В.П. Влияние наносекундного разового разряда на переход сгорания в детонацию / В.П. Жуков, А.Ю. Стариковский // Физика горения и взрыва. 2006. - Т. 42, №2. - С. 80-90.
46. Зауави, Д.М. Совершенствование экологоэкономических показателей дизелей насыщением топлива воздухом или другим газом / Д.М. Зауави, JI.B. Альвеар Санчес, М.В. Эммиль, H.H. Патрахальцев // Тракторы и сельхозмашины. 2010. - № 12.-С. 6-10.
47. Захаров, Е.А. Теория форсирования горения топливовоздушных смесей локальными добавками горючих газов в область межэлектродного зазора свечи зажигания / Е.А. Захаров, Г.Н. Злотин, В.Д. Зорин // Известия ВГТУ. -2004. -№3,- С. 7-13.
48. Заявка DE 102008041085 Al, МПК7 F02P 23/04. Plasmazundsystem fur eine Brennkraftmaschine / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. Заявл. 07.08.2008, опубл. 02.12.2009.
49. Заявка DE 102008042270 AI, МПК8 F02P 23/04. Plasmazundsystem / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga, Yuuji Kajita. Заявл. 22.09.2008, опубл. 02.04.2009.
50. Заявка US 20030217731 Al, МПК7 F02B 19/00; F02P 15/02. Plasma ignition for direct injected internal combustion engines / Michael E. Jayne. Заявл. 18.12.2002, опубл. 27.11.2003.
51. Заявка US 20080121200 Al, МПК F02P 23/04, F02P 9/00. Plasma tipe ignition plug / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. Заявл. 20.11.2007, опубл. 29.05.2008.
52. Заявка US 20080141967 Al, МПК6 F02P 23/04. Plasma ignition device / Yasuhide Tani, Hideyuki Katoh, Tooru Yoshinaga. заявл. 10.12.07; опубл.1906.08.
53. Заявка US 20090021133 Al, МПК6 Н01Т 13/20, F02P 3/02. Plasma ignition system / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. заявл. 17.07.08; опубл.2201.09.
54. Заявка US 20090235889 Al, МПК F02B 19/00. Ignition device for plasma jet ignition plug / Yuichi Yamada, Daisuke Nakano, Toru Nakamura, Yo-shikuni Sato. Заявл. 20.03.2009, опубл. 24.09.2009.
55. Заявка 60-150480 Япония. МКИ F 02 Р 23/04, F 02 N 17/08. Устройство для улучшения воспламенения топлива в дизеле / Ямамия Осаму. заявл. 13.01.84; опубл. 08.08.85.
56. Звонов, В.А. Исследование механизмов образования оксидов азота в условиях камеры сгорания дизеля / В.А. Звонов, М.П. Гиринович // Грузовик. 2009. - № 1.-С. 51-54.
57. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания / В.А. Звонов. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.
58. Зельдович, Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. М.: Наука, 1980. -478 с.
59. Зельдович, Я.Б. Окисление азота при горении / Я.Б. Зельдович, П.Я. Садовников, Д.А. Франк-Каменецкий. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - 148 с.
60. Злотин, Г.Н. Влияние добавок водорода в бензовоздушную смесь на формирование начального очага горения в ДВС с искровым зажиганием / Г.Н. Злотин // Известия ВГТУ. 2008. - Т. 6, № 1. - С. 77-80.
61. Злотин, Г.Н. Начальный очаг горения и процесс его развития / Г.Н. Злотин // Известия ВГТУ. 2007. - Т. 8, № 2. - С. 54-58.
62. Злотин, Г.Н. Пробивное напряжение и его влияние на образование начального очага горения / Г.Н. Злотин, К.В. Приходьков, Е.А. Федянов // Известия ВГТУ. 2007. - Т. 8, № 2. - С. 62-65.
63. Злотин, Г.Н. Развитие начального очага горения гомогенной то-пливовоздушной смеси в цилиндре ДВС / Г.Н. Злотин, К.В. Приходьков, С.Н. Шумский // Двигателестроение. 2007. - № 3. - С. 7-10.
64. Иващенко, H.A. «Всеядный» двигатель. Диаграмма возможных режимов работы комбинированных энергоустановок / H.A. Иващенко, П.П. Петров // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2009. -№4.-С. 3-8.
65. Иващенко, H.A. Математическое моделирование процессов в ДВС / H.A. Иващенко, A.C. Кулешов // МНТК «Турбонаддув автомобильных и тракторных двигателей» 24-25 июня 2009 года. М.: Протвино, 2009. - С. 5-8.
66. Иващенко, H.A. Расчетно-экспериментальное исследование концентраций оксидов азота в выпускных газах дизельного двигателя ЗМЗ-5145.10 / H.A. Иващенко, А М. Миронычев, А.Д. Блинов, З.Р. Кавтарадзе // Известия ВГТУ. 2004. - № 3. - С. 3-7.
67. Инв. № 50200901166 ВНТИЦ. Программа расчета процесса сгорания в камере постоянного объема «Сгорание при V=const» / Камалтдинов В.Г., Абелиович Е.В., Никифоров С.С.; зарегистрирована 02.12.2009 г.
68. Инв. № 02201050682 ВНТИЦ. Обоснование методов разработки малотоксичного рабочего цикла и повышения ресурса основных трибосопряже-ний: отчет о НИР / Ю.В. Рождественский, Е.А. Лазарев, В.Г. Камалтдинов и др.; зарегистрирован 13.01.2010 г. 218 с.
69. Инв. № 02201000220 ВНТИЦ. Исследование нестационарного горения гомогенных смесей под действием низкотемпературной плазмы: отчет о НИР / В.Г. Камалтдинов, С.С. Никифоров, Е.В. Абелиович; зарегистрирован 20.01.2010 г. 115 с.
