автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения

ЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 4ЧН 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ СГОРАНИЯ И ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

Специальность 05.04.02 — тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена на кафедре ДВС ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Лиханов Виталий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Петриченко Михаил Романович

доктор технических наук, профессор Ложкин Владимир Николаевич

Ведущее предприятие: ФГОУ ВПО «Нижегородская государственная

сельскохозяйственная академия» (г. Нижний Новгород)

Защита диссертации состоится 22 декабря 2006 г. 1230 на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196605, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2529.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан » ноября 2006 г.

Т.Ю. Салова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Дальнейшее развитие транспортного комплекса России значительно увеличивает негативное воздействие выбросов ДВС на окружающую среду и непосредственно на человека. Разработка транспортных средств, работающих на альтернативных видах моторного топлива ненефтяного происхождения, улучшение качества, эффективных и экологических показателей двигателей являются на современном этапе одними из основных задач мирового двигателестрое-ния. Вырабатывая около 85% энергии, ДВС являются основными потребителями нефтяного топлива. Так, автотранспорт в странах СНГ потребляет в год около 60 млн. тонн топлива, причем потребность в топливе постоянно возрастает. Отмечено, что транспортные двигатели потребляют более 90 % всего нефтяного топлива, а в перспективе, доля потребления нефтяных топлив, используемых для энергетических установок с ДВС, будет снижаться, в связи с сохранением на прежнем уровне добычи нефти в России и увеличением ее потребления химической промышленностью.

Вместе с тем немаловажную роль в улучшении экологической обстановки и снижении дефицита топливных ресурсов играет модернизация серийно выпускаемых двигателей, учитывая то, что разработка принципиально нового образца, отвечающего современным экологическим и экономическим показателям, требует проведения длительных исследований и больших материальных затрат.

Таким образом, как за рубежом, так и в нашей стране весьма актуальной является проблема улучшения эффективных показателей дизелей при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения с целью экономии дизельного топлива (ДТ), изготовленного из нефти,

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР Вятской ГСХА на 2000...2005, 2006...2010 п\ (номер государственной регистрации в ВНТИ Центре 01.2002.06497).

Целью исследований является улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения.

Объект исследований. Автомобильный дизель с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 (Д-245.12С) жидкостного охлаждения, работающий на альтернативном топливе -компримированном природном газе (КПГ).

Предмет исследования: мошностные, экономические и экологические характеристики, процессы сгорания и тепловыделения дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе.

Научную новизну работы представляют:

- результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения природного газа на процессы сгорания и тепловыделения, мощностные и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания (КС) типа ЦНИДИ;

- уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыскивании ДТ (запального) в метановоздушную среду цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- уточненная зонная модель воспламенения и горения метановоздушной среды (МВС) в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на КПГ;

- математическая модель турбулентного горения МВС в цилиндре дизеля-с турбонад дувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ при работе на КПГ;

- рекомендации по улучшению эффективных показателей дизеля с турбонадду-

вом 4ЧН 11,0/12,5 путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения при работе на КПГ; - * ...

- макетный образец автобуса ПАЗ-32054-12 с системой дозирования и регулирования подачи КПГ в цилиндры дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с турбонаддувом и оптимизированными процессами сгорания и тепловыделения. , '

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академий, Чебоксарском институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, курсовом и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 311300 (110301) и 150200 (190601). Научно-техническая разработка, проведенная при выполнении диссертационной работы, доведена до стадии создания макетного образца автобуса ПАЗ-32054-12 с системой питания, модернизированной для работы на КПГ. Результаты НИР (комплект технической и чертежно-конструкгорской документации по переоборудованию для работы на КПГ автобуса ПАЗ-32054-12) переданы в филиал ООО «Волготрансгаз» Кировского ЛПУМГ.

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 51-й, 52-й и 53-й научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004...2006 гг., г. Киров); 5-й и 6-й городских научных конференциях аспирантов и соискателей (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2005,2006 гг., г. Киров); XV юбилейной региональной научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания», (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004 г., г. Киров); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию Чебоксарского института (филиала) МГОУ «Образование. Наука. Производство. Инновационный аспект», (Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, 2005 г., г. Чебоксары); IV Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера», (Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, 2005 г., г. Казань); X Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», (ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет», 2005 г., г. Владимир); Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей», (ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет», 2006 г., г. Санкт-Петербург-Пушкин); Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки в формировании специалиста», (Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, 2006 г., г. Чебоксары).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, включая монографию и статьи, общим объемом 13 п. л., в т. ч. в сборниках трудов Международных конференций опубликована 1 статья, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 1 статья объемом 0,4 п. л. Без соавторов опубликовано 7 статей общим объемом 1,9 п. л.

На защиту выносятся следующие положения и основные результаты исследований: -

- результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения природного газа на процессы сгорания и тепловыделения, мощностью и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ;

- уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыски-

вании ДТ (запального) в МВС цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку; - •

- уточненная зонная модель воспламенения и горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе;

- математическая модель турбулентного горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ при работе на КПГ;

- рекомендации по улучшению эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения при работе на природном газе;

