автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Тепловая напряженность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя, конвертируемого в газовый

На правах рукописи

00348Э с*»

БОГОСЛАВЦЕВ РОМАН ВИКТОРОВИЧ

ТЕПЛОВАЯ НАПРЯЖЕННОСТЬ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КОНВЕРТИРУЕМОГО В ГАЗОВЫЙ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы в нефтяной и

газовой промышленности.

2 4 ДЕК 2003

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003489729

На правах рукописи

БОГОСЛАВЦЕВ РОМАН ВИКТОРОВИЧ

ТЕПЛОВАЯ НАПРЯЖЕННОСТЬ ЦИЛПНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КОНВЕРТИРУЕМОГО В ГАЗОВЫЙ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы в нефтяной и газовой промышленности.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»),

Научный руководитель

доктор технических наук Козлов Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Засецкий Владимир Георгиевич кандидат технических наук Коклин Иван Максимович

Ведущее предприятие:

Открытое акционерное общество «Автогаз» (ОАО «Автогаз»)

Защита состоится « в 13.30 ч. на заседании

диссертационного совета Д511.001.02 при ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, п. Развилка

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного />

совета, кандидат технических наук ¿/ (/^1/1А И.Н. Курганова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Мировой парк автомобилей, работающих на компримированном природном газе (КПГ), вырос в 2007 году на 2 млн. единиц (36%) и превысил 7,5 млн. Потребление природного газа как моторного топлива увеличилось на 30% по сравнению с показателями 2006 года.

В нашей стране газовые двигатели серийно не производятся, проблема решается за счет конвертирования, в частности, дизельных двигателей. Однако, вопросы обеспечения надежности и долговечности при конвертировании дизельных двигателей в газовые изучены недостаточно.

При конвертировании изменяется рабочий процесс двигателя, характер тепловых потоков и теплонапряженность его деталей, прежде всего цилиндропоршневой группы (ЦПГ), являющейся основным элементом, определяющим его долговечность и надежность.

Обеспечение теплонапряженности деталей ЦПГ на уровне базового двигателя требует проведения серьезных теоретических и экспериментальных исследовании для сохранения показателей надежности и долговечности двигателя. Поэтому задача расчета и прогнозирования температурных полей в ЦПГ, формирующихся под влиянием различных конструктивных, регулировочных и эксплуатационных факторов при конвертировании дизеля в газовый двигатель, является актуальной.

Цель диссертационной работы.

Разработка расчетно-экспериментальных методов оценки тепловой напряженности ЦПГ серийного дизельного двигателя, конвертируемого в газовый, и влияние на нее различных конструктивных и регулировочных факторов для определения эффективности конвертации в процессе доработки и опытной эксплуатации.

Основные задачи работы:

- выбор и обоснование метода измерения локальных температур в деталях ЦПГ при конвертации дизельного двигателя;

- создание экспериментальной установки для исследования теплонапряженности деталей ЦПГ конвертированных газовых двигателей;

- проведение аналитических и экспериментальных исследований теплонапряженности цилинропоршневой группы конвертируемого газового двигателя КамАЭ-740.13Г;

- создание математической модели и усовершенствование компьютерных программ для оценки теплонапряженности поршня газового двигателя;

- разработка технических решений и конструкторской документации по конвертированию дизеля в газовый двигатель с сохранением его эксплутационных характеристик и их реализация на базе проведенных стендовых испытаний.

Научная новизна.

Усовершенствована разработанная в МГТУ им. Н.Э. Баумана модель теплообмена в камере сгорания газового двигателя, применимая для исследования теплонапряженности любых дизельных двигателей с диаметром цилиндра до 150 мм, конвертируемых на природный газ.

Усовершенствован метод измерения локальных температур неподвижных и движущихся деталей двигателя с использованием кристаллических измерителей максимальной температуры.

Впервые определены термические граничные условия III рода для теплового состояния поршня двигателя с искровым зажиганием, работающего на природном газе.

Уточнены значения эмпирических величин для газовых двигателей в формуле осредненного по поверхности камеры сгорания коэффициента нестационарной теплоотдачи предложенной МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Защищаемые положения:

- уточненный теоретически и экспериментально обоснованный метод измерения локальных температур, основанный на использовании кристаллических измерителей максимальной температуры;

- методика и реализующая ее экспериментальная установка для исследования теплонапряженности ЦПГ газовых двигателей;

- усовершенствованная модель рабочего процесса и теплонапряжёности основных деталей цилиндропоршневой группы газового двигателя;

- научно обоснованные и экспериментально подтвержденные рекомендации по конструктивным изменениям дизельных двигателей размерности 12/12 при их конвертировании для работы на природном газе по циклу V=const.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработаны практические рекомендации по конвертированию дизеля КамАЗ-7405 (8ЧН 12/12) в газовый двигатель КамАЗ -740.13.Г;

- сформулированы требования к конструкции поршня, обеспечивающие сохранение уровня теплонаряжённости газового двигателя на уровне базового на всех рабочих режимах;

- разработанные технические средства и методика измерения локальных температур ЦПГ, математические модели и компьютерные программы могут быть использованы при конструировании конвертируемых на природный газ дизелей мощностью 250-350 кВт;

- результаты работы применены в Георгиевском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» при конвертировании двигателя седельного тягача КамАЗ-5410 на природный газ, используемого в настоящее время для перевозки сжиженного углеводородного газа. Они также распространены для использования в другие газотранспортные предприятия ООО «Газпром».

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы обсуждались на:

- 4-ой российской национальной конференции по теплообмену «Радиационный и сложный теплообмен. Теплопроводность, теплоизоляция» (Москва, 2006);

- 7-ой конференции молодых работников ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (Георгиевск, 2008);

- заседании научно-технического совета ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (Ставрополь, март 2009);

- заседании секции «Транспорт газа и промышленная безопасность» Ученого Совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Публикации.

Основные положения диссертационной работы изложены в 9 печатных работах, в том числе 1 в издании, включенном в «Перечень рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Минобрнауки РФ».

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы. Работа изложена на 133 страницах и включает в себя 9 таблиц, 53 рисунка. Библиографический список содержит 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, определены объект и предмет исследования.

В первой главе проведен анализ расчетно-теоретических и экспериментальных методов определения температурных полей поршня быстроходных дизелей.

По его результатам в данной работе предпочтение отдано экспериментальному методу, разработанному в ИАЭ им. И.В. Курчатова Российской академии наук, основанному на применении кристаллических измерителей максимальной температуры (ИМТК), получаемых облучением нейтронами в ядерном реакторе алмаза и карбида кремния.

Анализ различных расчетно-теоретических методов определения локальных тепловых нагрузок на основные детали двигателя позволил сделать вывод о необходимости затраты существенных временных ресурсов при моделировании влияния каждого из параметров. Поэтому в работе было решено использовать экспериментальные методы исследования тепловых нагрузок.

Анализ методов решения задач теплопроводности показал, что расчет теплового состояния поршня следует провести в трехмерной постановке с использованием численных методов. При этом выбран метод конечных

элементов, как наиболее применяемый в современных программных комплексах, в таких, как, например, АИБУЗ.

В главе обоснован выбор метода индицирования рабочего процесса в отдельном цилиндре двигателя и требования к конструкции экспериментальной установки для его реализации.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной установки и методики проведения экспериментальных исследований теплового состояния поршня газового двигателя.

В главе проведено обоснование выбора объекта исследования - дизельного двигателя КамАЗ-740.13-260.