70. Кавтарадзе, З.Р. Анализ механизмов образования и методов расчета концентрации оксидов азота в поршневых двигателях (часть 1) / З.Р. Кавтарадзе, Р.З. Кавтарадзе // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. - № 5. -С. 65-71.
71. Кавтарадзе, З.Р. Анализ механизмов образования и методов расчета концентрации оксидов азота в поршневых двигателях (часть 2) / З.Р. Кавтарадзе, Р.З. Кавтарадзе // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. - № 6. -С. 12-19.
72. Кавтарадзе, Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях: учебное пособие / Р. 3. Кавтарадзе. 2 изд. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007.-472с.
73. Кавтарадзе, З.Р. Перспективы применения поршневых двигателей на альтернативных моторных топливах / З.Р. Кавтарадзе, Р.З. Кавтарадзе // Транспорт на альтернативном топливе. 2010. - № 1. - С. 74-80.
74. Кавтарадзе, Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для ВУЗов / Р.З. Кавтарадзе. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. -720 с.
75. Камалтдинов, В.Г. Влияние параметров свежего заряда на показатели рабочего цикла HCCI двигателя с наддувом / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Известия ВУЗов. Серия «Машиностроение». 2011. - № 6. - С. 31-37.
76. Камалтдинов, В.Г. Влияние рециркуляции отработавших газов на процесс сгорания и показатели рабочего цикла HCCI двигателя / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков, С.С. Никифоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение».-2011.-Вып. 17, № 11 (228).-С. 50-56.
77. Камалтдинов, В.Г. Влияние состава двухкомпонентного топлива на процесс сгорания в двигателе с объемным самовоспламенением от сжатия / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2008. -Вып. 12, № 23(123). - С. 46-53.
78. Камалтдинов, В.Г. Влияние температуры огневой поверхности цилиндра на процесс сгорания и показатели рабочего цикла HCCI двигателя / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Грузовик. 2010. - № 12. - С. 38-47.
79. Камалтдинов, В.Г. Возможности сокращения периода задержки воспламенения при пуске / В.Г. Камалтдинов, И.С. Липатников, A.M. Шитиков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр. Челябинск: ЧПИ, 1989. - С. 42-45.
80. Камалтдинов, В.Г. Геометрическая степень сжатия, угол закрытия впускных клапанов и показатели рабочего цикла НСС1 / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Автомобильная промышленность. 2011. - № 9. - С. 10-14.
81. Камалтдинов, В.Г. Исследование процессов подачи и распыливания топлива в дизеле с неразделенной камерой сгорания на режимах пуска / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2010. - № 3 (80). - С. 81-90.
82. Камалтдинов, В.Г. Критерий воспламенения топливно-воздушной смеси на режимах пуска дизеля / В.Г. Камалтдинов // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: Сб. науч. тр. Челябинск: ЧПИ, 1984. - С. 42-45.
83. Камалтдинов, В.Г. Новая модель процесса горения топлива в ДВС / В.Г. Камалтдинов // Двигателестроение. 2008. - № 3 (233). - С. 17-20.
84. Камалтдинов, В.Г. Организация рабочего процесса в период прогрева дизеля при пуске / В.Г. Камалтдинов, А.М. Шитиков, И.С. Липатников // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: сб. науч. тр. Челябинск: ЧПИ, 1988. - С. 38^10.
85. Камалтдинов, В.Г. Самовоспламенение топлива в дизеле на пусковых режимах / В.Г. Камалтдинов, A.M. Шитиков // Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин: сб. науч. тр. Челябинск: ЧПИ, 1986. - С. 63-67.
86. Камалтдинов, В.Г. Снижение реакционной активности кислорода инертными компонентами горючей смеси в двигателях с воспламенением от сжатия / В.Г. Камалтдинов // Двигателестроение. 2011. - № 4 (246). - С. 20-25.
87. Камалтдинов, В.Г. Стенд для исследования рабочего процесса транспортного дизеля на пусковых режимах / В.Г. Камалтдинов, С.С. Никифоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2011. - Вып. 17, № 11 (228). -С. 77-82.
88. Камалтдинов, В.Г. Схема рабочего процесса при холодном пуске дизеля / В.Г. Камалтдинов, Е.В. Абелиович // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Научный вестник ЧВВАКИУ. 2004. - Вып. 17. - С. 33-36.
89. Камалтдинов, В.Г. Управление рабочим процессом в НСС1 двигателе / В.Г. Камалтдинов, С.С. Никифоров // Двигателестроение. 2010. - № 3 (241).-С. 3-9.
90. Камалтдинов, В.Г. Уточненная методика расчета параметров рабочего тела на пусковых режимах дизеля / В.Г. Камалтдинов // Двигателестроение. 2008. - № 2 (232). - С. 31-34.
91. Камалтдинов, В.Г. Холодный пуск двигателя. Результаты исследования процессов подачи и распыливания топлива / В.Г. Камалтдинов, В.А. Марков // Автомобильная промышленность. 2010. - № 9. - С. 9-11.
92. Корпорация General Motors. GM Takes New Combustion Technology Out of the Lab and Onto the Road. http://www.gm.com/explore/fuel economy/news/2007/adv engines/new-combustion-technology-082707.isp
93. Костин, A.K. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания: справочное пособие / А.К. Костин, В.В. Ларионов, Л. И. Михайлов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. -222 с.
94. Краткий справочник физико-химических величин / Н.М. Барон, A.M. Пономарева, A.A. Равдель, З.Н. Тимофеева; под. ред. A.A. Равделя, A.M. Пономаревой. 8-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1983. - 232 с.
95. Крутяжский, М.М. Применение плазменного нагрева / М.М. Кру-тяжский, A.A. Никулин, В.А. Молдаверо. М.; Л.: Энергия, 1964. - 80 с.