- макетный образец автобуса ПАЗ-32054-12 с системой дозирования и регулирования подачи КПГ в цилиндры дизеля 4411 11,0/12,5 с турбонаддувом и оптимизированными процессами сгорания и тепловыделения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 195 страницах, в т. ч. 150 стр. текста, содержит 23 рисунка и 8 таблиц. Список литературы содержит 252 наименования, в т. ч. 13 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложена научная новизна и практическая ценность работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе проанализированы работы, выполненные по тематике рассматриваемой проблемы. Результаты теоретических работ и экспериментальных исследований по изучению рабочего процесса ДВС, использованию альтернативных то-плив ненефтяного происхождения в дизелях, влиянию применения природного газа на токсичные, эффективные и экологические показатели двигателей, отражены в работах: Баранова H.A., Батурина С.А., Воинова А.Н., Вырубова Д.Н., Генкина К.И., Гольдблата И.И., Долганова К.Е. Звонова В.А., Зельдовича Я.Б., Кнорре В.Г., Ксено-фонтова С.И., Кузьмина В.А., Лаврова Н.В., Лебедева С.Е., Лиханова В.А., Ложкина В.Н., Лоскутова A.C., Мальцева В.Н., Мурашева О.Д., Маркова В.А., Матиевского Д.Д., Михеева В.П., Николаенко A.B., Померанцева В.В., Предводителева A.C., Рав-кинда A.A., Разлейцева Н.Ф., Саловой Т.Ю., Свиридова Ю.Б., Семенова H.H., Смай-лиса В.И., Соколика A.C., Сполдинга Д.Б., Страдомского М.Б., Струнге Б.Н., Тарана Э.Н., Теснера П.А., Файнлейба Б.Н., Хачияна A.C. и других. Анализируя данные научных исследований необходимо отметить, что отечественными и зарубежными учеными проведен ряд экспериментальных работ с использованием высокоточной измерительной техники по изучению эффективных показателей дизелей, работающих на альтернативном топливе. Имеются работы по исследованию показателей процесса сгорания и тепловыделения при использовании в дизелях в качестве топлива КПГ.

В то же время практически отсутствуют работы по применению природного газа в автомобильных дизелях малой размерности с турбонаддувом, мало работ по оптимизации систем регулирования и дозирования подачи природного газа для дизелей с турбонаддувом и штатной топливной аппаратурой. Кроме того, необходимо отметить, что Исследования применения природного газа в качестве моторного топлива проводились без изучения взаимосвязи экологических, экономических и эффективных показателей с показателями рабочего процесса газодизеля с турбонаддувом. Вследствие этого имеются основания предполагать, что улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом Д-245.12С при работе на КПГ путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения и экономия нефтяного топлива, являются акту-

альными научными задачами, имеющими важное социальное значение и практическую ценность для развития народного хозяйства, в масштабах нашей страны.

На основании поставленной цели сформулированы задачи исследований:

- провести лабораторно-стендовые и теоретические исследования для изучения влияния применения природного газа в качестве моторного топлива на процесс сгорания и тепловыделения, мощностные и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС ттаа ЦНИДИ;

- предложить уточненную зонную модель распространения топливных факелов при впрыскивании ДТ (запального) в МВС цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- уточнить зонную модель воспламенения и горения метановоздушной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе;

- разработать математическую модель турбулентного горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с КС типа ЦНИДИ при работе на КПГ;

- разработать рекомендации по улучшению эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения при работе на природном газе;

- разработать макетный образец автобуса ПАЗ-32054-12 с системой дозирования и регулирования подачи КПГ в цилиндры дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с турбонаддувом и оптимизированными процессами сгорания и тепловыделения.

Во втором разделе представлены теоретические предпосылки улучшения эффективных показателей дизелей с турбонаддувом путем применения КПГ.

В КС дизеля, работающего по газодизельному циклу, находится МВС, в которую впрыскивается запальная доза ДТ. При этом процесс идет по схеме горения капель жидкого топлива, впрыскиваемого в МВС, несколько отличающейся от классической схемы диффузионного горения, так как в достаточно бедной части факела появляется нереагирующая смесь воздуха и несгоревшего топлива. Указанная особенность возникает здесь как следствие самого способа организации процесса. В частности, при распылении жидкого топлива в потоке МВС из-за скольжения фаз часть не-сгоревших капель проникает в бедные области. Другая причина состоит в том, что на ранних этапах из-за высокой интенсивности смешения химические реакции не успевают переработать все топливо, и оно частично попадает в бедные области МВС.

Учитывая, что концентрационная неоднородность будет иметь место, можно выделить ряд зон в КС, где условия для горения МВС и ДТ будут существенно отличаться. Границы этих характерных зон носят условный характер, и при турбулентном движении можно говорить лишь об устойчивости средних по времени границ, мгновенные же значения скоростей и концентраций непрерывно меняются (рис. 1).

Концентрация паров углеводородного топлива и МВС между зонами 1 и 5 распределена неравномерно, а локальные отношения а (топливо/воздух) могут меняться от 0 до бесконечности. В зонах 4, 3 и 2 в локальных участках возможно содержание МВС и более верхнего концентрационного предела воспламенения и содержание МВС менее нижнего предела воспламенения. И все-таки в зоне 4 находится большее количество таких локальных объемов, где присутствует избыток окислителя. Зона 3 характеризуется большим количеством локальных объемов, где испытывается недостаток окислителя, в большей степени присутствуют продукты испарения жидкого углеводородного топлива, то есть процесс быстрого молекулярного перемешивания в ходе турбулентной диффузии осуществляется раньше. Зона 2 представляет собой зону, где содержится большое количество локальных объемов и где в метанотопливо-

воздушной среде находится достаточное количество преобразованного и подготовленного к сгоранию вследствие испарения, коагуляции и теплового взрыва жидкого углеводородного топлива, подвергнутого, кроме всего, воздействию турбулентной и молекулярной диффузии. Количество этих продуктов в зоне 2 больше, чем содержание метана, хотя локальные их соотношения могут меняться в широких пределах.