Проведенные аналитические исследования показали, что для конвертирования дизеля КамАЗ-740.13-260 в газовую модификацию необходимо обеспечить:

- доработку отверстия под форсунки в головке цилиндров для установки свечей зажигания;

- доработку камеры сгорания в поршне с целью снижения степени сжатия и организации рабочего процесса с внешним смесеобразованием;

- доработку впускных коллекторов для установки электромагнитных клапанов распределенной фазированной подачи газа;

- доработку маховика двигателя для установки датчика частоты вращения и отметки ВМТ;

- установку датчика фазы с приводом от распределительного вала;

- установку газового коллектора;

- установку электроуправляемого дроссельного узла на впускном тракте;

- применение промежуточного охлаждения наддувочного воздуха;

- создание системы зажигания с микропроцессорным управлением;

- установку процессора для микропроцессорной системы управления;

- трассировку и установку жгута проводов с разъемами.

С учетом выработанных условий осуществлено конвертирование дизельного двигателя КамАЗ-740.13-260 в его газовую модификацию, получившую наименование КамАЗ-740.13Г.

Технология конвертации дизеля в газовый двигатель с искровым зажиганием предусматривала доработку камеры сгорания в поршне, производимую с учетом результатов расчетных исследований по влиянию геометрии камеры сгорания на мощностные и топливно-экономические показатели газового двигателя. В дизеле КамАЭ-740.13-260 используются поршни со смещенной от оси цилиндра камерой сгорания, имеющей выступ (рис.1).

На основании расчётных исследований были сформулированы требования к конструкции поршня газового двигателя. По результатам, которых был увеличен объем камеры сгорания с целью снижения степени сжатия с 17 до 11,53, при которой обеспечивается бездетонационное сгорание топлива на всех режимах. Доработка камеры сгорания включала срезание выступа и увеличение

Рис. 1. Поршень дизеля КамАЗ- Рис. 2. Поршень газового двигателя 740.13-260 со смещенной от оси КамАЗ-740.1ЗГ с увеличенным

цилиндра камерой сгорания. объемом камеры сгорания.

ее диаметра, в результате получилась центральная цилиндрическая камера с закруглением у основания (рис.2).

Доработка впускных коллекторов предусматривала установку электромагнитных клапанов подачи газа непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра. Газовый коллектор для питания газом был установлен в развале блока цилиндров, а соединение с клапанами производилось при помощи дюритовых шлангов.

Датчик частоты был установлен на картере маховика, что обеспечивало хорошую доступность к нему с целью диагностики и замены. Для формирования сигнала частоты и верхней мертвой точки (ВМТ) на маховике были профрезерованы 58 выступов.

Датчик фазы смонтирован в развале блока цилиндров на валу привода топливного насоса высокого давления дизеля.

Кроме того, был установлен дроссельный узел с электроприводом и датчиком положения дроссельной заслонки. Электропривод дроссельного узла позволил применить электронную педаль открытия дросселя.

Система зажигания с микропроцессорным управлением включала свечи зажигания, провода высокого напряжения, индивидуальные катушки зажигания, индуктивный датчик частоты и процессор с силовым блоком. Оптимальные характеристики угла опережения зажигания определялись в процессе отработки алгоритма микропроцессорной системы управления (МПСУ) при стендовых испытаниях.

Для снижения тепловых нагрузок деталей цилиндропоршневой группы было применено промежуточное охлаждение наддувочного воздуха по схеме воздух - воздух с алюминиевым радиатором.

Структурная схема газового двигателя КАМАЗ-740ЛЗГ с искровой системой зажигания, наддувом и микропроцессорной системой управления на базе дизеля КАМАЗ-740.13-260 представлена в диссертационной работе.

Путем оптимизации на всех режимах подачи топлива и угла опережения зажигания были обеспечены:

- надежный пуск двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

- стабильная его работа на холостом ходу и снижение расхода топлива на прогрев;

- выбор момента зажигания с учетом границ по детонации;

- равномерность крутящего момента;

- минимизация расхода топлива на всех режимах с учетом состава отработавших газов;

- снижение выбросов токсичных веществ с отработавшими газами путем использования X - регулирования с последующей нейтрализацией токсичных веществ.

Индицирование двигателя проводилось с использованием высокоточного пьезокварцевого датчика давления производства фирмы АУЬ, обеспечивающего погрешность измерений в пределах 0,5%.

Основные характеристики газового двигателя КамАЗ-740ЛЗГ, полученные при испытаниях, приведены в таблице1.

Таблица 1. Основные характеристики газового двигателя КамАЗ-740.!ЗГ_

Тип двигателя: газовый конвертированный из дизеля КамАЗ-740.13-260 Число и расположение цилиндров: 8У Рабочий объем, см3: 10887

1. Номинальная мощность (ТЧс), кВт (л.с.) 176 (239,4)

2. Номинальная частота вращения (п), мин"1 2200

3. Максимальный крутящий момент (Ме), Нм 910

4. Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин"1 1400- 1500

5. Степень сжатия (е) 11,53

6. Максимальный эффективный КПД 0,36

Испытания проводились на компримированном природном газе (состав согласно ГОСТ 27577-87).

Для проведения экспериментальных исследований теплового состояния основных нагруженных деталей быстроходного газового дизеля в работе был разработан и реализован бесконтактный метод измерения локальных температур с использованием кристаллических измерителей максимальной температуры (ИМТК), полученных при отжиге дефектов, возникших в алмазе или карбиде кремния под действием нейтронного облучения. Преимуществами этих датчиков являются простота их установки и извлечения, возможность установки в любой точке исследуемой детали. Относительная погрешность (если время их выдержки при проведении исследований одинаково) - ±3 °С

Применяемые ИМТК, изготовлены в ИАЭ им. И.В. Курчатова. Расшифровка датчиков после испытаний проводилась там же. Среднее квадратичное отклонение замеряемой температуры в температурном интервале 200-350 °С составляет ~ 2-3 °С.

На рис. 3 приведена схема расположения датчиков температуры на головке и на поршне 1-ого цилиндра газового двигателя. Испытания проводились при номинальном режиме работы двигателя.

Рис. 3. Расположение датчиков температуры на головке и на поршне 1-ого цилиндра газового двигателя с наддувом КамАЭ-740.13.Г (• -ИМТК Ф 1,0; о -хромель-копелевые термопары ХК Ф 0,7). Глубина расположения датчиков -1,5 мм от тепловоспринимающей поверхности.

В таблице 2 приведены результаты измерения локальных температур в указанных на рис. 3 точках головки цилиндра и поршня.

Используемые для сравнения экспериментальные значения локальных температур базового дизеля КамАЗ-7405 при идентичном режиме работы получены ранее в МГТУ им. Н.Э. Баумана с двумя различными вариантами головки цилиндра. При этом экспериментальная головка обеспечивала повышенную на ~ 20 % интенсивность закрутки потока впускного воздуха по

сравнению серийной головкой за счет специального профилирования впускного канала.

Таблица 2. Результаты измерения температур

Двигатель: КамАЗ-740ЛЗ.Г(8ЧН 12/12, е=11,53) конвертированный на природный газ с искровым зажиганием. Режим работы: №=174,3 кВт; Ме=757 Нм; часовой расход воздуха - СВОзД =0,1068 г/ч и газа 0газа=0,0046г/ч на 1 цилиндр; п=2200 мин"1; давление наддува - рк=1,47бар; суммарный коэффициент избытка воздуха-а„=1,338; максимальное давление цикла - р2=74,6 бар при угле поворота коленчатого вала - ф =379°; угол опережения зажигания - ф опепе-жени» ВПГ1ЫСК=23,70.