96. Кукис, B.C. Компрессорный дизель прошлое или будущее двигате-лестроения? /B.C. Кукис, И.А. Харенко // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2010. - № 2. - С. 186-188.
97. Кукис, B.C. Теплосиловые установки с разделенными процессами сжатия-расширения и утилизацией теплоты отработавших газов /B.C. Кукис,
98. В.П.Босяков. // Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. М: Академия наук о Земле, 2006. - С. 123-126.
99. Кулешов, A.C. Развитие методов расчета и оптимизация рабочих процессов ДВС: автореферат дис. . д-ра техн. наук / A.C. Кулешов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 34 с.
100. Кулешов, A.C. Многозонная модель для расчета сгорания в дизеле с многоразовым впрыском: расчет распределения топлива в струе / Ползунов-ский вестник. 2006. - № 4-1. - С. 78-86.
101. Кулешов, A.C. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ-РК. Описание математических моделей, решение оптимизационных задач / A.C. Кулешов. М.: МГТУ им. Баумана, 2004. - 123 с.
102. Кумагаи, С. Горение / Сэйитиро Кумагаи: пер. с яп. С. К. Орджоникидзе, Б. С. Ермолаева. М.: Химия, 1980. - 256 с.
103. Лаврик, А.Н. Расчет и анализ рабочего цикла ДВС на различных то-пливах / А.Н. Лаврик. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1985. - 104 с.
104. Лазарев, Е.А. Основные принципы, методы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных дизелей: монография / Е.А. Лазарев. Челябинск: ЮУр-ГУ, 2010.-288 с.
105. Литвинов, В.К. Электродуговые, топливно-дуговые нагреватели газа и электрогазовые горелки: Учебное пособие / В.К. Литвинов, О.Н. Ясько. -Свердловск: УПИ, 1982. 84 с.
106. Марков, В.А. Работа дизелей на нетрадиционных топливах: учебное пособие / В.А. Марков, А.И. Гайворонский, Л.В. Грехов, Иващенко В.А. -М.: Легион-Автодата, 2008. 464 с.
107. Марков, В.А. Рециркуляция отработавших газов в двигателях с воспламенением от сжатия / В.А. Марков, В.Г. Камалтдинов, С.А. Хрипупов // Грузовик.-2011.-№6.-С. 14-25.
108. Марков, В. А. Токсичность отработавших газов дизелей / В.А. Марков, P.M. Баширов, И.И. Габитов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 376 с.
109. Матиевский, Д.Д. Несвоевременность выделения теплоты в циклах ДВС / Д.Д. Матиевский, А.Е. Свистула // Ползуновский вестник. 2007. -№ 4. - С. 79-87.
110. Мельник, Г.В. Новые требования и технологии для снижения выбросов дизелей / Г.В. Мельник // Двигателестроение. 2008. - № 4 (234). - С. 45-51.
111. Новиков, Л.А. Современные и перспективные технологии для организации малотоксичной работы двигателей / Л.А. Новиков // Двигателестроение. 2005.-№ 4. - С. 8-15.
112. Основы практической теории горения: учеб. пособие для вузов / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; под ред. В.В. Померанцева. -Л.: Энергия, 1973.-264 с.
113. Пат. 2164300 Российская Федерация, F02B3/12, Способ работы двигателя внутреннего сгорания / Е.А. Никитин, Э.А. Улановский, В.А. Рыжов -№ 99103574/06; заявл. 23.02.1999; опубл. 20.03.2001. 4 с.
114. Пат. DE 19701752 С2, МКИ Н01Т 13/40. Plasmazundvorrichtung und Zündkerze mit einer Magnetfeldeinrichtung zur Erzeugung eines Lichtbogens veränderlicher Lange / Tozzi, Luigi Р. Заявл. 20.01.1997, опубл. 31.10.2002.
115. Пат. EP 2017930 A2, МКИ HO IT 13/50. Plasma ignition system / Hide-yuki Kato, Tohru Yoshinaga. Заявл. 16.07.2008, опубл. 21.01.2009.
116. Пат. 4442821 US, МКИ F 02 Р 5/04. Internal combustion engine ignition method / Hamai Kyugo, Nakagawa Yasuhiko, Nakai Meroji, Inoue Ryuzaburo. -Заявл. 30.12.81; опубл. 17.04.84.
117. Пат. 4487177 US, МКИ F 02 В 9/08, F 02 P 23/00. Apparatus and method for starting a diesel engine using plasma ignition plugs / Yasuki Ishikawa. -Заявл. 26.01.83, опубл. 11.12.84.
118. Пат. US 7387115 Bl, МКИ F02P 3/02, F02P 3/06. Plasma ignition system / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. Заявл. 04.09.2007, опубл. 17.06.2008.
119. Патрахальцев, H. H. Возможности организации газодизельного процесса с внутренним смесеобразованием на базе дизеля 8413/14 / H. Н. Патрахальцев, C.B. Гусаков, Е.В. Межведев // Двигателестроение. 2004. - № 3. - С. 10-12.
120. Патрахальцев, H. Н. ЛВЖ как инструмент повышения качества разгонов дизеля после пуска / H. H Патрахальцев, С. А Казаков, И. Д. Фернандо Кумара Патабандиге // Автомобильная промышленность. 2011. - № 4. -С. 8-11.
121. Патрахальцев, H. Н. Неустановившиеся режимы работы ДВС / H. Н. Патрахальцев. М.: РУДН, 2009. - 330 с.
122. Патрахальцев, H.H. Повышение динамических качеств дизеля изменением физико-химических свойств топлива / H.H. Патрахальцев, И.А. Соболев, E.J1. Силин // Автомобильная промышленность. 2008. - № 7. - С. 10-13.
123. Патрахальцев, H. Н. Повышение экономических и экологических качеств двигателей внутреннего сгорания на основе применения альтернативных топлив: учебное пособие / H. Н. Патрахальцев. М: РУДН, 2008. - 267 с.