Рис. 1. Уточненная зонная модель воспламенения и горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на КПГ: 1 - зона горения ядра факела; 2 - зона горения оболочки факела; 3 - зона воспламенения и горения МВС; 4 - зона горения обогащенной МВС; 5 - зона догорания обедненной МВС; 6 - зона появления нереагирующей смеси воздуха и топлива; 7 - зона с преобладанием свежей МВС и продуктами горения; 8 - зона совместного влияния соседних факелов; 9 -сопло форсунки; 10 - поршень; 11 - днище головки цилиндра; 12 - стенка цилиндра; 13 - камера сгорания

Зона 1 характеризуется значительным недостатком окислителя и самым большим количеством локальных объемов, содержащих подготовленное к сгоранию углеводородное топливо в его смеси с метаном, и количество этого топлива, даже в локальных участках, превосходит количество метана. Зона 5 отличается слишком бедной смесью, даже для поддержания горения МВС без углеводородного топлива, и условно названа зоной догорания обедненной МВС (срыва бедного пламени). Размер зоны зависит от многих факторов, но в первую очередь от режимных. Зона 6 выделяется, так как в достаточно бедной части факела появляется нереагирующая смесь воздуха и несгоревшего топлива. В зоне 7 практически отсутствует горение топлива, так как здесь в основном содержится высокотурбулизованная смесь продуктов сгорания и свежей МВС. Зона 8 является зоной горения и воспламенения МВС в цилиндре, закрученной движением МВВ, и обеспечивает воспламенение горючей смеси в менее богатых зонах КС. Таким образом, практический интерес представляет изучение горения в потоке с сильно переменным составом при наличии непрореагировавшего топлива во всем факеле, т. е. горение частично перемешанных газов. В работе предлагается подход, в соответствии с которым предполагается, что внутри зоны реакции переноса приводятся к виду

^ • • " - (1) где с„. - концентрации реагирующих веществ; 2 = (Зс/~ с0+ !)/(! + $ - восстановленная концентрация горючего; ср с0 - концентрации горючего и окислителя; £ -стехиометрический коэффициент; - скорость образования (гибели) вещества с номером а; N =П(д3/дхк)2 - скалярная диссипация; £> - коэффициент молекулярной диффузии; Хк - координата. Предполагается, что учтены все следствия, вытекающие из законов подобия процессов тепло- и массопереноса и законов сохранения энергии и

вещества, т. е. Wa - функции z и с„. Скалярная диссипация характеризует скорость смешения веществ до молекулярного уровня. Ей можно придать также и другой смысл. Для диффузионного горения типична ситуация, в которой зона реакции расположена вблизи поверхности z =* za- 1/(1+S), а связь между с/иг носит кусочно-линейный характер. Поэтому поток топлива к зоне реакции выражается через N в следующем виде: Ddcf/dn = ^ND, где п - нормаль к зоне реакции.

Выражение (I) вытекает из уравнений переноса, если пренебречь нестационарным и конвективными слагаемыми и считать, что основную роль играет молекулярный перенос в направлении п (такой подход справедлив, если градиенты концентраций меняются в зоне реакций очень резко). Тогда при переходе от переменной я к переменной z и получается уравнение (1). Из уравнения (1) видно, что решение определяется лишь одной характеристикой турбулентности - случайным параметром N, т. е. в зоне реакций распределение концентраций не зависит от предыстории процессов смешения и горения. Поскольку в достаточно бедных смесях скорость реакций мала, то решения уравнения (1) - линейные функции z. Если z мало, то при увеличении z должны наблюдаться все более и более сильные отклонения от линейной зависимости. Так как скорость реакции сильно зависит от температуры, а температура связана с z, то такие отклонения должны носить «внезапный» характер. Другими словами, есть некоторая поверхность z — zt (N) такая, что при z > zt реакции существенны, а при z < zi, они не играют роли. Далее предполагается: 1) в области z < zj реакции не идут, 2) система (1) проинтегрирована, т. е. найдены зависимости концентраций всех веществ от z и N и зависимость z/ (N), 3) функция Z/ (N) слабо зависит от N. В области z < Zi полученные зависимости несправедливы, так как здесь не выполняется условие пригодности системы (1) (резкое изменение градиентов концентрации типично лишь для зоны реакций). Таким образом, задача сводится к исследованию решения уравнения диффузии без источников для концентрации с какого-нибудь одного вещества (ДТ, МВС, какого-либо продукта неполного сгорания), которое далее для краткости называется горючим. Граничные условия заданы на искривленной, нестационарной поверхности z = z/ = const в виде Cj=<p(N), где функция <р находится в результате интегрирования уравнения (1). Укажем сначала ряд упрощающих обстоятельств. При ф = const поля с и z подобны, если на начальной стадии процесса в бедной часта факела (z < zi) горючее отсутствовало, т. е.

с = <Рг!2\ . •• (2)

Ясно, что <р 0 при N 0 (поток горючего к зоне реакции уменьшается, и процесс приближается к термодинамически равновесному). По мере удаления от точки слияния потоков горючего и окислителя характерные значения N уменьшаются (z = const при полном смешении). Следовательно, горючее проникает в бедную часть факела в основном на ранних стадиях. Позже оно диффундирует из бедной части факела к зоне реакции, где и сгорает. Если перенос происходит достаточно быстро, то формула (2) приближенно справедлива и описывает некоторое равновесное состояние, в котором предыстория процесса несущественна. Скорость достижения такого состояния прежде всего определяется знаком скорости среды и относительно поверхности z - Z]. Чтобы пояснить сказанное, рассмотрим простой пример - горение при смешении неограниченных потоков воздуха (z, = 0) и богатой метановоздушной смеси (z = zq). Варьирование параметра zo позволит прояснить основные особенности проблемы. Кроме того, такая задача имеет и самостоятельное значение как некоторая идеализация процессов в зоне камеры сгорания дизеля. В КС происходят смешение и

Богатая область

г = 20

ш ш.

