автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Повышение экономических и экологических показателей дизеля путем реализации комбинированного шеститактного цикла

На правах рукописи

Быстров Олег Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ ПУТЁМ РЕАЛИЗАЦИИ КОМБИНИРОВАННОГО ШЕСТИТАКТНОГО ЦИКЛА

Специальность 05.04.02 - «Тепловые двигатели»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03455913

Челябинск - 2008

003455913

Работа выполнена на кафедре «Двигатели» Челябинского высшего военного автомобильного командно-инженерного училища (военного института)

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор B.C. Кукис

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А.Н. Лаврик

кандидат технических наук, доцент А.Ф. Малышев

Ведущая организация - ОАО «НИИ Автотракторной техники»

Защита состоится «24» декабря 2008 г. в « 14.00 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.298.09 при Южно-Уральском государственном университете по адресу. 454080. г. Челябинск, просп. им. В.И. Ленина, 76.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮУрГУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета. (E-mail: d212.298.09@mail.ru).

Автореферат разослан «20» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор техн. наук, профессор

Е.А. Лазарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время со всей остротой встают проблемы истощения природных ископаемых энергоресурсов, в первую очередь, нефти, и угрожающего экологической катастрофой загрязнения окружающей среды отходами многообразной деятельности человека.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС) процесс превращения теплоты сжигаемого топлива в работу сопровождается значительными «потерями» энергии. В первую очередь это относится к «потерям» теплоты с отработавшими газами (ОГ). В дизелях они составляют 85-110 % по отношению к эффективной мощности, в двигателях с принудительным воспламенением топлива превосходят ее на 25-45 %. Эту энергию можно утилизировать. Весьма важным направлением при утилизации «потерь» энергии является использование ее для выработки дополнительной работы.

Существует целый ряд технических систем, которые могут быть использованы для утилизации теплоты ОГ ДВС с целью трансформации ее в работу (Шокотов Н.К., 1980; Жмудяк Л.М., 1981; Зайцев С.В., 1984; Шейпак A.A., 1991; Кукис B.C., 1991, 2000, Руднев В.В, 2004, Meijer R.J., El - Masri М.А. и др.). Сравнительный анализ этих систем, проведенный в настоящей работе, показал перспективность применения комбинированного шеститактного рабочего цикла, предложенного автором.

Двигатель, реализующий такой цикл, работает следующим образом. Первые три такта (впуск, сжатие и рабочий ход) осуществляются в полном соответствии с тактами четырехтактного дизеля. В конце расширения выпускной клапан не открывается. Следующий такт - сжатие отработавших газов (ОГ). В конце этого такта через водяную форсунку, под высоким давлением в объём камеры сгорания впрыскивается вода. В период следующего за этим расширения перегретый пар совершает полезную работу. В конце этого, пятого по счёту такта начинает открываться выпускной клапан. Далее следует такт выпуска. Затем описанный цикл повторяется.

Более полное использование термохимической энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла позволяет повысить не только мощностные, но и экономические показатели силовой установки, а также существенно снизить дымность и токсичность, выбрасываемых в атмосферу газов. Работы, посвященные исследованию комбинированного шеститактного рабочего цикла, в литературе отсутствуют.

Цель работы: - повысить экономические и улучшить экологические показатели дизеля за счет более полного использования термохимической энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла.

Задачи исследования:

1. Разработать термодинамическую и математическую модели шести-

тактного рабочего цикла, сочетающего сгорание топлива с последующей подачей воды в цилиндр, для более полного использования энергии продуктов сгорания топлива.

2. Теоретически оценить эффективность введения в рабочий цикл дополнительных тактов.

3. На базе четырёхтактного ПДВС разработать экспериментальную установку (с системой для подачи в цилиндр воды) в которой возможна реализация шеститактного рабочего цикла и проверить ее работоспособность.

4. Установить закономерности изменения основных показателей шеститактного рабочего цикла в функции параметров, определяющих подачу воды в цилиндр двигателя.

5. Экспериментально оценить эффективность использования термохимической энергии топлива при реализации шеститактного комбинированного рабочего цикла. Проверить адекватность разработанной математической модели.

6. Экспериментально определить сочетание параметров впрыскивания воды в исследуемый шеститактный поршневой двигатель, обеспечивающее наибольшее среднее индикаторное давление.

7. Оценить повышение эффективности использования энергии топлива при реализации шеститактного рабочего цикла по сравнению с четырёхтактным.

Объектом исследования являлся рабочий цикл шеститактного комбинированного двигателя, выполненного на базе одноцилиндрового четырёхтактного дизеля воздушного охлаждения типа ЧВ 12/12,5.

Предметом исследования служили показатели комбинированного двигателя и процессы, протекающие в цилиндре при его работе.

Методы исследования. Работа базировалась на экспериментальных и расчётно-экспериментальных методах исследования с использованием традиционных и специальных приборов и оборудования.

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

- экспериментально подтверждена гипотеза о возможности одновременного повышения экономических и экологических показателей ПДВС за счет более полного использования энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла;

- создана термодинамическая и математическая модели, позволяющие исследовать процессы в цилиндре при работе шеститактного комбинированного двигателя, влияние момента начала впрыскивания, давления и количества воды подаваемой в цилиндр двигателя на его мощностные, экономические и экологические показатели;

- установлена взаимосвязь между давлением, количеством и моментом начала впрыскивания воды в цилиндр шеститактного двигателя с одной стороны и его мощностными, экономическими и экологическими показателями - с другой, а также объяснена природа установленных взаимосвязей.

Практическая ценность работы состоит в том, что использование полученной математической модели позволяет расчетным путем оценить влияние давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр шеститактного двигателя на его мощностные, экономические и экологические показатели, а также определить сочетание параметров впрыскивания воды в исследуемый шеститактный поршневой двигатель, обеспечивающее наибольшее среднее индикаторное давление.

Представленные в диссертации материалы могут найти применение в научно-исследовательских, проектно-конструкторских организациях и на заводах, занимающихся созданием ПДВС и теплосиловых установок на их базе.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационного исследования используются при выполнении НИОКР в НИК «Агродизель» (г. Москва), а также в учебном процессе Челябинского высшего военного автомобильного командно-инженерного училища (военного института).

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на научно-методических семинарах с участием сотрудников кафедр «Двигатели», «Эксплуатация военной автомобильной техники» и «Автомобильная техника» Челябинского военного автомобильного института (Челябинск, 2005-08 гг.); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии: -энергетические, экологические и технологические проблемы экономики» (Барнаул, 2007 г.), на IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск 4-9 июня 2007 г.), на межвузовской научно-технической конференции «Повышение эффективности силовых установок колёсных и гусеничных машин» (Челябинск, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК, получено положительное решение на полезную модель.

Диссертация содержит 157 страниц машинописного текста, включающего 40 рисунков, 16 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка основной использованной литературы (161 наименование) и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, его научная новизна и практическая ценность, кон-

кретизированы объект и предмет исследования, приведены научная новизна, практическая значимость, дана общая характеристика диссертационного исследования.

В первой главе рассмотрены «потери» энергии при работе ПДВС, оценены «потери» теплоты с ОГ. Обоснована целесообразность утилизации этой теплоты для получения дополнительной работы. Рассмотрены известные варианты систем утилизации и сделан вывод о перспективности преобразования четырёхтактного рабочего цикла в комбинированный шеститактный для улучшения использования энергии топлива. В заключение первой главы сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.

шеститактного комбинированного двигателя

Во второй главе рассмотрена термодинамическая модель комбинированного шеститактного цикла (рис.1). Теоретически проанализиро-ваны основные закономерности про-цессов идеализированного шести-тактного комбинированного цикла. Описан процесс смешения рабочего тела.

Рассмотрен рабочий цикл ком-бинированного двигателя. Выявлены основные регулирующие параметры впрыска воды, оказывающие влияние на эффективность предложенного двигателя.

На основе рассмотренных свя-зей сформулирован перечень показате-лей для всесторонней оценки достиже-ния поставленной в настоящем иссле-довании

цели. В этот перечень вошли степени повышения мощностных и экономических характеристик шести-тактного двигателя, а также степени снижения дымности и токсичности его ОГ.