124. Патрахальцев, H.H. Регулирование ДВС методом изменения физико-химических свойств моторного топлива / H.H. Патрахальцев // Транспорт на альтернативном топливе. 2010. - № 3. - С. 26-32.
125. Патрахальцев, H. Н. Регулирование рабочего процесса дизеля изменением физико-химических свойств топлива / H. Н. Патрахальцев, JI. В. А.
126. Санчес, О. В. Камышников, С. А. Казаков // Двигателестроение. 2008. - № 4 (234). - С. 3-8.
127. Патрахальцев, H. Н. Совершенствование пусковых и динамических характеристик дизеля в условиях низких температур окружающего воздуха / H. Н. Патрахальцев, И. А. Соболев, С. А. Казаков // Двигателестроение. 2009. - № 3 (237).-С. 32-36.
128. Петриченко, P.M. Рабочие процессы поршневых машин: Двигатели внутреннего сгорания и компрессора / P.M. Петриченко, В.В. Оносовский. -Д.: Машиностроение, 1972. 168 с.
129. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах / М.Ф. Жуков, Н.П. Козлов, A.B. Пустогаров и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. - 157 с.
130. Приэлектродные процессы и эрозия электродов плазмотронов: Сб. статей / АН СССР, Сиб. отд-ние; под ред. М.Ф. Жукова. Новосибирск: Ин-т теплофизики, 1977. - 151 с.
131. Рабочий процесс многотопливного поршневого двигателя / А.О. Борисов, М.Д. Гарипов, Р.Д. Еникеев, A.A. Черноусое; под редакцией Р.Д. Ени-кеева. Уфа: Изд-во «ДизайнПолиграфСервис», 2007. - 272 с.
132. Разлейцев, Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях / Н.Ф. Разлейцев. Харьков: Вища школа, 1980. - 169 с.
133. Рязанцев, Н.К. Плазменная технология низкотемпературного пуска дизеля / Н.К. Рязанцев, П.Е. Куницын, П.Я. Перерва, А.П. Кудряш и др. //
134. Авиационно-космическая техника и технология: Сб. науч. тр. Харьков: ХАИ, 2000. - Вып. 19. Тепловые двигатели и энергоустановки. - С. 173-175.
135. Свидетельство ОФАП № 11606. Программа расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением гомогенного заряда от сжатия HCCI combustion v.l.0 / Камалтдинов В.Г., Абелиович Е.В.; выдано 30.10.2008 г.
136. Свидетельство ФГУ ФИПС № 2010617228. Программа расчета рабочего цикла двигателя с воспламенением от сжатия «Рабочий цикл» / Камалтдинов В.Г.; выдано 29.10.2010 г.
137. Свиридов, Ю.Б. Гомогенизация топливно-воздушной смеси основа прогресса ДВС / Ю.Б. Свиридов, В.А. Скворцов, Е.В. Новиков // Двигателе-строение. - 1982. -№ 1. - С. 3-7.
138. Свиридов, Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях / Ю.Б. Свиридов. Д.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1972. - 224 с.
139. Свистула, А.Е. Анализ термодинамического воздействия присадки дополнительного рабочего тела на эффективность использования теплоты в цикле дизеля / А.Е. Свистула // Ползуновский вестник. 2006. - № 4-1. -С. 104-110.
140. Свистула, А.Е. Двойная подача топлива в дизеле с топливной системой непосредственного действия разделенного типа / А.Е. Свистула, Г.Д. Матиевский // Ползуновский вестник. 2009. - № 4. - С. 166-172.
141. Свистула, А.Е. Снижение сажевыделения и расхода топлива в дизеле присадкой газа и воды к топливу / А.Е. Свистула // Ползуновский вестник. -2007,-№4.-С. 95-104.
142. Свистула, А.Е. Улучшение рабочего процесса дизеля при двойной подаче топлива / А.Е. Свистула, Г.Д. Матиевский // Сб. науч. тр. МК «Двига-тель-2010», посвященной 180-летию МГТУ им Н.Э. Баумана. М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2010. - С. 224-226.
143. Семенов, H.H. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения / H.H. Семенов. М.: Знание, 1969. - 95 с.
144. Сеначин, П.К. Моделирование жесткой работы газодизеля как задачи о самовоспламенении локального объема / П.К. Сеначин, Д.Д. Матиев-ский, А.Е. Свистула // Двигателестроение. 1998. - № 4 - С. 16-18.
145. Системы управления бензиновыми двигателями / пер. с нем. Н. Панкратова. М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2005. - 432 с.
146. Системы управления дизельными двигателями / пер. с нем. Ю.Г. Гур-ской, А.Г. Иванов. М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. - 480 с.
147. Соколик, A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах /
148. A.C. Соколик М.: АН СССР, 1960. - 427 с.
149. Старик, A.M. О возможности инициирования горения смесей СН4-02 (воздух) при возбуждении молекул Ог лазерным излучением / A.M. Старик, Н.С. Титова // Физика горения и взрыва. 2004. - Т. 40, №5. - С. 3-15.
150. Теория двигателей внутреннего сгорания / Под ред. проф, д.т.н. Н.Х. Дьяченко. —JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1974. 552 с.
151. Толшин, В.И. Оценка характера изменения концентрации NOx при рециркуляции отработавших газов дизеля (по данным испытаний дизеля 6418/22) / В.И. Толшин // Двигателестроение. 2002. - № 1 - С. 32-33, 20.
152. Тракторные дизели: Справочник / Б.А. Взоров, A.B. Адамович, А.Г. Арабян и др.; под ред. Б.А. Взорова. М.: Машиностроение, 1981. - 535 с.