горение при движении воздуха и ДТ в богатой МВС. Рассматриваемый случай соответствует начальному участку процесса. Вследствие перемежаемости горючего и окислителя имеется три области (рис. 2), разделенные случайно колеблющимися границами и Рг: 1 -бедная метановоздушная смесь, 2 - богатая метановоздушная смесь. Течение в областях 1 и 2 потенциально. В области 3 (турбулентная жидкость в гидродинамическом смысле) течение завихрено, а концентрация случайно меняется между нулем и г0.

Рис. 2. Схема смешения горючего и окислителя: а) ~1; б) го«1;

г - концентрация горючего

Поскольку обычно <У » /, то при г0 * 1 поверхность г = г/ расположена вблизи границы (бедная область), а при малых хо - около границы Бг (богатая область). В этих предельных случаях нормальная компонента скорости среды и относительно поверхности г — г/, имеет " и вполне определенный знак (нормаль направлена в богатую область). Сказанное вытекает из того, что ■траектории жидких (в гидродинамическом смысле) частиц не могут выходить из завихренной области, и среда всегда втекает в турбулентную жидкость. Поэтому V > 0 в первом случае и у < 0 во втором. Отсюда ясно, что при г0 * 1 конвективные движения препятствуют переносу горючего от поверхности г = г/ в бедную область факела, а при « 1 - способствуют этому переносу, т. е. состояние, описываемое соотношением (2), в первом случае достигается быстрее, чем во втором, где оно может вообще не достигаться. -

Следовательно, система (1), для которой вытекает соотношение (2), вообще говоря, несправедлива в области г < г/. Таким образом, важную роль играет правильное описание скорости у. Эта часть задачи сводится к описанию эволюции распределения вероятностей величины г. Чтобы пояснить сказанное, рассмотрим пример - однородную турбулентность, в которой концентрации всех веществ распределены статистически однородно. Перейдем в систему координат, движущуюся со средней скоростью, и вместо эволюции вдоль координаты х рассмотрим изменение во времени и считая течение во всех направлениях однородным, а поток неограниченным. Относительный объем областей г < г ¡есть вероятность величины г, а изменение этого объема определяется расходом через поверхность г = г1 т. е. величиной и.

Пусть % = НтГ"1 , где V - некоторый объем; Р - та часть поверхности г = г1у

г _

которая заключена внутри этого объема. Предположим, что химическая неравновесность слабо влияет на плотность р, т. е. р единственным образом выражается через г. Интегрируя уравнение неразрывности по г < г/, получим

2 = 1Ш1 V

Кг,

где Р - плотность распределения вероятностей г. Упростим уравнение (3):

1Г = Р =

pP = ^p{z°^sm(7ikzüfza)sm{nkz/z0)t\p{-n2k2t\ (4)

- (0 <z < z0), . - r0 =zö2 ("), =(")/*.

Здесь z°- концентрация при t -» oo; «5 - дельта-функция; нижний индекс t соответствует условному осреднению по турбулентной жидкости. Три слагаемых во второй формуле в системе уравнений (4) описывают процессы в областях 1—3, указанных на рисунке. При этом Pt - условная плотность вероятностей концентрации в турбулентной жидкости. Из (3), (4) получим:.

„ - . •-. (5)

Из уравнения (5) следуют те же качественные результаты, что были получены при анализе знака и. Используем соотношение при анализе начального участка смешения (/-»О):

. {N),=bz20/t, , - , (6)

(b - постоянная). Согласно выражению (6), г—>°о. при t—>0. Поэтому в системе уравнений (4) существен лишь первый член уравнения второго ряда

рР = ~p(z°)exp(-^2r)sin(^2°/z0 )sin(^r/z0) (7)

z0

Из уравнений (5), (6) получаем g<0, (v>0) при Zj< Z(J2 и g>0, (v<0) при z/ > Z(/2. Введем величину у = lim jpcd3x, характеризующую содержание горючего

~*°Z-<Z| " . . .

в бедной части факела, и выведем для нее приближенное уравнение. Интегрируя уравнение диффузии по области z < z/, получим точное соотношение:

^ = /.-/,; 1,=ИтУ-' \S<ppdF-, I2 =limVl ¡Dp^dF. (8) dt 1 2 1 J J дп

Первое слагаемое в уравнении (8) не описывает процессы переноса, так как оно обусловливает изменение у даже в том случае, когда с = const при всех z (что объясняется переменностью объема z < z/ в процессе смешения). Второе слагаемое определяет массообмен между поверхностью z = Z/ и бедной областью факела. Основное допущение состоит в том, что о и <р предполагаются некоррелированными. Тогда, используя уравнение (5), получим

;/,-</,)-<*)*-^ХП^Г -

Z-Z, (9)

Предположим также, что 1з можно аппроксимировать формулой, часто встречающейся в приближенной теории массообмена:

Л . .'. : /г=4у+£(Р), . , ,. . (ю)

. где А, В — функции только t. Они находятся из следующих соображений. Пусть <р = const и с —(р в турбулентной жидкости. Тогда дс/дп - 0, следовательно,

г, г,

у = {р)Гг JpPdz А \pPdz + В = 0 ' ■ . ■, +« • ' • . (11)