Третья глава посвящена разработке математической модели рабочего процесса шеститактного двигателя. В её основу положена многократно апробированная модель ЦНИДИ Б.М.Гончара (при моделировании принят закон выгорания Вибе), включающая основные балансовые уравнения массы и энергии рабочего тела в цилиндре двигателя, дополненная дифференциальными уравнениями процессов происходящих в четвёртом и пятом тактах: Количество воды, поступившее внутрь цилиндра:

dtp 6п град ПКВ

где -цс- коэффициент расхода воды через сопловое отверстие форсунки; fc -площадь проходного сечения сопловых отверстий форсунки, м2; р„ - плотность воды кг/м3; ре - давление впрыскивания воды, Па: р - давление рабочего тела в цилиндре, Па.

Количество энергии, затрачиваемое на парообразование: от жидкого состояния до состояния перегретого пара:

= Щв(Т -т ) + с (Т -Т ) + Л кДж • С2)

dtp dcpL* « в vn п » 1 град ПКВ где св, cv,„ cv„ - удельные массовые теплоемкости воды, сухого и перегретого пара; Тв, Т,„ Т„ - температура воды, её кипения и сухого пара при соответствующих параметров в цилиндре; г - удельная теплота парообразования.

Математическая модель была дополнена справочными и экспериментальными данными и зависимостям^. В частности, для определения количества энергии, затрачиваемой на парообразование впрыскиваемой в цилиндр воды, в программу Excel были введены термодинамические свойства воды и водяного пара в ожидаемом диапазоне давлений, заимствованные из справочной литературы. Далее эти данные были аппроксимированы и получены функциональные зависимости: температуры насыщения от текущего давления в цилиндре, теплоемкости от температуры насыщения, удельной теплоты парообразования от давления, теплоемкости перегретого пара от текущей температуры, являющейся температурой перегрева. Эти функциональные зависимости были использованы в дальнейшем при реализации математической модели. Чтобы замкнуть систему уравнений необходимо знать показатель политропы сжатия продуктов сгорания, который, в свою очередь, является функцией температуры продуктов сгорания, температуры стенок цилиндра шеститактного двигателя и частоты вращения его коленчатого вала. Для нахождения указанных параметров был проведён соответствующий эксперимент.

При моделировании рабочего процесса была использована система визуального проектирования 51МиЫМК пакета МАТЬАВ. Исходньми данными служили параметры, характеризующие тегаюфизические свойства рабочего тела, конструктивные показатели шеститакгного двигателя и условия подачи в него воды. Все расчеты производились методом Рунге-Кутта 4-го порядка точности. Максимальный шаг моделирования был выбран равным 0,0005 с, максимальное модельное время 2 с. Начальные приближения вычислялись автоматически или вводились вручную. Относительная погрешность расчета устанавливалась на уровне 0,1 %. При этом система была представлена в виде нескольких подсистем (блоков), имеющих внутренние и внешние связи. Каждая подсистема, в свою очередь, была разделена на более мелкие элементы до необходимого уровня детализации. Созданная модель позволяет рассчитать и представить в числовом и графическом виде индикаторную мощность, литровую индикаторную мощность, среднее индикаторное давление, удельный индикаторный расход воды и индикаторный КПД шеститактного двигателя, а также изменение любого рассчитываемого параметра рабочего процесса ь функции другого параметра или времени.

В четвертой главе дано описание экспериментальной установки. В ее состав вошли: одноцилиндровый шеститактный двигатель воздушного охлаждения, выполненный на базе одноцилиндрового дизеля типа ЧВ 12/12,5; испытательный стенд ВБ-ЮЗб-Д/М: приборы для исследования рабочего процесса и определения мощностных, экономических и экологических показателей шеститактного двигателя. Система питания одноцилиндрового двигателя состоит из двух односекционных насосов высокого давления плунжерного типа (сегмент ТНВД НК-12М дизеля Д12А-525 для подачи воды, сегмент ТНВД Урал-744 для подачи топлива). Секция насоса, предназначенная для подачи под высоким давлением дизельного топлива, установлена на индивидуальном валу, приводимом от коленчатого вала шестеренной передачей. Секция водяного насоса высокого давления установлена соосно с распределительным валом. Профили кулачков кулачкового вала, в связи с уменьшенной угловой скоростью, по аналогии с кулачками распределительного вала, незначительно изменены. Плунжерная пара водяной секции обеспечивала максимальную цикловую подачу воды - 0.8 см \ Изменение цикловой подачи осуществлялось рейкой насоса. Изменение угла опережения впрыска воды осуществлялось регулировочным болтом толкателя плунжера. Для подачи воды в цилиндр, в головку цилиндра была установлена дополнительная форсунка (многодырчатая с гидравлическим подъёмом иглы). Распылитель форсунки имеет восемь отверстий диаметром 0,3 мм. Изменение давления подачи воды осуществлялось при помощи регулировочного винта форсунки.

Методика проведения экспериментального исследования включала четыре этапа.

На первом этапе в ходе натурного эксперимента решалась задача проверки работоспособности шеститактного двигателя, определения влияния параметров процесса впрыскивания воды на величину показателя политропы процесса сжатия рабочего тела в цилиндре двигателя, на изменение дымности и токсичности ОГ, а также получение математической модели, описывающей взаимосвязи между перечисленными выше показателями с помощью полиномиальных аппроксимационных уравнений.

Второй этап проведения экспериментов предполагал решение системы уравнений, описывающих внутрицилиндровые процессы в шеститактном двигателе, компьютерное моделирование этих процессов и проверку адекватности разработанной модели.

На третьем этапе экспериментального исследования был изучен рабочий процесс шеститактного двигателя, с использованием разработанной математической модели проводился анализ влияния параметров впрыска воды на среднее индикаторное давление; литровую индикаторную мощность; удельный индикаторный расход воды; удельный индикаторный расход топлива; индикаторный КПД шеститактного двигателя. Расчетные оптимизированные данные проверялись на экспериментальной установке

Пятая глава содержит результаты экспериментальных исследований.

На первом этапе были получены полиномиальные зависимости, описывающие влияние давления впрыскивания воды в цилиндр; количества впрыскиваемой воды (цикловой подачи); момента начала впрыскивания воды в цилиндр на частоту вращения коленчатого вала шеститактного двигателя, показатель политропы процесса сжатия в нем продуктов сгорания, на дымность и токсичность ОГ. Адекватность полученных уравнений была подтверждена с использованием критерия Фишера.

Для определения коэффициентов уравнений был реализован экспериментальный план Хартли на гиперкубе (близкий по своим статистическим характеристикам Б-оптимальному плану), предусматривающий проведение 27 опытов. В результате обработки данных эксперимента были найдены полиномиальные зависимости:

- для степени изменения частоты вращения коленчатого вала шеститактного двигателя:

Дп=1154+83,9Х,+141,1Х2+25,0Х3-19,2X^-4,2Х22-39,2Х32+38,8Х,Х2; (3)

- для определения показателя политропы процесса сжатия:

псж =1,209+0,029х1+0,050х2+0,007хз-0,010х12-0,030хз2+0,012х1х2; (4)

- для степени снижения дымности ОГ:

ДСд =0,42+0,15Х,+0,12X2-0,01Х3-0,(ИбХА+0,028Х,Х3—0,027Х2 Х3; (5)

- для степени снижения концентрации оксида углерода в ОГ:

АСсо=0,52+0,152Х,+0,2X2-0,09X3-0,01Х22; (6)

- для степени снижения концентрации углеводородов в ОГ:

ДСсн =0,45+0,1Х1+0,09Х2+0,014Х1Х2-0>008Х1Хз+0,009Х2Х3; (7) - для степени снижения концентрации оксидов азота в ОГ:

ДСкох =0,1835+0,12Х1+0,1Х2+0,01Х3+0,09Х22-0,034Х1Х3; (8)

В уравнениях (3-8) Хь Х2, Х3 - соответствующие кодовые значения задаваемых параметров впрыска воды.

Адекватность полученных уравнений, проверенная с использованием критерия Фишера, нашла подтверждение с вероятностью совпадения результатов расчета и эксперимента не менее чем в 95 % случаев.

Полученные уравнения позволяют оценивать влияние каждого из рассмотренных факторов и их взаимодействия на выходные параметры. В диссертации подробно обсуждена природа выявленных закономерностей.

