автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Теория и практика применения в автотранспортных средствах тепловых аккумуляторов фазового перехода

На правах рукописи

Шульгин Василий Валентинович

Теория и практика применения в автотранспортных средствах тепловых аккумуляторов фазового перехода

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете и Военном инженерно-техническом университете

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ

доктор технических наук профессор Ложкин В.Н.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук профессор

Защита состоится 12 апреля 2005 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д 212.223.02 при Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 190103, Санкт-Петербург, ул. Курляндская, дом 2/5, ауд.340

Факс (812) 316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета

Иванченко А.А.

Доктор физико-математических наук профессор Лукьянов В.Д.

Заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук профессор Николаенко А.В.

Ведущая организация: ООО «Центральный научно-исследовательский дизельный институт»

Автореферат разослан « 4 » марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.223.02

кандидат технических наукдоцент

Репин СВ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Роль автомобильного транспорта (AT) в обеспечении эффективного функционирования производства возрастает в последнее время ускоренными темпами. Поставленная Президентом РФ стратегическая задача об удвоении за десятилетие валового внутреннего продукта страны может быть успешно решена только при слаженном взаимодействии всех отраслей экономики, в том числе и AT.

Большинство современных грузовых автомобилей и автобусов оснащается дизельными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Дизельные двигатели, являясь важнейшей составной частью мировой экономики, потребляют значительную долю производимых горюче-смазочных материалов нефтяного происхождения и отработавшими газами (ОГ) наносят существенный урон окружающей среде. На долю AT в крупных городах приходится до 80% от общего объема выбросов вредных веществ в окружающую среду. Все возрастающее влияние антропогенной нагрузки на окружающую среду может иметь крайне отрицательные последствия для жизни человечества, сохранения Homo sapiens как биологического вида. Согласно оценкам экспертов Всемирной организации здравоохранения, три четверти всех болезней человека обусловлены неблагополучным состоянием окружающей среды, нарушением естественных связей в природе вследствие ее загрязнения продуктами деятельности цивилизации. Поэтому одной из актуальных проблем в области эксплуатации автотранспортных средств (АТС) является проблема их экологической безопасности.

При оснащении АТС каталитическими нейтрализаторами (КН) эффективность превращения вредных продуктов неполного сгорания топлива в том

числе тяжелых полициклических ароматических углеводородов, альдегидов) достигает 80-95%, что представляет собой достаточно высокий экологический эффект. Однако КН обладают существенным недостатком, который заключается в том, что эффективность очистки ими вредных веществ ОГ во многом определяется температурой реактора. В свою очередь характер тепловой нагрузки КН зависит от режима работы ДВС. В условиях сложного городского движения ДВС работают, как правило, на неустановившихся режимах с непрерывным изменением во времени крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала. При этом практически возможны любые их сочетания, допустимые для данного двигателя. В связи с этим при эксплуатации АТС из общей проблемы их экологической безопасности можно выделить более частную, но весьма значимую проблему оптимизации тепловой нагрузки КН в целях скорейшего выхода матрицы конвертора на эффективный режим работы.

Другой актуальной проблемой эксплуатации АТС является проблема пуска их ДВС при безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей среды. Ее актуальность вытекает из климатогеографических особенностей РФ. В северных и северо-восточных районах страны, которые относятся к зоне сурового климата, про-

должительность морозного периода составляет 240-270 дней в году, а число дней со средней многолетней температурой ниже -15°С - 184 дня в году. Средние и абсолютные годовые минимумы температуры в этих районах равны - (40/60)°С. Рассматриваемая проблема является одной из наиболее сложных проблем, возникающих в процессе зимней эксплуатации автомобильной техники. Очень часто она имеет и социальное значение, поскольку в процессе зимней эксплуатации АТС пуск ДВС может представлять собой изнурительную процедуру, продолжающуюся длительное время.

Сформулированные проблемы экологической безопасности АТС и пуска их ДВС при безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей среды имеют тесную связь. Пуск ДВС АТС при его безгаражном хранении зимой должен удовлетворять требованиям экологической и технической безопасности. При этом функционирование устройств, облегчающих пуск дизеля в условиях низких температур, с одной стороны, обеспечивает защищенность ДВС от воздействий суровых климатических условий, а с другой стороны, приводит к необходимости защиты самой окружающей природной среды от воздействия вредных выбросов, выделяемых этими устройствами.

Рассматривая вышеуказанные проблемы с точки зрения теории безопасности АТС и объединяя их в одну крупную научную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, - проблему повышения технико-экологической безопасности АТС путем адаптации их к эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды и городского цикла движения - можно констатировать об ее актуальности.

Цель исследования. Разработка научно-технической методологии расчета и конструирования бортовых энергетических систем с тепловыми аккумуляторами фазового перехода плавление-кристаллизация (ТАФП), в основу которой положены взаимосвязанные физико-химические процессы и явления, протекающие в дизельном двигателе, ТАФП и КН, базирующейся на комплексных теоретических и экспериментальных исследованиях и направленной на повышение технико-экологической безопасности АТС в эксплуатации путем адаптации их к условиям низких температур окружающей среды и городского цикла движения.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являются бортовые энергетические системы с ТАФП (ДВС-ТАФП, КН-ТАФП), смонтированные на АТС.

Решение поставленных в исследовании задач осуществлялось с использованием феноменологического анализа, методов экспертных оценок, математического моделирования, теории подобия явлений тепломассообмена, теории гидромеханики и обработки результатов экспериментов.

Научная новизна работы. Разработаны научная концепция повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и охлаждающей жидкости (ОЖ) автотракторных дизелей; методика расчета основных

исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей; методика выбора теплоаккумулирующего материала (ТАМа); структура показателей эффективности бортовых ТАФП; математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки ДВС и термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ с ТАФП, теплообменник которых конструктивно состоит из коаксиально расположенных цилиндрических «кольцевых» капсул с кольцевыми зазорами для прохода жидкого или газообразного теплоносителя; методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП, а также обоснована целесообразность использования переохлажденных жидкостей в качестве ТАМов и получены результаты экспериментальных исследований и опыта внедрения систем предпускового разогрева двигателей ряда автомобилей с применением ТАФП.

Значимость для теории и практики. Разработанные научная концепция повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей; математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки дизелей и термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ с ТАФП; методики расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей и систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП, а также методика выбора ТАМа в совокупности составляют основу научно-технической методологии расчета и конструирования бортовых энергетических систем с ТАФП. Данная методология значительно обогащает теорию эксплуатации АТС.

Результаты исследования использованы в нормативном документе Госстроя России - Своде правил по проектированию и строительству СП 12-104-2002 «Механизация строительства. Эксплуатация строительных машин в зимний период» и включены в курс лекций «Системы ДВС», читаемый студентам Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Образцы разработанных систем предпускового разогрева двигателей автомобилей с ТАФП успешно прошли натурные испытания и эксплуатировались в зимний период на городском автобусе ЛиАЗ-5256, автомобилях УАЗ-31514 и МАЗ-5433.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:

• общее состояние и анализ проблемы повышения технико-экологической безопасности АТС;

• результаты теоретического анализа протекания действительного термодинамического цикла на примере автотракторных дизелей и особенностей функционирования их систем и механизмов в условиях низких температур окружающей среды;

• научная концепция повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей, основанная на широком применении бортовых ТАФП;

• методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей;

• результаты теоретических исследований по проблеме выбора оптимального ТАМа для бортового ТАФП;

• обоснование применимости переохлажденных жидкостей в качестве ТАМов, позволяющих создать принципиально новый ТАФП с санкционированной (управляемой) кристаллизацией ТАМа, происходящей с выделением скрытой теплоты фазового перехода плавление-кристаллизация;

• структура показателей эффективности бортовых ТАФП;

• математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей и термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ с ТАФП, теплообменник которых конструктивно состоит из ко-аксиально расположенных цилиндрических «кольцевых» капсул с кольцевыми зазорами для прохода жидкого или газообразного теплоносителя;

• методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП;

• результаты экспериментальных исследований, опыта внедрения и эксплуатации систем предпускового разогрева ДВС ряда автомобилей с применением ТАФП.

Обоснованность и достоверность результатов исследований. Достоверность результатов исследований подтверждается данными натурных испытаний и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность.

Апробаиия работы. Основные результаты работы заслушаны и обсуждены на 4-й и 5-й международных конференциях «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» (СПбГАСУ; 2000, 2002 г.г.); международной конференции «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (ПетрГУ, 2001 г.); постоянно действующих научно-техническом семинарах стран СНГ «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» (СПбГАУ; 1997, 1999 г.г.); 1-м и 2-м Всероссийских научно-технических семинарах «Экологизация автомобильного транспорта» (МАНЭБ; 2003, 2004 г.г.); научно-методических семинарах «Нормирование и контроль экологических показателей выбросов автотранспортных средств» (ГГО имени А. И. Воейкова, НПК «Атмосфера»; 2001-2004 г.г.); заседании Технического комитета по стандартизации (ТК-376) «Эксплуатация строительно-дорожных машин и оборудования» Госстроя России (2002 г.); 58-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ (2001 г.); 51-й и 54-й международных научно-технических конференциях молодых ученых и студентов СПбГАСУ (1997, 2000 г.г.); научно-технических семинарах и конференции «Научные и практические вопросы совершенствования эксплуатации мобильных машин в современных условиях» (БИТУ; 1999-2001 г.г.); расширенном заседании кафедры организации перевозок,

управления и безопасности на автомобильном транспорте СПбГАСУ (2004 г.). Отдельные результаты исследований, представленные в диссертации, докладывались на заседаниях научно-технических советов АО «Онежский тракторный завод» (г. Петрозаводск, 1996 г.); ОАО «Лесинвест» (Санкт-Петербург, 1995-1998 г.г.), ООО «Ликин-ский автобус» (г. Ликино-Дулево Московской обл., 2002 г.); Комитета по транспорту Администрации Санкт-Петербурга (1997-2003 г.г.); Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс» (2000-2003 г.г.); ОАО «55 Металлообрабатывающий завод» (Санкт-Петербург, 1997-2004 г.г.) и обсуждались в работе «круглых столов» на международной выставке «Мир автомобиля» (Санкт-Петербург, 2002 г.) и VII Международном салоне промышленной собственности «Архимед-2004» (г. Москва, 2004 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 41 печатной работе, в том числе в одной монографии. Получено 10 патентов РФ на изобретения и разработан один нормативный документ федерального уровня.

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в Автобусном парке № 3 - филиале Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс», ОАО «55 Металлообрабатывающий завод» (Санкт-Петербург), ОАО «Пяозерский леспромхоз» (Республика Карелия) и учебном процессе Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, а также использованы в нормативном документе Госстроя России - СП 12-104-2002 «Механизация строительства. Эксплуатация строительных машин в зимний период» и изложены в монографии «Тепловые аккумуляторы автотранспортных средств».

Структура и объем _работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы -501 страница, в том числе 361 страница машинописного текста, 70 рисунков, 70 таблиц, 13 страниц приложений, список использованной литературы из 270 наименований на 25 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель исследований и научная новизна; изложены основные положения, выносимые на защиту; дана краткая аннотация работы.

В первой главе «Общее состояние проблемы и ее анализ. Цель и задачи исследования» выполнен анализ состояния проблемы экологической безопасности АТС и вопросов технической эксплуатации АТС в условиях низких температур окружающей среды, приведены результаты исследования состояния проблемы предпусковой тепловой подготовки двигателей городских автобусов в Санкт-Петербурге, а также изложены цель и задачи исследования.

Интенсивный процесс автомобилизации общества, начавшийся со второй половины XX столетия, предопределил две четко выраженные и противоречивые тенденции. С одной стороны, достигнутый уровень автомобилизации, отражая технико-экономический потенциал общества, способствовал удовлетворению социальных потребностей населения в транспортных услугах, а с другой - обусловил увеличение масштаба негативного воздействия на общество и окружающую среду, приводя к нарушению экологического равновесия на уровне биосферных процессов. Очевидная позитивность первой тенденции повлекла за собой ярко выраженные нежелательные последствия. Таким образом, на рубеже XX-XXI веков повсеместно проявила себя и обосновалась новая угроза жизненно важным интересам личности, общества, государств - реальная экологическая опасность для жизнедеятельности, связанная с достигшим гигантских масштабов уровнем автомобилизации.

Экологический ущерб от автомобилизации обусловлен такими факторами, как выбросы вредных веществ с ОГ, шумовое и вибрационное воздействия, электромагнитное излучение и отходы от эксплуатации. По сведениям Государственного Комитета РФ по охране окружающей среды, доля автомобильного транспорта в наносимом экологическом ущербе составляет 63%: в химическом загрязнении среды обитания -95%, шумовом - 49,5%, в воздействии на климат - 68 %. Однако наиболее существенным, сложным и труднорешаемым с точки зрения создания технических устройств по его минимизации является такой фактор экологического ущерба, как эмиссия вредных веществ с ОГ ДВС автомобиля. Поэтому все исследования, связанные с экологизацией АТС и выполняемые в рамках диссертационной работы, посвящены, главным образом, уменьшению выбросов вредных веществ с ОГ дизелей.

Решению проблемы экологической безопасности АТС посвящены труды И.Л. Варшавского, Р.В. Малова, В.А. Звонова, В.И. Смайлиса, В.И. Ерохова, В.А. Щетины, В.Б. Беляева, Н.Я. Говорущенко, Э.И. Слепяна, В.Н. Луканина, Ю.В. Трофи-менко, А.В. Николаенко, Ю.Б. Свиридова, В.Н. Ложкина, Н.С. Буренина, А.А. Иванченко, О.И. Демочки, А.И. Саватеева, А.И. Преснова, М.В. Волкодаевой, В.Д. Николаева, Б.Д. Ефремова, Ю.М. Мохнаткина, Л.Р. Сонькина, Ю.В. Галышева, В.А. Рога-лева, В.Н. Денисова, Н.И. Иванова, B.C. Шкрабака, В.М. Заводчикова, А.А. Кулешова, В.Ю. Коптева, Р.Э. Дашко, П.Н. Махараткина, А.А. Капустина, В.В. Дыбка, Г.М. Левкина, В.В. Сердюка, Л.А. Ашкинази, Е. Силоша, И. Мерца, Ю. Якубовского и многих других ученых.

С точки зрения возможных путей решения проблемы экологической безопасности АТС принципиально важным является то, что степенью загрязнения окружающей среды можно управлять. Этапным моментом для большинства стран мира в этом плане можно считать разработку и внедрение специальных природоохранных стандартов, регламентирующих допустимые величины (нормы) выбросов, а также методы и средства контроля токсичности ОГ в условиях производства и эксплуатации авто-

мобилей. В связи с этим в центре решения данной проблемы стоит вопрос о поэтапном нормировании вредных выбросов АТС в зависимости от технологической готовности автомобилестроительных и нефтеперерабатывающих заводов.

Анализ литературных источников показал, что из всех способов борьбы с вредными выбросами ДВС нейтрализация ОГ после их выпуска из цилиндра двигателя является сегодня одним из самых распространенных в мире способов. Однако при эксплуатации КН возникает серьезная техническая проблема. Как отмечалось выше, эффективность работы КН во многом определяется температурой реактора, в котором протекают химические реакции нейтрализации - окисления продуктов неполного сгорания. В свою очередь характер тепловой нагрузки КН зависит, прежде всего, от режима работы ДВС АТС, характеризуемого в рассматриваемом случае изменяющимися во времени и в широких пределах параметрами ОГ - массовым расходом G2 и их температурой Тг. Поэтому в процессе эксплуатации автомобиля эффективность каталитической очистки существенно изменяется.

Анализ изложенного в диссертации материала позволяет сделать вывод о том, что проблема экологической безопасности АТС является проблемой мирового масштаба и имеет объективный характер. Решение данной проблемы на современном этапе возможно за счет целенаправленной и комплексной отработки целого ряда взаимосвязанных между собой научно-технических, технологических, организационных и социальных вопросов на основе фундаментальных и прикладных теоретических и экспериментальных исследований.

Проблеме пуска ДВС мобильных машин при их безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей среды посвящены работы Г. С. Лосавио,

A.M. Бородича, Н.В. Семенова, Г.В. Крамаренко, В.А. Николаева, А.И. Шаталова, Л.Г. Анискина, МЛ. Минкина, А.Н. Моисейчика, Л.Г. Резника, В.Н. Карнаухова,

B.Г. Холявко, Г.М. Ромалиса, А.И. Яговкина, И.О. Вашуркина, В.А. Бульканова,

C.М. Квайта, ЯЛ. Менделевича, Ю.П. Чижкова, ВЛ. Купершмидта, З.С. Сироткина, В.И. Котляренко, Е.Н. Зайченко, И.П. Стекачева, А.Б. Стефановского, Г.А. Ташкино-ва, A.M. Бородича, Д.А. Антонца, Ю.К. Мелентьева, Р.А. Масловца, Л.А. Николаева, А.В. Титова, Л.П. Маруева, Г.И. Суранова и многих других.

Эта проблема обусловлена тем, что затруднения пуска ДВС возникают из-за сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси. Для дизеля эти причины связаны с понижением температуры моторного масла, аккумуляторной батареи, дизельного топлива, всасываемого воздуха, ОЖ, деталей ДВС и некоторыми особенностями его пусковых качеств.

В настоящее время разработаны и внедрены многочисленные способы и средства безгаражного хранения подвижного состава, а также рекомендации и типовые проекты подобных устройств. Тем не менее практика эксплуатации показываем, что многие из них имеют существенные недостатки, сдерживающие их широкое применение и требующие поиска принципиально новых способов решения проблемы.

С целью получения объективных количественных оценок, характеризующих различные способы предпусковой тепловой подготовки двигателей автомобилей в зимний период эксплуатации, автором диссертации совместно с другими специалистами выполнено комплексное исследование на примере Автобусного парка № 3 -филиала Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс». Исследование проводилось по трем направлениям - экономическая оценка затрат на предпусковую тепловую подготовку двигателей автобусов ЛиАЗ-677, ПАЗ-3205 и ЛиАЗ-5256; оценка способов предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов по показателям экологической безопасности и их квалиметричес$а^6но показало, что сугцествую-щие способы предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов - инфракрасный газовый обогрев и обогрев двигателей с помощью подогревателей - сопряжены со значительными материальными затратами (табл. 1), необходимостью привлечения дополнительных людских ресурсов, увеличением выбросов вредных веществ с продуктами сгорания (табл. 2) и непроизводительным расходованием энергоносителей. Это позволяет сделать вывод о том, что существующие системы и устройства обеспечения пуска ДВС при низких температурах окружающего воздуха только лишь снижают остроту рассматриваемой проблемы.

Таблица 1

Сводные данные по экономическим затратам на предпусковую тепловую

подготовку двигателей автобусов в Автобусном парке № 3 (в ценах 2001 г.)

№ № п.п. Наименование способов предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов Марки автобусов Показатель приведенных затрат, руб./год

В расчете на весь подвижной состав В расчете на один автобус

1,а Инфракрасный газовый обогрев (газоподогрев) без прогрева двигателей на холостом ходу и малых нагрузках ЛиАЗ-677-, ПАЗ-3205" 501831 3041

1.6 Инфракрасный газовый обогрев (газоподогрев) с прогревом двигателей на холостом ходу и малых нагрузках 567855 3480* 3337"

2 Обогрев двигателей с помощью жидкостных подогревателей ЛиАЗ-5256 593516 10060

Таблица 2

Валовые выбросы вредных веществ при прогреве двигателей автобусов Автобусного парка № 3 на холостом ходу и малых нагрузках в зимний период

Марка автобуса Валовые выбросы, кг/год

Окись углерода СО Оксиды азота NОг Углеводороды С»И,п Диоксид серы 50 2 Формальдегид Я-СНО Бенз(а)-пирены ^20^12

ЛиАЗ-677 1625 16,2 266 3,03 1,21 4,54 • Ю"4

ПАЗ-3205 411 4,08 67,2 1,06 0,306 1,79 • 10"4

Итого 2036 20,28 333,2 4,09 1,516 6,33 • Ю-4

Общая проблема повышения технико-экологической безопасности АТС путем адаптации их к эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды и городского цикла движения может быть успешно решена путем широкого внедрения на АТС бортовых энергетических систем с ТАФП.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели работы решались следующие основные научно-технические задачи, определившие и методическую последовательность ее выполнения:

1. Теоретический анализ особенностей рабочего процесса автотракторных дизелей, функционирования их систем и выбросов ими вредных веществ на основе современных теоретических представлений об образовании токсичных веществ в условиях низких температур окружающей среды.

2. Разработка теоретических основ аккумулирования отходящей теплоты О Г и ОЖ автотракторных дизелей, включающая в себя теоретическое исследование физических основ аккумулирования теплоты, научную концепцию повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ ДВС и методику расчета ее основных исходных параметров утилизации.

3. Обоснование применимости ТАФП как накопителя теплоты на автомобиле, состоящее из анализа конструкций, разработки классификации и показателей эффективности ТАФП для мобильных машин; теоретического исследования научных проблем выбора ТАМов и прогнозирования их термодинамических характеристик; разработки методики выбора ТАМов, а также теоретических и лабораторных исследований возможностей применения в качестве них переохлажденных жидкостей.

4. Разработка математических моделей функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных дизелей с ТАФП в процессах зарядки, хранения теплоты и разрядки; математических моделей функционирования систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, совмещенных с ТАФП, в процессах зарядки и разрядки последнего. Разработка концептуальных требований по

проектированию данных систем, основанных на современной теории проектирования технических систем и накопленном мировом опыте.

5. Разработка методики расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП и выполнение вариантного расчета по данной методике применительно к городскому автобусу ЛиАЗ-5256. Выполнение численного анализа математических моделей функционирования систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, совмещенных с ТАФП, применительно к городскому автобусу ЛиАЗ-5256 путем реализации 13-ти ступенчатого испытательного цикла с постоянной нагрузкой на двигатель.

6. Разработка программы, методики и проведение натурных испытаний систем предпусковой тепловой подготовки двигателей автомобилей с ТАФП в реальных условиях зимней эксплуатации. Научное обобщение экспериментального материала и определение перспективных путей развития результатов исследования в области эксплуатации AT.

Во второй главе «Теоретический анализ протекания действительного термодинамического цикла на примере автотракторных дизелей и особенности их функционирования в условиях низких температур окружающей среды» представлены результаты теоретических исследований, которые показали следующее.

Протекание процессов газообмена, сжатия и сгорания в условиях низких температур окружающего воздуха существенно отличается от их протекания при стандартных климатических условиях, в результате чего характерные параметры этих процессов изменяются.

При уменьшении температуры окружающего воздуха увеличивается его

плотность в результате чего уменьшается отношение и увеличивается ог-

ношение , которые в области низких температур можно рассчитать по сле-

дующим формулам:

где P<t>Pa'Pr~ давление соответственно окружающего воздуха, заряда в конце наполнения и остаточных газов; Afo >ДРг - потери давления соответственно при

движении воздушного заряда во впускной системе дизеля и при движении продуктов

fem

сгорания в выпускной системе при стандартных климатических условиях; 1ц - стан-

дартное значение температуры воздуха; р0 - стандартное значение барометрического давления воздуха.