Деталь Поршень Головка

№ датчика 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ХК

Расстояние г, мм 57,8 41,7 33,8 13,1 9,0 44,7 18,0 9,0 56,0 40,0

Температура, °С 320 327 257 243 242 322 242 257 200 188

Сравнительный анализ экспериментальных значений локальных температур, полученных на идентичных номинальных режимах газового двигателя КамАЗ -740.13.Г и базового дизеля КамАЗ-7405 показывает, что:

- локальные температуры доработанного поршня газового двигателя Тг„ в целом близки к локальным температурам поршня дизельного двигателя с экспериментальной головкой цилиндра, обеспечивающей усиленную закрутку заряда;

- максимальную температуру поршень газового двигателя имеет на кромке камеры и ее значение составляет ТГШ2=327 °С, несмотря на то, что горловина камеры сгорания газового двигателя по сравнению с горловиной камеры дизеля существенно расширена, а степень сжатия в ~ 1,5 раза снижена;

- поршень дизельного прототипа имеет максимальную температуру также на кромке камеры сгорания. В случае экспериментальной головки цилиндра ее значение Тдиз.эКСП.2=298 °С ниже, чем у серийной Тссртесп 2=328 °С. Эти температуры практически совпадают с температурами в аналогичной точке газового двигателя;

- температуры на днище камеры в поршне газового двигателя Тгазз=257 °С, Тга,4=243 °С и Тга35=242 °С также сопоставимы с температурой на днище камеры дизеля Тди,.сср.6=254 °С. Температуру Тдиз.экс.б зафиксировать не удалось. Однако, исходя из общей тенденции снижения температур поршня при установке на дизеле экспериментальной головки, можно утверждать, что по величине эта температура близка аналогичной температуре поршня газового двигателя;

- на головке цилиндра максимальная температура имеет место в межклапанной перемычке, где ее значение равно 257 °С. Это указывает, что

поршень газового двигателя испытывает большие термические нагрузки, чем головка цилиндра.

Таким образом, снижение степени сжатия в —1,5 раза при переводе дизельного процесса на природный газ с искровым зажиганием не приводит к снижению теплонапряженного состояния поршня. Осуществление газожидкостного (газодизельного) цикла с запальной дозой дизельного топлива требует сохранения степени сжатия газового двигателя на уровне степени сжатия дизеля, что приведет еще к большему увеличению тепловых нагрузок на основные детали. В любом случае, газовый двигатель, независимо от способа осуществления рабочего процесса, при прочих равных условиях испытывает большие термические нагрузки, чем дизель, что подтверждает необходимость детального исследования теплового состояния деталей дизельного двигателя при его конвертировании в газовую модификацию.

В третьей главе приведены результаты расчетно-экспериментапьных исследований рабочего процесса и теплового состояния поршня газового двигателя.

На основе анализа экспериментальных индикаторных диаграмм газового двигателя определены термические граничные условия III рода для теплового состояния поршня двигателя с искровым зажиганием, работающего на природном газе. В качестве контрольных точек для оценки точности задания граничных условий использованы экспериментальные значения локальных температур поршня.

На рис. 4-а приведены термические граничные условия для поршня газового двигателя. Распределение граничных условий III рода (а и Т) по радиусу поршня со стороны рабочего тела приведено на рис. 4-6.

Расчет теплового состояния поршня произведен с использованием программного комплекса ANSYS. Для чего на начальном этапе расчета создана трехмерная модель, которая может использоваться также при проведении работ по расчету напряженно-деформированного состояния, обусловленного термическими и механическими нагрузками.

На рис. 5 показано расчетное температурное поле поршня газового двигателя с указанием мест расположения датчиков температуры (ИМТК), а также результаты измерения локальных температур поршня этими датчиками. Максимальная относительная погрешность (8,4%) имеет место в точке, расположенной на периферийной части поршня (на радиусе г = 57,8 мм). Это означает, что термические граничные условия III на участках поршня определены с удовлетворительной точностью.

В целях оценки изменения температур поршня в характерных точках при переводе дизеля на природный газ проведено исследование теплового состояния поршня двигателя КамАЗ-7405, работающего на дизельном топливе, в т.ч. со слоем нагара.

При решении задачи оценки теплового состояния поршня базового дизеля были использованы рекомендации из диссертационной работы Д.О. Онищенко. Для расчета использованы теплофизические данные материала поршня, сплав AJI-4, и неризисторной вставки под первое поршневое кольцо.

а=7000

а=5000

а =зоо

а=зооо

а) б)

Рис. 4. Термические граничные условия на участках боковой поверхности и кольцевых канавках (а) и на участках огневого днища поршня (б) газового двигателя с искровым зажиганием

(327) (320) (257)

Рис. 5. Температурное поле верхней части поршня двигателя, работающего на природном газе (Ые=174 кВт, п=2204 мин"1, ав=1,34) с указанием результатов измерения (в скобках) и мест расположения ИМТК.

Для расчета теплового состояния поршня базового двигателя использованы граничные условия (ГУ), полученные на основе опытных исследований, проведенных в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Экспериментальные ГУ взяты из работы Д.О. Оншценко.

Сравнительный анализ тепловых состояний поршней газового двигателя и базового дизеля КамАЗ показал:

1. В случае газового двигателя, работающего на природном газе с зажиганием от электрической искры, слои нагара на поверхности поршня практически отсутствует и он лишен естественной для поршня обычного дизеля тепловой изоляции. Это способствует повышению локальных тепловых потоков, подающих на поршень со стороны высокотемпературного рабочего тела, что приведено в таблице 3.

Таблица 3. Значения температур в контрольных точках

Параметр Дизель Дизель Газовый ДВС с искровым зажиганием

Локальная температура, иС С нагаром Без нагара

Максимальная 333 323 324

На днище КС 296-236 306-255 247-261

В области верхнего кольца 266 272 270

2. Высокое значение температуры на кромке камеры в поршне газового двигателя можно объяснить высокими значениями скоростей перетекания из камеры сгорания в поршне в надпоршневой объем и обратно, приводящими к интенсификации конвективного теплообмена, а также более растянутым (по сравнению с дизелем) во времени тепловыделением.

3. Поршень газового двигателя с искровым зажиганием со степенью сжатия 8=11,5 на номинальном режиме работы (N0-176 кВт (240 л.с.), п=2200 мин"1) имеет локальные температуры, близкие к локальным температурам поршня базового дизеля (е=17). Отсюда следует, что при прочих равных условиях поршень газового двигателя подвергается большим тепловым нагрузкам, чем его базовый дизель КамАЗ, работающий на жидком дизельном топливе. Это свидетельствует о более высокой тепловой напряженности поршня газового двигателя по сравнению с базовым дизелем при прочих равных условиях (например е).

В четвертой главе расчетным путем определены изменения давлений, температуры и тепловыделения в камере сгорания газового двигателя КамАЗ 740.13Г с искровым зажиганием.

Расчетные значения давления получены с помощью программного комплекса, разработанного в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» для задач трехмерного нестационарного моделирования рабочих процессов газовых и газожидкостных двигателей с учетом химической кинетики.

Для оценки влияния изменения параметров рабочего процесса на теплообмен в газовом двигателе использованы программные комплексы №СШ

и БШЗЕЬ-ЯК, разработанные в МГТУ им. Н.Э. Баумана, в основе которых лежит квазистационарная постановка расчетной задачи.