На втором этапе для проверки адекватности математической модели рабочего процесса шеститактного двигателя были использованы полученные на первом этапе индикаторные диаграммы для 27 режимов работы двигателя. Затем через площадь свернутых индикаторных диаграмм, были определены значения индикаторной работы и среднего индикаторного давления. После этого были рассчитаны величины среднего индикаторного давления по исходным данным тех же режимов работы экспериментальной установки. Далее по известным статистическим формулам было определено расчетное значение критерия Стьюдента. Оно оказалось меньше табличного значения, что свидетельствует об адекватности математической модели и эксперимента с достоверностью не менее 95 %. Представленные в диссертации расчетная и экспериментальная диаграммы для одного из исследованных режимов работы экспериментальной установки также подтверждают адекватность модели.

Далее, с помощью созданной математической модели, был установлен характер влияния регулировочных параметров его системы подачи воды на индикаторные показатели последнего. Результаты этого исследования детально проанализированы в диссертации, а основные положения приведены в выводах по работе. Пример влияния давления впрыска на индикаторные показатели шеститактного двигателя показан на рис.2.

На третьем этапе производился выбор сочетания параметров впрыскивания воды в исследуемый шеститактный поршневой двигатель, обеспечивающего наибольшее среднее индикаторное давление. Расчёты и эксперименты показали, что наибольшее среднее индикаторное давление достигается при давлении впрыска воды рвлр = 23 МПа; цикловой подаче воды Ов = 0,63 г за цикл; при этом угол опережения впрыскивания воды © = 20 град ПКВ до ВМТ.

Исследуемые индикаторные показатели, при указанных параметрах впрыскивания воды, составили: индикаторная мощность шеститактного двигателя N¡=29 кВт, литровая индикаторная мощность ЭД „=20,3 кВт/л, среднее индикаторное давление р,= 1,39 МПа, индикаторный КПД т],=59%. удельный

индикаторный расход воды =1,11 кг/(кВт-ч), удельный индикаторный расход топлива &=116,8 г/(кВт-ч)

Результаты сравнения индикаторных показателей базового четырёхтактного дизеля с показателями комбинированного шеститактного двигателя свидетельствуют, что применение шеститактного комбинированного цикла позволяет повысить индикаторную мощность дизеля на 11,5 %, среднее индикаторное давление на 63,5%, индикаторный КПД на 34%, снизить удельный индикаторный расход топлива на 33,2%.

а б

N. кВт 29

28

27

26

25

24

23

/

/

Р, МПа 1,4

1,3

1.2

1.1

1,0

0.9

0,8

М»

кВт/л 20

19

18

17

16

15

14

11 13

15 17 В

19 21 23 Ррлр. МПЭ

0,59 0,58 0.57 0,55 0,55 0.54: 0 53

11 13 15 17 19 21 23 Рвпр. МПа

11 13 15

19 21 23 Р^ МПа

13 15 17 19 21 23 Р»». МПа

Рис. 2. Зависимость индикаторной мощности (а), литровой индикаторной мощности (б), среднего индикаторного давления (в) и индикаторного КПД (г) шеститактного двигателя от давления впрыскивания воды в цилиндр (0 = 20 град ПКВ до ВМТ. п = 2600 мин1)

В таблице сравниваются индикаторные показатели базового четырёхтактного дизеля с показателями комбинированного шеститактного двигателя.

Применение комбинированного шеститактного рабочего цикла обеспечивает снижение дымности ОГ на 35 %, концентрации оксида углерода и углеводородов - на 50 %; оксидов азота - на 40%.

Таблица

Сравнение индикаторных показатели двигателей

Тип двигателя Базовый дизель Шеститактный двигатель

Количество цилиндров 1 1

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм 120 х 125 120х125

Рабочий объем цилиндров, л 1,41 1,41

Степень сжатия 18,2 18,2

Инд. мощность, N1 кВт 26 29

Ср.инд.давл, р; Мпа 0,85 1.39

Литр. инд. мощность, р„ кВт/л 18,18 20,30

Инд. КПД, п, 0,44 0,59

Уд. И1Щ. расход топлива, & г/(кВт-ч) 175,2 116,8

Уд. инд. расход воды, кг/(кВт-ч) - 1,11

На рис. 3. показана развернутая индикаторная диаграмма, полученная моделированием и подтверждённая экспериментально.

Рис. 3. Развернутая индикаторная диаграмма шеститактного двигателя, соответствующая соотношению параметров впрыскивания воды в цилиндр (рвпр = 23 МПа; Ов = 0,63 г за цикл; 0 = 20 град ПКВ до ВМТ; п=2600 мин')

Полученные экспериментально на различных нагрузках значения дым-ности, концентрации в ОГ оксида углерода, углеводородов, оксидов азота в сравнении с показателями базового дизеля показаны на рис. 4.

130 16С'

Сд. г/мЗ СО.г/мЗ ОН-/. г-г.15 ЫОу. г.ЛмЗ Ш*ститаетный цикл ш Ч-тыре -тэктныП цикл

Рис. 4. Сравнительные показатели экологической безопасности двигателей с шеститактным и четырёхтактным циклом

Природа выявленных изменений подробно объяснена в материалах диссертации.

Необходимо отметить, что дополнительные окислительные процессы шеститактного цикла позволяют не допустить снижения мощности двигателя, при каких либо нарушениях основных процессов цикла (что обычно происходит в процессе эксплуатации и эксплуатационного износа двигателя), доокис-ление компенсирует ухудшение показателей первых трёх тактов и предотвращают увеличение токсичности ОГ двигателя.

В приложении приведены: общая математическая модель комбинированного цикла в среде МАТЬАВ, блоки входящих в нее систем и подсистем, акты использования материалов диссертации.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана термодинамическая модель шеститактного рабочего цикла, теоретически оценена эффективность введения в рабочий цикл дополнительных тактов и подтверждена возможность более полного использования энергии топлива.

2. Разработана математическая модель рабочего цикла комбинированного шеститактного двигателя, решение которой реализовано в системе визуального проектирования 51МиЬШК пакета МАТЬАВ. Сравнение математического и натурного экспериментов подтвердило адекватность модели с достоверностью не менее 95 %.

3. На базе четырёхтактного поршневого ДВС создан работоспособный одноцилиндровый двигатель, с системой для подачи в цилиндр воды, в котором реализован комбинированный шеститактный рабочий цикл.

4. Создана экспериментальная установка для исследования рабочего процесса шеститактного двигателя, которая позволила определять мощност-ные, экономические и экологические показатели в функции параметров впрыскивания воды.

5. Проведен натурный эксперимент на 27 режимах работы двигателя. Впервые получены индикаторные диаграммы комбинированного шеститактного двигателя. Найдены полиномиальные уравнения, адекватно (с достоверностью не менее 95 %) описывающие зависимость частоты вращения коленчатого вала ШД, показателя политропы процесса сжатия рабочего тела в нем, а также дымности и токсичности выбрасываемых из него газов от: давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр.

6. Установлен (с помощью математического эксперимента) характер изменения индикаторной мощности, литровой индикаторной мощности, среднего индикаторного давления, индикаторного КПД, удельного индикаторного расход топлива и удельного индикаторного расхода воды в зависимости от давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр.

При номинальной частоте вращения коленчатого вала максимальное среднее индикаторное давление достигается, если давление впрыскивания воды равно 23 МПа; впрыскивание начинается за 20 град ПКВ до ВМТ; цикловая подача воды составляет 0,63 г за цикл.

7. Проведенный при указанных значениях перечисленных факторов натурный эксперимент показал, что комбинированный шеститактный поршневой двигатель обеспечивает получение следующих индикаторных показателей: индикаторная мощность - 29 кВт; литровая индикаторная мощность -20,30 кВт; среднее индикаторное давление - 1,39 МПа; индикаторный КПД-0,59, удельный индикаторный расход топлива 116,8 г/(кВт-ч). Удельный индикаторный расход воды на этом режиме составляет 1,11 кг/(кВт-ч).

Таким образом, реализация шеститактного комбинированного рабочего цикла позволила повысить индикаторную мощность базового дизеля на 11,5 %, среднее индикаторное давление на 63,5%, индикаторный КПД на 34% и снизить удельный индикаторный расход топлива на 33,2%.

При этом происходит снижение дымности отработавших газов на 35 %, концентрации оксида углерода и углеводородов - на 50 %; оксидов азота - на 40%.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Быстров О.И. Шеститактный двигатель / О.И. Быстров // Повышение экологической безопасности автотракторной техники,- Барнаул: PAT, АГТУ, 2006.-С. 102-107

2. Быстров О.И. Один из способов повышения эффективности ДВС / О.И. Быстров //«Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин»: Науч. вестник ЧВАИ. - Вып. № 19. - Челябинск, 2007. -С. 12-16.