153. Троицкий, Н.И. Требования к двигателям бронетанковой техники и их реализация / Н.И. Троицкий // Двигателестроение. 2003. - №4. - С. 9-12.
154. Федянов, Е.А. Исследование возможности управления процессом сгорания HCCI с помощью изменения степени сжатия / Е.А. Федянов, Е.М. Иткис, В.Н. Кузьмин // Известия ВГТУ. 2011. - Т. 8, № 3. - С. 67-68.
155. Федянов, Е.А. Математическое моделирование самовоспламенения гомогенных метановоздушных смесей в ДВС / Е.А. Федянов, Е.М. Иткис,
156. B.Н. Кузьмин // Двигателестроение. 2007. - № 2(228). - С. 3-5.
157. Федянов, Е.А. Моделирование основной фазы процесса сгорания в двигателе с самовоспламенением от сжатия гомогенной метановоздушнойсмеси / Е.А. Федянов, Е.М. Иткис, В.Н. Кузьмин // Известия ВГТУ. 2008. -Т. 6, № 1.-С. 11-13.
158. Федянов, Е.А. Особенности теплоотдачи в стенки цилиндра двигателя с самовоспламенением гомогенной топливовоздушной смеси / Е.А. Федянов, Е.М. Иткис, В.Н. Кузьмин // Известия ВГТУ. 2009. - Т. 7, № 2. - С. 72-74.
159. Фомин, В.М. Рабочий процесс дизеля с двухстадийным циклом топ-ливоподачи. Ч. 1 / В.М. Фомин, Г.С. Корнилов, В.Ф. Каменев // Автомобильная промышленность. 2004. - № 2. - С. 9-11.
160. Фомин, В.М. Рабочий процесс дизеля с двухстадийным циклом топ-ливоподачи. Ч. 2 / В.М. Фомин, Г.С. Корнилов, В.Ф. Каменев // Автомобильная промышленность. 2004. - № 4. - С. 11-14.
161. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. 3-е изд., испр. и доп. - М.: Наука, 1987. -502 с.
162. Хзмалян, Д.Н. Теория горения и топочные устройства: учеб. пособие для ВУЗов / Д.Н. Хзмалян, Я.А. Каган; под ред. Д.Н. Хзмаляна. М.:Энергия, 1976.-488 с.
163. Черноусов, A.A. Основы теории моделирования и горения в ДВС / A.A. Черноусов. Уфа: Изд-во «ДизайнПолиграфСервис», 2007. - 224 с.
164. Чесноков, С.А. Модели смесеобразования и горения в ДВС с непосредственным впрыском / С.А. Чесноков, Н.Н.Фролов, В.А. Дунаев, И.В. Кузьмина // Двигателестроение. 2005. - №1. - С. 3-5.
165. Чесноков, С.А. Моделирование горения и образования токсичных веществ в ДВС с непосредственным впрыском топлива / С.А. Чесноков, Н.Н.Фролов, В.А. Дунаев, И.В. Кузьмина // Двигателестроение. 2005. - №2. -С. 18-22.
166. Шароглазов, Б.А. Поршневые двигатели: теория, моделирование и расчет процессов / Б.А. Шароглазов, В.В. Шишков. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2011.-524 с.
167. Штерн, В .Я. Механизм окисления углеводородов в газовой фазе / В.Я. Штерн. М.: АН СССР, 1960. - 496 с.
168. Экспериментальные исследования плазмотронов: сб. статей / ред. кол.: М.Ф. Жуков (отв. ред.) и др. Новосибирск: Наука, 1977. - 390 с.
169. Электронное управление автомобильными двигателями / Г.П. Покровский, Е.А. Белов, С.Г. Драгомилов и др.; под общ. ред. Г.П. покровского. М.: Машиностроение, 1994. - 336 с.
170. Энглиш, К. Поршневые кольца. Теория, изготовление, конструкция и расчет / К. Энглиш; пер. с нем. С.К. Личака; под ред. В.К. Житомирского. -М.: Машгиз, 1962. Т.1. - 583 с.
171. Abdelghaffar, W. A. NOx formation inside HCCI engines / W. A. Abdelghaffar // AJSIR. 2010. - 1.2.293.302.
172. Aceves, S. M. A Multi-Zone Model for Prediction of HCCI Combustion and Emissions / S. M. Aceves, D. L. Flowers, С. K. Westbrook, J. R. Smith et al // SAE Technical Paper Series. 2000. - № 2000-01-0327.
173. Aceves, S.M. HCCI combustion: analysis and experiments / S.M. Aceves, D. Flowers, J. Martinez-Frias, R. Smith, et al // SAE Technical Paper Series. -2001.-№2001-01-2077.
174. Aceves, S.M. A Sequential Fluid-Mechanic Chemical-Kinetic Model of Propane HCCI Combustion / S.M. Aceves, D.L. Flowers, J. Martinez-Frias, J.R. Smith, et al // SAE Technical Paper Series. 2001. - 2001-01-1027.
175. Akio, K. Analysis of cold start combustion in a direct injection diesel engine / Kobayashi Akio, Kurashima Akira, Endo Shin // SAE Technical Paper Series. 1984. - № 840106. - 8 pp.
176. Akira, I. Спектральный анализ процесса воспламенения топлива в двигателях HCCI /1. Akira, Y. Koji, S. Hideo // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. B. -2008. 74, № 742. - P. 1433-1442.
177. Alkidas, A.C. Combustion advancements in gasoline engines / A.C. Alkidas // Energy Conversion and Management 48. 2007. - P. 2751-2761.
178. Bancha, T. Single Zone Model for HCCI Engine Fueled with n-Heptane / Thanapiyawanit Bancha, Lu Jau-Huai // International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. 2011. - 5:1. - P. 6-12.