Наличие экспериментальных индикаторных диаграмм позволило провести верификацию математических моделей, а затем использовать их для расчета тех режимов, для которых опытные результаты отсутствуют. Таким образом, в начале задача расчёта параметров рабочего процесса свелась к моделированию его для газового двигателя с искровым зажиганием в целях обеспечения идентичных (с экспериментальными данными) результатов. В первую очередь было достигнуто совпадение интегрального закона тепловыделения моделируемого процесса с заданным законом тепловыделения. При применении программного комплекса «ЭШЗЕЬ-ЯК» это обеспечивается варьированием двух параметров: показателя сгорания т и продолжительность сгорания тсг, входящих в выражение закона И.И. Вибе (рис. 6).

/

Л

V

Ч

—

Рис. 6. Сравнение экспериментально заданной (.....) и полученной в результате

расчёта рабочего процесса (—•) дифференциальных (а) и интегральных (б) характеристик тепловыделения, индикаторных диаграмм (в), и температур газа в цилиндре (г) на режиме номинальной нагрузки (№=174 кВт, п=2204 мин"1,

ав=1,34).

Для оценки оередненного по поверхности коэффициента нестационарной теплоотдачи а для газового двигателя используется формула, предложенная Р.З. Кавтарадзе, так как применение других а-формул расчета газового двигателя продемонстрировало сильный разброс результатов, полученных при совершенно идентичных исходных данных, что показано на рис. 7.

5000

аинт'Ф'

--4000

01 Цапф' Ф'

аХохен6ерг( <*>'

----3000

аВошни'Ф'

аРозен6лит' Ф'

- 2000

аЭйкель6ерг'Ф

«Брилинг'Ф1

- , , 1000

аНуссельт Ф

°260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Ф

Рис. 7. Изменения коэффициента теплоотдачи (Вт/(м2К)), вычисленные по различным формулам.

Для варианта исследуемого газового двигателя с искровым зажиганием уточнены значения эмпирических коэффициентов в а-формуле для расчета коэффициента теплоотдачи следуя методике, предложенной Р.З. Кавтарадзе и В.А. Федоровым.

Такой подход позволил определить интегральные значения коэффициента теплоотдачи аиш(ф) рис. 8, обеспечивающие при расчетах тепловое состояние поршня наиболее идентичное с экспериментальным.

Конвертирование дизеля на природный газ может быть реализовано и по газодизельному циклу. Выполнены прогнозирование и сравнительный анализ тепловых нагрузок, возникающих в камерах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием и газожидкостного двигателя.

Расчеты оередненного по поверхности камеры сгорания и локального на поверхности поршня теплообмена показали, что тепловые нагрузки со стороны рабочего тела в газовом двигателе с искровым зажиганием меньше, чем в газожидкостном двигателе (рис. 8). Разность по тепловым нагрузкам

обусловлена наличием лучистого теплового потока в газожидкостном двигателе, генерированного твердыми частицами сажи, когда как в газовом двигателе с искровым зажиганием выделение сажи практически отсутствует. Кроме того, в газовом двигателе с искровым зажиганием на тепловоспринимающих поверхностях практически отсутствует отложение нагара, снижающее тепловые нагрузки на основные детали двигателя.

Вт 3000

2 ,, м -К

°260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Ф

а)

б)

Рис. 8. Интегральные коэффициенты теплоотдачи в камере сгорания газового

двигателя с искровым зажиганием (-) и газожидкостного двигателя (.....)

на режиме номинальной мощности (а) и на режиме максимального крутящего

момента (б)

На рис. 9 и 10 приведены результаты расчета локального коэффициента радиационно-конвективного теплообмена. Как видно, значения этого коэффициента в случае газового двигателя с искровым зажиганием меньше, чем для газожидкостного двигателя. Это обусловлено двумя факторами:

Рис. 9. Локальные коэффициенты теплоотдачи в камерах сгорания газового

двигателя с искровым зажиганием (-) и газожидкостного двигателя (.....)

на номинальном режиме работы

Вт

м2-К 1500

м 1000 а1500гд<х>

500

° 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

х

Рис. 10. Локальные коэффициенты теплоотдачи в камерах сгорания

газового двигателя с искровым зажиганием (-) и газожидкостного

двигателя (.....) на режиме максимального крутящего момента

V

- в газовом двигателе с искровым зажиганием лучистый тепловой поток пренебрежимо мал по сравнению с газожидкостным двигателем;

- снижение степени сжатия в газовом двигателе по сравнению с базовым дизелем осуществляется с изменением формы камеры сгорания. Форма камеры сгорания оказывает существенное влияние на скорости газа в камере сгорания и вследствие этого на интенсивность конвективного теплообмена, т.е.

конвективные тепловые потоки в газовом двигателе с искровым зажиганием будут меньше, чем в газожидкостном двигателе.

Таким образом, при конвертировании дизеля на природный газ следует иметь в виду, что тепловые нагрузки со стороны высокотемпературного рабочего тела в газовом двигателе с искровым зажиганием меньше, чем в газодизеле. Однако тепловые нагрузки непосредственно на основные детали двигателя, образующие камеру сгорания, в случае газожидкостного двигателя будут снижаться из-за наличия теплоизолирующего слоя нагара, тогда, как в случае искрового зажигания такой тепловой барьер отсутствует. Немаловажно также то, что механические нагрузки и эмиссия шума в газовом двигателе с искровым зажиганием ниже, что подтверждается сравнительным анализом индикаторных диаграмм.

Моделирование рабочих процессов двух вариантов двигателей, конвертированных на природный газ, показывает, что при прочих равных условиях (давление наддува, коэффициент избытка воздуха, максимальная мощность и крутящий момент) преимущество по экономическим показателям остаётся у газожидкостного двигателя. Этот эффект по большей части обусловливается особенностью протекания процесса сгорания.

Однако газовый двигатель с искровым зажиганием характеризуется более низкими тепловыми нагрузками на основные детали, более плавным протеканием рабочего процесса, приводящим к умеренным значениям скорости нарастания давления и максимальной температуры цикла. Эти факторы, со своей стороны, обеспечивают низкие уровни шума двигателя и выбросов оксидов азота. Кроме того, следует учесть, что в продуктах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием практически отсутствуют твердые частицы сажи. На основании этого можно заключить, что при конвертировании серийного дизеля КамАЗ-7405 на природный газ предпочтительно осуществление варианта с искровым зажиганием.

Заключение.

1. Создана экспериментальная установка КамАЗ-740ЛЗ.Г для исследования характеристик быстроходного газового двигателя, на которой получены экспериментальные значения локальных температур в характерных точках тепловоспринимающей поверхности поршня и огневого днища головки цилиндра.

2. На основе опытных данных проведен сравнительный анализ тепловых состояний поршней газового двигателя и дизельного прототипа. По его результатам показано, что конвертирование дизельного двигателя в газовый с искровым зажиганием со снижением степени сжатия в нем в 1,5 раза не приводит к снижению теплонапряженности поршня.

3. Для газового двигателя с искровым зажиганием определены термические граничные условия III рода для теплового состояния поршня и получены значения эмпирических коэффициентов в формуле расчета осредненного по поверхности коэффициента нестационарной теплоотдачи.

4. Полученные результаты расчетов осредненного по поверхности камеры сгорания и локального на поверхности поршня теплообмена показали, что тепловые нагрузки со стороны высокотемпературного рабочего тела в газовом двигателе с искровым зажиганием меньше, чем в газожидкостном двигателе.