Рассмотрим другой случай, когда справедливо (2). Тогда

у = (<р)г;} \zpPdz,. (12)

" +0 ■ есть одно из решений уравнения (8). Используя это условие и уравнение (11), найдем А и В. Окончательно получим:

г, ^грРсЬ:

+о +о 3

Проанализируем решения этого уравнения на начальном участке смешения и горения Из уравнений (6), (7) заключаем, что решение однородного уравнения

из уравнения(13) есть

у*Гт, т = я2Ьвт//(/-*т/), Г = (14)

Найдем постоянную Ь, считая, что смешиваются первоначально нетурбулентные потоки. В соответствии с часто использующимися аппроксимациями примем

(ы)1 =иа*/1, где " = т/({"*)-("*)2)/3 " пульсационная скорость; ег = ^(г*) - (г2) - среднеквадратичная концентрация; Ь = и3/е- масштаб турбулентности; е - диссипация энергии. В плоском слое смешения, между потоком, движущимся со скоростью 11, и неподвижной средой, найдем (//), =5,7-10~2игЦх (для линии, продолжающей кромку сопла форсунки). Считая, что характерная скорость в слое смешения равна 0,511, заключаем, что х = 0,5111, т. е. Ъ = 0,1. Оценим величину т , полагая = 2$, — 0,06 (последняя цифра характерна для углеводородов). Тогда т = 85 при го - 1. Можно также показать, что левая часть (13) и первое слагаемое правой части на два порядка меньше второго, т. е. при г0 = 1 решение дается формулой (12). Этот вывод вполне понятен, так как уравнение (14) при т » 1 описывает очень быстрое исчезновение горючего, проникшего в бедную область факела на ранних стадиях процесса. Таким образом, возможен режим горения дизельного топлива и МВС, в котором концентрации реагирующих веществ существенно зависят от кинетики химических реакций, а предыстория процессов смешения и горения не играет роли. Он реализуется, по-видимому, в обычных диффузионных факелах, когда сжигается чистое дизельное топливо.

Существует и другой режим, в котором предыстория важна, так как постоянная т быстро падает при уменьшении г0. Так, т = 1,5 при г0 — 0,11 (коэффициент избытка воздуха в богатой смеси равен 0,5). В этом случае уравнение (14) описывает достаточно медленное убывание концентрации горючего, проникшего в. бедную область факела на ранних стадиях процесса. Подобное, по-видимому, имеет место в КС дизелей при сжигании богатой. МВС. Высказанные соображения позволяют объяснить • уменьшение полноты сгорания, которое наблюдается в дизеле при работе на МВС при достаточно большом увеличении коэффициента избытка воздуха а. В этом случае пропорционально а растет коэффициент избытка воздуха в первичной зоне, и, следовательно, из-за уменьшения г0 во вторичной зоне к зоне реакций переносится все меньше и меньше топлива, проникшего в бедную область факела. Рассмотрим характер решений уравнений (13) при /-»оо. В этом случае ряд (4) асимптотически сходится к плотности нормального распределения вероятностей, т. е. зона реакции наблюдается при всех * (все значения г возможны). Решение, тем не менее не стремится к ну-

т<*>

(<р) \pPdz-y

пт*

лю, т. е. все топливо, попавшее в бедную область факела, полностью сгореть не может (формально это следует из того, что при / —> со, все коэффициенты в правой части уравнения (13) быстро стремятся к нулю). Из (5) видно также, что g> О (U< 0) при f -»оо. и (z) < z/ (плотность нормального распределения вероятностей - уменьшающаяся функция z в области z > (z). Сделанный вывод вполне естествен, так как на заключительном этапе смешения любая область z> zj>(z) стягивается в точку, поэтому на поверхности z - zj скорость всегда направлена в бедную область факела и концентрация с зависит от предыстории процессов смешения и горения. Проанализируем влияние интенсификации смешения на полноту сгорания. Очевидно, что

{рс) = ШУ-'\рсс1гх = у = уг> (15)

v

У2 = limV-1 ■ jpcd'x. (16)

- ■ . .•••■.,, • *>*Г ■' ' ■'

Величина^ дает содержание топлива в богатой области факела. Ее анализ не представляет особого интереса, так как при смешении богатые области пропадают, т. е. у2 —> 0, при f —► оо. Рассмотрим процесс на начальном участке, считая, что zo = 1, a b варьируется, например, из-за дополнительной турбулизации потока. Примем про-, стую модель: при N<N„ процесс равновесен (ср — 0), а при N>N„ горение невозможно (N, », определяется химической кинетикой; tx%- характерное время реакции). Тогда при t < f, = zlbf N,, происходит чистое смешение, т. е. с = z. Из уравнений

(4), (6) следует Коэффициент пропорциональности в этом соотношении не

зависит от b, N* и поэтому не выписан. Следовательно, из уравнения (3) получим

Я^'Г'Ч'МГ. (17)

Если оба потока не турбулизованы, то, как показано выше, Ъ = 0,1, т = 85, т. е. при слабой турбулизации потока основное изменение у обусловлено множителем it/tx) m. Поскольку т ~ Ь, то при увеличении Ъ этот множитель уменьшается, если tN, <Zlfe, и увеличивается в противном случае, Таким образом, приходим к выводу о том, что в режиме, когда кинетика химических реакций существенна, интенсификация смешения может приводить к увеличению полноты сгорания. Физическая интерпретация этого вывода основана на том, что в рассматриваемом случае происходят три процесса. Во-первых, на ранних стадиях увеличивается количество горючего, проникшего в бедную область факела, во-вторых, уменьшается длина, на которой это топливо диффундирует к зоне реакции, в третьих, увеличивается перенос топлива, к зоне реакций. Взаимодействие указанных факторов приводит к тому, что при интенсификации смешения полнота сгорания может, как увеличиваться, так и уменьшаться.