3. Быстров О.И. Способ повышения экономичности и улучшения экологических свойств ДВС/ О.И. Быстров, B.C. Кукис // Транспорт Урала.-2007. -№3 .-С. 22-24

4. Быстров О.И. Проблемы и способы более полного использования термохимической энергии топлива ДВС (постановка проблемы) / О.И. Быстров // Повышение экологической безопасности автотракторной техники.-Барнаул: PAT, АГТУ,2007.-С. 103-107

5. Быстров О.И. Проблемы и способы более полного использования термохимической энергии топлива ДВС (рабочий процесс шеститактного двигателя) / О.И. Быстров // Повышение экологической безопасности автотракторной техники.- Барнаул: PAT, АГТУ,2007.-С. 108-120

6. Быстров О.И. Способ повышения экономичности и улучшения экологических свойств ДВС / О.И. Быстров // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: материалы научно-технической конференции, посвященной 40-летию кафедры двигателей. -Челябинск: ЧВВАКИУ, 2008. - С. 31-34.

7. Быстров О.И. Один из способов повышения эффективности ДВС / О.И. Быстров //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока. -№2. - Новосибирск, 2008. - С.-112-119.

Подписано к печати 17.11.2008. Формат 60x84 1/16. Объем 1,0 уч. -изд.л. Заказ № 577. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе в типографии ГОУ ВПО ЧГПУ 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69

Основные условные обозначения и сокращения.

Введение

Глава 1. Способы повышения эффективности поршневых ДВС за счёт более полного использования энергии топлива (состояние вопроса).

1.1. Энергетический баланс поршневых ДВС.

1.2. Известные способы более полного использования «потерь» энергии.

1.3. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Термодинамическая модель комбинированного шеститактного цикла.

2.1. Идеализированный шеститактный цикл поршневого ДВС с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в форме теплоты.

2.2. Рабочий цикл поршневого комбинированного шеститактного двигателя.

2.3. Эффективность рабочего цикла шеститактного поршневого ДВС.

Глава 3. Математическая модель рабочего процесса шеститактного двигателя.

3.1. Понятие математической модели.

3.2. Математическое моделирование поршневых ДВС.

3.3. Основные этапы математического моделирования поршневых ДВС.

3.4 Математическая модель.

3.5 Расчетная методика.

Глава 4. Экспериментальная установка. Программа и методика исследования.

4.1. Экспериментальная установка.

4.1.1. Общий вид и принципиальная схема экспериментальной установки.

4.1.2. Шеститактный двигатель.

4.1.3. Оборудование экспериментальной установки.

4.1.4. Оценка погрешности измерений.

4.2. Программа и методика экспериментального исследования.

4.2.1. Методика проведения первого этапа экспериментального исследования.

4.2.2. Методика проведения второго этапа экспериментального исследования.

4.2.3. Методика проведения третьего этапа экспериментального исследования.

Глава 5. Результаты экспериментального исследования.

5.1. Влияние регулировочных характеристик шеститактного комбинированного двигателя на его индикаторные показатели.

5.2. Оценка адекватности математической модели рабочего процесса шеститактного двигателя.

5.3. Исследование рабочего процесса шеститактного двигателя.

5.4. Оптимизация параметров впрыскивания воды.

В настоящее время со всей остротой встают проблемы истощения запасов нефти, и угрожающего экологической катастрофой загрязнения окружающей среды отходами многообразной деятельности человека. Поэтому повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) предполагает улучшение их основных показателей. К этим показателям, при повышении теплоисполь-зования, в первую очередь, следует отнести индикаторные показатели. Не менее важна в современных условиях и экологическая безопасность ДВС. Связано это с тем, что ДВС и, прежде всего, поршневые и комбинированные двигатели, являются самыми многочисленными среди тепловых двигателей и источников энергии, потребляемой человечеством. Широкое их распространение обусловлено тем, что в результате многолетнего развития, ставшего возможным благодаря общему научно-техническому прогрессу, успехам металлургии и машиностроения, они достигли весьма высоких энергетических и экономических показателей, обладают достаточной надежностью и хорошо освоены в технологическом отношении. Термодинамические показатели современных поршневых ДВС (ПДВС) близки к предельному теоретически возможному уровню. Однако этот предельный уровень обеспечивает превращение в полезную работу не более 4546 % термохимической энергии топлива. Остальная теплота, выделившаяся при сгорании топлива, «теряется» либо с поверхности двигателя и его систем, либо с уходящими из него отработавшими газами (ОГ). Значительная часть «потерь» приходится именно на ОГ. В дизелях они составляют 85-110 % по отношению к эффективной мощности, в двигателях с принудительным воспламенением топлива превосходят ее на 25-45 % [1, 2, 40, и др.].

Выбрасываемые в атмосферу ОГ содержат большое количество токсичных веществ и сажи [2, 22, 55, 95, 108, 156 и др.]. Их более 280 и они наносят непоправимый вред здоровью человека, возведенным им зданиям и сооружениям, -окружающей природе. В современном двигателестроении снижение экологического вреда, наносимого ПДВС, является важнейшей самостоятельной задачей, 5 решение которой во многих случаях отрицательно влияет на их мощностные и экономические показатели [44, 66, 91, 95, 123, 148 и др.].

Между тем большие «потери» энергии, которыми сопровождается работа ПДВС, свидетельствуют о значительных резервах повышения их показателей в случае утилизации этой энергии. Сказанное относится не только к возможности получения дополнительной работы без потребления дополнительного топлива, но, как показали наши исследования, и к улучшению экологических характеристик ПДВС.

Существует целый ряд технических систем, которые могут быть использованы для утилизации теплоты ОГ ДВС. Сравнительный анализ этих систем, проведенный в настоящей работе, показал перспективность применения комбинированного шеститактного рабочего цикла, предложенного автором [14, 15]. Среди выполненных работ нет комплексного исследования, посвященного данному вопросу одновременного повышения различных показателей поршневых ДВС за счет применения комбинированного шеститактного рабочего цикла. Важнейшим элементом подобного исследования является вопрос дополнительного использования теплоты продуктов сгорания.

Цель работы: — повысить экономические и улучшить экологические показатели дизеля за счет более полного использования термохимической энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать термодинамическую и математическую модели шеститактного рабочего цикла, сочетающего сгорание топлива с последующей подачей воды в цилиндр, для более полного использования энергии продуктов сгорания топлива.

2. Теоретически оценить эффективность введения в рабочий цикл дополнительных тактов.

3. На базе четырёхтактного ПДВС разработать экспериментальную установку (с системой для подачи в цилиндр воды) в которой возможна реализация шеститактного рабочего цикла и проверить ее работоспособность.

4. Установить закономерности изменения основных показателей шеститактного рабочего цикла в функции параметров, определяющих подачу воды в цилиндр двигателя.

5. Экспериментально оценить эффективность использования термохимической энергии топлива при реализации шеститактного комбинированного рабочего цикла. Проверить адекватность разработанной математической модели.

6. Экспериментально определить сочетание параметров впрыскивания воды в исследуемый шеститактный поршневой двигатель, обеспечивающее наибольшее среднее индикаторное давление.

7. Оценить повышение эффективности использования энергии топлива при реализации шеститактного рабочего цикла по сравнению с четырёхтактным.

Объектом исследования являлся рабочий цикл шеститактного комбинированного двигателя, выполненного на базе одноцилиндрового четырёхтактного дизеля воздушного охлаждения типа ЧВ 12/12,5.

Предметом исследования служили показатели комбинированного двигателя и процессы, протекающие в цилиндре при его работе.

Обоснованность и достоверность результатов исследования подтверждается применением комплекса современных информативных и объективных методов исследования, подбором измерительной аппаратуры, систематической ее поверкой и контролем погрешностей, выполнением рекомендаций соответствующих стандартов и руководящих технических материалов на испытания и корректной статистической обработкой экспериментальных данных с использованием ЭВМ. Научные положения и выводы проверены результатами, полученными в ходе экспериментов.