179. Bengtsson, J. Modeling of HCCI Engine Combustion for Control Analysis / Johan Bengtsson, Magnus Gafvert, Petter Strandh // 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004. Atlantis, Paradise Island, Bahamas. № 0-78038682-5 IEEE. - P. 1682-1687.
180. Bhave, A. Analysis of a natural gas fuelled homogeneous charge compression ignition engine with exhaust gas recirculation using a stochastic reactor model / A. Bhave, M. Balthasar, A. Kraft, F. Mauss // JSME Int. J. 2004. - 5, №1. - P. 33-104.
181. Bhave, A. Evaluating the EGR-AFR Operating Range of a HCCI Engine / Amit Bhave, Markus Kraft, Fabian Mauss, Aaron Oakley, et al // SAE Technical Paper Series. 2005. - № 2005-01-0161.
182. Bogemann, S.R. Control design for disturbance rejection on a HCCI model / S.R. Bogemann, F.P.T. Willems, A.G. de Jager // DCT 2009.113. Eindhoven, 2009. - 73 pp.
183. Chen, Z. Experimental study of CI natural-gas/DME homogeneous charge engine / Z. Chen, M. Konno, M. Oguma, T. Yanai // SAE Technical Paper Series. 2000. - № 2000-01-0329. - 10 pp.
184. Cho, G. Effects of internal exhaust gas recirculation on controlled auto-ignition in a methane engine combustion / G. Cho, G. Moon, D. Jeong, C. Bae // Fuel. 2009. - Vol. 88, Is. 6. - P. 1042-1048.
185. Chojel, J. Effect of oxygen enzichment on the performance and emissions of I.D.I, diesel engines / J. Chojel, J. C. Hillard, J. A. Levendis // SAE Technical Paper Series. 1983. - № 830245. - 14 pp.
186. Chiang, C.-J. Sensitivity Analysis of Combustion Timing of Homogeneous Charge Compression Ignition Gasoline Engines / Chia-Jui Chiang, A. G. Ste-fanopoulou // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2009. -Vol. 131.-№014506.-5 pp.
187. Dale, J. D. Low temperature starting of diesel engines Using timed spark discharge / J. D. Dale, J. D. Wilson, J. Santiago, P. Smy et al // SAE Technical Paper Series. 1985. - № 850049. - 10 pp.
188. Deutschman, H. Verbesserung des Start und Leerlaufverhaltens niedrigverdichteter nochaufgeladener Dieselmotoren / H. Deutschman, G. Guttler, G.-M. Wolters // MTZ. - 1982. - 43, № 9. - P. 569-572, 577.
189. Dirk, A. Modernes Dieselbrennverfahren / A. Dirk, B. Hartwig, S. Pischinger, A. Kolbeck, et al // MTZ. 2008. - 69, № 1. - P. 42-50.
190. Durbin, E.J. Extending the Lean Limit Operation of an SI Engine with a Multiple Electrode Spark Plug / E.J. Durbin, K.C. Tsai // SAE Technical Paper Series. 1983. - № 830476. - 8 pp.
191. Edwards, C. P. A photographic study of plasma ignition systems / C. P. Edwards, N. E. Stewart, A. E. Oppenheim // SAE Technical Paper Series. 1985. -№ 850077,- 10 pp.
192. Fiveland, S.B. Experimental and simulated results detailing the sensitivity of natural gas HCCI engines to fuel consumption /S.B. Fiveland, R. Agama, M.
193. Christensen, B. Johansson, et al // SAE Technical Paper Series. 2001. - № 200101-3609.
194. Franzellia, B. A two-step chemical scheme for kerosene-air premixed flames / B. Franzellia, E. Ribera, M. Sanjosea, T. Poinsotb // Combustion and Flame.-2010.-Vol. 157, Is. 7.-P. 1364-1373.
195. Gan, S. Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) combustion: Implementation and effects on pollutants in direct injection diesel engines / Suyin Gan, Hoon Kiat Ng, Kar Mun Pang // Applied Energy. 2011. - 88. - P. 559-567.
196. Gao, Z. Using a phenomenological computer model to investigate advanced combustion trajectories in a CIDI engine / Z. Gao, R.M. Wagner,
197. C.S. Sluder, C.S. Daw et al // Fuel 90. 2011. - P. 1907-1918.
198. Gray, A.W. Homogeneous Charge Compression Ignition of Diesel Fuel / A.W. Gray, T.W. Ryan III // SAE Technical Paper Series. 1997. - № 971676.
199. Gusakov, S.V. Use of natural Gas-Dimethyl Ether Mixture as fuel for HCCI process in internal combustion engines / S.V. Gusakov, P.R. Valjeho Maldonado, I.V. Epifanov, et al // Chemical and Petroleum Engineering. 2008. -V. 44, №9-10.-P. 510-513.
200. Hillion, M. Active Combustion Control of Diesel HCCI Engine: Combustion Timing / M. Hillion, J. Chauvin, O. Grondin // SAE Technical Paper Series. -2008.-№2008-01-0984.
201. Hiroshi, T. Improved cold startability of emission controlled heavy duty
202. D. I. diesel engine. Introduction of new starting aid / Takahashi Hiroshi, Ma-tsunuma Atsushi // ISAE Rev., 1984. № 15. - P. 24-31.
203. Hiroyasu, H. Models for Combustion and Formation of Nitric Oxide and Soot in DI Diesel Engines / H. Hiroyasu, T. Kadota // SAE Technical Paper Series. 1976.-№ 760129.
204. Hiroyasu, H. Development and Use of a Spray Combustion Modeling to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emissions / H. Hiroyasu, T. Kadota, M. Arai. // Bull. JSME. 1983. - vol. 26, No. 214. - pp. 576-583.
205. Iida, N. Alternative Fuels and Homogeneous Charge Compression Ignition Combustion Technology / N. Iida // SAE Technical Paper Series. 1997. - № 972071.