Подчеркнем, что сделанный вывод справедлив, если воздействие направлено только на смешение. Если же воздействие направлено на химическую кинетику (на-, пример, N* растет вследствие увеличения давления или начальной температуры), эффективность процесса монотонно улучшается (Ъ — const, т = const). В заключение остановимся на тех результатах проведенного исследования, которые могут представить практический интерес. Прежде всего отметим, что рациональная организация сжигания должна основываться на создании такого течения, в котором нормальная компонента скорости среды относительно зоны реакции направлена из бедной части факела в богатую. Это условие играет особенно важную роль в начальных стадиях процесса, так как именно здесь и происходит основное проникновение горючего в бедную часть

факела. Один из методов реализации указанного условия - сжигание как можно более богатой смеси. Наконец, отметим, что даже в тех случаях, когда химическая кинетика играет важную роль, интенсификация смешения может оказаться полезной.

В третьем разделе приведены основные методики, по которым проводились экспериментальные. исследования, описаны экспериментальная установка, используемые приборы и оборудование. Экспериментальная установка включала в себя электротормозной стенд ¡ЗАК-Ы670 производства Германии с балансирной маятниковой машиной, дизель с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5, измерительную аппаратуру, газобаллонное оборудование. Испытания проводились на всех нагрузочных и скоростных режимах работы дизеля с. использованием летнего ДТ, масла М-Ю-Д(м) и КПГ для газобаллонных автомобилей месторождения «Ямбургское». При монтаже экспериментальной установки и проведении стендовых испытаний дизеля учитывались требования ГОСТа 14846-81, ГОСТа 17.2.2.01-84, ГОСТа 27577-2000, ГОСТа 17.2.1.03-84, ГОСТа 17.2.1.02-76, ГОСТа 17.2.2.02-98, ГОСТа 17.2.2.05-97, ГОСТа Р 17.2.2.06-99, ГОСТа Р 17.2.2.07-2000, ГОСТа Р ИСО 3046-1-99, ГОСТа Р ИСО 8178-799, ГОСТа Р 41.24-2003, ГОСТа Р 41.49-2003, ГОСТа Р41.83-2004, ГОСТа Р 519982002, ГОСТа 10578-96, ГОСТа 15888-90. Индицирование процесса сгорания дизеля проводилось электропневматическим индикатором МАИ-5А, оснащенным датчиком давления, который устанавливался в головке блока первого цилиндра. Согласно инструкции к МАИ-5А записывающий механизм соосно соединялся с коленчатым валом двигателя через промежуточную муфту, а на маховик двигателя устанавливался датчик ВМТ. Обработка индикаторных диаграмм дизеля и газодизеля при работе на различных режимах осуществлялась с помощью ПЭВМ по программе ЦНИДИ-ЦНИИМ. Отбор и анализ проб ОГ производился с помощью автоматической системы газового анализа АСГА-Т с соблюдением требований инструкции по эксплуатации.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований по улучшению эффективных показателей автомобильного дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на КПГ путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения. На основании экспериментальных данных установлено, что при работе по газодизельному (ГД) процессу величина запальной порции ДТ составляет 15...20 %, а цодача природного газа - 80... 85 % от суммарного расхода топлива.

Из графиков (рис. 3, а) следует, что при работе по ГД процессу возрастает жесткость процесса сгорания с 0,8 МПа/градус до 0,9 МПа/градус (на 12,5 % при ©впР =11° п.к.в.), увеличивается Ттах и Рг тах во всем диапазоне ®вПр. Если для оптимального ©ВПр = 11° п.к.в. Ргтах при дизельном процессе составляет 10,2 МПа, то при ГД процессе — 11,2 МПа, что на 9,8 % выше дизельного. При этом в цилиндре газодизеля Ттах составляет 2500 °С, что на 19 % выше Ттах дизеля (2100°С). При анализе характеристик тепловыделения дизеля с турбонаддувом (рис. 3, б) видно, что при работе по ГД процессу с увеличением ®впр возрастает (¿х/скр),,»*. Так, для 0впр =11° п.к.в. при ГД процессе (фс/<1<р)тах составляет 0,13 что на 44 % выше значений дизеля. При ®впр =14° п.к.в. скорость активного тепловыделения при ГД процессе возрастает и составляет 0,14, отмечается рост величины % ттах и & Рг ш«х при увеличении УУОВТ. Значения <рТг газодизеля превышают значения дизельного процесса во всем диапазоне изменения УУОВТ. Анализ графиков (рис. 4, а) показывает, что при работе по ГД процессу увеличивается Ттах во всем диапазоне изменения нагрузки, возрастает р2 тах. Одновременно увеличивается (с1р/с1<р)твх и составляет 0,9МПа/градус для ГД процесса на номинальной нагрузке (ре = 0,84 МПа). Вместе с тем подача КПГ вызывает увеличение ^ и ф! по сравнению с аналогичными показателями дизельного процесса.

"¡0,рг тах 0,8 0,7 0,6 0,5

МПа 'тах,град

б»

фЬа* 0,20 0,16 0,12 0,08

ч>г

и ГШ

N

... — Т N.