Кроме того, при уменьшении температуры окружающего воздуха возрастает степень подогрева заряда ДГ в соответствии с формулой

АТ = АТса+А1-(т?-Т0), (3)

где - степень подогрева заряда при стандартных климатических условиях;

омытым коэффициент, равный 0,15-0,30.

При уменьшении температуры окружающего воздуха Та происходит падение температуры заряда в конце наполнения вследствие чего понижается температура в конце сжатия При этом наблюдается увеличение давления заряда в конце сжатия Кроме того, на параметры заряда в процессе сжатия влияет также и температура ОЖ дизеля, т.е. его тепловой режим. Расчет параметров Рс И Тс для четырехтактного дизеля без наддува может быть выполнен с использованием известных уравнений

и выведенных зависимостей (6),(7), позволяющих скорректировать параметры Ра и с учетом низких температур

где £ - степень сжатия; П\ - средний показатель политропы сжатия; ?]у - коэффициент наполнения; - коэффициент остаточных газов.

Наиболее существенные изменения при низких температурах окружающего воздуха претерпевает процесс сгорания. При понижении температуры скорость окислительной химической реакции в цилиндре дизеля уменьшается в десятки раз, а период задержки самовоспламенения увеличивается как по времени, так и по углу поворота коленчатого вала. При этом вследствие увеличения весового наполнения цилиндра свежим зарядом из-за повышения его плотности наблюдается возрастание

коэффициента избытка воздуха СС , приводящее к повышению скорости сгорания топлива, причем сгорание из-за возрастания протекает в меньшем объеме камеры. В результате жесткость процесса сгорания dp!d(p и максимальное давление сгорания Р: увеличиваются. Однако такое поведение dp / d(p и Pz имеет место на номинальных нагрузочном и тепловом режимах. На пониженных тепловых режимах и долевых нагрузках жесткость процесса сгорания и максимальное давление

сгорания при определенных значениях низких температур могут снижаться из-за смещения начала сгорания за ВМТ.

В условиях низких температур окружающего воздуха при работе автотракторного дизеля на номинальных нагрузочном и тепловом режимах происходит улучшение его индикаторных показателей: при уменьшении Г9 наблюдаются рост среднего

индикаторного давления цикла индикаторной мощности и индикаторного КПД Hi ■ Однако на пониженных тепловых режимах и частичных подачах топлива при определенных значениях низких температур индикаторные показатели могут уменьшаться.

Характер изменения среднего эффективного давления цикла Ре, эффективной

мощности эффективного КПД и удельного эффективного расхода топлива

gt от температуры воздуха Т0 неоднозначен и зависит от того, какие из показателей - индикаторные или показатели механических потерь - будут оказывать превалирующее влияние при совокупном воздействии. На поведение эффективных показателей существенное воздействие, кроме температуры окружающего воздуха, оказывает тепловой режим дизеля.

На величины составляющих внешнего теплового баланса значительное влияние оказывают температура окружающего воздуха и тепловой режим дизеля, в результате изменения которых происходит заметное перераспределение этих составляющих. Теоретическая оценка изменения статей внешнего теплового баланса в условиях низких температур затруднена в связи с отсутствием надежных экспериментальных данных по тепловом балансу большинства современных автотракторных двигателей в рассматриваемых климатических условиях. Тем не менее в инженерных расчетах составляющие внешнего теплового баланса дизеля при низких температурах воздуха могут ориентировочно быть оценены исходя из следующих соотношений: уменьшение температуры окружающего воздуха на 1 К вызывает снижение температуры ОЖ на 0,7-2,5 К и моторного масла на 0,4-0,5 К. С понижением теплового ре-

жима дизеля увеличивается доля теплоты, отданная ОЖ; одновременно уменьшается доля теплоты, уносимая с ОГ.

В результате воздействия низких температур окружающего воздуха функционирование систем и механизмов автотракторного дизеля приобретает отличительные от стандартных климатических условий особенности. Так, например, основным проявлением негативного воздействия низких температур на работу системы охлаждения дизеля является значительное понижение его теплового режима. Вследствие этого в процессе сгорания топлива образуются смолистые и окисляющие вещества, приводящие к сильному нагарообразованию, появлению следов коррозии и связанному с ними интенсивному износу деталей цилиндро-поршневой группы.

Анализ выбросов вредных веществ автотракторными дизелями в условиях низких температур окружающей среды показал, что характер изменения их концентраций в ОГ зависит от целого ряда факторов. Такими факторами являются снижение общего температурного уровня действительного термодинамического цикла, увеличение коэффициента избытка воздуха (X , соотношение скоростей двух параллельно развивающихся процессов - образования и выгорания сажистых частиц, режим работы ДВС и другие. Действие отдельных факторов характеризуется как увеличением, так и уменьшением выбросов вредных веществ. Поэтому при одновременном их воздействии характер изменения концентраций вредных веществ в ОГ в области низких

значений будет зависеть от того, какие факторы окажутся превалирующими. Проведенные В.И Смайлисом, В.Г. Холявко, Е.А. Риккером, А.В. Кузнецовым, М.В. Ма-руниным, И.А. Анисимовом и другими учеными эксперименты показали, что при понижении температуры окружающего воздуха и теплового режима ДВС происходит увеличение выбросов СО и уменьшение выбросов N0,; концентрация сажи в ОГ может как увеличиваться, так и уменьшаться. Следует особо отметить, что результаты этих экспериментальных исследований не могут быть распространены на все типы автотракторных дизелей, а справедливы только для испытываемых ДВС и тех условий, в которых проводились эксперименты.

Результаты изложенных во второй главе исследований необходимо учитывать при анализе, расчете и исследовании процессов утилизации и аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ дизельных двигателей в условиях низких температур окружающей среды. Кроме того, они позволяют также оценить возможность и эффективность утилизации теплоты этих теплоносителей.

Втретьей главе «Теоретические основы аккумулирования отходящейтеп-лоты отработавшихгазов и охлаждающей жидкости автотракторныхдизе-лей» приведены результаты исследований физических закономерностей и особенностей аккумулирования теплоты, разработаны научная концепция повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и

ОЖ автотракторных дизелей и методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ, а также представлен вариантный расчет этих параметров применительно к городскому автобусу ЛиАЗ-5256.

В настоящее время известны следующие способы аккумулирования теплоты: а) аккумулирование явной теплоты; б) аккумулирование скрытой теплоты фазовых переходов; в) химическое аккумулирование теплоты.

Аккумулирование явной теплоты осуществляется за счет использования теплоемкости твердого или жидкого ТАМа при его нагревании. Данный способ аккумулирования наиболее распространен и широко применяется в различных отраслях производства. Это связано, главным образом, с использованием недорогих природных ТАМов и простых, проверенных технических решений. Особенностями рассматриваемого способа аккумулирования теплоты являются неизотермичность рабочего процесса, обусловленная изменением во времени температуры теплоносителя на выходе из теплового аккумулятора, и необходимость достижения высокой (более 1500 К) начальной температуры ТАМа с целью обеспечения приемлемых массогаба-ритных показателей теплового аккумулятора.

Второй способ аккумулирования теплоты осуществляется за счёт использования скрытых теплот обратимых фазовых превращений, например, плавление-кристаллизация, возгонка-сублимация или испарение-конденсация. В настоящее время наибольший практический интерес представляют ТАФП, реализующие фазовый переход плавление-кристаллизация. Их достоинствами являются обеспечение высокой плотности запасаемой энергии при использовании небольших перепадов температур, возможность получения постоянной температуры теплоносителя на выходе из ТАФП и создание относительно низких давлений в теплоаккумулирующем объеме аккумулятора. Фазовый переход испарение-конденсация не нашел практической реализации из-за низкой объемной энергоемкости газообразной фазы.

Третий способ - химическое аккумулирование теплоты - осуществляется за счет использования энергии обратимых химических реакций. В этом случае теплота трансформируется в химическую энергию. Достоинствами химического аккумулирования теплоты являются долгосрочность ее хранения без потерь, способность воспроизводства запасенной теплоты при температурах выше начальной и возможность транспортировки продуктов реакции с последующим высвобождением теплоты в требуемом месте. Тепловые аккумуляторы, реализующие данный способ аккумулирования, в основном применимы в составе энергоустановок небольшой мощности и требуют еще более сложных конструктивных решений.

Однако не все фазовые превращения можно использовать для аккумулирования теплоты. В физической теории фазовых равновесий и превращений существует классификация фазовых переходов, введенная Эренфестом, согласно которой существуют фазовые переходы первого и второго рода.

Любое фазовое превращение сопровождается скачкообразным изменением каких-либо физических величин, характеризующих свойства системы. Если удельный термодинамический потенциал (удельная энергия Гиббса) g = g(T, p) остается непрерывным при любых фазовых превращениях, то его производные могут испытывать разрыв непрерывности. Согласно Эренфесту, фазовый переход первого рода представляет собой равновесный переход вещества из одной фазы в другую, в котором скачкообразно изменяются первые производные от энергии Гиббса по температуре и давлению. Так как

где Я , V- соответственно удельные энтропия и объем, то фазовые превращения первого рода характеризуются скачкообразными изменениями либо удельной энтропии , либо удельного объема либо обеих величин вместе.

Фазовый переход второго рода представляет собой равновесный переход вещества из одной фазы в другую, в котором скачкообразно изменяются вторые производные от энергии Гиббса по температуре и давлению, а первые производные от этой функции остаются непрерывными. Фазовые превращения второго рода характеризуются скачкообразными изменениями одной или нескольких величин: удельной теплоемкости, коэффициента теплового расширения, изотермического коэффициента сжатия вещества.

Скачкообразное изменение удельной энтропии при фазовых переходах первого рода означает, что эти фазовые переходы сопровождаются тепловыми эффектами, т.е. выделением или поглощением скрытой теплоты. Фазовые переходы второго рода не сопровождаются тепловыми эффектами. Отсюда следует принципиально важный вывод о том, что для аккумулирования теплоты существует термодинамическая возможность применения только фазовых переходов первого рода.

Кроме того, протекание фазового перехода с конечной скоростью является одной из причин отклонения его от изотермичности. Кинетические затруднения при образовании новой фазы, градиент температур на движущейся фазовой границе, а также недостаточная скорость выравнивания температуры при выделении или поглощении скрытой теплоты фазового перехода, связанная с конечным значением теплопроводности фаз, также могут вызывать отклонения от изотермичности.

Важной отличительной особенностью фазовых переходов первого рода является возможность существования метастабильных состояний. Для фазовых переходов

(8)

(9)

второго рода метастабильные состояния невозможны и каждая фаза может существовать только в определенной температурной области.

Для многих энергетических систем, требующих применения относительно несложного и компактного теплоаккумулирующего оборудования, наиболее перспективным является использование теплоты обратимого фазового перехода плавление-кристаллизация. Этот вывод соответствует наметившейся в мировой практике тенденции внедрения ТАФП плавление-кристаллизация во многих сферах жизнедеятельности людей, при проектировании которых необходимо учитывать, что данное фазовое превращение сопровождается термодинамически обусловленными явлениями -отклонением от изотермичности и переохлаждением.

Анализ теплового баланса автотракторного дизеля позволяет обнаружить «резервы» в недоиспользованных тепловых потерях. Известно, что значительное количество теплоты дизеля уносится ОГ (до 40-45% при стандартных климатических условиях) и отводится системой охлаждения (до 35% при тех же условиях). Отсюда можно сделать вывод о том, что ДВС обладают значительным энергетическим потенциалом недоиспользованной и отводимой в окружающую среду теплоты.

На современных автомобилях теплота ОГ и ОЖ частично утилизируется для различных собственных нужд. Например, теплота ОЖ широко применяется для отопления кабин и пассажирских салонов АТС. Эксплуатация автомобиля как сложной технической системы в различных климатических условиях требует поиска новых технических решений, повышающих его технико-экологическую безопасность. Анализ многочисленных проблем, возникающих в процессе функционирования АТС, выдвинул научную идею их решения путем не только утилизации, но и аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ дизелей.

Суть предлагаемой научной концепции состоит в том, что отходящая теплота ОГ и ОЖ автотракторных дизелей не только утилизируется, но и аккумулируется в специальных бортовых устройствах - тепловых аккумуляторах - с целью дальнейшего ее использования для повышения технико-экологической безопасности АТС.

Для современных автомобилей характерна «плотная» компоновка основных агрегатов и механизмов, поэтому с точки зрения размещения теплового аккумулятора на борту существенное значение имеют массогабаритные показатели последних. Так как ТАФП позволяют запасать большие количества теплот в относительно небольших теплоаккумулирующих объемах, то они являются наиболее приемлемыми для АТС. ТАФП представляет собой такой теплообменный аппарат, который накапливает отходящую теплоту ОГ и (или) ОЖ ДВС путем теплообмена теплоносителя с ТАМом, претерпевающим обратимый фазовый переход плавление-кристаллизация, сохраняет ее длительное время и в дальнейшем отдает потребителю.

Основные стратегические технические решения возможного использования ТАФП в АТС заключаются в применении его а) для решения проблем зимней экс-

плуатации АТС при их безгаражном хранении; б) для непосредственного решения проблем экологической безопасности АТС; в) для решения проблем эксплуатации АТС в условиях жаркого климата; г) в качестве источника энергии АТС; д) для различных бытовых нужд экипажей.

При утилизации отходящей теплоты автотракторного дизеля в бортовой ТАФП поступают ОГ с массовым расходом Gt = и температурой Тг = Тг(т) и (или)

ОЖ с массовым расходом Gx -Gx{v) и температурой Тх я const. Эти величины непосредственно определяют закономерности теплообмена отходящих теплоносителей с ТАМом и значения дополнительных гидравлических сопротивлений, вносимых в системы выпуска газов и (или) охлаждения двигателя установкой ТАФП. В связи с этим рассматриваются как параметры утилизации отходящей теплоты

ОГ и ОЖ.

Зависимости Сг,Тг1 Gx, а в некоторых случаях и Г, от времени обусловлены особенностью эксплуатации автотракторного дизеля - частым и резким изменением скоростного и нагрузочного режимов. В процессе работы ДВС мгновенные значения имеют случайный характер, определяемый его режимом работы, и ограничены как снизу, так и сверху:

G, -^(rJsG, ти; (Ю)

Т, тк<Тг{г)йТг (11)

с« min<Gx{r)iGx „„,. (12)

Таким образом, вследствие того, что автотракторные дизели в условиях реальной эксплуатации подавляющее время работают на неустановившихся режимах, возникает проблема выбора исходных (расчетных) параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ.

Вполне очевидно, что максимальные значения величин

достигаемые при работе дизеля на номинальном режиме или режиме максимального крутящего момента, следует принимать в качестве исходных (расчетных) параметров утилизации для оценки дополнительных гидравлических сопротивлений, обусловленных установкой ТАФП в системы выпуска газов и/или охлаждения ДВС, а также для вычисления возникающих в металлоконструкциях теплообменника ТАФП термических напряжений, учитываемых при проведении его прочностного расчета.

При выполнении теплового расчета ТАФП использование в качестве исходных (расчетных) параметров максимальных значений рассматриваемых величин не является рациональным, поскольку в реальных условиях эксплуатации автомобиля его дизель работает на номинальном режиме или режиме максимального крутящего момен-

та незначительное по продолжительности время. В этом случае, например, рассчитанная по максимальным значениям G; , Tt , Gx ти поверхность теплообменника ТАФП может быть настолько малой, что не обеспечит его полную зарядку в течение заданного промежутка времени. Применение же в качестве исходных (расчетных) параметров минимальных значений , достигаемых при работе дизеля в режиме холостого хода с минимальной устойчивой частотой вращения коленчатого вала, может привести к противоположному результату, а именно к получению в результате теплового расчета необоснованно увеличенной поверхности теплообмена, что будет способствовать повышению стоимости и габаритных размеров ТАФП. Аналогичная проблема возникает и при выборе ТАМа. Она обусловлена тем, что большинство известных ТАМов может быть использовано в достаточно узком интервале температур. Поэтому подбор ТАМа, например, по минимальному значению обеспечит его плавление во всем диапазоне возможных

температур ОГ, но при этом в области высоких температур находящийся в жидкой фазе перегретый ТАМ способен привести к появлению повышенных давлений в теп-лоаккумулирующей оболочке, значительно увеличивающих вероятность ее механического разрушения. Компромиссное решение рассматриваемой проблемы заключается в том, что для теплового расчета бортового ТАФП и процедуры выбора его ТАМа во многих случаях (но не всегда) в качестве исходных параметров во многих случаях целесообразно использование средних взвешенных значений расходов и температур утилизируемых теплоносителей, являющихся центрами распределения этих случайных величин. В дальнейшем исходные (расчетные) параметры утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей, представляющие собой средние взвешенные значения расходов и температур данных теплоносителей (их центры распределения) и предназначенные для теплового расчета бортового ТАФП и выбора его ТАМа, именуются основными исходными параметрами утилизации.

Несмотря на существование бесчисленного множества всевозможных режимов работы автотракторных дизелей, мировой опыт эксплуатации АТС привел к необходимости разработки определенных ездовых циклов на дороге и испытательных циклов на стенде, которые являются статистическим обобщением огромного количества вариаций и отражают основные характерные особенности выполнения транспортной работы автомобилем того или иного типа в условиях города, магистрали и т.п. Эти циклы законодательно закреплены в стандартах и обязательны к применению при выполнении соответствующих испытаний.

Разработанная на основе активного использования стандартизованных ездовых циклов на дороге и испытательных циклов на стенде методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизе-

лей представляет собой последовательность выполнения ряда аналитических вычислительных процедур, позволяющих в конечном итоге определить эти параметры:

где г, - время выполнения цикла.

В качестве вариантного примера использования данной методики в диссертации рассмотрено движение городского автобуса ЛиАЗ-5256 по измерительному участку с соблюдением требований и режимов согласно ГОСТ 20306-90. Основные исходные параметры утилизации теплоты ОГ и ОЖ составили: Gj^,=168 кг/мин, = 510 К. С учетом конкретных условий эксплуатации автобуса

принято 7Т" = 343 К. По данным величинам целесообразно выбрать ТАМ и рассчитать поверхность теплообмена ТАФП для предпускового разогрева двигателя автобуса.

В четвертой главе «Обоснование применимости тепловых аккумуляторов фазового перехода в качестве бортовых накопителей теплоты на автомобилях» выполнен анализ конструкций ТАФП, применяемых на мобильных машинах; исследованы научные проблемы выбора ТАМа и возможности применения в качестве них переохлажденных жидкостей, а также разработаны методика выбора ТАМа, классификация и показатели эффективности ТАФП.

В настоящее время в мировой практике автомобилестроения имеется определенный опыт применения ТАФП на автомобилях как бортовых накопителей теплоты. Как правило, этот опыт ограничивается внедрением небольших партий опытных образцов ТАФП, созданных в течение последних 20 лет российскими учеными С.Д. Гу-линым, Н.В. Глухенко, А.А. Сорокиным, С.А. Яковлевым, Н.Н. Карнауховым, И.О. Вашуркиным, СЮ. Борисовым, А.С. Гуртовым, Г.Н. Мирошником, В.И. Михее-вым, В.И. Пушкиным, А. В. Чечиным, белорусскими учеными Л.Л. Васильевым, Д.А. Мишкинисом, А.Г. Кулаковым, B.C. Бураком, П.В. Боханом и баварским инженером О. Schatz.

Выполненный анализ конструкций бортовых ТАФП показал наличие многочисленных технических решений и дал возможность разработать их классификацию,

систематизировав накопленные в данной области знания Классификация ТАФП, применяемых на мобильных машинах, произведена

• ПО ВИДУ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА

К ним относятся ТАФП, работающие на основе обратимого а) фазового перехода плавление - кристаллизация, б) полиморфного превращения в твердой фазе

• ПО РАЗНОВИДНОСТИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ

НАКОПЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ

К ним относятся ТАФП, которые для накопления теплоты используют следующие теплоносители а) охлаждающие жидкости ДВС, б) отработавшие газы ДВС, в) электрический ток, г) воздух

• ПО РАЗНОВИДНОСТИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ (ТЕЛ), КОТОРЫМ

ОТДАЕТСЯ НАКОПЛЕННАЯ ТЕПЛОТА

К ним относятся ТАФП, которые отдают накопленную теплоту непосредственно а) охлаждающей жидкости ДВС, б) отработавшим газам ДВС, в) воздушному потоку, г) специальным жидким и газообразным теплоносителям, например, жидкому натрию, д) металлоконструкциям каталитического реактора

• ПОТИПУТЕПЛООБМЕННИКА

ТАФП могут иметь в своем составе а) теплообменник, состоящий из капсул с неподвижной жесткой стенкой, б) теплообменник, состоящий из капсул с эластичной упругой стенкой, в) трубный (или кожухотрубный) теплообменник с неподвижной жесткой стенкой из гладких труб, г) трубный (или кожухотрубный) теплообменник с неподвижной жесткой стенкой из оребренных труб

• ПО КОЛИЧЕСТВУ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

ТАФП могут иметь в своем составе а) один теплообменник, с помощью которого осуществляются как накопление, так и отдача накопленной теплоты, б) два теплообменника, при этом накопление и отдача накопленной теплоты осуществляются с помощью разных теплообменников

• ПО ТИПУ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА

В качестве ТАМа могут применять а) кристаллогидраты солей и оснований, б) органические вещества, в) соли и основания, г) различные смеси этих веществ

• ПО ТИПУ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

К ним относятся ТАФП, имеющие а) вакуумную (вакуумно-порошковую) тепловую изоляцию, б) тепловую изоляцию, выполненную из теплоизоляционных материалов, в) комбинированную тепловую изоляцию, состоящую из вакуумной прослойки и каких-либо теплоизоляционных материалов

• ПО НАЗНАЧЕНИЮ

ТАФП могут применяться для а) предпускового обогрева ДВС, агрегатов трансмиссии (силовых передач) и отопления салонов (кабин) при неработающих ДВС мобильных машин в условиях низких температур окружающей среды, б) оптимиза-

ции тепловой нагрузки КН; в) охлаждения воздуха в салонах (кабинах) машин в условиях жаркого климата; г) привода агрегатов машин; д) бытовых нужд экипажей.

Научные проблемы выбора оптимального ТАМа представляют собой комплекс взаимосвязанных между собой частных научно-технических проблем, обусловленных, главным образом, наличием широкого спектра разнообразных физико-химических, термодинамических, кинетических и технико-экономических свойств различных ТАМов.

Установлено, что наиболее перспективными веществами для использования в бортовых ТАФП являются кристаллогидраты солей и оснований, органические вещества, соли и основания, а также различные смеси этих соединений. Выполненное исследование данных групп веществ позволило оценить их наиболее характерные достоинства и недостатки, а также возможные области применения.

Из-за отсутствия в научно-технической литературе многих термодинамических характеристик ТАМов, а также часто встречающейся их неоднозначности и сложности экспериментального определения возникает проблема их теоретического расчета. Обобщенные в данной главе теоретические и эмпирические зависимости, заимствованные, главным образом, из теории растворов и термодинамической теории солевых смесей, позволяют прогнозировать некоторые термодинамические параметры ТАМов. К сожалению, точность расчета по многим известным формулам невелика. Тем не менее при отсутствии надежных экспериментальных данных использование этих зависимостей является единственным способом получить значение того или иного параметра ТАМа.