5. Установлено, что при конвертировании серийного дизеля КамАЗ-7405 для работы на природном газе предпочтителен вариант с искровым зажиганием, т.к. относительно низкие тепловые нагрузки на основные детали, более плавное протекание рабочего процесса, приводящее к умеренным значениям скорости нарастания давления и максимальной температуры цикла, низкие уровни шума двигателя и выбросов оксидов азота, а также отсутствие твердых частиц сажи в ЦПГ, определяют его преимущества по сравнению с газодизелем.

6. На базе проведенных стендовых испытаний разработаны технические решения и конструкторская документация по конвертированию дизеля в газовый двигатель с сохранением его эксплутационных характеристик.

7. Разработаны технические средства, методика измерения локальных температур ЦПГ, математическая модель и усовершенствованные компьютерные программы для использования в проектных, конструкторских и производственных организациях при конструировании конвертируемых на природный газ дизелей.

8. Разработанные технические решения применены в Георгиевском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» при конвертировании двигателя седельного тягача КамАЗ-5410 на природный газ, используемого в настоящее время для перевозки сжиженного углеводородного газа.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Гайворонский А.И., Марков В.А., Богославцев Р.В. Исследование теплового состояния поршня форсированного газового двигателя транспортного назначения: НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана.- Москва, 2007.- 100 с. ил. -Библиогр.: 76 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 26.02.2007, №174-В2007

2. Р.В. Богославцев, Е.Б. Лисицын Интегрированная автоматизированная система централизованного управления и мониторинга территориальной сетью АГНКС: Обз. инф. Сер.: Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. - 79 с.

3. Е.Б. Лисицын, Р.В. Богославцев Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) Проблемы и пути их решения на примере Георгиевского ЛПУМГ ООО «Кавказтрансгаз»: Обз. инф. Сер.: Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива.- М.: ООО «ИРЦ Газпром» 2004. - 96с.

4. Е.Б. Лисицын, Р.В. Богославцев, A.A. Пятибрат Современные направления и пути расширения производства КПГ и развития сети автогазозаправочных станций в регионе влияния Георгиевского ЛПУМГ ООО «Кавказтрансгаз»: Обз. инф. Сер.: Транспорт и подземное хранение газа,- М.: ООО «ИРЦ Газпром» 2005. - 144с.

5. А.И. Гайворонский, Марков В.А., Е.Б. Лисицын, Р.В. Богославцев Газодизельный двигатель с воспламенением газа от запальной дозы диметилэфира // Материалы научной конференции, посвященной 45-летию СеверНИПИгаза «Проблемы и перспективы нефтегазовой промышленности в Северо-Западном регионе России» Ч. 2. - М.: ИРЦ «Газпром», 2006. - С. 53-66.

6. Р.З. Кавтарадзе, А.И. Гайворонский, Д.О. Онищенко, A.B. Шибанов, Р.В. Богославцев Экспериментальное исследование теплового состояния поршня дизеля, конвертируемого на природный газ. Известия ВУЗов. - Сер. Машиностроение. - 2006 г. - 11с.

7. УДК 621.434 Кавтарадзе Р.З., Гайворонский А.И., Онищенко ДО., Шибанов A.B., Богославцев Р.В. Экспериментальное исследование теплового состояния поршня дизеля, конвертируемого на природный газ / Труды четвертой российской национальной конференции по теплообмену. Том 7. Радиационный и сложный теплообмен; Теплопроводность, теплоизоляция. 23-27 октября 2006 года. Москва. - С. 230-233.

8. Гайворонский А.И., Савенков A.M., Богославцев Р.В., Лисицын Е.Б. Использование диметилового эфира для инициализации воспламенения метановоздушных смесей в двигателях внутреннего сгорания. Научно-технический сборник «Транспорт и подземное хранение газа». - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. - №4. С.

9. УДК 621.43 Гайворонский А.И., Богославцев Р.В. Теплонапряженность деталей дизеля, конвертируемого в газовый двигатель. // Газовая промышленность. - 2009 г. -№2. - С. 51-55.

Подписано к печати «20» ноября 2009г. Заказ № 5720 Тираж 100 экз. Объем 1 уч-изд. Л. Ф-т 60x84/16.

Отпечатано в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский р-н, п. Развилка

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЕЙ БЫСТРОХОДНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Актуальность задачи определения теплонапряженного состояния поршня при форсировании двигателя.

1.2. Математическая постановка задачи определения теплового состояния поршня газового двигателя.

1.3. Методы экспериментального исследования теплового состояния поршня.

1.4. Расчетно-теоретические методы определения граничных условий.

1.5. Анализ методов решения задач теплопроводности.

1.6. Выводы. Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

2.1. Обоснование выбора объекта исследования.

2.2. Технология конвертации штатного дизеля в газовый двигатель.

2.3. Экспериментальная установка для исследования рабочего процесса газового двигателя.

2.4. Экспериментальное исследование теплового состояния поршня и крышки цилиндра газового двигателя.

2.4.1. Методы бесконтактного измерения температур.

2.4.2. Измерение локальных температур головки цилиндра и поршня газового двигателя с использованием ИМТК.

2.5. Сравнительный анализ экспериментальных значений локальных температур газового двигателя КамАЗ -740.13.Г и базового дизеля КамАЗ -7405.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

3.1. Анализ экспериментальной индикаторной диаграммы газового двигателя.

3.2. Расчетно-экспериментальное определение граничных условий для расчета температурного поля поршня газового двигателя.

3.3. Расчет теплового состояния поршня газового двигателя.

3.4. Сравнительный анализ тепловых состояний поршней газового двигателя и базового дизеля КамАЗ.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ПОРШНЕЙ В ГАЗОВОМ И ГАЗОЖИДКОСТНОМ ДВИГАТЕЛЯХ

4.1. Основные параметры, влияющие на теплонапряженное состояние поршня газового двигателя.

4.2. Расчет индикаторных показателей рабочего процесса в газовом двигателе с искровым зажиганием.

4.3. Расчет интегрального теплообмена в цилиндре газового двигателя с искровым зажиганием.

4.3.1. Расчет осредненного по поверхности коэффициента теплоотдачи в цилиндре газового двигателя с искровым зажиганием.

4.3.2. Уточненная зависимость для расчета коэффициента теплоотдачи в газовом двигателе с искровым зажиганием.

4.4. Сравнительный анализ рабочего процесса и процесса теплообмена в газовом двигателе с искровым зажиганием и в газожидкостном двигателе.

4.5. Расчет локального теплообмена в камерах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием и газожидкостного двигателя.

4.5.1. Описание метода расчета.

4.5.2. Сравнительный анализ локального теплообмена в камерах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием и газожидкостного двигателя.

4.6. Выводы.

Актуальность темы исследования.

В настоящее время отмечается значительный рост мирового парка автомобилей, работающих на компримированном природном газе (КПГ). По данным национальной газомоторной ассоциации в 2007 году рост составляет 2 млн. единиц (36% относительно 2006 года) и превысил 7,5 млн. Потребление природного газа как моторного топлива увеличилось на 30% по сравнению с показателями 2006 года. Таким образом, КПГ остается самым быстро развивающимся видом альтернативного моторного топлива. Между тем формирование отечественного сектора КПГ явно не поспевает за мировыми тенденциями, с точки зрения создания транспортных средств различного назначения, использующих КПГ в качестве моторного топлива.