206. Ismail, B. Mitigation of the Diesel Soot Deposition Effect on the Exhaust Gas Recirculation (EGR) Cooling Devices for Diesel Engines / B. Ismail, F. Charles, D. Ewing et al. // SAE Technical Paper Series. 2005. - № 2005-01-0656.-P. 1-8.
207. Junjun, M. An experimental study of HCCI-DI combustion and emissions in a diesel engine with dual fuel / M. Junjun, L. Xingcai, J. Libin, H. Zhen // Int. J. Therm. Sei. 2008. - 47, № 9. - P. 1235-1242.
208. Kamaltdinov, V. Combustion process modeling in HCCI engine / V. Ka-maltdinov // SAE Technical Paper Series. 2011. - № 2011-01-1789. - 10 pp.
209. Kampelmiihler, F. T. Experimentelle Untersuchung des kaltstarthaltens von Ottomotoren / F. T. Kampelmühler// Automobil-Industrie. 1983. - 28, № 1. - P. 77-82.
210. Killingsworth, N. J. HCCI Engine Combustion-Timing Control: Optimizing Gains and Fuel Consumption Via Extremum Seeking / N.J. Killingsworth, S.M. Aceves, D.L. Flowers, et al // Transactions on Control Systems Tecnology. -2009.-Vol. 17.-№6.
211. Kirchen, P. Thermokinetic Modeling of the HCCI Cycle: Predicting the Ignition Timing / P. Kirchen. University of Alberta, Library Release Form, 2004. -114 pp.
212. Kirn Kyoung, Oh. Control of ignition and combustion of dimethyl ether in homogeneous charge compression ignition engine / Kirn Kyoung. Oh, Azetsu Akihiko, Oikawa Chikashi // JSME Int.J. 2003. - 46, № 1. - P. 68-74.
213. Kitamura, Y. Fundamental Investigation of NOx Formation in Diesel Combustion Under Supercharged and EGR Conditions / Y. Kitamura, A. Moham-madi, T. Ishiyama et al. // SAE Technical Paper Series. 2005. - № 2005-01-0364.-P. 1-11.
214. Kitamura, T. Soot kinetic modelling and empirical validation on smokeless diesel combustion with oxygenated fuels / T. Kitamura, T. Ito, Y. Kitamura, M. Ueda, et al // SAE Technical Paper Series. 2003. - № 2003-01-1789.
215. Komninos, N.P. Modeling HCCI combustion: Modification of a multizone model and comparison to experimental results at varying boost pressure / N.P. Komninos // Applied Energy. 2009. - Vol. 86, Is. 10. - P. 2141-2151.
216. Kong, S.C. A study of natural gas/DME combustion in HCCI engines using CFD with detailed chemical kinetics / S.C. Kong // Fuel. -2007. 86. -P. 1483-1489.
217. Kuleshov, A.S. Use of Multi-Zone DI Diesel Spray Combustion Model for Simulation and Optimization of Performance and Emissions of Engines with Multiple Injection / A.S. Kuleshov // SAE Technical Paper Series. 2006. - № 2006-01-1385.
218. Lim, O.T. The effects of inhomogeneity in DME/n-butane-air mixture in combustion chamber on homogeneous charge compression ignition combustion / O.T. Lim, S. Ketadani, K. Kumano, N. Iida // ISAF XV International Symposia on Alcohol Fuels. -2005.
219. Ma, J. An experimental study of HCCI-DI combustion and emissions in a diesel engine with dual fuel / Junjun Ma, Xingcai Lii, Libin Ji, Zhen Huang // International Journal of Thermal Sciences. 2008. - Vol. 47, Is. 9. - P. 1235-1242.
220. Martinez-Frias, J. HCCI Engine Control by Thermal Management / J. Martinez-Frias, S.M. Aceves, D. Flowers, J.R. Smith et al // SAE Technical Paper Series. 2000. - № 2000-01-2869.
221. Megaritis, A. Effect of inlet valve timing and water blending on bioetha-nol HCCI combustion using forced induction and residual gas trapping / A. Megaritis, D. Yap, M.L. Wyszynski // Fuel 2008. - 87. - P. 732-739.
222. Meroyi, N. Стабилизация воспламенения смеси с помощью длительного плазменного разряда / Nakai Meroyi, Hamai Kyugo, Nakagawa Yasuhiko, Fujiki Norio et al // Nissan Techn. Rev. 1984. - № 20. - P. 1-14.
223. Mingfa, Yao. Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines / Yao Mingfa, Zhenga Zhaolei, Liu Haifeng // Progress in Energy and Combustion Science. 2009. - P. 398-437.
224. Mingfa, Yao. The Effect of PRF Fuel Octane Number on HCCI Operation / Mingfa Yao, Zunqing Zheng, Bo Zhang, Zheng Chen // Homogenous Charge Compression Ignition. 2004. - Vol. SP-1896. -141 pp.
225. Mitchel, E. Texaco controlled Combustion System Multifuel, Efficient, Clean and Practical / E. Mitchel, M. Alperstein // Combustion Science and Technology. - 1973. - vol. 8. - P. 39-49.
226. Morsy, M. H. Ignition control of methane fueled homogeneous charge compression ignition engines using additives / M. H. Morsy // Fuel. 2007. - Vol. 86.-P. 533-540.
227. Najt, P.M. Compression Ignited Homogeneous Charge Combustion / P.M. Najt, D.E. Foster // SAE Technical Paper Series. 1983. - № 830264.
228. Nakahara, Kichio. Свечи зажигания и сгорание / Kichio Nakahara // Найнэн кикан, Intern. Combust. Engine. 1985. - 24, № 4. - P. 71-87.
229. Naoto, H. Исследование возможности снижения токсичных выбросов дизеля PCCI / Н. Naoto, Т. Ken, Н. Shinji, К. Sung-Sub и др. // Nihon kikai gakkai ronbunshu. B=Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. B. 2008. - 74. - № 739. p. 737-745.