Разработанная методика выбора ТАМа построена по принципу последовательного исключения первоначально принятых вариантов рассматриваемых веществ. При этом на каждом этапе методики происходит отбор ТАМов, выдержавших предъявляемые к ним требования. Методика представляет собой определенную последовательность действий, состоящую из 7 этапов. На первом ее этапе определяются и обобщаются исходные данные; на втором этапе производится предварительный отбор нескольких возможных вариантов ТАМов по температуре фазового перехода. На остальных этапах осуществляется последовательное исключение тех или иных веществ, не удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям.

С учетом имеющегося опыта и разработанной методики в табличной форме приведены ТАМы, являющиеся перспективными для применения в бортовых ТАФП.

Выполненные исследования по оценке возможности применения переохлажденных жидкостей в качестве ТАМов подтвердили, что данное научное направление является весьма перспективным. Использование переохлажденных жидкостей в бортовых ТАФП предполагает существенное увеличение времени хранения теплоты и значительное упрощение требований, предъявляемых к его тепловой изоляции вплоть до ее полного отсутствия.

Теоретические исследования физики переохлажденной жидкости как частного случая метастабильного состояния вещества показали, что имеется реальная теоретическая возможность создания ТАФП с санкционированной (управляемой) кристаллизацией ТАМа, происходящей с выделением скрытой теплоты фазового перехода. Практическая реализация данного способа аккумулирования теплоты, защищенного патентом РФ № 2150020, сопряжена с решением двух важных проблем. Первая из них связана с достижением необходимого нижнего температурного предела переохлаждения жидкого ТАМа, а вторая заключается в определении условий обеспечения его термодинамической устойчивости. Несмотря на то, что в настоящее время они далеки от законченного теоретико-экспериментального решения и практического использования, существует накопленный опыт, дающий некоторые качественные оценки для решения данных проблем.

Лабораторные исследования позволили оценить устойчивость метастабильного состояния образца наиболее подходящей для применения в бортовом ТАФП переохлажденной жидкости - тригидрата ацетата натрия При равновесной температуре фазового перехода плавление-кристаллизация ^ф = 331 К три-гидрат ацетата натрия удалось переохладить в сосуде с водой до 285 К, при этом переохлажденное состояние сохранялось в течение продолжительного времени - около двух суток, после чего произошла его самопроизвольная кристаллизация. Кроме того, было установлено, что при различных способах инициирования процесса кристаллизации (разгерметизация пробирки, повышение локального давления на свободной поверхности переохлажденной жидкости, резкое встряхивание пробирки) выделялась скрытая теплота фазового перехода, при этом температура исследуемого образца ТАМа повышалась скачкообразно.

Таким образом, лабораторные исследования показали, с одной стороны, всю сложность решаемой проблемы, с другой стороны, подтвердили в первом приближении перспективность применения тригидрата ацетата натрия. Для окончательного вывода о пригодности рассматриваемого ТАМа с использованием эффекта переохлаждения необходимо проведение полномасштабных испытаний реального бортового ТАФП, которые выходят за рамки данного диссертационного исследования.

Разработанные показатели эффективности бортовых ТАФП объединены в следующие четыре группы: временные, энергетические, эксергетические и массогаба-ритные показатели. Они всесторонне характеризуют функционирование ТАФП и позволяют не только сравнивать различные по конструкции и назначению ТАФП, но и систематизировать их по одному или нескольким признакам. Структура разработанных показателей представлена на рис. 1, в котором использованы следующие обозначения: раз соответственно продолжительности зарядки ТАФП, хра-

нения теплоты, разрядки ТАФП и одного цикла функционирования ТАФП; > ^хр > ^¡хп - соответственно относительные продолжительности зарядки ТАФП,

;

хранения теплоты и разрядки ТАФП; ^¿шр <Ъ£хр,\£ра1- соответственно количество теплоты, которое аккумулирует ТАФП в процессе зарядки, тепловые потери в процессе хранения теплоты и количество теплоты, которое отдает ТАФП в процессе разрядки; - плотность аккумулирования теплоты; - соответственно мгновенные тепловые мощности ТАПФ в процессах зарядки, хранения теплоты и

разрядки; соответственно средние тепловые мощности ТАФП

в процессах зарядки, хранения теплоты, разрядки и пиковая тепловая мощность в процессе разрядки; Чхр >Чраг > Ят. " соответственно энергетические КПД процес-

сов зарядки ТАФП, хранения теплоты, разрядки ТАФП и суммарный энергетический КПД ТАФП; —„я», » ^ир! ~рт - соответственно количества эксергии, подведенной к ТАФП в процессе зарядки; аккумулируемое ТАФП в процессе зарядки; после периода хранения энергии и отводимой из ТАФП в процессе разрядки; Ч^Кр, Ч^хрл У^рт, - соответственно эксергетические КПД процессов зарядки ТАФП, хранения теп-

лоты, разрядки ТАФП и суммарный эксергетический КПД ТАФП;

ТАФП > ТАФП'

V 1

ТАФП У ТАФП

X 8Т.ап X к

- соответственно полная масса, конструктивная масса

ТАФП и его габаритные размеры; &ТАФП- компактность ТАФП.

В пятой главе «Научно-технические основы расчета и конструирования бортовых систем автомобиля с использованием тепловых аккумуляторов фазового перехода и опыт их применения» разработаны математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей с ТАФП и систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, совмещенных с ТАФП; основные требования по проектированию систем с бортовыми ТАФП и методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки двигателей автомобилей с ТАФП. Кроме того, разработанные математические модели и методика апробированы путем вариантного расчета и численного анализа, а также представлены результаты экспериментальных исследований систем предпускового разогрева двигателей автомобилей с ТАФП и опыт их применения.

Математические модели функционирования бортовых систем автомобиля с ТАФП разработаны применительно к одной из перспективных конструкций ТАФП, обеспечивающей рациональное использование его внутреннего объема и защищенной патентом РФ № 2187049.

X 3 а Временные Размерные т т Т Т * гор* хр* раз» ц

Безразмерные

К Г г Г юр » хр» раз

о я ь § 3 s >0 Q. Размерные интегральные Q,ap » Qxp » Q pen

и S" Iе о, £ £ о s И Е о « а Размерные удельные Члкк

Энергетические Размерные мошностные Р Р Р ilapy *Р> Р<*> > рср рср рср р„ж Г зар > хр > раз ? 'раз

2 ш х о У §• и с •е- к •е* 5. Л 2 Безразмерные 4%, ЧурЯхрЯраз

Эксергетические Размерные w3apt "раз

¡2 л? х Н Я Безразмерные Ve 1 Ч^зар* i^rр» У раз

Св 3 X О а Массогабаритные Размерные тТЛФП >тТАФП . ^ТАФП . КАФП Х^ТЛФП х ^ТАФП

Безразмерные

Рис. 1. Структура показателей бортовых ТАФП

ТАФП состоит (рис. 2) из вакуумированного корпуса 1, съемной крышки 2, имеющей входное 3 и выходное 4 отверстия, в которые запрессованы впускная 5 и выпускная 6 трубы. Внутри корпуса находится теплообменник, состоящий из коакси-ально расположенных «кольцевых» цилиндрических капсул 7 с кольцевыми зазорами 8 для прохода жидкого или газообразного теплоносителя - ОЖ или ОГ. Цилиндрические «кольцевые» капсулы 7 и кольцевые зазоры 8 имеют одинаковые радиальные размеры (толщины). Вся конструкция теплообменника смонтирована на съемной крышке 2, которая закреплена при помощи болтового соединения 10 к кольцу 9, приваренному к корпусу. Накопление теплоты осуществляется за счет плавления ТАМа, находящегося в герметичных цилиндрических «кольцевых» капсулах 7, при его теплообмене с горячим теплоносителем во время работы ДВС; хранение теплоты - за счет высокоэффективной тепловой изоляции, а отдача ее потребителю - посредством

выделения скрытой теплоты кристаллизации при теплообмене холодного теплоносителя с ТАМом.

Рис. 2. Конструкция теплового аккумулятора фазового перехода

Анализ работ А.В. Лыкова, А.Н. Тихонова, А.А. Самарского, В.А. Матвеева,

B.Н. Богословского, P.P. Манасыпова, Э.Л. Лихтенштейна, О.В. Дихтиевского, Г.В. Конюхова, О.Г. Мартыненко, И.Ф. Юревича, Л.Л. Васильева, Д.А. Мишкиниса, А.Г. Кулакова, B.C. Бурака, П.В. Бохана, А.И. Пеховича, В.М. Жидких, М.И. Куколе-ва, Ю.К. Кукелева, Ю.М. Лукашова, Б.З. Токаря, Э.В. Котенко, Н.Н. Карнаухова,

C.F. Hsu, E.M. Sparrow, V.I. Lunardini, M. De Lucia, A. Bejan, F.W. Schmidt, I. Szego, I.Y. Ku, S.H. Chan, посвященных методам решения классической задачи Стефана в различной ее постановке и расчету конструкций ТАФП с многочисленными вариантами исходных данных, а также работ Г.В. Крамаренко, В А. Николаева, А.И. Шаталова, Г. Суранова, посвященных методам расчета процесса предпускового обогрева ДВС, позволил сформулировать основные модельные представления и допущения, принимаемые при разработке математических моделей.

Применительно к математическим моделям функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей с ТАФП они формулируются следующим образом: 1. В начальный момент времени Г = 0 в период зарядки ТАФП ТАМ находится в твердом состоянии, а в период разрядки - в жидком, при этом его температура выравнена по объему и равна температуре фазового перехода Тф. 2. В обратимых процессах фазового перехода ТАМа плавление-кристаллизация при Г>-0 границы раздела фаз сформированы, температурное поле ТАМа в растущей фазе линейно, а температура исчезающей фазы равна температуре фазового перехода Тм. 3. Теплопроводность ТАМа в продольном направлении отсутствует.

4. Процесс фазового превращения ТАМа принимается одномерным. При этом границы раздела фаз неизменны по форме и в каждый момент времени представляют собой цилиндрические поверхности, расположенные концентрично по отношению к цилиндрическим стенкам капсулы (вариант осесимметричной задачи). 5. Тепловое состояние ДВС оценивается по изменяющейся во времени средней температуре его деталей, соприкасающихся с тосолом Т^ (г), 6. В процессах зарядки и разрядки ТАФП тепловые потерн в окружающую среду от магистральных трубопроводов незначительны, поэтому температура тосола на входе в ТАФП Тж „(г)равна его температуре на выходе из ДВС, а температура тосола на выходе из ТАФП равна его температуре на входе в ДВС. 7. Аналогично допущению № 6 тепловые потери в окружающую среду от ТАФП в процессе его разрядки, а также тепловые потери на нагрев соседних с двигателем агрегатов не учитываются. 8. Коэффициенты переноса (теплоотдачи, теплопередачи, теплопроводности) и удельные теплоемкости постоянны и не зависят от температуры, а коэффициенты теплоотдачи тосола в кольцевых зазорах равны между собой. 9. Термическое сопротивление стенки капсулы не учитывается. 10. Предполагается, что каждую цилиндрическую капсулу теплообменника ТАФП можно рассматривать в виде так называемой тонкой стенки, толщина которой мала по сравнению с диаметром. В этом случае допускается процесс теплообмена рассчитывать применительно к плоской стенке. 11. Поскольку все коаксиально расположенные цилиндрические капсулы имеют в радиальном направлении один и тот же размер (толщину), а коэффициенты теплоотдачи в кольцевых зазорах одинаковы, то процесс фазового превращения ТАМа во всех капсулах будет происходить практически синхронно. Это означает, что поле температур внутри ТАМа, температура стенок капсул и плотность теплового потока в каждый момент времени предполагаются одинаковыми для всех капсул.

Математическая модель функционирования ТАФП в процессе зарядки (накопления теплоты) состоит из двух последовательных этапов: первый этап - плавление ТАМа, второй - конвективное нагревание жидкого ТАМа от начальной температуры Тр, достигаемой по окончании плавления ТАМа, до некоторой его конечной температуры При этом процесс плавления ТАМа рассматривается в двух возможных вариантах: в режиме чистой теплопроводности ТАМа и режиме естественной конвекции ТАМа.

В результате решения системы алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих процессы теплообмена при плавлении ТАМа в капсуле, с использованием безразмерных параметров (комплексов) получены следующие аналитические решения для первого этапа зарядки ТАФП:

плавление ТАМа в режиме чистой теплопроводности

где @ст, > ' соответственно безразмерные температура нагреваемой поверхности (стенки) капсулы, средняя температура жидкого теплоносителя в полости ТАФП и температура жидкого теплоносителя на выходе из ТАФП; £Т - безразмерная толщина зоны расплава в процессе плавления ТАМа в режиме чистой теплопроводности;

Чхр - энергетический КПД процесса зарядки; Л^, - числа теплопередачи соответственно в режимах чистой теплопроводности и естественной конвекции; безразмерное время; Г - физическое (размерное) время; - коэффициент теплопередачи от жидкого теплоносителя к расплавленной прослойке ТАМа; р? - плотность ТАМа в жидкой фазе; Г^ - удельная теплота фазового перехода плавление-кристаллизация;

ТРасч

' ж - расчетное значение температуры жидкого теплоносителя на входе в ТАФП; - средняя толщина расплавленного слоя ТАМа в момент времени Второй этап плавления ТАМа описывается следующими уравнениями:

где Тж „„(г), МО- температуры соответственно жидкого теплоносителя на выходе из ТАФП и ТАМа в момент времени Г; ^ - сумма площадей боковых цилиндрических поверхностей всех капсул, соприкасающихся с теплоносителем; С„ -теплоемкость теплоаккумулирующего ядра ТАФП; А - некоторая константа.

Математическая модель функционирования ТАФП в процессе хранения теплоты представлена следующим алгебраическим уравнением, полученным в результате решения дифференциального уравнения первого порядка с постоянными коэффициентами:

Тп.

где температура окружающей среды; коэффициент теплопередачи от жид-

кого ТАМа к окружающей среде; - площадь наружной поверхности ТАФП.

Уравнение (24) позволяет рассчитать тепловую изоляцию, необходимую для хранения теплоты в течение заданного времени.

Математическая модель функционирования ТАФП в процессе разрядки (отдачи накопленной теплоты) включает в себя следующие алгебраические и дифференциальные уравнения:

?йц(г)-

тепловая мощность, отдаваемая жидкому теплоносителю;

«ж.««.«*-

коэффициенты теплоотдачи соответственно от стенок капсул к жидкому теплоноси-

сталлизовавшегося слоя ТАМа в момент времени Г ; Рт - плотность ТАМа в твер-

телю, от жидкого теплоносителя к стенкам зарубашечного пространства ДВС и от наружной поверхности ДВС к окружающей среде; Тж „(т),Тж ,ТЖ ^(г),

^"сш(^)^лЛО - температуры соответственно на входе в ТАФП, на выходе из

ТАФП, средняя в полости ТАФП, стенки капсулы и двигателя в момент времени Г ; 1ТВ

коэффициент теплопроводности ТАМа в твердой фазе; ^(г) - толщина закри-авшего

дой фазе; общая площадь поверхности теплообмена в полостях зарубашечного

пространства; площадь поверхности ДВС, охлаждаемая наружным воздухом;

- общая теплоёмкость металлоконструкций ДВС, соприкасающихся с жидким теплоносителем; - массовая производительность автономного электронасоса;

удельная массовая теплоемкость жидкого теплоносителя.

Система уравнений (25)-(31) с граничными условиями решается численными методами, например, методом Рунге-Кутта четвертого порядка, реализуемого на ПЭВМ.

Математические модели функционирования систем термокаталитической нейтрализации вредных вещесгв ОГ, совмещенных с ТАФП, разработаны применительно к конструкции, представленной на рис. 3. КН состоит из двух основных частей: собственно каталитического конвертора (блока нейтрализации ОГ) и ТАФП (блока аккумулирования теплоты), объединенных в едином цилиндрическом корпусе 1. ТАФП включает в себя входной патрубок 2, диффузор 3 и теплообменник, состоящий из ко-аксиально расположенных и заполненных ТАМом цилиндрических «кольцевых» капсул 4 с образованием между ними кольцевых зазоров 5. Цилиндрические «кольцевые» капсулы 4 и кольцевые зазоры 5 имеют одинаковые радиальные размеры (толщины). Между цилиндрическим корпусом 1 и теплообменником находится слой тепловой изоляции 6. Конструкция данного ТАФП идентична конструкции, представленной на рис. 2. Каталитический конвертор включает в себя блочный реактор 7, «глухую» полость расширения 8 и выходной патрубок 9.

Поскольку работающий, как правило, на нестационарных режимах дизельный двигатель генерирует ОГ переменного расхода, состава и температуры, то в общем случае во входной патрубок 2 поступает поток ОГ, для которого вышеуказанные величины изменяются случайно в широких пределах. Поэтому поверхность ТАФП будет попеременно омываться то «горячим», то «холодным» теплоносителем. Следовательно, при изменяющихся в широких диапазонах расходе ОГ и их температуре Тг = УЗГ поверхность теплообмена ТАФП является попеременно тепловос-

принимающей и теплоотдающей. По существу. ТАФП будет работать в режиме регенеративного теплообменного аппарата, сочетая процессы накопления и отдачи теплоты, а в реактор 7 каталитического конвертора будут поступать ОГ с температурой, оптимальной с точки зрения осуществления процесса каталитической нейтрализации. Следовательно, в КН будет автоматически поддерживаться режим оптимальной тепловой нагрузки.

I " ] Г

Рис. 3. Принципиальная схема каталитического нейтрализатора, совмещенного с тепловым аккумулятором фазового перехода

С учетом того, что ТАФП, входящий в систему термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, используется по другому назначению, а именно для оптимизации тепловой нагрузки матрицы каталитического конвертора, при построении математических моделей блока аккумулирования теплоты ранее сделанные допущения №№ 5,6,7 исключены, а допущения №№ 1-4, 8-11 (см. стр. 27,28) принимаются без изменения. Кроме того, вводится дополнительное допущение о том, что в процессе разрядки ТАФП перегрева жидкого ТАМа не происходит.

Для изображенной на рис. 3 системы КН-ТАФП продольные каналы блочного реактора 7 («соты») образованы плоскими и гофрированными металлическими фоль-гами, покрытыми слоем пористого катализатора. В каждом канале такого реактора при одномерном движении ОГ протекает гетерогенная каталитическая реакция. Основные допущения, необходимые для математического моделирования кинетических и теплофизических процессов, происходящих в блоке нейтрализации ОГ, заключаются в следующем: 1. Вследствие сложного характера реальных процессов тепломассообмена и кинетических преобразований движение потока ОГ по каналам реактора рассматривается применительно к стационарному режиму работы автотракторного дизеля как установившееся одномерное адиабатное течение газа. 2. Для стационарно-

го режима работы дизеля в каналах каталитического реактора устанавливается в некотором приближении равновесный процесс между явлениями тепломассообмена (в продольном, поперечном направлениях и в объемах пор активного слоя), а также кинетики химических преобразований. 3. Процесс теплообмена между стенкой канала и потоком ОГ осуществляется только по внешней поверхности активного слоя, т.е. теплообменом внутри пор пренебрегаем. 4. Поток ОГ равномерно распределяется по всей совокупности каналов блочного каталитического реактора.

Процесс зарядки ТАФП осуществляется за счет плавления твердого ТАМа. Фазовый переход ТАМа из твердого состояния в жидкое, определяемый естественной конвекцией ТАМа в жидкой фазе, описывается уравнениями, идентичными уравнениям (20),(21).

Процесс разрядки ТАФП осуществляется за счет кристаллизации жидкого ТАМа. Предполагая, что фазовый переход ТАМа из жидкого состояния в твердое происходит в режиме чистой теплопроводности и решая систему алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих процессы теплообмена при кристаллизации ТАМа в капсуле, с использованием безразмерных параметров (комплексов) получаем следующие аналитические решения:

где соответственно безразмерные температура поверхности (стенки)

капсулы, средняя температура теплоносителя в полости ТАФП и температу-

ра теплоносителя на выходе из ТАФП; О- безразмерная толщина закристаллизовавшегося ТАМа; 7(«и - энергетический КПД процесса разрядки; ^"-чис-

ло теплопередачи; I -безразмерное время.

Функциональная связь между температурой стенки канала каталитического конвертора, разностью концентраций реагирующего вещества в ядре потока и у ак-

тивной каталитической поверхности, а также на входе и выходе из блочного каталитического конвертора выражается следующим уравнением:

где Тт - температура стенки канала блочного конвертора; Тг т - температура ОГ на входе в реактор; «тепловой эффектреакции; удельная объемная теплоемкость ОГ; концентрации реагирующего компонента соответственно на входе в реактор, на выходе из реактора, в ядре потока и у активной поверхности каналов реактора; О - истинный коэффициент диффузии; & г" коэффициент температуропроводности реагирующего компонента.

Эта зависимость теоретически обосновывает степень конвертирования вредных веществ от теплового состояния конвертора.

Рассматривая изображенную на рис. 3 систему КН-ТАФП как теплообменный аппарат', можно составить следующее уравнение теплового баланса:

где общее количество теплоты, получаемое ОГ при прохождении через систе-

му КН-ТАФП за время - количество теплоты, получаемое ТАФП от по-

тока ОГ при зарядке или получаемое потоком ОГ от ТАФП при его разрядке за время Дг; - количество теплоты, выделяющееся в блочном реакторе в процессе ге-

терогенной каталитической реакции за время Дг; &0,пот - суммарные тепловые потери КН за время

Таким образом, разработанные математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей с ТАФП и систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, совмещенных с ТАФП, представляют собой математические зависимости, отражающие закономерности наиболее важных происходящих в них тепловых и термокаталитических явлений.

Основные требования по проектированию систем автомобилей с бортовыми ТАФП базируются, в основном, на накопленном опыте эксплуатации систем предпусковой тепловой подготовки ДВС мобильных машин с жидкостными подогревателями и ТАФП. Они позволяют обоснованно подойти к конструированию и проектированию бортовых систем.

Методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки двигателей автомобилей с ТАФП базируется на активном использовании математических моделей и

представляет собой последовательность действий, направленных на рациональную организацию расчета данных систем. Она состоит из двух разделов - методики конструкторского расчета и методики поверочного расчета. Целью конструкторского расчета является определение основных конструктивных параметров ТАФП и вспомогательных элементов проектируемой системы, а целью поверочного расчета - определение конечных температур участвующих в теплообмене ДВС, ТАФП и теплоносителя, а также оценка времени зарядки ТАФП и величины гидравлических сопротивлений, создаваемых элементами системы предпусковой тепловой подготовки. Данная методика в части расчета ТАФП разработана применительно к ТАФП кап-сульной конструкции, изображенной на рис. 2. Тем не менее подавляющее большинство используемых уравнений имеют универсальный характер, что легко позволяет адаптировать методику к различным вариантам конструкций ТАФП.