\

¿1 IX

— Л ь - —

\

14

2к

5 - -

и

Я>тг,град. 30 20 10

%1,Тп

0,9 0,8 0,7 0,6

11 14 ,град

Рис. 3. Влияние применения КПГ на показатели рабочего процесса дизеля с турбонад-дувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от УУОВТ при п = 2400 мин"1: а - показатели процесса сгорания; б - характеристики тепловыделения;

-- дизельный процесс;..........- газодизельный процесс

Очевидно, что законы изменения кривых тепловыделения (рис. 4, б) для ГД и дизельного процессов несколько отличаются. Значения угла Фт2 ихттах для дизельного процесса лежат ниже значений ГД процесса во всем диапазоне нагрузок. Максимум скорости активного тепловыделения при ГД процессе увеличивается и имеет большие значения в области нагрузок ре > 0,5 МПа. Учитывая характер изменения показателей рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5, для газодизельного процесса установлен оптимальный ©Впр- 11° до в.м.т., с одной стороны, с целью снижения жесткости работы двигателя, с другой стороны, для увеличения индикаторной мощности и эффективности работы двигателя.

' тах>' 2200 2000 1800

X 2,0 1.5 1,0

град

25 20 15

ш к

V -

-

- а

% тн

1 Н *

„ ч.

- г

Ргтах' МПа

12,0 10,0 8,0 6,0

Xi.pi тах 0,8 0,6 0,4 0.2

1.0 0.9 0.8 0.7

град

Ч И ъ.

< м г ш к

"ч -

*

7 'п №

ч

1- .1 - ■

\

4 8 1

1£ *

.. -

<Ртг,град. 15 10 5

Ттах 0,8 0.7 0,6 0,5

1йI)

0,20 0,16 0,12 0,08

0,1 0,20,30,40,5 0.60,7 0,8 Ре,МПа ; " а

Рис. 4. Влияние применения природного газа на показатели рабочего процесса дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от нагрузки при п = 2400 мин и 0впр = 11° п.к.в.:

а - показатели процесса сгорания; б - характеристики тепловыделения; ■

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.70.8 Ре.МПа б

• дизельный процесс;--------; - газодизельный процесс

' тау'л 2400 2200 2000 1800

X 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50

ёра<Э

16 14 12

? л Р.

- С

1 и. -- - ...

л* ------ -т.

' "1 - 1 ... ...

л

Ргтая МПа 12,0 11,0 10,0 9,0

1,0 0,9 0,8 0,7

У'ьрг тех 0,7 0,6 0,5 0,4

и»!«* 0,20 0,16 0,12 0,08

\ V 71

и Г» 11

К — —

т

д

и

Ьи ... -1 "

л М Й

- ... .. ■ч А £ 11-

4 'V -

4а

15 10 5

%1,Ттвх 0,9

0,8 0,7 0,6

1200 1600 2000 2400 п, мин"'

1200 1600

2000 б

2400 п, мин

Рис. 5. Влияние применения КПГ на показатели рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения при ©впр = 11° п.к.в.: а-показатели процесса сгорания; б - характеристики тепловыделения;

--дизельный процесс;------ газодизельный процесс

Анализируя графики (рис. 5, а) необходимо отметить, что все значения показателей процесса сгорания при ГД процессе лежат выше значений показателей дизельного процесса во всем диапазоне частоты вращения.

В соответствии с графиками (рис. 5, б) видно, что скорость активного тепловыделения при ГД процессе выше, чем при дизельном во всем скоростном диапазоне. Увеличение значений ГД процесса наблюдается и для активного тепловыделения в характерных точках (при п = 2400 мин% тшах= 0,79 (на 23 % выше), & Рг тах = 0,69 (на 31 % выше значения дизельного процесса).

Ив, кВт 80 75 70 65

рк, МПа [ 0,15 0,14 0,13

210

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 а

МПа

1200 1600 2000 2400 п, мин1

Рис. б. Влияние применения природного газа на мощностные показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при @ВПр = 11° п.к.в.: а - в зависимости от изменения нагрузки (п «=■ 2400 мин"1); б - в зависимости от частоты вращения; - — дизельный процесс;---------- - газодизельный процесс

Изменение мощностиых и экономических показателей работы дизеля с турбо-надцувом 4ЧН 11,0/12,5 при п = 2400 мин"1 по дизельному и ГД процессам для ©впР ~ 11° п.к.в. в зависимости от нагрузки представлены на рис. 6, а. При рассмотрении графиков видно, что на малых нагрузках ^ при ГД процессе несколько выше, чем при дизельном процессе. При увеличении нагрузки & при ГД процессе уменьшается и по сравнению с дизельным процессом на номинальной нагрузке на 5 % меньше. Эффективный КПД при работе на КПГ на номинальной нагрузке составляет т|егд = 0,38, что на 5,6 % выше, чем для дизельного процесса. Часовой расход топлива на номинальном режиме при работе на газе меньше на 9,7 %. Расход воздуха на ГД процессе ниже, чем на дизельном во всем диапазоне изменения ре.

При анализе графиков (рис. 6, б) необходимо отметить, что при равных значениях эффективной мощности и крутящего момента (поскольку цели форсирования дизеля не было) во всем диапазоне изменения частоты вращения суммарный удельный эффективный расход топлива на газодизельном процессе меньше, чем на дизельном. Снижается также и суммарный часовой расход топлива, поскольку удельная теплота сгорания газа выше, чем у ДТ, на 14 %. Снижение удельного эффективного расхода топлива во всем основном рабочем диапазоне частоты вращения коленчатого вала для газодизельного процесса объясняется высокой удельной теплотой сгорания газа и снижением в связи с этим массового расхода топлива, что также подтверждается и графиками изменения часового расхода топлива.