Основную часть «газовых» автомобилей составляют конвертированные для работы на КПГ базовые автомобили. В нашей стране серийное производство газовых и газожидкостных (газодизельных) двигателей находится на стадии становления. При конвертировании базовых двигателей, в большинстве случаев, задачи оценки надежности и долговечности их дальнейшей работы практически не решаются, ограничиваясь лишь исследованием отдельных показателей и характеристик рабочего процесса. Следует подчеркнуть, что теплонапряженное состояние газовых и газожидкостных двигателей вообще очень мало исследовано, что было заключено после проведения литературного обзора, где вопросы теплонапряженного состояния поршня или других основных деталей практически не затронуты. Это лишний раз подчеркивает значимость исследований в этой области.

В данной работе рассматривается задача оценки теплового состояния поршня, который является одной из основных и ответственных деталей двигателя, определяющей его долговечность и надежность.

Достоверная информация о температурных полях поршня газового двигателя и его дизельного прототипа позволяет создавать на базе дизеля экономичные, экологичные и долговечные газовые двигателя при минимальных изменениях конструкции двигателя, в том числе и в, части цилиндроиоршневой группы (ЦПГ).

Обеспечение теплонапряженности деталей ЦПГ на уровне базового двигателя требует проведения серьезных теоретических и экспериментальных исследовании для сохранения показателей надежности и долговечности двигателя. Поэтому задача расчета и прогнозирования температурных полей в ЦПГ, формирующихся под влиянием различных конструктивных, регулировочных и эксплуатационных факторов при конвертировании дизеля в газовый двигатель, является актуальной.

Цель диссертационной работы.

Разработка расчетно-экспериментальных методов оценки тепловой напряженности ЦПГ серийного дизельного двигателя, конвертируемого в газовый, и влияние на нее различных конструктивных и регулировочных факторов для определения эффективности конвертации в процессе доработки и опытной эксплуатации.

Основные задачи работы:

- выбор и обоснование метода измерения локальных температур в деталях ЦПГ при конвертации дизельного двигателя;

- создание экспериментальной установки для исследования теплонапряженности деталей ЦПГ конвертированных газовых двигателей;

- проведение аналитических и экспериментальных исследований теплонапряженности цилинропоршневой группы конвертируемого газового двигателя КамАЗ-740ЛЗГ;

- создание математической модели и усовершенствование компьютерных программ для оценки теплонапряженности поршня газового двигателя;

- разработка технических решений и конструкторской документации по конвертированию дизеля в газовый двигатель с сохранением его эксплутационных характеристик и их реализация на базе проведенных стендовых испытаний.

Научная новизна.

Усовершенствована разработанная в МГТУ им. Н.Э. Баумана модель теплообмена в камере сгорания газового двигателя, применимая для исследования теплонапряженности любых дизельных двигателей с диаметром цилиндра до 150 мм, конвертируемых на природный газ.

Усовершенствован метод измерения локальных температур неподвижных и движущихся деталей двигателя с использованием кристаллических измерителей максимальной температуры.

Впервые определены термические граничные условия III рода для теплового состояния поршня двигателя с искровым зажиганием, работающего на природном газе.

Уточнены значения эмпирических величин для газовых двигателей в формуле осредненного по поверхности камеры сгорания коэффициента нестационарной теплоотдачи предложенной МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Защищаемые положения:

- уточненный теоретически и экспериментально обоснованный метод измерения локальных температур, основанный на использовании кристаллических измерителей максимальной температуры;

- методика и реализующая ее экспериментальная установка для исследования теплонапряженности ЦПГ газовых двигателей;

- усовершенствованная модель рабочего процесса и теплонапряжёности основных деталей цилиндропоршневой группы газового двигателя;

- научно обоснованные и экспериментально подтвержденные рекомендации по конструктивным изменениям дизельных двигателей размерности 12/12 при их конвертировании для работы на природном газе по циклу V=const.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработаны практические рекомендации по конвертированию дизеля КамАЗ-7405 (8ЧН 12/12) в газовый двигатель КамАЗ -740.13.Г;

- сформулированы требования к конструкции поршня, обеспечивающие сохранение уровня теплонаряжённости газового двигателя на уровне базового на всех рабочих режимах;

- разработанные технические средства и методика измерения локальных температур ЦПГ, математические модели и компьютерные программы могут быть использованы при конструировании конвертируемых на природный газ дизелей мощностью 250-350 кВт;

- результаты работы применены в Георгиевском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» при конвертировании двигателя седельного тягача КамАЗ-5410 на природный газ, используемого в настоящее время для перевозки сжиженного углеводородного газа. Они также распространены для использования в другие газотранспортные предприятия ООО «Газпром».

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы обсуждались на:

- 4-ой российской национальной конференции по теплообмену «Радиационный и сложный теплообмен. Теплопроводность, теплоизоляция» (Москва, 2006);

- 7-ой конференции молодых работников ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (Георгиевск, 2008);

- заседании научно-технического совета ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» (Ставрополь, март 2009);

- заседании секции «Транспорт газа и промышленная безопасность» Ученого Совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Публикации.

Основные положения диссертационной работы изложены в 9 печатных работах, в том числе 1 в издании, включенном в «Перечень рецензируемых научных журналов и изданий ВАК Минобрнауки РФ».

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы. Работа изложена на 133 страницах и включает в себя 9 таблиц, 53 рисунка. Библиографический список содержит 95 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Впервые для быстроходного газового двигателя получены экспериментальные значения локальных температур в характерных точках тепловоспринимающей поверхности поршня и огневого днища головки цилиндра.

2. На основе опытных данных полученных непосредственно автором, впервые проведен сравнительный анализ тепловых состояний поршней газового двигателя и дизельного прототипа. По его результатам показано, что перевод дизельного процесса на природный газ с искровым зажиганием не приводит к снижению теплового состояния поршня, хотя степень сжатия в газовом двигателе была в 1,5 раза ниже, а локальные температуры поршня в целом оказались примерно равными.

3. Впервые определены термические граничные условия III рода для теплового состояния поршня двигателя с искровым зажиганием, работающего на природном газе. При этом использованы экспериментальные значения локальных температур поршня.

4. Впервые для газового двигателя с искровым зажиганием получены значения эмпирических коэффициентов в формуле расчета осредненного по поверхности коэффициента нестационарной теплоотдачи.

5. Полученные результаты расчетов осредненного по поверхности камеры сгорания и локального на поверхности поршня теплообмена показали, что тепловые нагрузки со стороны высокотемпературного рабочего тела в газовом двигателе с искровым зажиганием меньше, чем в газожидкостном двигателе. Различие тепловых нагрузок обусловлено наличием лучистого теплового потока в газожидкостном двигателе, генерированного твердыми частицами сажи, выделение которой практически отсутствует, так же как и отложение нагара на тепловоспринимающих поверхностях, снижающее тепловые нагрузки на основные детали газового двигателя.

Установлено, что при конвертировании серийного дизеля КамАЗ-7405 для работы на природном газе предпочтительно осуществление варианта с искровым зажиганием, т.к. относительно низкие тепловые нагрузки на основные детали, более плавное протекание рабочего процесса, приводящее к умеренным значениям скорости нарастания давления и максимальной температуры цикла, низкие уровни шума двигателя и выбросов оксидов азота, отсутствие твердых частиц сажи, а также более мягкие условия работы для поршня, определяют его, преимущества по сравнению с газодизелем.