Выполненные вариантный расчет системы предпускового разогрева дизеля автомобиля с ТАФП и численный анализ математических моделей функционирования системы термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОГ, совмещенной с ТАФП, применительно к городскому автобусу ЛиАЗ-5256 доказали возможность их практического использования в инженерных целях.

Так, в результате вариантного расчета разработана система предпускового разогрева дизеля с ТАФП капсульной конструкции, в котором в качестве ТАМа применяется Она позволяет при расчетной температуре окружающей среды Т0 = 253 К накопить утилизируемую от ОЖ и ОГ теплоту в течение 1,14-1,43 ч, сохранить необходимое для предпускового разогрева количество теплоты в течение 24 ч и за 540-630 с разогреть дизель КамАЗ-7408.10 до средней температуры, равной 312-315 К. При этом тосол, находящийся в зарубашечном пространстве дизеля, нагревается от 253 до 328-332 К, а максимальная тепловая мощность, отдаваемая ТАФП, составляет 57 кВт.

При использовании в системе термокаталитической нейтрализации ТАФП, ТАМ которого представляет собой солевую эвтектику с

температурой фазового перехода Тф - 773 К, эффективность нейтрализации на режимах холостого хода увеличивается по СО на 56-68% , а по С„НЯ - на 48-58% по сравнению с КН, не снабженным ТАФП. При этом прогнозируемые значения удельных выбросов СО и С„Нт, вычисленные по 13-ти ступенчатому циклу, уменьшаются на 22% по окиси углерода и на 12,5% по углеводородам.

Экспериментальные исследования системы предпускового разогрева дизеля КамАЗ-7408.10 городского автобуса ЛиАЗ-5256 с ТАФП выполнялись в соответствии с Санкт-Петербургской целевой экологической программой "Чистый город". Программа экспериментальных исследований предусматривала проведение лабораторных

испытаний основных элементов системы предпускового разогрева дизеля автобуса, а при положительном их исходе - натурных испытаний системы в целом в реальных условиях зимней эксплуатации.

Лабораторные испытания выполнялись на специально разработанной лабораторной установке с целью проверки функционирования основных элементов системы - ТАФП капсульной конструкции и теплообменника-утилизатора ОГ. Последний включается в систему предпускового разогрева двигателя автобуса с целью повышения до расчетных значений температуры тосола, поступающего в ТАФП в период его зарядки. Кроме того, в процессе лабораторных испытаний определялись энергетические характеристики ТАФП.

В ходе выполнения лабораторных испытаний в качестве приборов использовались термометры ртутные ГОСТ 215-57, расходомер (водосчетчик) Тур EV ТСМ 142/93-1447, цифровой мультиметр M890G, часы "Электроника" и термопары градуировки ХК.

Абсолютные погрешности прямых измерений физических величин (термоэлектродвижущей силы, времени, температуры и объема) принимались либо по паспортным данным прибора, либо оценивались как половина цены деления прибора. Оценка погрешности косвенных измерений (количеств теплоты, тепловых мощностей) выполнялась по результатам погрешностей прямых измерений физических величин с использованием формул теории ошибок

Лабораторные испытания показали работоспособность основных элементов системы. Экспериментально определенные энергетические характеристики ТАФП составили:

• Количество теплоты, аккумулированное ТАФП в процессе зарядки (температура ТАМа изменялась от 11 до 85-89 °С),

(38)

• Тепловые потери за время хранения теплоты в течение ^пот = 17,5 час

(39)

• Средняя мощность диссипации теплоты в окружающую среду

<7лог = (Ю,5±0,7)Вт; (40)

• Количество теплоты, отдаваемое ТАФП в процессе разрядки,

(41)

• Средняя мощность разрядки

(42)

Натурные испытания выполнялись на городском автобусе ЛиАЗ-5256, который предварительно был оборудован опытной системой предпускового разогрева дизеля

КамАЗ-7408.10 с ТАФП. Цель натурных испытаний состояла в определении ее работоспособности и эффективности в реальных условиях зимней эксплуатации. В ходе натурных испытаний применялись те же приборы, что и при лабораторных испытаниях системы.

Методика проведения натурных испытаний заключалась в следующем. Во время работы системы в режиме накопления теплоты испытатель, находящийся в салоне автобуса, через каждые 5 мин регистрировал показания установленных в трубопроводах термопар путем последовательного их подключения к цифровому мультиметру М8900. При этом термопара холодного спая постоянно находилась в сосуде с тающим льдом. Для повышения надежности измерений и во избежание перегрева тосола водитель дополнительно контролировал его температуру по штатному указателю температуры.

В режиме хранения накопленной теплоты фиксировалось время межсменной стоянки автобуса в парке. В этот период двигатель не обогревался путем организации его работы на холостом ходу или с помощью штатного подогревателя, а подвергался воздействию низких температур окружающей среды.

При работе системы в режиме разогрева двигателя испытатель, находящийся в салоне автобуса, через каждые 30 с регистрировал показания установленных в трубопроводах термопар путем последовательного их подключения к цифровому мульти-метру М8900; термопара холодного спая постоянно находилась в сосуде с тающим льдом. При пуске дизеля КамАЗ-7408.10 фиксировалось, после какой попытки был произведен пуск.

На всех режимах работы системы с помощью ртутного термометра контролировалась температура окружающей среды.

Накопление теплоты (зарядка ТАФП) осуществлялось при работе автобуса на пригородном коммерческом маршруте № К-565 Санкт-Петербург, ст. метро «Улица Дыбенко» - Кировск, автостанция.

Процесс зарядки ТАФП показал, что накопление теплоты носит ярко выраженный нестационарный характер и продолжается в течение 60-120 мин.

Процесс хранения теплоты осуществлялся в течение 11-14 час при температуре окружающего воздуха от -2 до -20°С. Об эффективности ТАФП в процессе хранения теплоты можно судить по интегральным показателям, получаемым в процессе его разрядки.

Процесс разрядки ТАФП показал, что отдача накопленной теплоты, также как и ее накопление, имеет нестационарный характер. В течение первых 30 с от момента включения автономного электронасоса средняя скорость увеличения температуры то-сола достигает очень высоких значений: на выходе из ТАФП - до 1,38 °С/с, а на выходе из термостатной коробки двигателя - до 0,993 °С/с. Это свидетельствует о том, что ТАФП отдает большую стартовую тепловую мощность. Последующие 150 с разрядки

ТАФП (от 30 до 180 с) характеризуются уменьшением средней скорости изменения температуры тосола от 0,143-0,193 до 0 °С/с. Средние скорости возрастания температуры тосола на входе в ТАФП не превышают пикового значения 0,613-0,75 °С/с. В дальнейшем при увеличении времени от 180 до 330-390 с температуры тосола во всех наблюдаемых точках достигают 33-37 °С и практически не изменяются (рис. 4).

Процесс отдачи теплоты можно условно представить состоящим из трех этапов. Первый из них продолжается около 30 с и характеризуется резким увеличением температуры тосола в наблюдаемых точках. Продолжительность второго этапа составляет около 150 с, в течение которого скорость увеличения температуры тосола в рассматриваемых точках изменяется от некоторого достигнутого значения до нуля. Наконец, в течение третьего этапа, продолжающегося от 180 до 330-390 с, температуры тосола во всех точках стабилизируются и практически остаются постоянными. После разогрева дизеля КамАЗ-7408.10 его пуск производился с первой попытки.

45

35

V 25 | 20

-10

1 а ; ., 1. i 1 1 ,

¡>---' !

f j з ■ —т: /' i j / / 1

/x^—i v I'!,

1 1 \ ! j

| j 1 i

1 1 I | 1

i i ! i

! ' i 1

О 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330

Вр«мя, с

Рис. 4. Один из вариантов экспериментальных графиков изменения температуры

тосола во времени при разрядке ТАФП, установленного на городском автобусе ЛиАЗ-5256:

1- после теплообменника-утилизатора ОГ, на входе в ТАФП; 2 - на выходе из ТАПФ; 3 - на выходе из термостатной коробки дизеля

Таким образом, выполненные натурные испытания системы предпускового разогрева дизеля городского автобуса ЛиАЗ-5256 с ТАФП показали, что она работоспособна, проста в управлении, надежна и эффективна. В процессе зимней эксплуатации

исследуемая система показала высокую степень адаптации к автобусу ЛиАЗ-5256 и условиям производства на автотранспортном предприятии.

Аналогичные результаты были получены при натурных испытаниях систем предпускового разогрева ДВС автомобилей МАЗ-5433 и УАЗ-31514 с ТАФП различных конструкций.

На основе результатов исследований сформулированы основные выводы и рекомендации:

1. В настоящее время актуальной проблемой в области эксплуатации АТ явля-

$ещ1анЬсти

ется проблема повышения технико-экологическойУАТС путем адаптации их к эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды и городского цикла движения.

Одной из составляющих этой общей проблемы является проблема экологической безопасности АТС, связанная с существенным изменением эффективности каталитической очистки ОГ в КН. Она обусловлена реальными режимами работы ДВС автомобиля, особенно в сложных городских условиях, характеризующихся частыми и резкими изменениями скоростных и нагрузочных режимов, в результате чего не обеспечивается оптимальное тепловое состояние матрицы КН для осуществления реакций катализа.

Необходимость устойчивого функционирования АТС в условиях низких температур окружающей среды выдвигает другую проблему - пуска их ДВС при безгаражном хранении зимой, которая возникает вследствие сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала ДВС, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси при низких температурах окружающего воздуха.

Выполненное комплексное исследование предпусковой тепловой подготовки двигателей городских автобусов в Санкт-Петербурге на примере одного из автобусных предприятий показало, что существующие способы, системы и устройства обеспечения пуска ДВС автобусов при низких температурах окружающего воздуха не решают рассматриваемую проблему, а только лишь снижают ее остроту.

2. Теоретический анализ протекания действительного термодинамического цикла на примере автотракторных дизелей, функционирования их систем и выбросов ими вредных веществ на основе современных теоретических представлений об образовании токсичных веществ в условиях низких температур окружающей среды показал следующее.

Протекание процессов газообмена, сжатия и сгорания в условиях низких температур окружающего воздуха существенно отличается от их протекания при стандартных климатических условиях, в результате чего характерные параметры этих процессов изменяются. В рассматриваемых условиях происходят существенные изменения различных показателей, характеризующих рабочий процесс в дизельном двигателе, в том числе индикаторных, эффективных показателей, а также составляю-

щих внешнего теплового баланса. Низкие температуры окружающего воздуха оказывают также сильное влияние на работу систем и механизмов автотракторного дизеля. Характер изменения концентраций вредных веществ в ОГ автотракторных дизелей в условиях низких температур окружающей среды зависит от целого ряда факторов. К ним относятся: снижение общего температурного уровня действительного термодинамического цикла, увеличение коэффициента избытка воздуха О- , режим работы ДВС и другие. Поэтому при одновременном их воздействии характер изменения концентраций вредных веществ в ОГ в области низких значений будет зависеть от того, какие факторы окажутся превалирующими.

3. Разработаны теоретические основы аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей, которые показали следующее.

При аккумулировании теплоты имеется практическая возможность реализации любого известного способа аккумулирования. Применительно к АТС наиболее целесообразным и перспективным является использование теплоты обратимого фазового перехода плавление-кристаллизация. Данный способ аккумулирования предполагает применение относительно несложного, надежного и компактного оборудования, позволяющего запасать необходимое количество теплоты в небольших теплоаккумули-рующих объемах, что полностью соответствует мировой тенденции развития нетрадиционной теплоэнергетики в различных сферах производственной деятельности.

Разработанная научная концепция повышения технико-экологической безопасности АТС за счет аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей позволяет решать многие проблемы эксплуатационного характера, например, проблемы зимней безгаражной эксплуатации и экологической безопасности подвижного состав. Данная концепция предполагает широкое внедрение на подвижном составе бортовых ТАФП, утилизирующих и аккумулирующих теплоту ОГ и/или ОЖ с целью дальнейшего ее использования для повышения технико-экологической безопасности автотранспортных средств. Она отражает одно из мировых направлений развития современной техники - широкое внедрение в различных отраслях экономики, в том числе и на АТ, перспективных теплоэнергосберегающих технологий.

Разработанная методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты ОГ и ОЖ автотракторных дизелей дает возможность научно обоснованно подойти к практическому решению проблемы создания бортовых ТАФП. Она основана на использовании регламентированных государственными стандартами ездовых циклов на дороге и испытательных циклов на стенде. Такой подход позволяет перейти от различного сочетания случайных величин, характеризующих тот или иной режим работы ДВС, к детерминированным величинам, что значительно упрощает саму процедуру расчета исходных параметров утилизации и повышает научное и практическое значение ездовых и испытательных циклов.

4. Выполнено научное обоснование применимости бортовых ТАФП в качестве накопителен теплоты на автомобилях, включающее в себя ряд исследований.

Анализ перспективных конструкций бортовых ТАФП, применяемых на мобильных машинах, позволил разработать их классификацию.

Исследованы научные проблемы выбора оптимального ТАМа. Они показали, что наиболее перспективными веществами для использования в бортовых ТАФП являются кристаллогидраты солей и оснований, органические вещества, соли и основания, а также различные смеси этих соединений. Разработанная методика выбора ТАМа дает возможность обоснованно подобрать ТАМ для бортового ТАФП с учетом предполагаемых условий его эксплуатации.

Проведены теоретические и лабораторные исследования по оценке возможности применения переохлажденных жидкостей в качестве ТАМов, подтвердившие перспективность данного научного направления. Они доказали принципиальную возможность создания ТАФП с санкционированной (управляемой) кристаллизацией ТАМа, происходящей с выделением скрытой теплоты фазового перехода. Практическая реализация данной научной идеи сопряжена с решением двух важных проблем -с достижением необходимого нижнего температурного предела переохлаждения жидкого ТАМа и определением условий обеспечения его термодинамической устойчивости.

Лабораторные исследования позволили оценить устойчивость метастабильного состояния образца наиболее подходящей для применения в бортовом ТАФП переохлажденной жидкости - тригидрата ацетата натрия

Разработанные показатели эффективности бортовых ТАФП всесторонне характеризуют его функционирование и позволяют не только сравнивать различные по конструкции и назначению ТАФП, но и систематизировать их по одному или нескольким признакам.

5. Разработаны научно-технические основы расчета и конструирования бортовых систем автомобиля с использованием ТАФП, а именно:

Разработаны математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных дизелей с ТАФП в процессах зарядки, хранения теплоты и разрядки применительно к ТАФП капсульной конструкции, изображенной на рис. 2, и математические модели функционирования систем КН-ТАФП в процессах зарядки и разрядки последнего.

Разработаны основные требования по проектированию систем с бортовыми ТАФП, позволяющие обоснованно выбирать приемлемую в условиях конкретной задачи конструкцию ТАФП и конструировать на его основе указанные выше системы.

Разработана методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП, базирующаяся на известных закономерностях теорий теп-

лообмена, гидромеханики, ДВС и эксплуатации машин. В основу данной методики положены разработанные математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных дизелей с ТАФП. Она является универсальной и практически значимой, поскольку позволяет разрабатывать аналогичные системы не только для АТС, но и для строительных, дорожных, лесозаготовительных, коммунальных и других машин.

6. Методика и математические модели, указанные в п. 5, апробированы путем выполнения вариантного расчета и численного анализа.

7. Экспериментальные исследования, опыт внедрения и дальнейшая эксплуатация опытных образцов систем предпускового разогрева ДВС автомобилей с ТАФП показали, что данные системы работоспособны и отличаются высокой эффективностью, пожаробезопасностью, надежностью, простотой в эксплуатации и отсутствием затрат на энергоносители.

8. Обоснованность и достоверность разработанных математических моделей и методик расчета бортовых систем автомобилей с ТАФП подтверждается данными натурных испытаний и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность.

9. Экспериментальные исследования, опыт внедрения и дальнейшая эксплуатация опытных образцов систем предпускового разогрева ДВС автомобилей с ТАФП дают возможность констатировать о практической доказанности возможности решения проблемы предпусковой тепловой подготовки ДВС в зимний период путем аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ.

10. В течение 1991-2004 г.г. при непосредственном участии автора диссертации в ходе создания и испытания ряда опытных образцов ТАФП отработаны технологические основы их изготовления в промышленных условиях. Накопленный опыт позволяет в ближайшее время организовать отечественное производство бортовых систем автомобилей с ТАФП.

11. Перспективными путями дальнейшего развития исследований в области создания бортовых систем автомобилей с ТАФП являются разработка и проведение полномасштабных испытаний бортового ТАФП с применением в качестве ТАМа переохлажденной жидкости, а также создание и выполнение испытаний в условиях эксплуатации системы КН-ТАФП; теоретическое и экспериментальное исследования нового способа передачи теплоты от ТАФП к потребителям (ДВС, агрегатам трансмиссии и т.п.) - с использованием тепловых труб; разработка и проведение испытаний бортовых ТАФП, обеспечивающих охлаждение воздуха в кабинах (салонах) АТС, эксплуатируемых в условиях жаркого климата; разработка основ теории применения ТАФП в качестве источника энергии автомобилей и другие.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Шульгин В.В. Тепловые аккумуляторы автотранспортных средств: - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2005. - 268 с.

2. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев СА Аккумулирование теплоты отработавших газов// Автомобильная промышленность. - 1994. - № 3. - С. 18-20

3. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев СА Система разогрева двигателя с помощью теплового аккумулятора// Лесная промышленность. - 1996. - № 3. - С. 20-21

4. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев СА Математическая модель процессов накопления отходящей теплоты двигателя внутреннего сгорания в тепловом аккумуляторе// Известия высших учебных заведений. Строительство.-1997.- № 5.-С.102-103

5. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев СА Математическая модель процесса сохранения накопленной теплоты двигателя внутреннего сгорания в тепловом аккумуляторе// Известия высших учебных заведений. Строительство.-1999.- № 1.-С 123-126

6. Шульгин В.В., Ложкин В.Н., Барков О А Способы предпусковой подготовки двигателей городских автобусов // Автомобильная промышленность. - 2002. - № 1.-С. 23-25

7. Проблема зимней эксплуатации городских автобусов разрешима / В.В.Шульгин, С.Д. Гулин, С.А Яковлев, Е.Н. Богачев, О.А. Барков, Л.П. Шумилов/Автомобильная промышленность. - 1998. - № 1. - С. 21-23

8. Математическая модель функционирования и термодинамическая оценка эффективности теплового аккумулятора автомобиля /В.В. Шульгин, Ю.К. Кукелев, Е.А Пи-тухин, М.И. Куколев//Автомобильная промышленность.- 2003. - № 9. - С. 16-19

9. Система нормативных документов в строительстве. Свод правил по проектированию и строительству СП 12 -104 - 2002: Механизация строительства. Эксплуатация строительных машин в зимний период.- М.: Госстрой России, ГУП ЦПП.-2003.-30 с.

10. Ложкин В.Н., Шульгин В.В. Концепция повышения техно-экологической эффективности и безопасности эксплуатации автотранспорта за счет применения тепловых аккумуляторов и каталитических конверторов // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: Сб. докл. 4-й междунар. конф. 28-29 сентября 2000 г. /СПб. гос. архит.-строит. ун-т. - СПб., 2000. - С. 75-78

11. Шульгин В.В. Система предпускового разогрева двигателя городского автобуса с применением теплового аккумулятора // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: Сб. докл. 5-й междунар. конф. 19-20 сентября 2002 г. /СПб. гос. архит.-строит. ун-т. - СПб., 2002. - С. 372-375

12. Ложкин В.Н., Шульгин В.В. Теория и практика применения тепловых аккумуляторов фазового перехода для улучшения экологических и топливно-экономи-ческих показателей автотранспортных средств// Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень № 2(22) /НПК «Атмосфера» при ГГО им. А.И. Воейкова. - СПб., 2000. - С. 40-53

13. Проблемы зимней эксплуатации городских автобусов в Санкт-Петербурге и перспективы их решения /В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, Г.И. Никифоров, Ю.Г. Кинев // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. тез. докл. постоянно действующего междунар. науч.-техн. сем. 21-23 апреля 1999 г. /СПб. гос. агр. ун-т. - СПб., 1999. - С. 38-40

14. Система предпускового разогрева двигателя автомобиля УАЗ-31514 с применением теплового аккумулятора /В.В. Шульгин, С.Д. Гулнн, Г.И. Никифоров, Ю.Г. Кинев, Г.М. Золотарев // Научные и практические вопросы совершенствования эксплуатации мобильных машин в современных условиях: Сб. тез. докл. одноименного науч.-техн. сем. 8 декабря 2000 г. - Вып. 2 / Воен. инж.-техн. ун-т. - Санкт-Петербург, 2001. - С. 3-8

15. О возможности применения некоторых теплоаккумулирующих материалов в тепловых аккумуляторах мобильных машин / В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, В.И. Комаров, А.Г. Мелентьев, Г.М. Золотарев /Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы: Тез. докл. межд. конф., посвященной 50-летию ЛИФа ПетрГУ / Петрозавод. гос. ун-т. - Петрозаводск, 2001. - С. 153-155

16. Шаволов А.С., Шульгин В.В. Анализ функционирования тяжелой строительной техники в отрыве от эксплуатационных баз и выявление условий возможного перевода двигателей машин на использование СПГ // Научные и практические вопросы совершенствования эксплуатации мобильных машин в современных условиях: Сб. науч. тр. одноименной науч.-техн. конф. 25 декабря 2001 г. - Вып. 3/

Воен. инж.-техн. ун-т. - СПб, 2003. - С.9-15

17. Пути модернизации приводных устройств мобильных строительных и подобных им машин/ А.С. Шаволов, А.Д. Савчук, В.В. Шульгин, Н.П. Ваучский// Экологизация автомобильного транспорта: Сб. тр. II Всероссийского науч.-практ. сем. с международным участием 7-9 апреля 2004 г .1 Под ред. докт. техн. наук проф. В.Н. Денисова/ МАНЭБ. - СПб., 2004.- С. 135-137

18. Шульгин В.В., Коновалов О.В., Глебов Е.И. Исследование эксплуатации жидкостных подогревателей автобусов ЛиАЗ-5256 // Научные и практические вопросы совершенствования эксплуатации мобильных машин в современных условиях: Сб.науч.тр.одноименной науч.-техн. конф. 25 декабря 2001 г.-Вып.3/Воен. инж.-техн. ун-т. - СПб, 2003. - С. 7-8

19. Шульгин В.В. Предпусковой разогрев дизеля Д-160, работающего в бульдозерном режиме в условиях отрицательных температур за счет использования аккумулированной теплоты отработавших газов/ Научное обеспечение военно-строительного производства в условиях конверсии и реорганизации Вооруженных Сил: Сб. науч. ст. одноименной науч.-техн. конф. апрель 1993 г./ Пушкинское высш. воен. инж. строит, уч-е.-Пушкин, 1995.-С. 111-112

20. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.А. Применение тепловых аккумуляторов фазового перехода для предпускового разогрева ДВС мобильных машин в зимний период эксплуатации // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. тез. докл. постоянно действующего науч.-техн. сем. стран СНГ 23-25 апреля 1997 г./ СПб. гос. агр. ун-т. - СПб., 1997. - С. 84-85

21. Шульгин В.В. Особенности рабочего процесса и функционирования систем автотракторного дизеля в условиях низких температур// Фундаментальные исследования в технических университетах: Сб. материалов VIII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы 26-27 мая 2004 г./ СПб. гос. политех. ун-т. - СПб., 2004. - С. 217-218

22. Ложкин В.Н., Шульгин В.В. Методология разработки систем очистки отработавших газов ДВС с использованием каталитических конверторов и тепловых аккумуляторов фазового перехода// Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень № 2(30) /НПК «Атмосфера» при ГГО им. А.И. Воейкова.- СПб., 2004.-С. 72-80

23. Аккумулирование «бросовой» тепловой энергии/ С.Д. Гулин, Г.Л. Малышко,

B.В. Шульгин, С.А. Яковлев/ Научные и практические вопросы совершенствования теплоэнергоустановок малой мощности (Новые технологии в малой теплоэнергетике): Сб. докл. Одноименного науч.-техн. сем. 22-23 декабря 1993 г./ Воен. инж. строит, ин-т. - СПб., 1994. - С. 68-74

24. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.А. Тепловой аккумулятор для предпусковой тепловой подготовки двигателя внутреннего сгорания/ Военная наука и образование - городу: Тез. докл. регион, науч.-практ. конф./ Воен. инж. строит, ин-т. -СПб., 1997.-С. 41-42

25. Шульгин В.В. Математическая модель функционирования системы каталитический нейтрализатор - тепловой аккумулятор фазового перехода// Экологизация автомобильного транспорта: Сб. тр. II Всероссийского науч.-практ. сем. с международным участием 7-9 апреля 2004 г./ Под ред. докт. техн. наук проф. В.Н. Денисова/ МАНЭБ.- СПб.,2004. -С. 138-141

26. Гулин С.Д., Шульгин В.В. Оценка возможности утилизации теплоты отработавших автотракторного дизеля с ГТН, работающего на неустановившихся режимах при отрицательных температурах окружающего воздуха (на примере бульдозера)// Автономные дизельные энергетические установки - основа энергоснабжения военно-строительных комплексов: Сб. докл. одноименного науч.-техн. сем./ Воен. инж. строит, ин-т. - СПб, 1994. - С. 31

27. Проблемы эксплуатации гидропривода строительных машин при отрицательных температурах и перспективы их решения/ Е.Н. Богачев, С.Д. Гулин, В.В. Шульгин.