Методы исследования. Работа базировалась на экспериментальных и рас-чётно-экспериментальных методах исследования с использованием традиционных и специальных приборов и оборудования. 7

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

- экспериментально подтверждена гипотеза о возможности одновременного повышения экономических и экологических показателей ПДВС за счет более полного использования энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла;

- создана термодинамическая и математическая модели, позволяющие исследовать процессы в цилиндре при работе шеститактного комбинированного двигателя, влияние момента начала впрыскивания, давления и количества воды подаваемой в цилиндр двигателя на его мощностные, экономические и экологические показатели;

- установлена взаимосвязь между давлением, количеством и моментом начала впрыскивания воды в цилиндр шеститактного двигателя с одной стороны и его мощностными, экономическими и экологическими показателями — с другой, а также объяснена природа установленных взаимосвязей

Практическая ценность работы состоит в том, что использование полученной математической модели позволяет расчетным путем оценить влияние давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр шеститактного двигателя на его мощностные, экономические и экологические показатели, а также определить сочетание параметров впрыскивания воды в исследуемый шеститактный поршневой двигатель, обеспечивающее наибольшее среднее индикаторное давление.

Представленные в диссертации материалы могут найти применение в научно-исследовательских, проектно-конструкторских организациях и на заводах, занимающихся созданием ПДВС и теплосиловых установок на их базе.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационного исследования используются при выполнении НИОКР в НПК «Агродизель» г. Москва, при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при чтении отдельных разделов лекций по дисциплинам «Двигатели военной автомобильной техники», «Конструкция силовых установок многоцелевых гусеничных и 8 колесных машин» и «Теплотехника» в Челябинском высшем военном автомобильном командно-инженерном училище.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на научно-методических семинарах с участием сотрудников кафедр «Двигатели», «Эксплуатация военной автомобильной техники» и «Автомобильная техника» Челябинского военного автомобильного института (Челябинск, 2005-08 гг.); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии: -энергетические, экологические и технологические проблемы экономики» (Барнаул, 2007 г.), на IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск 4-9 июня 2007 г.), на межвузовской научно-технической конференции «Повышение эффективности силовых установок колёсных и гусеничных машин» (Челябинск, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК, получено положительное решение на полезную модель.

Диссертация содержит 157 страниц машинописного текста, включающего 40 рисунков, 16 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка основной использованной литературы (161 наименование) и приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблемы истощения природных ископаемых энергоресурсов, в первую очередь, нефти, и угрожающего экологической катастрофой загрязнения окружающей среды отходами многообразной деятельности человека с каждым годом становятся острее. Не малый вклад в эти проблемы вносят поршневые двигатели.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания процесс превращения теплоты сжигаемого топлива в работу сопровождается значительными «потерями» энергии. В первую очередь это относится к «потерям» теплоты с отработавшими газами. Эту энергию можно утилизировать. Весьма важным направлением при утилизации «потерь» энергии является использование ее для выработки дополнительной работы.

Существенный ущерб наносят окружающей среде и вредные вещества, выбрасываемые поршневыми двигателями внутреннего сгорания в атмосферу. Снижение их вредного воздействия на природу также является первостепенной задачей современного двигателестроения.

Частичного решения указанных проблем можно добиться, преобразовав стандартный четырёхтактный рабочий цикл в комбинированный шеститакт-ный. Более полное использование термохимической энергии топлива применением шеститактного комбинированного рабочего цикла, предложенного в настоящем исследовании, позволяет повысить не только мощностные, но и экономические показатели силовой установки, а также существенно снизить дымность и токсичность, выбрасываемых в атмосферу газов.

В ходе выполнения диссертационной работы:

1. Разработана термодинамическая модель шеститактного рабочего цикла, теоретически оценена эффективность введения в рабочий цикл дополнительных тактов и подтверждена возможность более полного использования энергии топлива.

2. Разработана математическая модель рабочего цикла комбинированного шеститактного двигателя, решение которой реализовано в системе визуального проектирования SIMULINK пакета MATLAB. Сравнение математического и натурного экспериментов подтвердило адекватность модели с достоверностью не менее 95 %.

3. На базе четырёхтактного поршневого ДВС создан работоспособный одноцилиндровый двигатель, с системой для подачи в цилиндр воды, в котором реализован комбинированный шеститактный рабочий цикл.

4. Создана экспериментальная установка для исследования рабочего процесса шеститактного двигателя, которая позволила определять мощностные, экономические и экологические показатели в функции параметров впрыскивания воды.

5. Проведен натурный эксперимент на 27 режимах работы двигателя. Впервые получены индикаторные диаграммы комбинированного шеститактного двигателя. Найдены полиномиальные уравнения, адекватно (с достоверностью не менее 95 %) описывающие зависимость частоты вращения коленчатого вала ШД, показателя политропы процесса сжатия рабочего тела в нем, а также дымности и токсичности выбрасываемых из него газов от: давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр.

6. Установлен (с помощью математического эксперимента) характер изменения индикаторной мощности, литровой индикаторной мощности, среднего индикаторного давления, индикаторного КПД, удельного индикаторного расход топлива и удельного индикаторного расхода воды в зависимости от давления, количества и момента начала впрыскивания воды в цилиндр.

При номинальной частоте вращения коленчатого вала максимальное среднее индикаторное давление достигается, если давление впрыскивания воды равно 23 МПа; впрыскивание начинается за 20 град ПКВ до ВМТ; цикловая подача воды составляет 0,63 г за цикл.

7. Проведенный при указанных значениях перечисленных факторов натурный эксперимент показал, что комбинированный шеститактный поршневой

139 двигатель обеспечивает получение следующих индикаторных показателей: индикаторная мощность — 29 кВт; литровая индикаторная мощность — 20,30 кВт; среднее индикаторное давление - 1,39 МПа; индикаторный КПД — 0,59, удельный индикаторный расход топлива 116,8 г/(кВт-ч). Удельный индикаторный расход воды на этом режиме составляет 1,11 кг/(кВт-ч).

Таким образом, реализация шеститактного комбинированного рабочего цикла позволила повысить индикаторную мощность базового дизеля на 11,5 %, среднее индикаторное давление на 63,5%, индикаторный КПД на 34% и снизить удельный индикаторный расход топлива на 33,2%.

При этом происходит снижение дымности отработавших газов на 35 %, концентрации оксида углерода и углеводородов — на 50 %; оксидов азота - на 40%.

Материалы диссертационного исследования используются при выполнении НИОКР в НПК «Агродизель» г. Москва, при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при чтении отдельных разделов лекций по дисциплинам «Двигатели военной автомобильной техники», «Конструкция силовых установок многоцелевых гусеничных и колесных машин» и «Теплотехника» в Челябинском высшем военном автомобильном командно-инженерном училище. f: Н: Ф ^ ^ ^

Принцип действия силовой установки, предложенной автором и исследованной в диссертации, уже сегодня может быть реализован на стационарных ДВС-электростанциях и других стационарных объектах, где источником механической энергии являются двигатели внутреннего сгорания. Для изготовления предложенного двигателя не требуется технологического переоснащения предприятия.

Наиболее технологичными в компоновочном плане будут шести и двенадцати цилиндровые двигатели (на этих двигателях углы развала шатунных шеек коленчатого вала составят 180 и 90 градусов). Шеститактный цикл позволяет легко выполнить шестицилиндровый двигатель с оппозитной компоновкой, что дает возможность уменьшить вертикальные габариты двигателя.

Другой важнейшей задачей является разработка в перспективе компактной замкнутой системы питания шеститактного двигателя водой. Эта система должна обеспечивать конденсацию и очистку используемой воды с минимальными потерями. С технологической точки зрения в современных условиях это вполне осуществимо.

Весьма перспективным может быть направление форсирования двигателей применением шеститактного комбинированного цикла. Если впрыскивать вместе с водой в цилиндр такого двигателя небольшую порцию топлива, хотя бы 10-15% от основной, то мощность будет существенно возрастать. Перегретые пары воды будут активно участвовать в окислительных процессах органического топлива.

Каждое конкретное из приведенных предложение представляет собой серьезную самостоятельную инженерно-экономическую задачу, решение которой выходит за рамки настоящего исследования.

1. Автомобильные двигатели / Под ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977.-591 с.

2. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учеб. пособ. для вузов / Под ред. В.Н. Луканина. М.: ИНФРА - М, 1998. - 408 с.

3. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский М.: Наука, 1971. - 284 с.

4. Андреев Е.И. Расчет тепло- и массообмена в контактных аппаратах / Е.И. Андреев. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. 192 с.