На базе проведенных стендовых испытаний разработаны технические решения и конструкторская документация по конвертированию дизеля в газовый двигатель с сохранением его эксплутационных характеристик.

Разработанные технические средства и методика измерения локальных температур ЦПГ, математические модели и компьютерные программы могут использоваться в проектных, конструкторских и производственных организациях при конструировании, конвертируемых на природный газ дизелей.

Разработанные технические решения применены в Георгиевском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» при конвертировании двигателя седельного тягача КамАЗ-5410 на природный газ, используемого в настоящее время для перевозки сжиженного углеводородного газа. Результаты переданы для распространения в другие газотранспортные предприятия ООО «Газпром».

1. Чайнов H.Д., Заренбин В.Г., Иващенко H.A. Тепломеханическая напряженность деталей двигателей. М., «Машиностроение», 1977.152 с.

2. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен поршневых двигателях. М., изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 591с.

3. Методические указания. Расчет на прочность поршней автомобильных ДВС: Руководящий нормативный документ. 37.001.058-87. (официальное издание).-М: Минавтопром, 1988.-104 с.

4. Генкин К.И. Газовые двигатели. М., «Машиностроение», 1977. 196 с.

5. Мамедова М.Д. Работа дизеля на сжиженном газе. М., «Машиностроение», 1980. 149 с.

6. Коллеров J1.K. Газовые двигатели поршневого типа. Л., «Машиностроение», 1968. 248 с.

7. Страдомский М.В., Максимов Е.А. Оптимизация температурного состояния деталей дизельных двигателей.- Киев: Наукова Думка, 1987.-167 с.

8. Розенблит Г.П. Теплопередача в дизелях.- М.: Машиностроение, 1977.-215 с.

9. Стефановский Б.С. Теплонапряженность деталей быстроходных поршневых двигателей. М., «Машиностроение», 1978. 128 с.

10. Максимов Е.А., Кавтарадзе Р.З., Бенидзе Д.Ш. Методика экспериментального определения мгновенных значений плотностей тепловых потоков и температур поверхностей камеры сгорания ДВС на рабочих режимах // Двигателестроение.- 1989.- №10.- С. 47-49

11. Borman G., Nishiwaki К. Internal-Combustion Engine Heat Transfer // Progress in Energy and Combustion Science/ Pergamon-Press. 1987. V.13.N 1. 66p.

12. Костин A.K. и др. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. Справочное пособие / А.К. Костин, В.В. Ларионов, Л.И. Михайлов и др.- Л.: Машиностроение, 1979.- 222 с.

13. Woschni G., Kolesa К., Spindler W. Isolering der Brennraumwande-Ein lohendes Enwiklungsziel bei Verbrennungsmotoren // MTZ.- 1986.-№12.- S. 495-498.

14. Kolesa K., Enfluss hoher Wandtemperaturen auf das Betriebsverhalten und inbesondere auf der Wärmeübergang direkteinspritzender Dieselmotoren: Dissertation TU.- München, 1987.- 109 s.

15. Бек Дж., Блакуэл Б., Сент-Клер Ч. Некорректные обратные задачи теплопроводности: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.-312 с.

16. Алифанов О. М. Обратные задачи теплообмена.- М.; Машиностроение, 1988.-280 с.

17. Klell М., Wimmer D. Oberflächetemperaturaufiiehmer mit Platin-Masswiderstanden zur Bestimmung des instationaren Wandwärmeübergangens//MTZ. 1990.N7/8. S.308-315.

18. Манджгаладзе A.A., Кавтарадзе P.3., Апциаури A.3., Мгеладзе P.A. Исследование процессов газообмена и теплообмена в дизелях методами математического и физического моделирования. Тбилиси, изд-во АН Грузии. 1986. -198 с.

19. Ebersole G.D. Myers P.S., Uehara O.A. The radiant and convective components of Diesel engine heat transfer //SAE Preprints,N 701.-1964. -7p.

20. Руднев Б.И. Процессы локального теплообмена в камере сгорания дизелей. Владивосток, изд-во «Дальнаука», 2000. 220 с.

21. Oguri Т., Inaba S. Radiant heat transfer in Diesel engines//SAE Preprints, N72023. 1972.-19 p.

22. Сапожников C.3., Митяков В.Ю., Митяков A.B. Градиентные датчики теплового потока. Санкт-Петербург, изд-во СПбГПУ, 2003. 168 с.

23. Митяков В.Ю. Возможности градиентных датчиков теплового потока на основе висмута в теплотехническом эксперименте. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. СПбГПУ, 2005. -36 с.

24. Онищенко Д.О. Исследование теплового состояния деталей дизеля в трехмерной постановке с применением экспериментальных граничных условий. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -137 с.

25. Beck J.V. Criteria for Comparison of Methods of Solution of the Inverse Heat Conduction Problem//Nucl. Eng. Des. № 53. 1979. 11-22 pp.

26. Петриченко M.P. Физические основы внутрицилиндровых процессов в ДВС. Л.; изд-во ЛГУ, 1983.-244 с.

27. Петриченко М.Р. Петриченко P.M. Конвективный теплообмен в поршневых машинах. Л.; Машиностроение, 1979.- 232 с.

28. Петриченко М.Р. Петриченко P.M. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л.; 1975. -224с.

29. Стефановский Б.С. Влияние перемещений газов, возникающих при сгорания, на форму полей локальных тепловых потоков в головках цилиндров и днищах поршней быстроходных двигателей//ДВС. Ярославль, 1981. С. 22-33.

30. Петриченко М.Р., Блокирующее действие вращательного движения газана теплопередачу в камере сгорания // Двигателестроение.-1990.-№4.-С.57-58.

31. Элементы САПР ДВС/Р.М. Петриченко, С.А. Батурин, С.А.Исаков и др.-Л.,1990.-328 с.

32. Петриченко М.Р., Валишвили Н.В., Кавтарадзе Р.З. Пограничный слой в вихревом потоке на неподвижной плоскости // Теплофизика и аэродинамика.-2002.-Т. 9.-С.411-421.

33. Кавтарадзе Р.З. Решения задач конвективного и сложно теплообмена в камере сгорания дизеля с учетом пристенного турбулентного течения//АН СССР. Теплофизика высоких температур. Т.28, №5. 1990. С. 969-977.

34. Кавтарадзе Р.З. Локальный радиационно-конвективный теплообмен в камере сгорания быстроходного дизеля//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, №1. 1996. С. 21-36.

35. Хейвуд Дж. Гидродинамика рабочих цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Фримановская лекция 1986 года.//Труды Американского общества инженеров-механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. М.; изд-во «Мир», 1987. С. 171-229.

36. Lydford-Pike E.I., Heywood J.B. Boundary Layer Thickness in the Cylinder of a Spark-Ignition Engine//Int. J. Heat-Mass Transfer, V.27. 1984. 1873-1879 pp.

37. Boulouchos K., Eberle M. Aufgabestellungen der Motorthermodinamik heute-Beispile und Losungsansatze//MTZ, №11. 1991. s. 574-583.

38. Кутателадзе C.C. Основы теории теплообмена. M.; Атомиздат, 1979416 с.

39. Петухов Б.С. Теплообмен в движущейся однофазной среде. М.; изд-во МЭИ. 1993.-352 с.

40. Стефановский Б.С. Влияние перемещений газов, возникающих при сгорании, на форму полей локальных тепловых потоков в головках цилиндров и днищах поршней быстроходных двигателей // Межведомственный сборник «ДВС». Ярославль, 1981. С.22-33.

41. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. 1985.-320 с.

42. Гайворонский А.И., Федоров В.А. Использование функции комплексных переменных для описания фазовых сдвигов при теплообмене в полостях переменного объема тепловых двигателей//Изв. ВУЗов. Машиностроение, № 2-3. 2001. С. 62-66.

43. Гайворонский А.И.Федоров В.А. Использование функций комплексных переменных для описания теплообмена в полостях переменного объема тепловых двигателей. Автомобольные и тракторные двигатели. Межвузовский сборник науч. трудов. Вып. 17, 2001 г., с.82-86

44. Федоров В.А. Разработка и экспериментальная проверка метода расчета локальных периодических тепловых нагрузок в поршневых двигателях. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. -16 с.

45. Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности// Под ред. А.Ф. Шеховцова.- Киев, 1992.-С.392.

46. А.В. Лыков. Тепломасообмен.- Москва: Наука, 1978.- 324 с.

47. Карташов Э.М. Аналитические методы теплопроводности твердых тел. М.; 1979.

48. Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. М.; 1960.

49. Беляев Н. М., Рядно А. А. Методы теории теплопроводности.М.; Высшая школа. Часть I, 1982.-327 е.; Часть II, 1982.-304 с.

50. Ваничев А. П. Приближенный метод решения задач теплопроводности в твердых телах// Известия АН СССР.Теплофизика.-1946.-N12.- С. 1767-1774.

51. Киселев И. Г. Расчет температурных полей узлов энергетических установок. Л.: Машиностроение, 1978.- 190 с.

52. Годунов С. К., Рябенький В. С. Разностные схемы.- М.: Наука, 1977.-439с.

53. Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.- 552 с.

54. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1972.- 736с.

55. Юшков П. П. Приближенное решение задач теплопроводности методом конечных разностей // Тр. Института Энергетики БССР.-1958.-Вып.6.- С.3-158.

56. Зарубин В. С. Инженерные методы решения задач теплопроводности.-М.: Энергоатомиздат, 1983.- 326 с.51.

57. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.; Энергоатомиздат. 1984.-152 с.

58. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. М.; изд-во «Мир», 1988.-544 с.

59. Иващенко Н. А., Мизернюк Г. Н. Определение стационарных температурных полей в деталях двигателей внутреннего сгорания методом конечного элемента // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1973, N6, С. 112-116.

60. Иващенко Н. А., Мизернюк Г. Н., Козлов B.C. Моделирование полей температур и напряжений на ЭЦВМ // Двигатели внутреннего сгорания: Сб. НИИИнформтяжмаша 1973.- 4-73-8.- С. 16-18.

61. Иванченко Б. И. Машинно-ориентированые методы расчета комбинированных двигателе. М.: Машиностроение, 1978.- 168 с.

62. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике.- М.: Мир, 1975.546 с.

63. Оптимизация конструкций теплонапряженных деталей дизелей/ В.В. Мирошников, Н.А Иващенко, С.М. Шелков и др.- М.: Машиностроение, 1983.- 112 с.

64. Сегерлинд А. Применение метода конечных элементов.- М.: Мир, 1979.- 392 с.

65. Шабров Н. Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983.- 212 с.

66. Иващенко Н. А., Гаврилов М. Н. Решение обратных задач теплопроводности методом конечных элементов.-М.: Машиностроение, 1977.-С.331.

67. Иващенко Н. А., Насыров Р. А., Тимохин А. В. Тепловое и напряженное состояние поршней дизелей типа Д-100 // Двигателестроение. 1979.- N5.- С. 24-26

68. Иващенко Н. А., Насыров Р. А., Тимохин А. В. Расчеты теплового и напряженно деформированного состояния поршней ДВС методом конечных элементов // Проблемы прочности. - 1980.- N2.- С. 32-35.

69. Иващенко Н. А., Тимохин А. В. Расчет термоупрутого состояния составных поршней дизелей методом конечных элементов //Двигателестроение. 1981.- N7.- С. 7-10.

70. Иващенко Н. А., Чайнов Н. Д., Василенко В. Г. Расчетная модель трехмерного анализа теплового состояния деталей ЦПГ на базе трехмерных двадцатиузловых конечных элементов // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1984.-N2.- С. 45-49.

71. Чайнов Н. Д., Иващенко Н. А. Методы расчетного определения температурных напряжений в крышках цилиндров двигателей внутреннего сгорания // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1974.-N1.- С. 81-84.

72. Квасов Е. Е. Комплексный анализ рабочего процесса и температурного состояния цилиндро-поршневой группы дизеля: Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук: 05.04.02. -Л., 1983.- С.16.

73. Численное исследование трехмерного теплонапряженного состояния крышки цилиндра дизеля с использованием изопараметрических конечных элементов/ Б.И. Богданов, К.Г. Мелещенко, В.Б. Орлов и др. //Двигателестроение. 1984.- N4.- С. 5-8, 62, 63.

74. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Метод граничных элементов в прикладных науках: М.: изд-во «Мир», 1984.-С.494.

75. Шульженко Н.Г., Гонтаровский П.П., Гармаш Н.Г., Протасова Т.В. Развитие расчетных моделей для исследования теплового и термонапряженного состояний составных поршней ДВС. Всеукраинский научно-технический журнал ДВС. №2, 2004. С. 9599.

76. Гайворонский А.И., Савельев Г.С. Перевод дизеля КамАЗ-740.13-260 на газовое моторное топливо. Грузовик. 2006. - №6. - С. 16-20

77. Николаенко В.А., Карпухин В.И. Измерение температуры с помощью облученных материалов. Москва, Энергоатомиздат. 1986,120 с.

78. Овсянников М.К., Давыдов Г.А. Теплонапряженность судовых дизелей. Ленинград, «Судостроение». 1975.- 260 с.

79. Гайворонский А.И., Савченков Д.А. Влияние геометрии камеры сгорания на экономические и экологические показатели газового двигателя. Обз. Инф. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006.- 80 е., (Транспорт и поземное хранения газа)

80. Иващенко H.A., Кавтарадзе Р.З. Многозонные модели рабочего процесса ДВС. Москва, изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.-62 с.

81. Кулешов A.C. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ 2/4. Описание математических моделей решение оптимизационных задач. -Москва, изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.-69 с.

82. Кудряш А.П., Пашков В.В., Маринин B.C., Москаленко Д.А. Природный газ в двигателях. Киев, Наукова думка, 1990.-200 с.

83. Чебанов Д.С. Исследование теплообмена в двигателе, работающем на природном газе. Магистерская диссертация. МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Поршневые двигатели», 2006. -95 с.

84. Кавтарадзе Р.З., Лобанов И.Е. К вопросу расчета пограничного слоя и турбулентного числа Прандтля при радиационно-конвективном теплообмене. Известия РАН. Энергетика. 2001. № 4. С. 149-158

85. Кавтарадзе Р.З., Гайворонский А.И., Федоров В.А., Онищенко Д.О., Шибанов A.B. Расчет радиационно-конвективного теплообмена в камере сгорания дизеля// РАН. Теплофизика высоких температур, №4, 2007.С

86. Волчков Э.П., Лебедев В.П. Тепломассообмен в пристенных течениях. Новосибирск: НГТУ. 2003. 244 с.

87. Merker G., Schwarz Ch., Stiesch G., Otto F. Verbrennungsmotoren. Simulation der Verbrennung und Schadstoffbildung. 2. Auslage. Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden. Teubner-Verlag. 2004. 410 S.