C.А. Яковлев// Труды молодых ученых. Часть II/ СПб. гос. архит.-строит. ун-т. -СПб., 1997.-С. 68-71

28. Шульгин В.В., Бадамшин Т.Х., Яковлев С.А. Утилизация теплоты отработавших газов ДВС с применением теплового аккумулятора фазового перехода// Автономные дизельные энергетические установки - основа энергоснабжения военно-строительных комплексов: Сб. докл. одноименного науч.-техн. сем. - Вып. № 2 / Воен. инж. строит, ин-т. - СПб, 1996. - С. 20-21

29. Шульгин В.В. Аккумулирование отходящей тепловой энергии ДВС как способ решения проблем зимней эксплуатации мобильных машин//Труды молодых ученых. Часть II/ СПб. гос. архит.-строит. ун-т. - СПб., 2000. - С. 116-119

30. Ложкин В.Н., Шульгин В.В. Опыт применения тепловых аккумуляторов фазового перехода на автомобильном транспорте// Экологизация автомобильного транспорта: Сб. тр. Всероссийского науч.-техн. сем. 17-19 марта 2003 г./ Под ред. докт. техн. наук проф. В.Н. Денисова/ МАНЭБ. - СПб., 2003. - С. 115-119

31. Ложкин В.Н., Шульгин В.В. Показатели эффективности тепловых аккумуляторов фазового перехода для автомобильного транспорта / Двигателестроение: Науч.-техн. сб./СПб. гос. политех, ун-т. - СПб., 2004. - С. 91-99

32. Патент РФ 2075626 С1 МКИ 6 F 02 N 17/04,17/06. Система предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания /С.Д. Гулин, В.В. Шульгин, С.А.Яковлев (РФ). -№ 93041663/06; Заявлено 10.08.1993; Опубл. 20.03.1997, Бюл. № 8

33. Патент РФ 2187049 С1 МКИ 7F 24 Н 7/00. Тепловой аккумулятор фазового перехода/ В.В.Шульгин, С.Д. Гулин, Г.И.Никифоров, Ю.Г. Кинев, О.В.Крапивко, Г.М. Золотарев (РФ). - № 2000132463/06; Заявлено 25.12.2000; Опубл. 10.08.2002, Бюл. № 22

34. Патент РФ 2170851 С1 МКИ 7F 02 N 17/00. Система подогрева двигателя внутреннего сгорания / В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, А.Г. Мелентьев, Г.И. Никифоров, Г.М. Золотарев (РФ). - №99123072/06; Заявлено 03.11.1999; Опубл. 20.07.2001, Бюл. № 20

35.Патент РФ 2204027 С1 МКИ 7F 01 N 3/00. Каталитический нейтрализатор/ В.Н. Ложкин, В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, Г.М. Золотарев (РФ). - № 2001129630/06; Заявлено 01.11.2001; Опубл. 10.05.2003, Бюл. № 13

36. Патент РФ 2121064 С1 МКИ 6F 01N 3/00. Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и утилизации их теплоты /С.А. Яковлев, В.В.Шульгин, А.Н.Агафонов, В.О.Сайданов (РФ).-№96103781/06; Заявлено 26.02.1996; Опубл. 27.10.1998, Бюл. № 30

37. Патент РФ 2150603 С1 МКИ 7F 02 N 17/00. Тепловой аккумулятор фазового пере-хода/В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, С.А. Яковлев (РФ).-№98121746/06; Заявлено 01.12.1998; Опубл. 10.06.2000, Бюл. № 16

38. Патент РФ 2150020 С1 МКИ 7F 02 N 17/00. Способ предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания/ С.Д. Гулин, В.В. Шульгин, B.C. Гулин, А.Н. Агафонов (РФ). - № 98122807/06; Заявлено 15.12.1998; Опубл. 27.05.2000; Бюл. № 15

39. Патент РФ 2229565 С1 МКИ 7 Е 02 F 3/85, 9/22. Способ автономного энергообеспечения приводных устройств строительных и подобных им машин/ А.С. Ша-волов, А.Д. Савчук, В.В. Шульгин, Н.П. Ваучский (РФ).-№2002132639/03; Заявлено 04.12.2002; Опубл. 27.05.2004, Бюл. № 15

40. Патент РФ 2230929 С2 МКИ 7 F 02 N 17/00, В 60 Н 1/04. Система подогрева городского автобуса / В.В. Шульгин, ГА. Николаенко, Д.А. Кулыгин, С.Д. Гулин, Г.И. Никифоров, Г.М. Золотарев (РФ). - № 2001133376/06; Заявлено 07.12.2001; Опубл. 20.06.2004, Бюл. № 17

41. Патент РФ 2174655 С2 МКИ 7F 24 Н 7/00. Устройство для утилизации и накопления тепловой энергии / С.Д. Гулин, B.C. Гулин, А.Н. Агафонов, В.В. Шульгин, О.Л. Мартемьянов, А.Н.Терехин (РФ).- № 99122865/06; Заявлено 01.11.1999; Опубл. 10.10.2001, Бюл. №28

Подписано в печать 28.02.05. Формат бумаги 60x84 1/1 Зак. 28 Тираж 100 экз.

Тип. БИТУ

0.5.22

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЕЕ АНАЛИЗ: ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Состояние проблемы экологической безопасности автотранспортных средств. 18:

1.2. Анализ вопросов технической эксплуатации автотранспортных средств в условиях низких температур окружающей среды.

1.3. Исследование состояния проблемы предпусковой тепловой подготовки двигателей городских автобусов в Санкт-Петербурге.

1.3.1. Экономическая оценка затрат на предпусковую тепловую подготовку двигателей:.88*

1.3.2. Оценка способов предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов по показателям экологической безопасности.

1.3 ;3. Квалиметрическая оценка способов предпусковой тепловой подготовки двигателей автобусов.

1.4. Цель и задачи исследования.

21ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ!АНАЛИЗ ПРОТЕКАНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА НА ПРИМЕРЕ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

И ОСОБЕННОСТИ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ

ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ!.

2:1; Процессы газообмена.

2.2. Процесс сжатия.

2.3; Процесс сгорания;.

214. Индикаторные показатели:.

2.5. Эффективные показатели:.146'

2.6. Внешний тепловой баланс.

2.7. Особенности функционирования систем и механизмов автотракторных дизелей в условиях низких температур окружающей среды.153

2.8. Анализ выбросов вредных веществ автотракторными дизелями в условиях; низких температур окружающей среды на основе современных теоретических представлений об образовании токсичных веществ.

2.9. Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АККУМУЛИРОВАНИЯ ОТХОДЯЩЕЙ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ.

3.1. Физические основы аккумулирования теплоты.

3.2. Научная концепция повышения технико-экологической безопасности автотранспортных средств за счет аккумулирования отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей.

3;3. Методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей.

3.4. Вариантный расчет основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости двигателя городского автобуса.

3.5. Выводы.

4. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕПЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В КАЧЕСТВЕ БОРТОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ТЕПЛОТЫ НА АВТОМОБИЛЯХ.

4.1. Анализ конструкций и классификация тепловых аккумуляторов фазового перехода, применяемых на мобильных машинах.

4.2. Научные проблемы выбора теплоаккумулирующих материалов.

4.2.1. Кристаллогидраты солей и оснований;.

4.2.21 Органические вещества;.

4.2.3. Соли и основания.

4.2.4. Прогнозирование термодинамических характеристик теплоаккумулирующих материалов.

4.2.5. Методика выбора теплоаккумулирующего материала.

4.3. Теоретические и лабораторные исследования возможности применения переохлажденных жидкостей в качестве теплоаккумулирующих материалов.

4.3.1. Теоретические исследования физики переохлажденных жидкостей и перспектив применения их в качестве теплоаккумулирующих материалов.

4.3.2. Лабораторные исследования возможности применения тригидрата ацетата натрия в качестве теплоаккумулирующего материала.

4.4. Показатели эффективности тепловых аккумуляторов фазового перехода.

4.5. Выводы.

5. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ'

БОРТОВЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОВЫХ.

АККУМУЛЯТОРОВ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА И ОПЫТ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ. .289 5.1. Основные теоретические предпосылки и анализ существующих математических моделей тепловых аккумуляторов фазового перехода:.

5:2. Разработка математических моделей функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей с тепловыми аккумуляторами фазового перехода.

5.2.1. Основные модельные представления и допущения, принимаемые при разработке математических моделей:.

5.2.2. Математическая модель функционирования теплового аккумулятора фазового перехода в процессе зарядки.

5.2.3! Математическая модель функционирования теплового аккумулятора фазового перехода в процессе хранения теплоты.

5.2.4. Математическая модель функционирования теплового аккумулятора фазового перехода в процессе разрядки.

5:3. Разработка математических моделей функционирования систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ отработавших газов, совмещенных стендовыми аккумуляторами фазового перехода:.

5.3! Г. Основные модельные представления и допущения; принимаемые при разработке математических моделей:.

5.3:2. Математические модели функционирования системы каталитический нейтрализатор - тепловой аккумулятор фазового перехода:.

5.4. Основные требования по проектированию систем с бортовыми тепловыми; аккумуляторами фазового перехода.

5:5: Методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с тендовыми аккумуляторами фазового перехода.

5.5.1. Методика конструкторского расчета:.

5.5:2! Методика поверочного расчета:.360?

1};сииои1 и иьрьлида. асчет. тематических моделей функционирования систем термо-зализации вредных веществ отработавших газов, совме-аккумуляторами фазового перехода.!

Автомобильный транспорт - это «кровеносная; система» государства. Современное индустриальное общество нуждается в перемещении больших масс грузов и пассажиров на значительные расстояния; по всей территории страны и за рубеж. Особенно ■ велико значение автомобильного транспорта для Российской Федерации с ее исключительно обширной территорией и удаленностью источников сырья, энергоносителей и промышленных центров; Как подсистема транспортного комплекса страны, автомобильный транспорт обеспечивает взаимодействие большинства отраслей экономики,. являясь связующим: звеном? разнообразных логистических цепей доставки всевозможной продукции;

Роль автомобильного транспорта: в обеспечении эффективного функционирования 5 производства возрастает в; последнее; время ускоренными темпами. Поставл ен-ная Президентом Российской Федерации В.В1 Путиным стратегическая задача об удвоении за десятилетие валового внутреннего продукта страны [264] может быть успешно решена только при слаженном взаимодействии всех отраслей экономики, в том числе и автомобильного транспорта.

Следует отметить, что он имеет большое значение и в реализации таких приоритетных государственных задач, как повышение обороноспособ ности; страны, укрепление правопорядка и борьба с международным терроризмом.

Большинство современных грузовых автомобилей» и автобусов оснащается дизельными двигателями» внутреннего сгорания (ДВС). В настоящее время и на перспективу дизельные двигатели остаются самой экономичной энергетической установкой в диапазоне от 5 кВт до 50 МВт в одном агрегате. Они безальтернативно используются ; в таких отраслях, как транспорт, горнодобывающая; промышленность,. сельскохозяйственная ; т строительно-дорожная техника; малая автономная; энергетика, объекты оборонного значения1 и т.п. В качестве: одного из факторов, отрицательно влияющих на состояние подотрасли общепромышленного двигателестроения, является несоответствие экологических показателей двигателей требованиям международных стандартов [265].

Дизельные двигатели, являясь важнейшей составной частью мировой экономики, потребляют значительную долю производимых горюче-смазочных материалов нефтяного происхождения и отработавшими газами наносят существенный урон окружаю щей среде. Суммарная: установленная мощность только автомобильных ДВС, находящихся? в эксплуатации в странах СНГ, оценивается? величиной' 1,3-1,6 млрд. кВт; при этом они выделяют в атмосферу с отработавшими газами около 29,4 млн. т в год окиси углерода СО (68% валового выброса СО); 2,0 млн. т. в год оксидов азота NOx (31% валового выброса NOx); 6,0 млн. т в год углеводородов СпНт (42% валового выброса С„Нт) [267]. Все возрастающее влияние антропогенной»нагрузки на окружающую среду может иметь крайне отрицательные последствия для жизни человечества, сохранения Homo sapiens как биологического вида. Согласно оценкам экспертов ВОЗ, три четверти всех болезней человека обусловлены неблагополучным состоянием окружающей среды, нарушением естественных связей в природе вследствие ее загрязнения продуктами деятельности цивилизации [268].

Конкурентоспособность ДВС в сравнении с другими альтернативными источниками энергии может быть обеспечена, главным образом, при условии дальнейшего улучшения показателей токсичности и топливной экономичности [38].

Одна из современных и актуальных проблем; в области эксплуатации автотранспортных средств - это проблема их экологической безопасности. Она не является локальной,- а имеет мировое значение, поскольку с ней столкнулись во всех про-мышленно развитых странах с высоким уровнем автомобилизации.

В настоящее время права и свободы человека и гражданина в области экологической безопасности закреплены в Конституции Российской Федерации [269] ЬТак, ст. 42 Конституции РФ; гласит: «Каждыйs имеет право ; на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью! или имуществу экологическим; правонарушением», а требования ст. 58 Конституции?РФsнакладывают на,человека обязанность «сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам».

Начиная с конца 50-ых годов XX столетия, проблема экологической безопасности ; автотранспортных; средств становится социально; значимой, ею * занимаются ученые во всех развитых; странах мира. Благодаря их усилиям были разработаны и внедрены • в практику эксплуатации многочисленные: способы и средства борьбы с вредными выбросами ДВС. Одним; из наиболее эффективных способов; обезвреживания отработавших газов дизелей следует признать каталитическую (термокаталитическую) нейтрализацию содержащихся в них вредных веществ с использованием в качестве катализаторов драгоценных, дефицитных и дорогостоящих металлов - прежде всего платины, а также палладия, родия, рутения. Кроме то го, в качестве катализаторов могут применяться и оксиды некоторых металлов, например, оксиды меди, хрома, никеля, кобальта, которые по своим? свойствам.т уступают платине, но при этом несравненно дешевле [ 146]. Современные каталитические нейтрализаторы обеспечивают эффективность превращения; вредных продуктов« неполного сгорания топлива (СО, С„ Нт, в том! числе • тяжелых полициклических ароматических углеводородов, альдегидов) до 80+95%, что представляет собой достаточно высокий экологический эффект [3 8; 146,184,199,200].

Однако каталитические нейтрализаторы обладают одним существенным недостатком, который заключается1 в том, что эффективность очистки; ими; вредных веществ; отработавших газов во многом определяется?температурой-реактора. В свою очередь характер тепловой нагрузки каталитического нейтрализатора зависит от режима работы ДВС. В условиях сложного городского движения ДВС работает, как правило, на неустановившихся режимах с непрерывным изменением во времени крутящего момента и частоты * вращения коленчатого вала. При' этом; практически возможны любые их сочетания, допустимые для данного двигателя. Кроме того, эффективность нейтрализации^ резко снижается в. периоды* пуска-прогрева? ДВС., особенно при низких температурах окружающего воздуха, когда температура отработавших газов имеет крайне низкое значение. Таким образом, при эксплуатации автотранспортных средств из общей проблемы их экологической безопасности можно выделить частную, но весьма значимую проблему оптимизации тепловой с нагрузки; каталитического нейтрализатора в целях скорейшего выхода матрицы конвертора' на эффективный режим работы.,

Другой актуальной проблемой эксплуатации автотранспортных средств является проблема пуска ДВС при их безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей среды. Ее актуальность: вытекает из климатогеографических особенностей- Российской! Федерации., Северные и северо-восточные районы страны, занимающие более 62% площади бывшего СССР, относятся к зоне сурового климата, где продолжительность морозного периода составляет 240-270 дней: в году, а число дней со средней; многолетней .температурой, ниже -15 РС - 184 дня в году. Средние и абсолютные годовые минимумы, температуры в этих районах составляют -(4(Н60) °С. Особенностью эксплуатации в таких регионах автомобилей и других мобильных машин является их ежедневное применение при безгаражном хранении [21].

Проблема пуска ДВС автомобилей; при их безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей- среды; является? одной из наиболее сложных проблем;, возникающих в процессе зимней эксплуатации; автомобильной; техники. Затруднения? пуска; ДВС имеют объективный характер и возникают из-за сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси.

Для успешного пуска двигателя необходимо обеспечить минимальную пусковую частоту вращения коленчатого вала, при которой достигаются необходимые давление, температура и воспламенение горючей смеси: в его цилиндрах. Низкие температуры затрудняют испарение и воспламенение топлива из-за повышения? его вязкости, приводят к падению мощности аккумуляторных батарей и ухудшению работы электростартерных устройств. При низких температурах резко повышается вязкость моторных масел в двигателе, понижается! температура охлаждающей; жидкости, не обеспечивается рекомендуемая рабочая температура различных деталей: и узлов двигателя: Пуск холодного дизеля возможен при температуре воздушного заряда в камере сгорания в; момент впрыска топлива не ниже 3 50-400 °С, что соответствует минимальной пусковой частоте вращения коленчатого в ал а 100-200 мин*1 [164].

В настоящее; время» рассматриваемая проблема' достаточно хорошо изучена; Благодаря трудам отечественных и зарубежных ученых и инженеров разработаны и внедрены.многочисленные:способы;и средства?безгаражного хранения! подвижного состава (облегчения пуска машин в зимний период), а также рекомендации и типовые проекты подобных устройств. Тем не менее практика эксплуатации показывает, что многие: из них: имеют существенные недостатки, сдерживающие их широкое применение и требующие поиска принципиально новых способов решения проблемы. Так, например, широко используемые в мире системы предпусковой тепловой подготовки двигателей мобильных машин с индивидуальными подогревателями являются конструктивно сложными 1 техническими«устройствами; обладающими повышенной г пожароопасностью и низкой надежностью. Кроме того, в эксплуатации они требуют больших затрат и квалифицированного сервисного технического обслуживания.

С учетом вышеизложенного, в практике все чаще применяются запрещенные и нерациональные способы облегчения пуска машин в зимний период, такие, как; применение ; паяльных лампе и факелов;для предпускового=разогрева ДВС, организация» работы двигателей машин в; межсменный 1 период в режиме холостого хода и другие. Последний способ не только приводит к неоправданным финансовым издержкам, связанным: с непроизводительным сжиганием топлива, моторного масла и расходом моторесурса двигателей,. но и к дополнительному загрязнению окружающей; среды вредными веществами, содержащимися в продуктах сгорания топлива, а также является причиной шумовых нагрузок в зоне жилой застройки. Так, например, в Автобусном? парке № 5 - филиале Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс» на открытой стоянке находятся 139 автобусов Икарус-250,-280, дизели которых в зимний период в большинстве случаев работают в режиме холостого хода. С учетом коэффициента выхода на линию; равного 0,8, и среднего времени межсменной стоянки в течение 5 ч суточные выбросы вредных веществ составляют: окиси углерода СО - 153,5 кг; углеводородов СпНт- 16,7 кг; оксидов азота 20,3 кг; сажи - I кг [56]. Нетрудно подсчитать, что за зимний период эксплуатации (150 суток) суммарная эмиссия вышеуказанных вредных веществ, выделяемых 139 автобусами, может достигать 28,7 т.

Сформулированные проблемы; экологической безопасности автотранспортных средств - и пуска ДВС автомобилей при их; безгаражном хранении в условиях низких температур окружающей: среды тесно связаны. Действительно, пуск двигателей подвижного состава зимой обеспечивается при! помощи; средств безгаражно го хранения, функционирование которых, как правило, связано со значительным; экологическим: ущербом; наносимым; природе; Поэтому при * применении тех или иных технических средств, облегчающих пуск;ДВС в зимний период, должна; производиться их:экологическая экспертиза.

Рассмотренные проблемы представляется возможным объединить в одну крупную научную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, а именно проблему повышения технико-экологической; безопасности автотранспортных средств путем адаптации их к эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды и горолского цикла движения. Решению этой крупной научно-технической проблемы и посвящено диссертационное исследование.

В ? настоящее время; одним г из; приоритетных направлений развития всех отраслей отечественной экономики является создание энергоэффективных технологий, позволяющих рационально расходовать энергетические ресурсы. В полной мере это относится и к автомобильному транспорту. В связи с этим принципиально новым подходом > к решению сформулированной выше проблемы; является ? использование отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей; жидкости ДВС без применения каких-либо внешних источников энергии.

Известно, что 50-70% теплоты, введенной с топливом в двигатель, составляют тепловые потери с отработавшими газами и охлаждающей жидкостью. Создание технической системы, утилизирующей часть этих потерь с целью накопления энергии и дальнейшего ее использования для повышения »технико-экологической : безопасности автотранспортных средств, является одним: из наиболее перспективных вариантов реализации энергоэффективных технологий. Основным элементом такой системы должен быть тепловой аккумулятор фазового перехода [270].