5. Арав Б.Л. Повышение эффективности колесных и гусеничных машин совершенствованием и стабилизацией характеристик моторно-трансмиссионных установок / Б.Л. Арав // Дис. . .докт. техн. наук —Челябинск: ЮУрГУ, 2005.-394с.

6. Арнольд Л.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов / Л.В. Арнольд, Г.А. Михайловский, В.М. Селиверстов. М.: Высш. шк., 1979.-С. 422-437.

7. Богданов А.И. Повышение мощностных. экономических и экологических показателей силовых установок за счет утилизации теплоты отработавших газов / А.И. Богданов // Дис. .канд. техн. наук-Челябинск, 1999. — 180 с.

8. Большее Л.Н. Теория вероятностей и математическая статистика / Л.Н. Болынев. М.: Наука, 1987. - 284 с.

9. Большев Л.Н. Таблицы математической статистики / Л.Н. Большее, Н.В. Смирнов. М.: Наука, 1965. - 474 с.

10. Боровских Ю.И. Устройство автомобилей / Ю.И. Боровских, Ю.В. Бу-ралев, К.А. Морозов. М.: Высш. шк., 1988. - 288 с.

11. П.Бояджиев Д. Комплексная термоэкологическая оценка теплотехнических систем и ее влияние на выбор оптимального варианта: Тр. IX Межд. конф. по пром. энергетике / Д. Бояджиев. Бухарест, 1978. С. 3-8.

12. Брякотин Э.И. Обработка результатов эксперимента при испытаниях дизелей внутреннего сгорания: Учеб. Пособие / Э.И. Брякотин, А.С. Лоскутов. Барнаул. АлтПИ, 1990. - 90 с.

13. Брянский Л.Н. Краткий справочник метролога / Л.Н.Брянский, А.С Дойников М.: Изд-во стандартов, 1991. - 79 с.

14. Быстров О.И. Проблемы и способы более полного использования термохимической энергии топлива ДВС (постановка проблемы) / О.И. Быстров // Повышение экологической безопасности автотракторной техники.- Барнаул: PAT, АГТУ,2007.-С. 103-107

15. Быстров О.И. Способ повышения экономичности и улучшения экологических свойств ДВС/ О.И. Быстров, B.C. Кукис // Транспорт Урала.-2007. -№3 .-С. 22-24

16. Быстров О.И. Один из способов повышения эффективности ДВС / О.И. Быстров // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока. №2. -Новосибирск, 2008. - С.- 112-119.

17. Быстров О.И. Один из способов повышения эффективности ДВС / О.И. Быстров //Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Науч. вестник ЧВАИ. Вып. № 19. - Челябинск, 2007.-С. 12-16.

18. Вагнер В.А. Моделирование образования вредных веществ в цилиндре дизеля. / Математическое моделирование и исследование процессов в ДВС /

19. Под ред. В.А. Вагнера, Н.А. Иващенко, В.Ю. Русакова. Барнаул: АлтГТУ, 1997.-С. 84-100.

20. Валеев Д.Х. Двигатель КамАЗ 740.11-240 / Д.Х. Валеев // Грузовик. -1997. -№ 12.-С. 19-22.

21. Варшавский И.Л. Некоторые теоретические вопросы обеспечения малотоксичной работы автомобильных двигателей: Тр. Республиканской науч.-техн. конф. по проблемам развития автомобильного транспорта / И.Л. Варшавский. Ереван, 1966. - С. 166-192.

22. Варшавский И.Л. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля / И.Л. Варшавский, Р.В. Малов. М.: Транспорт, 1968. - 127 с.

23. Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения / А.С. Васильев. М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

24. Вознесенский В.А. Статические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В.А. Вознесенский. -М.: Статистика, 1974.- 192 с.

25. Вукалович М.П. Термодинамика / М.П. Вукалович, И.И. Новиков. М.: Машиностроение, 1972. -267 с.

26. Гоннов И.В. Теплообменники с жидкокристаллическим теплоносителем в двигателях Стерлинга / И.В. Гоннов, Н.И. Логинов, Ю.В. Локтионов и др. М.: ЦНИИатоминформ, 1989. - 46 с.

27. Гоннов И.В. Двигатель Стерлинга: возможности и перспективы / Развитие нетрадиционных источников энергии: Сб. трудов ИАТЭ / И.В. Гоннов, Ю.В. Локтионов. Обнинск, 1990. - С. 156-165.

28. Горская Л.В. Математическая статистика с элементами теории планирования эксперимента / Л.В. Горская, В.Н. Пицнова. Саратов: СПИ, 1975. -103 с.

29. Горшков A.M., Нестратова З.Н., Подольский А.Г. Процессы в открытых термодинамических системах / A.M. Горшков, З.Н. Нестратова, А.Г. Подольский // Машиностроение. 1987. - № 9. - С. 45-51.

30. ГОСТ 17.2.2.02-98 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин.

31. Груданов В.Я. Глушитель с утилизацией теплоты отработавших газов / В .Я. Груданов, В.Н. Цап, JI.T. Ткачев // Автомобильная промышленность — 1987.- №5.-С. 11-12.

32. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс /. С-Пб.: Питер, 2000. - 432 с.

33. Даниличев В. И. Расчетное определение характеристик двигателя Стерлинга / В. И. Даниличев и др. // Двигателестроение. -1984. № 6. - С. 5-7.

34. Данилов B.C. Оценка эффективности различных схем утилизации тепла в судовых дизельных установках / B.C. Данилов // Двигателестроение. -1984. -№9.-С. 12-15.

35. Двигатели внутреннего сгорания Кн. 3: Компьютерный практикум / Под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высш. шк., 1995. - 256 с.

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

37. Двигатели внутреннего сгорания. Кн.1. - Теория рабочих процессов / Под ред. В.Н.Луканина. - М.: Высш.шк., 1995. - 368 с.

38. Двигатели Стирлинга // Пер. с англ. Б.В. Сутугина / Под ред. В.М. Бро-дянского. М.: Мир, 1975. - 448 с.

39. Двигатели Стирлинга / Под ред. М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1977.- 150 с.

40. Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания / Под ред. В.М. Кондрашова-М.: Машиностроение, 1990-272 с.

41. Дмитриенко В.Д. Пути снижения расхода топлива и токсичности автомобильных двигателей / В.Д. Дмитриенко, Г.М. Савельев. М.: ИППК АП, 1981.-91 с.

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

43. Евдокимов Ю.А Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю.А. Евдокимов, В.И. Колеников, А.И. Тетерин. М.: Наука, 1980.-228 с.

44. Зажигаев JI.C. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента / Л.С. Зажигаев, А.А. Кишьян, Ю.И. Романников. М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.

45. Зайдель А.И. Элементарные оценки ошибок измерений / А.И. Зайдель. -Л: Наука, 1967.-217 с.

46. Зайцев А.П. Определение оптимальных условий работы термоэлектрических модулей / А.П. Зайцев, С.В. Зайцев, А.В. Махов // Повышение эффективности судовых энергетических установок: Сб. науч. трудов НИИВТ. — Новосибирск, 1989. С. 36-44.

47. Зайцев С.В. Оценка эффективности утилизационной установки / С.В.Зайцев // Исследование и методы повышения эффективности технической эксплуатации судовых энергетических установок: Сб. науч. трудов НИЖВТ. -Новосибирск, 1984.-174 с.

48. Зайцев С.В. Перспективная схема утилизации теплоты в энергетических установках речных судов / С.В. Зайцев // Дис. .канд. техн. наук. — JL, 1987 173 с.

49. Звонов В.А. Проблемы оценки дизеля как источника загрязнения окружающей среды дисперсным материалом / В.А. Звонов, Е.А. Симонова // Автостроение за рубежом 2002. - № 2. - С. 4-8.

50. Звонов В.А. Применение метода математического планирования эксперимента для оценки токсичности двигателя / В.А. Звонов, В.В. Фурса // Сб. «Двигатели внутреннего сгорания». Харьков: ХГУ, 1973. - Вып. 17. - С. 99-105.

51. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зедгинидзе. М.: Наука, 1976. — 390 с.

52. Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений / М.А. Земельман. -М.: Изд-во стандартов, 1991. 228 с.

53. Исерлис Ю.Э., Мирошников В.В. Системное проектирование двигателей внутреннего сгорания / Ю.Э. Исерлис, В.В. Мирошников. —Л.: Машиностроение, 1981. 255 с.