230. Neely, G. D. New Diesel Emission Control Strategy to Meet US Tier 2 Emissions Regulations / G. D. Neely, S. Sasaki, Y. Huang, J. A. Leet, D. W. Stewart // SAE Technical Paper Series. 2005. -№ 2005-01-1091.
231. Nobakht, A. Y. A parametric study on natural gas fueled HCCI combustion engine using a multi-zone combustion model / A. Y. Nobakht, R. K. Saray, A. Rahimi // Fuel 90. 2011. - № 1508-1514. - P. 1508-1515.
232. Noguchi, M. A Study on Gasoline Engine Combustion by Observation of Intermediate Reactive Products During Combustion / M. Noguchi, Y. Tanaka, T. Tanaka, Y. Takeuchi // SAE Technical Paper Series. 1979. - № 790840.
233. Onishi, S. Active Thermo Atmospheric Combustion (ATAC) A New Combustion process for Internal Combustion Engines / S. Onishi, S.H. Jo, K. Shoda, P.D. Jo et al // SAE Technical Paper Series. - 1979. - № 790501.
234. Pistillo, W.R. Counteracting Detrimental EGR Effects with Diesel Fuel Additive / W.R. Pistillo, D.T. Gundic, T.M. Kirchner-Jean // SAE Technical Paper Series. 2003. - № 2003-01-1915. - P. 1-8.
235. Ranzi, E. A wide-range modeling study of iso-octane oxidation / E. Ranzi, T. Faravelli, P. Gaffuri, A. SogaroAndrea D'Anna et al // Combustion and Flame. 1997. - Vol. 108. - P. 24-42.
236. Sanghoon, K. Diesel-fuelled homogeneous charge compression ignition engine with optimized premixing strategies / K. Sanghoon, B. Choongsik, K. Jangheon // Int. J. Engine Res. 2007. - 8, № 1. - P. 127-137.
237. Scott, D. Fuel Igniter speeds diesel cold starts / D. Scott // Automot. Eng. 1982.-90, № l.-P. 90-91.
238. Shahbakhti, M. Modeling and Experimental Study of an HCCI Engine for Combustion Timing Control / M. Shahbakhti. Edmonton, Alberta, 2009. - 282 pp.
239. Singh. P, Understanding and Modeling of HCCI Engines / Priyanka Singh. Bachelor of Applied Science, 2010. - P. 48.
240. Srivastavaa, D. K. Laser-assisted homogeneous charge ignition in a constant volume combustion chamber / D. K. Srivastavaa, M. Weinrotterb, H. Koflerb, A. K. Agarwala et al // Optics and Lasers in Engineering. 2009. - Vol. 47, Is. 6. -P. 680-685.
241. Topham, D. R. Turbulent mixing in a pulsed plasma-jet exhaust / D. R. To-pham, R. M. Clements, P. R. Smy // J. Fluid Mech. 1984. - № 148. - P. 207-224.
242. Wang, Z. Combustion visualization and experimental study on spark induced compression ignition (SICI) in gasoline HCCI engines / Zhi Wang, Xu He, Jian-Xin Wang, Shijin Shuai, et al // Energy Conversion and Management. 2010. -51, №908-917.-P. 908-918.
243. Yamaya, Y. Glow-plug assisted cold start of premixed compression-ignition natural-gas engines / Y. Yamaya, T. Takemoto, M. Furutani, Y. Ohta // Journal of KONES Internal Combustion Engines. 2003. - vol. 10, № 1-2. - P. 1-8.
244. Yan, Z. Study of SI-HCCI-SI transition on a port fuel injection engine equipped with 4VVAS / Zhang Yan, Xie Hui, Zhou Nenghui, Chen Tao, et al // SAE Technical Paper Series. 2007. - № 2007-01-0199.
245. Ying, W. Study of HCCI-DI combustion and emissions in a DME engine / Wang Ying, He Li, Zhou Jie, Zhou Longbao // Original Research Article. Fuel. -2009. Vol. 88, Is. 11. - P. 2255-2261.
246. Yoshimitsu, W. Исследование рабочего процесса двигателя PCCI / W. Yoshimitsu, О. Kazuki, К. Naoki, U. Keisuke и др. // Nihon kikai gakkai ronbun-shu. B=Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. B. 2007. - 73, № 728. - С. 1121-1128.
247. Zheng, J. A Global Reaction Model for the HCCI Combustion Process / Jincai Zheng, D. L. Miller, N. P. Cernansky // SAE Technical Paper Series. 2004. -№2004-01-2950. - 10 pp.
248. Zheng, J. A Study of Homogeneous Ignition and Combustion Processes in CI, SI, and HCCI Engine Systems / Jincai Zheng. Faculty of Drexel University, 2005.-340 pp.
249. Zheng, Z. Numerical study on the chemical reaction kinetics of n-heptane for HCCI combustion process / Zhaolei Zheng, Mingfa Yao // Fuel 85. 2006. - P. 2605-2615.
-
Похожие работы
- Теоретические основы разработки двухблочного роторно-поршневого двигателя методом математического моделирования
- Унифицированный рабочий процесс поршневых ДВС
- Повышение технико-экономических показателей бензиновых двигателей внутреннего сгорания
- Исследование и разработка электрогидравлической форсунки системы топливоподачи авиационного поршневого двигателя
- Методы исследования и пути совершенствования процессов газообмена и сгорания в бензиновых двигателях
-
- Котлы, парогенераторы и камеры сгорания
- Тепловые двигатели
- Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения
- Машины и агрегаты металлургического производства
- Технология и машины сварочного производства
- Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы
- Машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности
- Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств
- Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности
- Турбомашины и комбинированные турбоустановки
- Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты
- Плазменные энергетические и технологические установки