В конце 80-ых - начале 90-ых годов XX века появились первые сообщения об успешных испытаниях опытных образцов тепловых аккумуляторов фазового перехода, монтируемых на борту мобильных машин: и предназначенных, главным образом, для предпускового разогрева их двигателей и отопления салонов (кабин) при неработающих ДВС в зимний период эксплуатации [41,47,55,56,57,71,72,73,74,79,82,130.243; 270]. В настоящее время в мире организован выпуск небольших партий систем предпусковой тепловой подготовки двигателей; с тепловыми аккумуляторами фазового перехода. Такие системы производят российская компания «АвтоПлюсМАДИ» под названием «устройство облегчения пуска автомобильного двигателя» для бензиновых и дизельных двигателей с рабочим объемом до 4,0 л, а также канадская фирма «CENTAUR Thermal Systems Inc» для двигателей легковых и небольших грузовых автомобилей:

Тепловые аккумуляторы фазового перехода как бортовые накопители теплоты; способны решать и: многие другие проблемы автомобильного транспорта, например;, проблемы его экологической безопасности и, в частности, проблему оптимизации тепловой нагрузки каталитического нейтрализатора в целях скорейшего выхода матрицы конвертора на эффективный режим работы. Однако широкое внедрение подобных устройств на автомобильном транспорте требует целенаправленных дополнительных теоретических и экспериментальных исследований;

Эффективность процессов утилизации; и аккумулированияштходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости дизельного двигателя автотракторного типа; работающего вусловиях низких температур окружающей среды, непосредственно связана с протеканием его действительного термодинамического цикла. В "'рассматриваемых : климатических условиях рабочий процесс дизеля имеет существенные отличия 1 по сравнению с протеканием его при стандартных климатических условиях. В результате воздействия низких температур окружающего воздуха функционирование: систем: и механизмов г дизельного двигателя усложняется,. при : этом происходит изменение его экологических показателей; Данные процессы, к сожалению, исследованы недостаточно; а в современной» научно-технической литературе представлены разрозненные и часто неоднозначные результаты теоретических и экспериментальных исследований, посвященных работе ДВС в условиях низких температур.

Создание теории применения; тепловых аккумуляторов> фазового перехода на автотранспортных средствах немыслимо без разработки теоретических основ аккумулирования отходящей теплоты отработавших газовг и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей. При этом центральное место в теоретических основах составляет разработка научной; концепции повышения технико-экологической« безопасности автомобильного транспорта! за? счет аккумулирования; данной теплоты; Кроме того, для инженерной практики; вопрос о правильном ? выборе исходных данных, на основании > которых производится расчет, имеет первостепенное значение. В ? связи с этим возникает, потребность и в разработке соответствующей методики расчетам основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты.

Принципиально важными являются и вопросы; обоснования»применимости тепловых аккумуляторов фазового перехода в качестве бортовых накопителей теплоты па автомобилях. Систематизация имеющегося опыта и дальнейшее развитие теории включают в себя- разработку? классификации и показателей тепловых аккумуляторов фазового перехода, применяемых на мобильных машинах, а также исследования научных проблем выбора теплоаккумулирующих материалов и возможности применения переохлажденных жидкостей в качестве теплоаккумулирующих материалов. Положительное решение последней проблемы дает возможность создания принципиально нового- теплового аккумулятора фазового перехода с санкционированной (управляемой) кристаллизацией теплоаккумулирующего материала, происходящей с выделением скрытой теплоты фазового перехода. Практическое достижение этого результата позволит существенно повысить технические показатели бортовых накопителей теплоты.

Фундаментом создаваемой теории являются научно-технические основы расчета и конструирования бортовых систем автомобиля с использованием тепловых аккумуляторов фазового перехода. Они включают в себя; разработку математических: моделей функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей и; термокаталитической нейтрализации вредных веществ отработавших газов с тепловыми аккумуляторами фазового перехода; методик расчета данных бортовых: систем, основанных: на активном: использовании5 математических моделей, и основных требо ваний: по их проектированию . При этом достоверность результате в теоретических исследований подтверждается проводимыми лабораторными и натурными испытаниями опытных образцов систем и опытом их внедрения в практическую деятельность.

Исследованию рассмотренных выше проблем; и посвящена настоящая диссертационная работа.

Основной: целью!настоящего исследования является*разработка! научно-технической: методологии! расчета и конструирования бортовых энергетических систем: с тепловыми аккумуляторами фазового перехода, в основу которой? положены: взаимосвязанные физико-химические процессы и явления; протекающие в дизельном двигателе, тепловом аккумуляторе фазового перехода и каталитическом нейтрализаторе, базирующейся на комплексных теоретических и экспериментальных исследованиях и направленной на повышение технико-экологической безопасности автотранспортных средств: в эксплуатации путем: адаптации их к условиям низких: температур; окружающей среды и городского цикла движения.

Научная новизна диссертации: заключается в разработке* научной концепции повышения технико-экологической; безопасности автотранспортных средств: за; счет аккумулирования отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей, методики расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей; методики выбора тенлоаккумулирующего материала, структуры показателей эффективности бортовых тепловых аккумуляторов фазового перехода, математических- моделей функционирования;систем предпусковой тепловой1 подготовки автотракторных двигателей; и термокаталитической ; нейтрализации: вредных веществ отработавших газов с тепловыми аккумуляторами фазового перехода, теплообменник которых конструктивно состоит из коаксиально расположенных цилиндрических «кольцевых» капсул с: кольцевыми зазорами для прохода жидкого или газообразного теплоносителя и методики< расчета: систем предпусковой тепловой<подготовки дизелей автомобилей с тепловыми аккумуляторами фазового перехода, а также в обосновании применимости переохлажденных жидкостей в качестве теплоаккумулирующих материалов и получении; результатов экспериментальных исследований, опыта внедрения! и дальнейшей эксплуатации систем предпускового разогрева двигателей ряда автомобилей с применением тепловых аккумуляторов фазового перехода.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре организации перевозок,, управления и безопасности на автомобильном транспорте Автомобильно-дорожного института Санкт-Петербургского Государственного архитектурно-строительного университета и в научно-исследовательской г группе надежности и живучести: электроэнергетических систем • объектов военной: инфраструктуры»В оенного ? инженерно-технического университета; заместителем! начальника которой г является автор диссертации.

Основная часть экспериментальных: исследований проведена: автором наспециально созданных лабораторных установках Военного инженерно-технического университета и комплекса- «Тепломаш» ЗАО «Атомэнерго» ДО ОАО «Кировский; завод», а также на эксплуатируемой; автомобильной технике ряда автотранспортных и промышленных предприятий Северо-Западного региона России.*

Результаты>выполненного исследования внедрены в;Автобусном;парке:№: 3:-филиале Санкт-Петербургского ГУЛ1 «Пассажиравтотранс», ОАО «55 Металлообрабатывающий завод» (Санкт-Петербург), АООТ; «Пяозерский леспромхоз» (Республика Карелия) при? выполнении» научно-исследовательских и: опытно-конструкторских работ, в том числе по целевым; программам; Государственном^ комитете Российской Федерации: по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (Госстрое России) при разработке нормативного документа - Свода правил по проектированию и строительству «Механизация; строительства. Эксплуатация- строительных машин в зимний период» (СП 12-104-2002); Санкт-Петербургском Государственном политехническом университете в курсе лекций М.И Куколева. «Системы ДВС» и магистерской диссертации! A.A. Степанова; «Тепловые накопители; для предпусковой; подготовки ДВС в условиях зимнего периода» (см. ПРИЛОЖЕНИЯ).

Отдельные результаты исследования, выполненного автором' диссертации совместно сС.Д. Гулиным и С.А. Яковлевым,.были отмечены дипломом победителя конкурса, проводившегося в 1997 г. Правительством и Законодательным Собранием Санкт-Петербурга на лучшую научно-практическую разработку военных ученых, внедренную в городское хозяйство Санкт-Петербурга. За отдельные разработки автор диссертации; и В.Н. Ложкин, С.Д. Гулин, Г.И. Никифоров, Г.М. Золотарев, Г.А. Ни-колаенко, Д.А. Кулыгин решением Международного Жюри VII Международного салона промышленной собственности «Архимед-2004», проводившегося; в Москве: в 2004 г., были награждены дипломами и серебряными медалями (см. ПРИЛОЖЕНИЯ).

Полученные результаты могут быть также использованы на предприятиях автомобильной промышленности и дизелестроения, при эксплуатации дизельных установок различного типа и назначения, а также разработчиками систем каталитической (термокаталитической) нейтрализации и предпусковой тепловой подготовки ДВС мобильных машин.

По результатам выполненной; работы на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Общее состояние и анализ: проблемы повышения технико-экологической безопасности автотранспортных средств.

2. Результаты.теоретического анализа протекания действительного термодинамического цикла на примере автотракторных дизелей и особенностей функционирования их систем и механизмов в условиях низких температур окружающей среды.

3. Научная концепция повышения технико-экологической безопасности автотранспортных средств за счет аккумулирования отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости автотракторных дизелей, основанная на широком применении на автомобилях бортовых тепловых аккумуляторов фазового перехода.

4. Методика расчета основных исходных параметров утилизации - отходящей теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости авто факторных дизелей, разработанная на основе применения стандартизованных циклов - ездовых циклов на дороге и испытательных циклов на стенде, отражающих характерные условия эксплуатации автомобилей.*.

5: Результаты теоретических исследований?по проблеме выбора оптимального теплоаккумулирующего материала для бортового теплового аккумулятора фазового перехода, анализ: которых позволил разработать пригодную для практического использования методику выбора теплоаккумулирующего материала.

6. Обоснование применимости переохлажденных жидкостей в качестве:тепло-аккумулирующих материалов, позволяющих создать принципиально новый тепловой аккумулятор фазового перехода: с санкционированной:(управляемой) кристаллизацией теплоаккумулирующего материала, происходящей с выделением скрытой теплоты, фазового перехода плавление-кристаллизация.

7. Структура показателей эффективности бортовых тепловых аккумуляторов: фазового перехода, позволяющих сравнивать различные по конструкции и назначению тепловые аккумуляторы фазового перехода и систематизировать их по одному или нескольким признакам.

8. Математические модели с функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных двигателей I и термокаталитической нейтрализации I вредных ; веществ отработавших газов: с: тепловыми аккумуляторами; фазового перехода; теплообменник которых: конструктивно состоит из; коаксиально расположенных цилиндрических «кольцевых» капсул с; кольцевыми зазорами для прохода жидкого или газообразного теплоносителя:

9. Методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей* с тепловыми аккумуляторами фазового перехода, справедливость которой подтверждается: выполненным? вариантным; расчетом применительно4 к: городскому автобусу ЛиАЗ-5256.

10.4 Результаты экспериментальных исследований, опыта внедрения * и дальнейшей эксплуатации систем предпускового разогрева? двигателей' ряда автомобилей:с применением тепловых аккумуляторов фазового перехода.

Автор диссертации выражает глубокую благодарность научному консультанту Заслуженному деятелю науки РФ доктору технических наук профессору кафедры организации перевозок, управления и безопасности на автомобильном транспорте Автомобильно-дорожного института Санкт-Петербургского Государственного архитектурно-строительного университета В.Н. Ложкину, научным сотрудникам научно-исследовательской группы надежности и живучести электроэнергетических систем объектов военной инфраструктуры Военного инженерно-технического университета кандидату технических наук доценту Г.И. Никифорову и Ю.Г. Киневу, доценту кафедры двигателей внутреннего сгорания Санкт-Петербургского Государственного политехнического университета кандидату технических наук старшему научному сотруднику М.И. Куколеву, генеральному директору ОАО «55 Металлообрабатывающий завод» Г.М. Золотареву, начальнику отдела городского заказа Комитета по транспорту Правительства Санкт-Петербурга кандидату военных наук доценту О.Н. Кузьмину, директору и начальнику производственно-технического отдела Автобусного парка № 3 - филиала Санкт-Петербургского ГУП «Пассажиравтотранс» Н.М. Васильеву и Д.А. Кулыгину, директору комплекса «Тепломаш» ЗАО «Атомэнерго» ДО ОАО «Кировский завод» Н.Г. Лисеву и многим другим за ценные конструктивные замечания и советы, практическую помощь и поддержку.

Исследования, посвященные разработке научно-технических основ расчета и конструирования? бортовых систем автомобиля с использованием ГЛФП, а также опыт их применения, позволяют сделать следующие ВЫВОДЫ:

I. Разработанные математические модели функционированиясисгем предпусковой тепловой; подготовки автотракторных дизелей с ТЛФП и функционирования систем; гермокаталитической нейтрализации вредных веществ О!7, совмещенных с ТЛФП, представляют собой математические зависимости в виде систем алгебраических и дифференциальных уравнений, имеющих аналитические и численные решения. Они описывают тепловые и гермокаталитические процессы в системах ДВС-ТЛФП и КН-ТЛФП в периоды зарядки ТЛФП. хранения в нем тепло гьь и разрядки; Данные математические модели: построены на основе анализа и последующего принятия ряда допущений, широко используемых в мировой практике при решении задачи Стефана в различных ее интерпретациях, применительно к ТЛФП капсульной конструкции. изображенной на рис. 29.45.47.49.50.51. Поскольку большинство проектируемых ТЛФП имеют в своем составе теплообменник, поверхности которого являются телами канонической формы (цилиндры, шары и т.п.). полученные зависимости могут быть легко адаптированы к любой подобной конструкции.

21 Разработанные основные требования по проектированию систем е бортовыми ТАФП имеют общий характер.Они дают возможность обоснованно выбрать приемлемую в условиях конкретной инженерной задачи; конструкцию ТЛФП. а также сконструировать на его основе системы предпусковой тепловой подготовки ДВС и термокаталитической нейтрализации вредных веществ ОП.

3. Методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей?автомобилей; с ТЛФП; представляет собой; последовательность действий, направленных на рациональную организацию вычислшелыюю процесса, и состоит из двух взаимосвязанных частей - конструкторского и поверочного расчетов. Она позволяет- разрабатывать данные системы не только для транспортных средств, но и для строительных. дорожных, лесозаготовительных, коммунальных и других машин; В тгом заключаются ее универсальность и практическая значимость. Методика базируется на известных закономерностях теорий теплообмена, гидромеханики. ДВС и эксплуатации машин. В основу рассмафиваемой; методики положены разработанные в разд.5.2 математические модели.

4. Вариантный расчет системы предпускового разогрева дизеля автомобиля!с ТАФП и численный анализ математических моделей функционирования систем термокаталитической нейтрализации вредных веществ О Г, совмещенных с ТАФП, выполнены применительно к автобусу ЛиАЗ-5256; Они показали, что ранее известные и выведенные новые математические зависимости, описывающие тепловые и термока-галитические процессы в системах ДВС-ТАФП и КН-ТАФП. а также принятая после-до вагельность процедуры вычислительного процесса позволяют получить приемлемые „тля практики результаты. Результаты вариантного расчета и численного анализа теоретически;подтверждают предполагаемые эффективность и практическую целесообразность разработки бортовых систем автомобилей с.ТАФП!.

5. Экспериментальные исследования включали в себя проведение лабораторных испытаний основных элементов систем предпускового разофева ДВС (ТАФП; ТУ и других) и натурных испытаний систем в целом в условиях реальной зимней эксплуатации автомобилей. Натурные испытания и дальнейшая эксплуатация! опытных образцов данных систем показали, что они работоспособны и отличаются; высокой эффективностью, пожаробезопасностью. простотой в эксплуатации и отсутствием затрат на энергоносители. По своим техническим характеристикам системы; предпускового разофева ДВС автомобилей с ТАФП являются конкурентоспособными техническими устройствами; отвечающими основным требованиям современных отечественных стандартов: в; области; пуска; ДВС в; условиях низких температур окружающей среды (ГОСТ 19677-87. ГОСТ 20000-88. ОСТ 37.001.052-87. СП 12-104-2002).

Народнохозяйственная значимость экспериментальных исследований заключается в том. что в результате их проведения доказана практическая возможность решения проблемы предпусковой тепловой подготовки двигателей автомобилей в зимний период путем аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ.

6. Обоснованность и достоверность разработанных математических моделей и методик, представляющих в комплексе научно-технические основы расчета и конструирования бортовых систем автомобиля с ТАФП, подтверждается данными натурных испытаний и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность.

455

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа посвящена анализу и решению * крупной- научно-технической проблемы,, имеющей; важное народнохозяйственное значение. - проблемы повышения;технико-экологической безопасности автотранспортных средств путем адаптации их к эксплуатации в условиях низких температур? окружающей среды, и городского цикла движения: В рамках данного диссертационного исследования;разработана научно-техническая методология; расчета и конструирования бортовых энергетических систем с ГАФП.

Наиболее существенные выводы и результаты; но работе заключаются в следующем:

Р. В настоящее время актуальными проблемами в области эксплуатации;авто-транспортных- средств; являются; проблемы* их экологической безопасности» и< пуска ДВС при? безгаражном« хранении? автомобилей в условиях низких температур окружающей среды.

1.1. Одной из составляющих общей проблемьиэколотической безопасности автотранспортных средств является проблема, связанная с существенным изменением эффективности каталитической очистки^ОП в КН: Эта проблема обусловлена реальными; режимами работы; ДВС автомобиля, особенно в сложных городских условиях, характеризующихся?частыми и резкими 1 изменениями5скоростных и нагрузочных режимов. в результате чего не обеспечивается оптимальное тепловое состояние матрицы КН для осуществления реакций катализа.

1.2. Необходимость устойчивого функционирования автотранспортных средств в условиях низких температур окружающей среды выдвигает проблему пуска ДВС автомобиля при его безгаражном? хранении зимой, которая возникает вследствие; сложности создания? пусковой частоты >> вращения; коленчатого вала ДВС. ухудшения; условий? смесеобразования; и? воспламенения смеси; при; низких температурах окружающего воздуха.

Выполненное автором комплексное исследование предпусковой тепловой; подготовки двигателей городских автобусов; в Санкт-Петербурге на примере одного;из автобусных предприятий показало всю сложность ее решения. В частности, оно позволило сделать. вывод о том. что существующие способы, системы и устройства обеспечения пуска ДВС автобусов при низких температурах окружающею воздуха сопряжены со значительными материальными-затратами.необходимостью привлечения дополнительных людских ресурсов;, увеличением: выбросов вредных веществ е продуктами сгорания: и непроизводительным расходованием энергоносителей:. Поэтому они только лишь снижают осч роту рассматриваемой проблемы.

1.3. Проблемы экологической безопасности автотранспортных средств и пуска ДВС автомобиля при его безгаражном хранении в ¡условиях, низких температур окружающей среды£ имеют тесную связь. В связи с этим данные проблемы могут быть объединены и в дальнейшем рассматриваться с позиций теории безопасности автотранспортных средств в виде единой сформулированной выше научно-технической проблемы, которая!решается путем широкого внедрения на подвижном составе автомобильного транспорта бортовых энергетических систем с ТЛФП:

2. Теоретический анализ протекания действительного термодинамического цикла на примере автотракторных дизелей.функционирования их систем и выбросов ими вредных веществ-.на; основе современных теоретических представлений об образовании токсичных веществ в условиях низких температур окружающей среды показал, что:

2Л. Протекание процессов газообмена,.сжатия и сгорания: в условиях низких температур окружающего воздуха: существенно отличается?, о т их протекания при стандартных климатических условиях, в результате чего характерные параметры этих процессов изменяются. В рассматриваемых условиях .происходят- существенные изменения различных показателей, характеризующих протекание рабочего процесса в дизельном двигателе, в том числе индикаторных, эффективных показателей, а также составляющих внешнего теплового баланса.

Гак. на величины» составляющих внешнего теплового баланса значительное влияние оказывают температура окружающего воздуха Г„ и тепловой режим дизеля. в: результате изменения которых происходит заметное перераспределение этих составляющих. Установлено, что уменьшение температуры окружающего воздуха на I К вызывает снижение температуры охлаждающей жидкости на 0.-7+215 К и моторного масла на 0.4+0.5 К. С понижением теплового режима дизеля увеличивается доля теплоты . отданная ОЖ: при этом одновременно уменьшается доля теплоты; ц . уносимая с ()Г.

2.2. Низкие температуры окружающего воздуха оказывают сильное влияние на работу систем: и механизмов авго факторного дизеля. В: результате их воздействия! функционирование систем и механизмов приобретает отличительные ог стандартных, климатических условий особенности. Опыт эксилуагации дизельных двигателей ряда мобильных машин показал, что вследствие значительного понижения*теплового режима ДВС образуются г смолистые и окисляющие вещества, приводящие к сильному нагарообразованию, появлению следов коррозии и связанному с ними?интенсивному износу деталей; цилиндро-поршневой группы. Кроме того, вследствие увеличения вязкости топлива ухудшаются его прокачиваемоеть и условия распыливания форсунками; а из-за ухудшения процесса сгорания дизельного топлива в поддон двигателя попадают продукты его неполного сгорания, приводящие к окислению и загрязнению моторного масла: Низкие температуры окрулсающей среды и пониженный тепловой! режим дизеля способствуют повышению износа его основных деталей.

2.3; Характер изменения!концентраций вредных веществ в ОГ авготраючфных дизелей в условиях низких.температур окружающей среды зависит от целого ряда факторов. К ним относятся: снижение общего температурного уровня действительного термодинамического цикла, увеличение коэффициента избытка воздуха г/, режим работы ДВС и другие. Действие отдельных факторов характеризуется;как увеличением; гак и ^уменьшением; выбросов вредных, веществ. Поэтому при одновременном их воздействии характер изменения;концентраций;вредных веществ в ОП в области низких значений; Т., будет зависеть от того, какие факторы окажутся:превалирующими:,

2.4. Результаты выполненного теоретического анализа! необходимо учитывать при расчете и исследовании процессов утилизации и аккумулирования о гходящей ге-плоты ОП и ОЖ дизельных двигателей в; условиях: низких температур окружающей среды. Кроме того, они позволяют также оценить возможность и эффективность утилизации теплоты этих теплоносителей:

3: Разработаны,теоретические основы аккумулирования отходящей теплоты ОП и ОЖ автотракторных дизелей, которые включают в себя исследование физических основ аккумулирования: теплоты., разработку научной концепции; повышения технико-экологической безопасности; автомобильного транспорта: за счет аккумулирования о гходящей теплоты ОП и ОЖ дизелей и методики расчета основных исходных параметров утилизации отходящей геплоты ОП и ОЖ. Они показали следующее:

3.1. При аккумулировании теплоты имеется практическая-возможность реализации; любого известного способа аккумулирования. Применительно к автотранспортным средствам наиболее целесообразным и перспективным является использование теплотыобратимого фазового перехода плавление-кристаллизация. Данныйзепо-соб аккумулирования предполагает применение относительно несложного, надежного и компактного оборудования, позволяющего запасать необходимое количество теплоты в небольших тенлоаккуму.тирующих объемах, что- полностью-соответствует, мировой тенденции; развития: нетрадиционной теплоэнергетики в различных сферах производственной деятельности.