54. Коган А.Я., Петров Ю.В. Термодинамический анализ цикла двигателя Стирлинга / А.Я. Коган, Ю.В. Петров // Двигателестроение. -1985. № 2. - С. 36.

55. Козьминых В.А. Исследование элементов системы утилизации теплоты на базе двигателя Стирлинга для автомобильной техники / В.А. Козьминых // Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1994. - 122 с.

56. Кондратов В.М Тепловой расчет двухтактного карбюраторного ДВС / В.М. Кондратов, С.В. Андреев. Владимир, 1990. - 32 с.

57. Коссов М.А Современное состояние автомобильных газотурбинных двигателей за рубежом / М.А. Коссов, Г.А. Аверин, А.И. Перетурин // Автомобильные двигатели: Обзорная информация. НИИавтопром. -1984. №12. - 45 с.

58. Котенко Э.В. разработка математической модели и методики расчета аккумуляторов теплоты на фазовом переходе / Э.В. Котенко // Дис. .канд.техн. наук. Воронеж, 1996. - 125 с.

59. Кузнецов Е.С Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для ВУЗов / Е.С. Кузнецов, В.П. Воронов, А.П. Болдин. М.: Транспорт, 1991. - 413 с.

60. Кукис B.C. Двигатель Стирлинга как утилизатор теплоты отработавших газов / B.C. Кукис // Автомобильная промышленность. 1988. - № 9. -С. 19-20.

61. Кукис В.С Некоторые результаты испытаний двигателя Стирлинга размерностью 3,0/6,5 / B.C. Кукис, В.И. Вольных // Двигателестроение. 1984. -№10.-С. 12-15.

62. Кукис В.С ДВПТ размерностью 2,1/5,5 с электрическим выходом мощности / B.C. Кукис, В.А. Гусятников, Н.М. Шарипов // Тез. всесоюзной науч,-техн. конф. "Перспективы развития комбинированных двигателей ." (23-25 сентября 1987 г.). -М, 1987. С. 115.

63. Кукис B.C. Системно-термодинамические основы применения двигателей Стерлинга для повышения эффективности силовых и теплоиспользующих установок мобильной техники / B.C. Кукис // Дис. . д-ра техн. наук. — Челябинск, 1989,-461 с.

64. Кукис B.C. Свидетельство на полезную модель / B.C. Кукис, К.Г. Черных, Д.В. Стрельчик и др. // RU 17946 U1 F 02 G 5/02. Опуб. 10.05.2001, бюл. №13.

65. Кукис B.C. Энергетические установки с двигателем Стерлинга в качестве утилизатора тепловых потерь / B.C. Кукис Челябинск: ЧВВАИУ, 1997. -122 с.

66. Кукис B.C. Паровой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС / B.C. Кукис, P.P. Гизатулин, Минкович Е.А. и др. // Свидетельство на полезную модель. RU 21070, U1, 7 F 01 G 5/02. Опуб. 20.12.2001, бюл. №35.

67. Кукис B.C. Свидетельство на полезную модель / B.C. Кукис, Д.С. Не-знаев, А.В. Ивойлов и др. // RU 21219 U1, 7 F 01 G 5/02. Опубл. 27.12.2001, бюл. №36.

68. Кукис B.C. Термодинамический цикл ДВПТ на базе двигателя ММВЗ-31121 / B.C. Кукис, Д.С. Незнаев, А.В. Ивойлов и др. // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Науч. вестник ЧВАИ, Челябинск, 2000 Вып. 9. - С. 103-106.

69. Кукис B.C. Стабилизация теплового режима работы каталитического нейтрализатора / B.C. Кукис, Д.В. Нефедов // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Науч. вестник ЧВАИ. — Вып. 12. Челябинск, 2001. - С. 37-45.

70. Кукис B.C. Утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты / B.C. Кукис, В.В. Руднев, M.JI. Хасанова и др. // Свидетельство на полезную модель. RU 21068 U1 7F 01 К 7/00. Опубл. 20.12.2001. Бюл. №35.

71. Кукис B.C. Двигатель для утилизации теплоты отработавших газов / B.C. Кукис, А.Б. Смолин, А.И. Богданов // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. Т. 1. - Москва, 2000. - С. 56-57.

72. Кукис B.C. Утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты / B.C. Кукис, А.Б. Смолин, Ю.Ф. Коваленко // «Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин»: Науч. вестник ЧВАИ. Вып. № 9. - Челябинск, 2000. - С. 6-9.

73. Кукис B.C. Повышение экологической безопасности двигателей мобильной техники / B.C. Кукис, M.JI. Хасанова. // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ). М.,-2001. С. 130-132.

74. Кукис B.C. Свободнопоршневой паровой термоэлектрогенератор для утилизации теплоты отработавших газов ДВС / B.C. Кукис, M.JI. Хасанова, В.А. Дерябин и др. // Свидетельство на полезную модель. RU 26600 U1, 7 F 01 G 5/02. Опубл. 10.12.2002. Бюл. №34.

75. Куколев М.И. Проектный анализ тепловых аккумуляторов / М.И. Ку-колев // Дис. .канд.техн. наук. — Киев, 1996. 113 с.

76. Куртанзон А.Г. Судовые комбинированные энергетические установки /

77. A.Г. Куртанзон, Б.С. Юдовин. Л.: Судостроение, 1981. - 216 с.

78. Лев Ю.Е. Исследование поршневого регенеративного двигателя / Ю.Е. Лев // Дис. .канд. техн. наук. — Барнаул, 1971. 163 с.

79. Лев Ю.Е. Эксендер / Ю.Е.Лев, Ю.Д. Юнда // Исследование поршневых двигателей. Ангарск: АФ ИЛИ, 1971. - С. 7-10.

80. Левенберг В.Д. Аккумулирование тепла / В.Д. Левенберг. М.: Наука, 1991.-83 с.

81. Луканин В.Н. Промышленно-транспортная экология: Учеб. Для вузов /

82. B.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко. — М.: Высш. шк., 2001. -273 с.

83. Лушпа А.И. Автомобильные газотурбинные двигатели: Учебное пособие / А.И. Лушпа. М.: МАДИ, 1986. - 85 с.

84. Лыков А.В. Теория теплопередачи / А.В. Лыков. М.: Высш. шк., 1967. -600 с.

85. Лыков А.В. Теория тепло- и массопереноса / А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. -Л.: Наука, 1963. 535 с.

86. Марков В.А. Экологические показатели ДВС / В.А. Марков, С.А. Аникин, Е.А. Сиротин // Автомобильная промышленность. -2002. № 2. - С. 13-15.

87. Марченко А.П. Выбор определяющих параметров комбинированного дизеля с системой вторичного использования теплоты / А.П. Марченко // Дис. . канд. техн. наук. Харьков, 1984. - 258 с.

88. Математическое моделирование и исследование процессов в ДВС / Под ред. В.А. Вагнера, Н.А. Иващенко, В.Ю. Русакова. Барнаул: АлтГТУ, 1997. -198 с.

89. Медведков В.И. Автомобили КамАЭ-5320, КамАЭ-4310, Урал-4320: Учеб. Пособие / В.И. Медведков, С.Т. Билык, Г.А. Гришин. М.: ДОСААФ, 1987.-372 с.

90. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов // Методические указания. РДМУ 109-77. — М.: Изд-во стандартов, 1978. 47 с.

91. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. — М.: Энергия, 1977. 344 с.

92. Надежность и эффективность: Справочник. Т.1. - М.: Машиностроение, 1988.-224 с

93. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов /В.В. Налимов, Н.А. Чернова. М.: Наука, 1965, - 340 с.

94. Нефедов Д.В. Методика расчета двухфазных тепловых аккумуляторов для системы выпуска поршневого двигателя / Д.В. Нефедов // Воен. автомоб. ит. Рязань, 2001. - 15 с.:Деп. В РГАНТИ 25.06.01, №В4721.

95. Николаев JI.A. Системы подогрева тракторных дизелей при пуске / JI.A. Николаев, А.П. Сташкевич, И.А. Захаров. М.: Машиностроение, 1977. -191 с.

96. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей / А.В. Николаенко. М.: Колос, 1984. - 335 с.

97. Новоселов A.JI. Основы инженерной экологии в двигателестроении: Учеб. пособ. / A.JI. Новоселов, А.А. Мельберт, C.JI. Беседин Барнаул: АлтГ-ТУ, 1993.-99 с.