3.21 Разработанная научная концепция повышения технико-экологической безопасности автотранспортных средств за счет акку мулирования отходящей теплот ы ОГ и ОЖ авто факторных дизелей позволяет решать многие проблемы эксплуатационного характера, например, проблемы зимней безгаражной эксплуатации: и экологиче-#1 ской безопасности подвижного состава, а также и некоторые проблемы, касающиеся конструкции автомобилей будущего. Данная; концепция предполагает широкое внедрение на подвижном составе бортовых Л АФП, утилизирующих и аккумулирующих теплоту 01? и/или ОЖ с целью датьнейшего ее использования для повышениятехни-ко-экологической безопасности авгофанспортных средств. Она отражает одно из мировых направлений; развития современной техники широкое внедрение в различных отраслях жономики и: в частности, на; автомобильном транспорте, перспективных тешюэнергочффективных и сберегающих технологий.

3.3. Разработанная; методика расчета основных исходных параметров утилизации отходящей теплоты О!7 и ОЖ авто факторных дизелей дает возможность научно обоснованно подойти к практическому решению проблемы создания бортовых ТАФП. Она основана на использовании регламентированных государственными стандартами ездовых циклов ^ на. дороге и испытательных циклов на стенде, которые являются статистическим обобщением большого количества всевозможных скоростных и нагрузочных режимов; работы автотракторных дизелей. Такой подход позволяет перейти от различного сочетания случайных величин: характеризующих тот или иной режим работы ДВС. к детерминированным; величинам, что значительно упрощает, саму процедуру расчета исходных параметров утилизации и повышает научное и практическое значение ездовых и испытательных циклов.

4. Выполнено научное обоснование применимости бортовых ТЛФП в качестве накопителен теплоты на автомобилях, заключающееся в следующем:

4.1. Про веден анализ конефу кций бортовых ТЛФП: ни основе которого разработана классификация?ТАФШ применяемых на мобильных машинах. Классификация охватывает не только известные и перспективные; конструкции ТЛФГГ. которые уже внедрены и эксплуатируются; но и ге. которые должны появиться в ближайшие годы.

4.2! Исследованы i научные проблемы выбора; оптимального ТЛМа. Они представляют собой« комплекс взаимосвязанных между собой частных научно-технических проблем," которые обусловлены;, наличием; широкого спектра разнообразных физико-химических, термодинамических, кинетических и технико-экономических свойств различных ТЛМов. Установлено, что наиболее.:перспективными:веществами для; использования; в бортовых ТЛФП/являются? кристаллогидраты .солей: и оснований, органические вещества, соли и основания, а таклее различные смеси этих соединений. Кроме того, разработана методика выбора ТЛМа. позволяющая .'обоснованно подобрать ТАМ для бортового ТЛФП с учетом предполагаемых, условий его эксплуатации;

4.3. Проведены исследования по оценке возможности применения*, переохлажденных, жидкостей-в качестве ТЛМов. которые подтвердили перспективность данного научного направления: Теоретические исследования?физики переохлажденнойtжидкости как частного случая? метаетабильного состояния вещества; показали, что имеется? реальная теоретическая возможность, создания; ТЛФП; с санкционированной (управляемой) кристаллизацией (ТЛМа;. происходящей: с выделением скрытоштепло-ты фазового перехода. Практическая;реализация;данной?научной идеи; сопряжена;с решением двух важных проблем; Первая из них связана с достижением необходимого нижнего температурного предела переохлаждения ¡жидкого ТЛМа. а вторая заключается в определении условий обеспечения его термодинамической устойчивости. В настоящее время; существует накопленный? опыт, дающий некоторые качественные оценки для решения данных проблем.

Лабораторные исследования позволили оценить устойчивость метаетабильного состояния; образца наиболее подходящей для применения в бортовом ГЛФП переохлажденной жидкости - тригидрата ацетата натрия? УаСН СОО-ЗН.О. Его удалось переохладить в сосуде с водой до Г* 285 К. при пом переохлажденное состояние сохранилось в гсченис продолжительного времени - около двух сугок, после чего произошла самопроизвольная кристаллизация испытываемого вещества. Было также установлено. что при различных способах инициирования; процесса кристаллизации разгерметизация; пробирки. повышение локального давления на свободной поверхности переохлажденной жидкости. резкое встряхивание пробирки - выделялась скрытая теплота* фазового перехода, при ном температура исследуемого образца ТАМ а повышалась скачкообразно.

4.4; Разработаны показатели эффективности бортовых ТАФП, которые объединены в следующие четыре группы: временные,. энергетические, эксергетические: и массогабаритные показатели. Они всесторонне характеризуют функционирование. ТАФП. и. позволяют не только сравнивать различные по конструкции и назначению ТАФП; но и систематизировать их по одному или нескольким признакам.

5; Разработаны научно-технические основы расчета и коне фуирования бортовых систем автомобиля с использованием ГАФГ1. а именно:

5" 1. Разработаны« математические модели функционирования-систем предпус-ковойггепловой подготовки автотракторных дизелей:с ТАФП в процессах зарядки, хранения теплоты-и разрядки. Они представляют собой математические зависимости в виде систем алгебраических и дифференциальных уравнений, имеющих аналитические и численные решения, и описывают тепловые процессы, происходящие в системе ДВС-ТАФШ Данные математические модели построены; на основе анализа и последующего» принятия ряда: допущений. широко используемых: в мировой; практике при решении! задачи; Стефана; в; различных ее интерпретациях, применительно к ТАФШкапсульношконсфукции: Теплообменник данного ГАФП; состоит из заполненных ТАМом коаксиально расположенных «кольцевых» цилиндров с одинаковыми радиальными размерами; между которыми: имеются кольцевые зазоры для: прохода жидкого теплоносителя - госола.

5;21 Разработаны; математические модели;функционирования;систем; термокаталитической; нейтрализации: вредных веществ ОГ. совмещенных с ТАФП: в процессах зарядки и разрядки. Они представляют собой математические зависимости в виде систем; алгебраических уравнений: имеющих аналитические решения, ишписывают тепловые и термокаталитические процессы, происходящие в системе КН-ТАФП: Данные математические; модели, как и математические модели, указанные в; п. 5:1. построены на основе анализа и последующего принятия ряда допущений, применяемых при решении задачи С|ефана для ТЛФГ1 аналогичной капсульной конструкции.

5.3. Разработаны основные требования по проектированию систем с (Аортовыми ТАФП: позволяющие обоснованно выбирать приемлемую в условиях конкретной инженерной задачи конструкцию ТАФП и конструировать на его основе указанные выше бортовые системы.

5.41 Разработана методика расчета систем предпусковой тепловой подготовки дизелей автомобилей с ТАФП. Она базируется на известных закономерностях теорий теплообмена,.гидромеханики; ДВС и эксплуатации машин. В основу данной методики положены разработанные математические модели функционирования систем предпусковой тепловой подготовки автотракторных дизелей с ТАФП в процессах зарядки; хранения геплоты и разрядки. Она являегся универсальной и практически значимой, поскольку позволяет разрабатывать аналогичные системы не только для автотранспортных средств, но и для строительных, дорожных, лесозаготовительных, коммунальных и других машин;

6. Методика и математические модели, указанные в п. 5, апробированы путем выполнения вариантного расчета и численного анализа.

6.1. Вариантный расчет системы предпусковой) разогрева дизеля автомобиля с ТАФП;выполнен применительно к городскому автобусу ЛиАЗ-5256. В результате вариантного расчета разработана система с ГАФП капсульной конструкции. позволяющая при расчетной; температуре окружающей среды Т =253 К накопить утилизируемую ог С)Ж и ОГ теплоту в течение 1.14-1.43 ч. сохранить необходимое для предпускового разогрева количество теплоты в течение 24 ч и за 540-630 с разогреть дизельный двигатель КамАЗ-7408.10 до средней температуры деталей ДВС. соприкасающихся с ОЖ. равной 312-3 15 К. При '»том госол. находящийся в зарубашечном пространстве дизеля, нагревается ог 253 до 328-332 К. а максимальная«тепловая; мощность. отдаваемая ТАФП. составляет 57 кВт.

Ожидаемый диаметр наружного корпуса ТАФП; равный 357 мм. и его длина, равная 550 мм. позволяют разместить ТАФП в нише мотоотсека, расположенной в задней части по левому борту автобуса.

6.2. Численный анализ математических моделей^ функционирования систем термокаталитической; нейтрализации вредных веществ ОГ. совмещенных с ТАФП. выполнен применительно к автобусу ЛиАЗ-5256 при-температуре окружающей среды Т„ = 296 К. В результате численного анализа установлено, что при расчете системы

КН-ТАФП важнейшим и принципиальным; вопросом является вопрос о выборе исходного параметра утилизации теплоты ОР. От его значения зависит выбор того или иного ТАМа; а следовательно, и эффективность функционирования ТЛФГТ. совмещенного с КН.

Так, например, при;использовании в системе гермо каталитической нейтрализации ТАФП, ТАМ которого представляет собой двойную солевую эвтектику 33%At/C7 - 67%СаС1: с температурой фазового перехода Т.,,, = 773 К, причем Т,,, значительно выше, чем основный исходный параметр утилизации 7Т"4 =633К, эффективность нейтрализации на режимах холостого хода увеличивается! по СО на 56-68% -, а по С. п Hm - на 48-58*/о по сравнению с КН, не снабженным ТАФП; При этом прогнозируемые значения удельных выбросов СО и СпНш. вычисленные но 13-ги ступенчатому циклу, уменьшаются на 22" о по окиси углерода и на 12.5% по углеводородам.

Кроме тот. численный анализ математических моделей показал, что ожидаемые габаритные размеры ТЛФГГ позволяют разместить его на автомобиле совместно сКН:

7. Экспериментальные исследования; опыт внедрения и дальнейшая эксплуатация опытных образцов; систем предпускового разогрева ДВС автомобилей s с ТАФП показали, что ■ данные системы работоспособны и отличаются высокой эффективностью, пожаробезопасностью. простотой в жсплуатации и отсутствием затрат на энергоносители. Так. например, система: предпускового разогрева дизеля : КамАЗ-7408.10 городского автобуса ЛиАЗ-5256 с ТАФГ1 позволяет при Г„ -253-272 К и работе гранспортного средства; в ; режиме коммерческого пригородного маршрута; накопить теплоту в течение 60-120 мин; ТАФП обеспечивает эффективное хранение накопленной теплоты в указанно м вы ше диапазо не температур о кружаю щего воздуха в течение 11-14 час. Разогрев двигателя производится; в течение 330-390 с. при этом на выходе из ДВС (в термостатной коробке) устанавливается температура тосола. равная 307-^-310 К. Это обеспечивает пуск двигателя с первой попытки.

По своим техническим характеристикам системы предпускового разогрева ДВС автомобилей с ТАФП являются конкурентоспособными техническими устройсгвами, отвечающими основным требованиям современных отечественных стандартов в области; пуска ДВС в условиях низких температур окружающей среды (ГОСТ 19677-87. ГОСТ 20000-88; ОСТ 37.001.052-87. СП 12-104-2002),

8; Обоснованность и; достоверность разработанных математических моделей и методик расчета бортовых систем автомобилей с ТАФП;подтверждается данными натурных испытаний и положительным опытом внедрения разработок в практическую деятельность.

9. Следует особо отметить, что экспериментальные: исследования; опыт внедрения и дальнейшая эксплуатация опытных образцов системпредпускового разогрева ДВС автомобилей с ТАФП дают возможность .констатировать о практической доказанности возможности решения проблемы предпусковой тепловой подготовки ДВС в зимний период путем аккумулирования отходящей теплоты ОГ и ОЖ.

10; В течение 1991-2004 г.г. при непосредственном участии автора диссертации в ходе создания и испытания ряда опытных образцов ТАФП Отработаны технологические основы их изготовления; в промышленных условиях. Накопленный опыт позволяет в ближайшее время организоват ь отечественное производство бортовых систем автомобилей с ТАФП;

11. Перспективными? путями дальнейшего развития исследований! в области создания бортовых систем автомобилей с ГАФП являются разработка и проведение полномасштабных испытаний бортового ТАФП с применением в качестве ТАМа переохлажденной жидкости, а также создание и выполнение испытаний в условиях эксплуатации системы КН-ТАФП: теоретическое и экспериментальное исследования нового споеоба передачи теплоты от ТАФП к потребителям (ДВС. а1регатам трансмиссии; и т.п.) - с использованием тепловых труб: разработка и проведение испытаний бортовых ТАФП; обеспечивающих охлаждение воздуха в кабинах (салонах) транспортных средств, эксплуатируемых в условиях жаркого климата: разработка основ теории применения ТАФП в качестве источника энергии автомобилей и другие.

1. Веревкин Н.И., Тарасенко В.В;, Дацкж А.М., Зайцев С.М. Режимы работы и надежность автобусов «Икарус-260» в эксплуатации. Л.: ЛДНТП, 1983. - 24 с.

2. Работа дизелей в условиях эксплуатации: Справочник /А.К.Костин, Б.П.Пугачев, Ю.Ю.Кочинев; Под общ. ред. А.К.Костина. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. 284 е.: ил.

3. Теория двигателей внутреннего сгорания /Н.Х.Дьяченко, А.К.Костин, Б.П.Пугачев, Р.В.Русипов, Г.В.Мельников; Под общ. ред. Н.Х.Дьяченко. Л.: Машиностроение. Леиингр. отд-ние, 1974. - 552 с.

4. Автомобильные двигатели /В.М.Архангельский, М.М.Вихерт, А.Н.Воинов, Ю.А.Степанов, В.И.Трусов, М.С.Ховах; Под общ. ред. М.С.Ховаха. — М.: Машиностроение, 1977. 591 с. : ил.

5. Тракторные дизели: Справочник /Б.А.Взоров, А.В.Адамович, А.Г.Арабян и др.; Под общ. ред. Б.А.Взорова. М.: Машиностроение, 1981. -535 е.: ил.

6. Лейбзон З.И., Иванов П.А. Влияние температуры и влажности воздуха на эффективные показатели дизеля ЯМЗ-23 6// Автомобильная промышленность. 1963. -№7. - С. 4-7

7. Антонец Д.А., Мелентьев Ю.К. Причины снижения коэффициента наполнения дизельных двигателей при низких температурах воздуха /Работа дизельных двига -телей при низких температурах: Сб. статей /Иркут. с. -х. ин-т — Иркутск, 1977. — С. 16-21

8. Ташкинов Г.А. Влияние температуры окружающего воздуха на его расход двиг а-телем /Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания: Сб. статей /Иркут. политехи, ин-т. Иркутск, 1975. — С. 111-117

9. Ю.Колчин А.И:, Демидов В .П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высш. школа, 1971. - 344 с.

10. И.Лнтонец Д.Л., Мелентьсв Ю.К. Определение параметров зарядки и очистки цилиндров дизельных двигателей при низких температурах воздуха /Зимняя эксплуатация двигателей в условиях Восточной Сибири: Сб. статей /Иркут. с.-х. ин-т. -Иркутск,. 1979. С. 38-49

11. Воинов A.1I. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях.- Изд. 2-е, нерераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.

12. Чухланцсв Ю.П. Анализ рабочих циклов и особенностей использования двигателей на Тюменском Севере: Текст лекций /Тюмсн. гос. ун-т. Тюмень, 1988. - 71 с.

13. Крамарснко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах. М.: Транспорт, 1984. - 136 с.

14. Ан гонец Д.А. Исследование работы дизельного двигателя; с непосредственным впрыском при эксплуатации в условиях низких температур окружающего воздуха: Автореф. канд. техн. наук/Новосиб. с.-х. ин-т. — Иркутск, 1973. 26 с.

15. Ермаков В.Ф. Исследование влияния температуры топлива на рабочий цикл быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия: Автореф.канд. техн. наук

16. Николаев Л.Л., Сташкепич Л.П., Захаров И.Л. Системы нологрева тракторных дизелей при пуске. М.: Машиностроение, 1977. - 191 с.

17. Масловец P.A. Влияние температурного режима системы охлаждения двигателя па тепловой баланс /Эксплуатация дизелей при низких температурах: Сб. статей/ Иркут. с-х. ин-т.- Иркутск, 1982. С. 21-27

18. Пасечников Н.С., Болгов И.В. Эксплуатация тракторов в зимнее время. М.: Рос-сельхозпздат, 1972. - 144 с.

19. Семенов Н.В. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. — М.: Транспорт, 1993. 190 с.

20. Исаков И. Управление тепловым состоянием автомобиля — резерв повышения эф-фекивности работы //Автомобильный транспорт. 1977. - № 12. — С. 39-41

21. Кожевников А.П. Повышение эффективности использования автотракторных дизелей в неоптимальных условиях эксплуатации: Учеб. пособие /Ульянов, гос. с-х. акад. Ульяновск, 1998. - 124 с.

22. Козлов В.Е., Квайт С.М., Чижков Ю.П. Особенности эксплуатации автотракторных двигателей зимой. Л.: Колос. Леипнгр. отд-ние, 1977. — 159 с.

23. Зеленцов В.В. Влияние теплового режима автомобильных двигателей на процессы их изнашивания: Учеб. пособие /Горьков. политехи, ин-т. Горький, 1979. - 68 с.

24. Ложкин В.Н. Теория и практика безразборной диагностики и каталитической нейтрализации отработавших газов дизелей: Дисс. . докт. техн. наук /СПб. гос. техн. ун-т. СПб., 1994. - 444 с.

25. Аккумулирование тепла /В.Д. Левенберг, М.Р. Ткач, В.А. Гольстрем. — Киев: Тэх-ника, 1991.- 112 с.

26. Дихтиевский О.В., Юревич И.Ф., Мартыненко О.Г. Тепловые аккумуляторы: Препринт № 27 / Ин-т тепло- и массообмена им. A.B. Лыкова. — Минск. 1989. 55 с.

27. Куколев М.И. Основы проектирования тепловых накопителей энергии: Монография / Петрозавод. гос. ун-т. Петрозаводск, 2001. - 240 с.

28. Булычев В.В., Челноков B.C., Сластилова C.B. Накопители теила с фазовым переходом на основе Al Si - сплавов //Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 1996. - № 7. - С. 64-67

29. Левенберг В;Д. Энергетические установки без топлива. Л.: Судостроение, 1987. - 104 е.: ил.

30. Данилин В.Н. Физическая химия тепловых аккумуляторов: Учеб. пособие/ Краснодар. политехи, ин-т. Краснодар, 1981. - 91 с.

31. Данилин В.Н., Доценко С.П. Физическая химия. Растворы и фазовые превращения. Часть 2: Учеб. пособие /Кубан. гос. технолог, ун-т. Краснодар, 2000. - 91 с.

32. Сивухин В.Д. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика: Уче б ник. Изд. 2-е, испр. — М.: Наука, 1979. - 552 с.

33. Карнаухов H.H. Приспособление строительных машин к условиям Российского Севера и Сибири. М.: Недра, 1994. - 351 е.: im. 126

34. Кольцов С.И., Рачковскин P.P. Отвердевание веществ: Текст лекций/Лен. технол. ин-т им. Ленсовета. Л., 1987. - 40 с.

35. Проблема зимней эксплуатации городских автобусов разрешима /В.В.Шульгин, С.Д. Гулин, С.А. Яковлев, E.H. Богачев, O.A. Барков, Л.П. ШумиловУ/Автомобиль-ная промышленность. 1998. - № 1. — С. 21-23

36. Шульгин В.В., Ложкин В.II., Барков O.A. Способы предпусковой подготовки двигателей городских автобусов //Автомобильная промышленность. 2002. - № !. -С.23-25

37. ГОСТ 20306-90. Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 32 с.

38. Ложкин В.Н. Загрязнение атмосферы автомобильным транспортом: Справ.-метод, и учеб. пособие /НПК «Атмосфера» при ГГО им. А.И. Воейкова. — СПб. 2002. 296 с.

39. Краткий автомобильный справочник/А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Л яликов и др. М.: АО «Трансконсалтинг», НИИАТ, 1994. - 779 с.

40. Петриченко P.M. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. - 1975. - 224 с.

41. Сергеев В.П. Автотракторныйтранспорт: Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 1984. - 304 е.: ил.

42. Колмаков В.М., Волков А.Ф. Нормирование расхода автомобильного топлива: Учеб. пособие. Киев: УМК ВО, 1989. - 68 с.64: Осепчугов В.В. Автобусы. — М.: Машиностроение, 1971. — 312 с.

43. Тверсков Б.М. Теория автомобиля: Учеб. пособие /Курган, гос. ун-т. — Курган, 2000: 186 с.

44. Маяк ILM. Топливная экономичность автомобилен и сложных условиях движения. Киев: Выща шк., 1990. - 215 с.

45. Автобус ЛиАЗ-5256 и его модификации: Руководство по эксплуатации. — М.: Атласы автомобилен, 2001. 512 е.: ил.

46. Куликов А. «Термос» под капотом // Наука и жизнь. 1993. - 3. - С. 62-64

47. Liimpöakusta pikalämmitys // Suornen autolehtî. 1994. - № 3. - P. 20-23

48. Устройство облегчения пуска автомобильного двигателя (УОПД-0,8): Инструкция по монтажу МТ 1 А.З81 .ТА 1.040.000И 1. Николаев, 1997. - 18 с.

49. Устройство» облегчения пуска автомобильного; двигателя: (УОПД-0,8): Паспорт МТ1А.38Г.ТА1.040.000ПС. 8 с.

50. Бурак B.C. Тепловой: аккумулятор на фазовом переходе для? автомобильного транспорта: Автореф. канд. техн. наук /И'ГМО. Беларусь, Минск, 2001. - 22 с.

51. Latent heat storage modules for preheating internal combustion engines: application to a bus petrol engine/ L.L. Vasiliev, V.S. Burak, A.G. Kulakov, D.A. Mishkinis, P.V.Bo-han // Applied Thermal Engineering. 2000. - V. 20. - P. 913-923

52. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.Л. Система разогрева двигателя с помощью теплового аккумулятора // Лесная промышленность. 1996. - Кч 3. — С. 20-21

53. Патент РФ 2075626 С1 МКИ 6 F 02 N 17/04, 17/06. Система! предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания /С.Д. Гулин, В.В. Шульгин, С.АЛковлев (РФ). № 93041663/06; Заявлено 10.08.1993; Опубл. 20.03.1997, Бюл. № 8

54. Патент РФ 2187049 С1 МКИ 7F 24 П 7/00. Тепловой аккумулятор фазового перехода / В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, Г.И. Никифоров, Ю.Г. Кинев, О.В. Крапивко, Г.М. Золотарев (РФ). N° 2000132463/06; Заявлено 25.12.2000; Опубл. 10.08.2002, Бюл. № 22

55. Вашуркин И.О. Обоснование параметров и методика конструирования: системы утилизации тепла в приводе мобильной землеройной машины: Автореф. канд. техн. наук/СПб. ипж.-строит, ин-т. СПб., 1993. - 27 с.

56. Патент РФ 2170851 С1 МКИ 7F 02 N 17/00. Система подогрева двигателя внутреннего сгорания / В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, А.Г. Мелентьев, Г.И. Никифоров, Г.М. Золотарев (РФ). 99123072/06; Заявлено 03.11.1999; Опубл. 20.07.200 Д Бюл. № 20

57. United States, Patent 4,415,118 Int. CI. В 60 H 1/20. VEHICLE CABIN SPOT HEATER / Takuya Endo (Japan). Appl. No. 263,343: - Filed May 12, 1981

58. Патент РФ 2204027 CI МКИ 7F 01 N 3/00. Каталитический нейтрализатор / В.Н. Ложкин, В.В. Шульгин, С.Д. Гулин, Г.М. Золотарев (РФ). № 2001129630/06; Заявлено 01.11.2001; Опубл. 10.05.2003, Бюл. № 13

59. Патент РФ 2150603 С1 МКИ 7F 02 N 17/00. Тепловой аккумулятор фазового перехода /В.В: Шульгин, С.Д. Гулин, С.А; Яковлев (РФ). № 98121746/06; Заявлено 01.12.1998; Опубл. 10.06.2000, Бюл. № 16

60. Бскмап Г., Гил л и П. Тенлсшос аккумулирование энергии: Пер. с анг. М.: Мир, 1987.-272 е., ил.

61. Когов С.Д., Щегольков Е.Е. Перспективные лля теплонасосных. схем аккумулирующие материалы с фазовым переходом //Известия высших учебных заведений. Энергетика. 1989. - № I. - С. 90-93

62. Предварительные результаты испытаний на совместимость конструкционных и тепл оакку мул ирующих материалов /С.Н.Трушсвскнй, П.П.Сидоров, Н.Н. Тро-хинин, Л.Н. Шалимова, С.Н. Шмакова //Гелиотехника. 1983; - № 5 . — С.38-42

63. Панасенко Т.М., Кудря С.А., Яцснко Л.В. Коррозионное поведение некоторых конструкционных материалов теплового аккумулятора //Гелиотехника. 1983. -№ 5. - С. 43-45

64. Пел ецкий В. Э. Фазопереходное тепло вое аккумулирование в системах пр еобр аз о-вания солнечной энергии и требования к рабочим телам //Тяжелое машиностроение. 1996.2. - С. 12-15

65. Абэ Е. Теплоаккумулирующис материалы с высокотемпературным скрытым те п-лом //Когё дзайрё. 1984. - Т. 32, Ка 5. - С. 62-69

66. Срывалин И.Т. К термодинамике металлических и солевых расплавов: Автореф; . докт. техн. наук / Урал, политехи, ин-т им. С.М. Кирова. Свердловск, 1965. -22 с.

67. Исследование теплофизических свойств кристаллогидратов применительно к задачам теплоаккумулирования / Б.Н. Егоров, М.П. Ревякин, Н.Н. Трохинин, С.Н. Трушевский, Т.М. Федорова // Гелиотехника. 1979. - № 3. - С. 61-64

68. Патент РФ 2150020 С1 МКИ 7F 02 N 17/00; Способ предпускового разогрева; двигателя внутреннего сгорания/ С.Д. Гулин, В.В. Шульгин, B.C. Гулин, А.Н. Агафонов (РФ). № 98122807/06; Заявлено 15.12.1998; Опубл. 27.05.2000; Бюл. № 15

69. Физический энциклопедический словарь. Том 3 / Гл. ред. Б.А. Введенский, Б.М.

70. Вул. М: Сов. Энциклопедия, 1963. - 624 с.

71. Скрипов В.П. Метаетдоильная жидкость: Монография. М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1972. — 312 с.

72. Тенлофизические свойства жидкостей в метастабнльном состоянии: Справочник/ В.П. Скрипов, E.H. Спницыи, П.А. Павлов и др. М.: Атомиздат, 1980. - 208 с.

73. Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1984. - 232 с.

74. Скрипов В.П. Равновесие и метастабильность фаз: Лекция на IV Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов «Современные проблемы теплофизики», март 1986 г. Препринт 146-86/ СО ин-та теплофизики АН СССР. - Новосибирск, 1986.-38 с.

75. Скрипов В.П., Байдаков В.Г. Переохлажденная жидкость отсутствие спинода-ли//Теплофизика высоких температур. - 1972.- Т. 10, № 6. - С. 1226-1230

76. Кидяров Б.И. Кинетика образования кристаллов из жидкой фазы. Новосибирск: Наука. Сибирское отд-ние, 1979.- 136 с.

77. Esen М. Thermal performance of a solar-aided latent heat store used; for space heating by heat pump // Solar Energy. 2000. - V. 69. - № 1. - P. 15-25

78. Sari A., Kaygusuz K. Thermal energy storage system using stearic acid as a phase change material//Solar Energy. 2001. - V. 71. 6. - P. 365-376

79. Справочник химика. Т. 2 / Гл. ред. Б.П. Никольский. JL: Ленингр. отд-ние Гос-химиздата, 1963. — 1168 с.

80. Богословский В.Н., Манасыпов P.P. Эффективность теплообменников-аккумуляторов // Водоснабжение и санитарная техника. 1992. - № 2. — С. 10-12

81. Куколсв М.И. Оценка эффективности использования массы теплового аккумуля — тора // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып. Г/ Петрозавод. гос. ун- т. Петрозаводск, 1996. - С. 40-42

82. Розен, Хупер; Барбарис. Эксергетический анализ замкнутых теплоаккумулирую -щих систем // Современное машиностроение. Серия А. 1989.' - № 7. - С. 123131

83. Вентцель Е.С. Исследование, операций: задачи, принципы, методология. 2-е изд., стер. - М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 208 е. .

84. Богословский В.Н., Лихтенштейн ЭЛ.,. Манасыпов Р.Р. Расчет аккумуляторовтепла с фазовым переходом в элементах канонической формы //Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1985.- № 12.- С. 78-83

85. Лихтенштейн ЭЛ., Манасыпов Р.?. Математическое и физическое моделирование процессов теплообмена в аккумуляторе фазового перехода// Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура,- 1988.- № 8.- С. 88-92

86. Манасыпов Р.Р. Математическая модель тепловых процессов в ограждении, аккумулирующем скрытую теплоту // Гелиотехника. 1991.- № 1.- С. 68-70

87. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.Л. Математическая модель процессов накопления отходящей теплоты двигателя внутреннего сгорания в тепловом аккумуляторе// Известия высших учебных заведений. Строительство. 1997. - № 5.-С. 102-103

88. Де Лусия, Бежан. Термодинамика процесса аккумулирования энергии при плавлении в режиме теплопроводности пли естественной конвекции// Современное машиностроение.Серия Л.- 1990.11.-С. 111-117

89. Тепловой расчет аккумуляторов теплоты на фазовом переходе/Ю.М. Лукашов, Б.З. Токарь, Э.В. Котенко, М.Е. Шилепков. Тезисы докл. юбилейной конф. ученых Курского политехнического института/ Курск, политехи, ин-т. - Курск, 1994.-С. 148-152

90. Котенко Э.В 1 Разработка математической модели и методики расчета аккумуляров теплоты на фазовом переходе: Автореф.канд. техн. наук / Курск, гос.техн. ун-т. Воронеж, 1996. - 15 с.

91. Ту, Чжань. Применение метода обобщенного преобразования Лапласа к задачам фазовых переходов // Современное машиностроение. Серия А. 1990. - № 10. — С. 114-116

92. Численное моделирование оптимального теплового аккумулятора на фазовом переходе/ О.В. Дихтиевский, Г.В. Конюхов, О.Г. Мартыненко, И.Ф. Юревич// Инженерно-физический журнал.- 199U- Том 61, № 5. С. 749-755

93. Бурак B.C. Тепловой аккумулятор на фазовом переходе для автомобильного транспорта: Диссканд. техн. наук/ ИТМО. — Беларусь, Минск, 2001. — 112 с.

94. Лунардини. Процесс фазового перехода вокруг цилиндра круглого сечения// Теплопередача. 1981. - Том 103, № 3. - С. 233-235

95. Шмидт, С цего. Переходные процессы в тепловом аккумуляторе с твердым наполиитслем, образованном из полых цилиндрических элементов// Теплопередача.- 1978.-Том 100,^ 4.-С. 196-198

96. Исаченко В .П., Осипова В.Л., Сукомел A.C. Теплопередача: Учебник для вузов.-Изд.З-е, иерераб. и доп.- М.: Энергия, 1975.- 488 с.

97. Сю, Спэрроу. Замкнутое аналитическое решение з адачи о затвердевании вблизи плоской стенки, охлаждаемой вынужденной конвекцией// Теплопередача:- 1981.- Том: 103, № 3.- С. 231-233

98. Матвеев В.М. Приближённый расчёт теплопередачи в аккуму.тяторе тепла солнечной энергоустановки// Гелиотехника. 1971. - № 5. - С. 43-48

99. Николаев В. Определение количества тепла, необходимого для подогрева двигателя зимой // Автомобильный транспорт. 1970. - № 7. - С. 29-30

100. Суранов Г. Предпусковая подготовка двигателя зимой// Автомобильный транспорт. 1987. - № 3. - С. 28-31

101. Экономно и эффективно (выбор методов предпускового разогрева двигателя) / Г. Суранов, Б. Толчснников. В. Лебедев, В! Шабалин, Н. Потолицын// Автомобильный транспорт. 1983. - № 11. - С. 30-33

102. Чукаев А.Г., Куке A.M. Влияние механизмов переноса* теплоты на теплообмен при плавлении в аккумуляторах тепловой энергии// Известия? высших: учебных заведений. Машиностроение. 1984. - № 3. - С. 59-62

103. Mathcad 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты; в среде Windows 95/ Перевод с англ. — М.: Информационно-издательский: дом» «Филинъ», 1996.-712 с.

104. Звоноп В.Л. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд., псрсраб. -М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

105. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей/ Д.Н. Вырубов, П.Л. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. 4-е изд., иерераб. и дои. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

106. Якубовский 10. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды: Пер. с пол. T.A. Бабковой. М.: Транспорт, 1979. - 198 с.

107. Самойлов Н.П., Игонин В.И., Кашеваров O.A., Самойлов Д.Н. Токсичность автотракторных двигателей и способы ее снижения/ Казан, гос. ун-т. Казань, 1997. -170 с.

108. Смайлис В.И. Малотоксичныс дизели. Особенности конструкции, рабочего процесса и испытаний. JI.: Машиностроение, 1972. - 128 с.

109. Новоселов A.JL, Новоселов C.B., Мсльберт A.A., Унгефук A.B. Снижение токсичности автотракторных дизелей: Учеб. пособие / Под ред. АЛ. Новоселова/ Алт. гос. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул, 1996. - 122 с.

110. Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях, М.: Машиностроение, 1969.-248 с.

111. Анисимов И.А. Приспособленность автомобилей с дизельными? двигателями к низкотемпературным условиям эксплуатации по токсичности отработавших га-зов: Автореф. . канд. техн. наук/Тюмен. гос. ун-т. — Тюмень,2003. — 19 с.

112. Зельдович Я.Б., Садовников ПЛ., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.-Л.: Изд-во АН СССР. - 147 с.1531 Оберемок В.З., Юрковский И.М. Пуск автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1979. - 118 с.

113. Лосавио Г.С. Пуск автомобильных двигателей без разогрева. М.: Транспорт, 1965.- 103 с.

114. Саватеев А.И. Модификация систем выпуска отработавших газов пожарных автомобилей разогреваемыми каталитическими конверторами: Автореф.канд.техн. наук / СПб. ун-т МВД России. СПб., 2002. - 25 с.

115. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука, 1987.-502 с.

116. Создание современной техники: Основы теории и практики / В.Н. Автономов. -М.: Машиностроение, 1991. 304 с.

117. Пушкарев С.А. Методологические основы синтеза рациональных технических решений для внедрения при создании новой техники. М.: Изд-во Минобороны, 1992.-98 с.

118. Блауберг И.В., Юдин Б.Г. Системный подход как общенаучное направление/ Системный подход и проблемы автомобилизации: Сб. науч. тр. /Моск. автом.-дор. ин-т.- М., 1982. С. 4-12

119. Малышев A.A. Технологическая система и система технологического процесса/ Системный подход и проблемы автомобилизации: Сб. науч. тр./Моск. автом.-дор. ин-т.-М., 1982.-С. 74-80

120. Гайкович А.И. Основы теории проектирования сложных технических систем. -СПб.: НИЦ «МОРИНТЕХ», 2001. 432 с.

121. Островцев А.Н. Основы проектирования автомобилей. М.: Машиностроение, 1968.-204 с.

122. Смирнов В.И. Эксплуатация машин на военном строительстве:.Учебник / Лен. высш. воен. инж.-строит. училище. Л., 1984. - 489 е.

123. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие.- М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

124. Прикладная; специальная гидроаэромеханика / П.П. Кульмач, В.К. Аверьянов. Е.М. Хатковский; Под ред. П.П. Кульмача. М.: Воениздат, 1989.- 480 с.

125. Михеев М.А., МихееваИ.М. Основы теплопередачи.- М.: Энергия, 19731- 320 с.

126. Идельчик И.К. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1992:- 672 с.

127. Автобус ЛиАЗ-5256: Руководство по эксплуатации / Ликинскии автобусный завод.- М.: Транспорт, 1991.- 224 с.

128. Теплотехнический справочник. Изд. 2-е, перераб — Под ред. ВН. Юренева, П.Д. Лебедева. — Т.1. М.: Энергия, 1975. - 744 с.

129. Покровский Г. П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Двигатели внутреннего сгорания» и «Автомобили и тракторы». М.: Машиностроение, 1985.-200 с.

130. Подогреватель жидкостный 15 8106 и его модификации: Руководство по эксплуатации 15 8106 РЭ. Ржев: ОАО «ЭЛТРА-ТЕРМО». - 40 с.

131. IKARUS. Автобус 280.33 G: Инструкция ио эксплуатации и обслуживанию. Венгрия, Будапешт, 1995.- 184 с.

132. КульмачП.П., Аверьянов В.К., Хатковский Е.М. Гидропривод строительных и специальных машин / Под ред. П.П. Кульмача / СПб. высш. воен. инж.-строит. училище. СПб, 1992. - 306 с.

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

134. Справочник по теплообменникам: В 2 т., Т. I /Пер. с анг. под ред. Б.С. Петухова, В.К.Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 е.: ил.

135. Теплотехника:: Учеб. для вузов /В.Н. Луканин, М.Г.Шатров, Г.М.Камфер и др.; Под ред. В.Н.Луканина. 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 2000; - 671 е.: ил.

136. Шшюш H., Старинский Д. Система отопления дизельных автобусов ЛЛЗ// Автомобильный транспорт. 1986. - Л*» 3. - С. 40-42

137. Урушев М.В. Теилофизические свойства рабочих тел, теплоносителей и материалов: Снрав.-мстод. пособие / Лен. высш. воен. инж.-строит. училище. Л.: 1976. - 149 с.

138. Обработка экспериментальных данных: Учеб. пособие/ Б.Д. Агапьев, В.Н. Белов, Ф.П. Кесаманды, В.В.Козловский, С.И. Марков / СПб. гос. техн. ун-т. — СПб.-84 с.

139. Амбарцумян В.В., Носов В.Б., Тагасов В .И. и др. Экологическая безопасность автомобильного транспорта: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.Н. Луканииа. -М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 1999. -208 с.

140. Физическая энциклопедия. Том 5/ Стробоскопические приборы Яркость/ Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол.: Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруе-вич и др. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 760 е.: ил.

141. Поспелов I I.И. Перспективы снижения шума в жилой застройке// Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: Сб. докл. 5-й междунар; конф. 19-20 сентября 2002 г. /СПб. гос. архит.-строит. ун-т. СПб., 2002. -С. 278-281

142. Ложкин В.Н., Буренин Н.С., Иванченко A.A. Экологические проблемы транспортных коммуникаций в Poccim // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень № 2(22) / НПК «Атмосфера» при ГТО им. А.И. Воейкова. СПб., 2000. - С. 54-62

143. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов/ В.Н. Луканин, Ю.В. Тро-фименко; Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. шк., 2003. — 273 е.: ил.

144. Варшавский И.Л., Малов Р.В. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля. -М.: Транспорт, 1968.- 128 с.

145. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды/ Р.В. Малов, В.И. Еро-хин, В.А. Щетина, В.Б. Беляев. М.: Транспорт, 1982. - 200 с.

146. Говорущенко II.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1990. - 135 с.

147. Карнаухов В.Н., Резник Л.Г., Ромалис Г.М., Холявко В.Г. Эксплуатация автомобилей в особых условиях: Учеб. пособие/ Тюмен. индустр. ин-т. Тюмень, 1991. -67 с.

148. Резник Л.Г. Научные основы приспособленности автомобилей к условиям эксплуатации: Автореф. . докт. техн. наук/ Моск. автомоб.-дор. ин-т. М., 1981. -33 с.

149. Резник Л.Г. Адаптация автомобилей к суровым климатическим условиям: Учеб. пособие/ Тюмен. индустр.ин-т. Тюмень, 1978. - 72 с.

150. Анискин Л.Г. Технико-экономические проблемы зимней эксплуатации автомобилей, исследование, разработка и внедрение системы воздушного обогрева: Авторефдокт. техн. наук/ Кпевск. автомоб.-дор. ин-т. Киев, 1982. — 52 с.

151. Сироткин З.Л., Котляренко В.И. Транспортные средства для Крайнего Севера// Автомобильная промышленность. 1990. - № 9. - С. 8-10

152. Бакуревич Ю.Л., Толкачев С.С., Шевелев Ф.Н. Эксплуатация автомобилей на Севере. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1973. - 180 с.

153. Бородич A.M. Проблемы «северного» автомобиля// Автомобильная промышленность.-1990. № 1. -С. 9-10

154. Суранов Г.И. Водомасляные радиаторы в поддоне ДВС повышают эффективность системы смазки// Двигателсстроение. 1985. 3. - С. 19-20

155. Микулин Ю.В., Карницкий В.В., Энглин Б.А. Пуск холодных двигателей при низкой температуре. — М.: Машиностроение, 1971. 216 с.

156. Крамаренко F.B., Николаев В.А. Безгаражное хранение автомобилей: Учеб. пособие/Моск. автомоб.-дор. ин-т. М., 1980. - 81 с.

157. Квайт С.М., Менделевич Я.М., Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М : Машиностроение, 1990. — 225 с.

158. Суранов Г.И. Уменьшение износа автотракторных двигателей при пуске. М: Колос, 1982. - 143 с.

159. Купершмидт В.Л. Об оптимальной цикловой подаче топлива в режиме пуска двигателя// Тракторы и сельхозмашины. 1972. - № 5. - С. 6-7

160. ОСТ 37.001.052-87. Требования к пусковым качествам автомобильных двигателей. М.: НАМИ, 1987. - 12 с.

161. ГОСТЛ 9677-87. Тракторы сельскохозяйственные. Общие технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1987. 6 с.

162. ГОСТ 20000-88 (СТ СЭВ 1006-78). Дизели тракторные и комбайновые. Общие технические условия. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. - 14 с.

163. Хохряков В.П. Вентиляция, отопление и обеспыливание воздуха в кабинах автомобилей. М.: Машиностроение, 1987. - 152 с.

164. Набиулин Ф.А., Квят И.Д., Высторои Е.И. Микроклимат в кабинах мобильных машин// Строительные и дорожные машины. 1989. - № 3. - С. 12-13

165. Макарычев Э. Водообогрев автобусов// Автомобильный транспорт.- 1989. № 7. -С. 26-27

166. Суранов Г.И., Кауц Ф.Ф., Мильман В.М. Линия предпускового разогрева двигателей лесотранснортных машин// Лесная промышленность. 1976. - № 2. - С. 1920

167. Подогреватель для грузовых автомобилей ГАЗ-АА и ГАЗ-ААА. Перово: Авто-моб. упр. Западного фронта, 1943. — 9 с.

168. Гулин С.Д., Шульпш В.В., Яковлев С.А. Аккумулирование теплоты отработавших газов// Автомобильная промышленность. 1994. - № 3. - С. 18-20

169. Минкин М.Л., Моисейчик А.Н. Жидкостные подогреватели для автотракторных двигателей: Обзор // Сер. «Автотракторное электрооборудование». — М.: НИИН-автосельхозмаш, 1965. — 40 с.

170. О составе затрат и единых нормах амортизационных отчислений. М.: Финансы^ и статистика, 1995: — 208 с.

171. Андреев Л.С. Методы оценки? экономической эффективности инвестиционных проектов в составе бизнес-плана и новой техники в строительстве/ Воен. инж.-техн. ун-т. СПб., 2000. - 52 с.+ 1 вкл.

172. Экономика в строительстве: Учебник/ Под общ. ред. Л.И. Буланова/ Воен. инж.-техн. ун-т. СПб., 2001. - 576 с.

173. Климат Ленинграда/ Под ред. Ц.Л. Швер, Е.В. Алтыкиса, Л.С. Евтеевой. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 253 с.

174. Коваль A.A. Об исследованиях процессов сжигания газообразного топлива в промышленных установках: Обзор// Распределение и сжигание газа: Использование газа в промышленности: Межвуз. научн. сб./ Саратовск. политехи, ин-т. Саратов, 1980.-С. 3-13

175. Горелка газовая инфракрасного излучения унифицированная: Руководство по эксплуатации К6204-000 РЭ/ВПО «Союзгазмашаппарат», 1982. — 11 с.

176. Газовые горелки инфракрасного излучения: Справ, пособие/Д.М. Пархоменко, А.П. Патаман, В.В. Иванов. Донецк: Донбас, 1979. - 112 е., ил.

177. Иссерлин A.C. Основы сжигания газового топлива: Справ, пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1987. - 336 с.

178. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов/ Госкомэкология России. СПб.: НИИ Атмосфера, 1999. - 16 с.

179. Методика применения экспертных методов для оценки качества продукции. -М.: ВНИИС, 1975.-55 с.

180. Бурдаков В.Д. Квалиметрия транспортных средств. Методика оценки эффективности использования. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 160 с.

181. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 28 с.

182. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 37 с.

183. Методика оценки уровня качества промышленной продукции. ВНИИС, 1972. -60 с.

184. Экспертные оценки в научно-техническом прогнозировании/ Г.М. Добров, Ю.В. Ершов, Е.И. Левин, Л.П. Смирнов. — Киев: Наукова думка, 1974. — 160 с.

185. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. — Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Наука, 1965.-512 е.: ил.

186. Власов Л.И. О состоянии подотрасли общепромышленного двигателестроения и направлениях его развития// Двигателестроение. 2003. - № 3. - С. 3-4

187. Теория двигателей внутреннего сгорания/ Н.Х. Дьяченко, А.К. Костин, Г.В. Мельников, В.М. Петров, Б1А. Харитонов; Под ред. Н.Х. Дьяченко. М.-Л;: Машиностроение, 1965. — 460 с.

188. Конституция Российской Федерации. М.: Ось-89,2003. - 48 с.

189. Проблема запуска двигателей строительных и дорожных машин в условиях низких температур и перспективы ее решения/ B.F. Кривов, С.Д. Гулин, Н.В. Глу-хенко, A.A. Сорокин, В.У. Стоянов//Двигателестроение. 1991. - №4. - С. 55-56