98. Новоселов A.JI. Снижение токсичности автотракторных дизелей: Учеб. пособ. по целевой подготовке специалистов ДВС / A.JI. Новоселов, С.В. Новоселов, A.JI. Мельберт, А.В. Унгефук. Барнаул: Алт. ГТУ, 1996. — 122 с.

99. Огородников Б.Б. Тепловой баланс малоразмерного дизеля с частичной теплоизоляцией внутрицилиндровых процессов /Б.Б. Огородников и др. // Двигателестроение. 1986. - № 8. - С. 3-5.

100. Озимов П.Л. О проблемах и перспективах создания адиабатных дизелей / П.Л. Озимов, В.К. Ванин // Автомобильная промышленность. — 1984. № 3. — С. 3-5.

101. Орехов В.А. Разработка и исследование аккумулятора теплоты фазовых переходов для речных судов / В.А. Орехов // Дис. .канд.техн. наук. -Владимир, 1994. 123 с.

102. Орлин А. С., Круглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / А. С. Орлин, М.Г. Круглов. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

103. Орунов Б.Р. Разработка комбинированного двигателя Стирлинга с рабочим поршнем двойного действия и оптимизация его теплообменников и привода / Б. Р. Орунов // Дис. . .канд. техн. наук. М., 1985. - 143 с.

104. Основные математические формулы: Справочник / Под общ. ред. Ю.С. Богданова Минск: Выща шк., 1988. - 269 с.

105. Панталоне И.Н. Аккумулирование энергии за счет теплоты плавления солей: изучение компактного теплообменника с кристаллизацией соли / И.Н. Панталоне // Пер. с итал. М.: Мир, 1979. — 113 с.

106. Пат. 4219075 США,МКИ С 09 К 5/00. Теплоаккумулирующее устройство. Т. 997. - №4. Опубл. 26.08.80 ; НКИ 70-134. - 3 с.

107. Пат. 4249592 США,МКИ С 09 К 5/00. Высокотемпературное хранение тепла и система восстановления. Т. 1003. - №2. Опубл. 10.02.81; НКИ 13-56. — 6 с.

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

109. Петриченко P.M. Рабочие процессы поршневых машин / P.M. Петриченко, В.В. Оносовский. Л.: Машиностроение, 1972. - 168 с.153

110. Петухов В.А., Данилов B.C. Термодинамическая оценка систем утилизации теплоты отработавших газов в судовых дизельных установках / В.А. Петухов, B.C. Данилов // Двигателестроение. 1987. - № 5. - С. 7-11.

111. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры — Т. 1. Теория и расчет / П.И. Пластинин.-М.: Колос, 2000. - 456 с.

112. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров / П.И. Пластинин.- ВО «Агропромиздат», 1987. — 271 с.

113. Поликер Б.Е. О повышении экономичности и снижении токсичности отработавших газов дизелей / Б.Е. Поликер, JI.JI. Михальский // Грузовик. -1997.- № 10.-С. 29-31.

114. Попырин J1.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок / J1.C. Попырин. М.: Энергия, 1978. — 416 с.

115. Приходько М.С. Температура выхлопных газов адиабатизированного двигателя / М.С. Приходько, В.В. Староверов, О.В. Дрижеев. // Волгоградский политехи, ин-т. Волгоград, 1986. — 8 с. — Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаш 18.09.86., № 1742-ТМ.

116. Пьезоэлектрический двухлучевой индикатор давления типа 2780-S: Руководство по эксплуатации. — Будапешт: Орион-КТС, 1978. — 88 с.

117. Разоренов Г. И. Выбор масштабов при моделировании / Г. И. Разоренов. -М.: Советское радио, 1973. 160 с.

118. Ридер Г. Двигатели Стирлинга / Г. Ридер, Ч. Хупер // Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-464 с.

119. Руднев В.В. Утилизации теплоты отработавших газов автомобильных двигателей /В.В. Руднев, M.JI. Хасанова, А.Б. Смолин // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Сб. науч. тр. МА-ДИ (ГТУ). М.,-2001. С. 168-173.

120. Селиверстов P.M. Утилизация тепла в судовых дизельных установках / P.M. Селиверстов. Л.: Судостроение, 1973. - 256 с.

121. Семенов Н.Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения / Н.Н. Семенов. -М.: Знание, 1969. 126 с.154

122. Смолин А.Б. Система утилизации теплоты автомобильных двигателей / А.Б. Смолин, В.В. Руднев, M.JI. Хасанова // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Сб. науч. тр. / МАДИ (ГТУ). М.,-2001. — С. 165-167.

123. Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности: Под ред. А.Ф. Шеховцева / Ф.И. Абрамчук, А.П. Марченко и др. Киев: Техника, 1992 - 27 с.

124. Теплотехника / Под ред. В.Н. Луканина . 2-е изд. перераб. — М.: Высш. шк., 2000. - 671 с.

125. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента / В.Б. Тихомиров. -М.: Легкая индустрия, 1974, 264 с.

126. Транспортные машины с газотурбинными двигателями / Под ред. Н.С Попова. — Л.: Машиностроение, 1987. — 259 с.

127. Уокер Г. Двигатели Стирлинга / Г. Уокер // Пер. с англ. Б.В. Сутугина, Н.В. Сутугина. — М.: Машиностроение, 1985. — 408 с.

128. Химический энцеклопедический словарь /Под ред. И.Л. Киунянца. -М.: Сов. энциклопедия, 1983. 103 с.

129. Химия нефти и газа: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.А. Проскурякова, А.Е. Драбкина. Л.: Химия, 1989. - 301 с.

130. Хортов В.П. Новый взгляд на токсичность автомобильных двигателей в условиях городского движения / В.П. Хортов // Грузовик. 2000. - № 5. — С. 8-11.

131. Хортов В.П. Новый взгляд на экологическую опасность АТС / В.П. Хортов // Автомобильная промышленность. — 2000. № 6. — С. 22-24.

132. Храпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные парогенераторы / А.С. Храпченков. Л.: Судостроение, 1979. - 280 с.

133. Цветкова Н.И. Об использовании энергии отработавших газов после газовой турбины в силовых установках / Н.И. Цветкова // Энергомашиностроение. — 1964.-№6.-С. 41-45.

134. Шахидулла С.А. Оценка уменьшения расхода топлива в карбюраторном двигателе при использовании бензоэтановой смеси и системы утилизации теплоты / С. А. Шахидулла // Дис. .канд. техн. наук. Харьков, 1985. — 209 с.

135. Шейпак А.А. Характеристика утилизационных паровых турбин двигателей внутреннего сгорания / А.А. Шейпак // Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Тез. межвузовской науч.- техн. конф. Челябинск, 1991. С. 72-73.

136. Шокотов Н.К. Основы термодинамической оптимизации транспортных дизелей / Н.К. Шокотов. Харьков: Висща шк., 1980. - 119 с.

137. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС / Под общ. ред. P.M. Петриченко. — JL: Машиностроение, 1990. — 328 с.

138. Эффект теплового взрыва в сверхкритической воде / А.А. Востриков, Д.Ю. Дубов, С.А. Псаров // Информационный материал НИР (грант № ЗН—119— 01) Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2001.

139. El Masri М.А. Energy Analyses of Combined Cycles: Part 1 - Air - Coled Brayton — Cycled Gas Turbines / M. A. El - Masri // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 1987. - № 2. - P. 228-238.

140. Kittelson D.B. Formation of nanoparticles during exhaust dilution / D.B. Kittelson Abdul-Khalek I // EFI Members conference " Fuels, Lubricants, Engines & Emissions' 1999. - January 18-20. - 13 p.

141. James C. A comparison of the Bader-Deuflhard and the Cash-Karp Runge-Kutta integrators for the GRI-MECH 3.0 model based on the chemical kinetics code Kintecus. / C. James. T. Ianni // Vast Technologies Development, Inc., US, 1999. -P.84-91.

142. Jennifer C. Reitz MODELING SPRAY Atomization With The Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor Hybrid Model / C. Jennifer, R. Beale // Engine Research Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, USA, 2001. P. 98105.

143. Performance simulation and gas dynamics. // WAVE. Product description. Ricardo Software, 2004. 94 p.

144. Meijer R.J. The Philips Stirling engine / R.J. Meijer // De ingenieur. 1969. -№ 19.-P. 81-93.

145. Willard W. Pulkrabek Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine // Prentice Hall, Upper Saddle River. New Jersey, 2003. P. 111-119.157