Проведенное индицирование процесса сгорания в газодизеле, позволило установить, что сгорание МВС при воспламенении ее запальным ДТ происходит более активно, с большими скоростями и заканчивается быстрее. Это приводит, с одной стороны, к увеличению р2 тах и (с!р/с1ф)тах. С другой стороны, возрастает индикаторный к.п.д., поскольку потери тепла в данном случае уменьшаются. Все указанные особенности изменения показателей ГД процесса свидетельствуют о более эффективной работе двигателя на КПГ с запальной порцией ДТ.

В пятом разделе представлены особенности системы дозирования и регулиро-

Рис. 6. Компоновка и крепление газовых баллонов и редуктора высокого давления Рассмотрена конструкция и технические характеристики макетного образца автобуса ПАЭ-32054-12 с системой питания, модернизированной для работы на КПГ.

Опытный образец обладает улучшенными эксплуатационными показателями и меньшей токсичностью ОГ по сравнению с дизельной модификацией.

В шестом разделе приведен расчет экономического эффекта при использовании КПГ в качестве моторного топлива в автомобильном дизеле 4ЧН 11,0/12,5 при установке на автобус ПАЗ-32054. При переходе на ГД процесс ущерб от выбросов

токсичных веществ с ОГ в атмосферу снижается на 58 %, а экономия на топливе при работе на КПГ составляет 39600 руб./год при среднем годовом пробеге 60 тыс. км.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 (Д-245.12С) при работе на КПГ установлена возможность улучшения эффективных показателей дизеля путем оптимизации параметров процесса сгорания и тепловыделения. Минимальная величина запального ДТ, при работе дизеля 4ЧН 11,0/12,5 по газодизельному процессу составляет 15...20 % от расхода топлива, подача природного газа - 85...80 %. При этом оптимальный УУОВТ на газодизельном процессе составляет 11° п.к.в.

2."На основании теоретических исследований предложены:

- уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыскивании ДТ (запальной порции) в МВС цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе с КС типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- уточненная зонная модель воспламенения и горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе при впрыскивании запального ДТ в камеру сгорания типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- математическая модель турбулентного горения МВС в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе с КС типа ЦНИДИ.

3. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на. природном газе определены оптимальные параметры регулировочных показателей, значения допустимых показателей процесса горения и характеристик тепловыделения; по результатам индицирования на оптимальном для ГД процесса ©впр =11° п.к.в. и номинальной п = 2400 минустановлено:

- рг тах возрастает на 9,8 % и составляет 11,2 МПа при соответствующем значении для дизельного процесса - 10,2 МПа, значение (с!р/дф)тах увеличивается на 12,5 % (0,9 МПаЛрадус), на 19 % увеличивается Ттах в цилиндре (2500 К) и угол ф, (на 2°);

- значение ёх/ёф возрастает на 44 % и достигает 0,13, на 3° п.к.в. увеличивается угол, соответствующий Ттах, наблюдается рост % т тах на 23 %, & Ргтах на 31 %;

- с увеличением нагрузки рг тах и А, растут и имеют большие значения для газодизеля. Значения Ттах выше по сравнению с дизельным процессом во всем диапазоне ре (при ре = 0,12 МПа Ттах выше на 11%, при ре = 0,84 МПа - на 19 %), ф¡ выше во всем диапазоне изменения нагрузки (при ре = 0,84 МПа ср,- больше на 13,3 %);

- с увеличением ре растет <1х/с1фтах и имеет большие значения при ре > 0,5МПа;

4. Все показатели процесса сгорания газодизеля 4ЧН 11,0/12,5 (®впр =11° п.к.в) выше показателей дизельного процесса во всем диапазоне изменения п. При этом ((1рЛ1ф)тах и р2тах снижаются с увеличением п и имеют большие значения для ГД процесса, Ттах превышает значения дизельного процесса. При ГД процессе ф1 выше во всем диапазоне п (при п = 1200 минна 11 %, при п = 2400 минна 13,3 %). Значения показателей тепловыделения при ГД процессе выше во всем диапазоне изменения п.

5. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса газодизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе определены основные мощностные и экономические показатели работы двигателя:

- при п = 2400 мин и ©впр =11° п.к.в. От уменьшается на 9,7 % и составляет 16,8 кг/ч, ^ снижается на 5 % для газодизеля и составляет 208 г/кВт-ч., мощность двигателя остается на том же уровне;

- на номинальном режиме Т1е составляет 0,38, что на 5,6 % выше, чем для дизельного процесса. При этом Ов на ГД процессе ниже, чем на дизельном во всем диа-

пазоне изменения нагрузки;

- при равных значениях Ne и Мк во всем диапазоне п (©впр -11° п.к.в) суммарный ge на ГД процессе меньше, чем на дизельном (при п = 2400 мин снижение составляет 5 %, при п = 1900 мин снижение - 2 %), снижается также и суммарный GT для газодизеля. При этом GT запального топлива изменяется от 1,8 до 3,2 кг/ч.

6. В результате анализа ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 установлено, что содержание NOx в ОГ при работе по ГД процессу ниже на 1... 8 %, чем по дизельному, практически во всем диапазоне изменения нагрузки. При всех значениях ре снижается содержание в ОГ сажи для газодизеля (с 2,5 до 0,1 ед. по шкале Bosch на номинальном режиме). Вместе с тем во всем диапазоне п (1200...2500 мин'1)содержание в ОГ сажи ниже в 18...25 раз по сравнению с дизельным процессом, содержание NOx меньше в 1,06...1,53 раза при работе на природном газе с запальной порцией ДТ.

7. Разработана техническая и конструкторская документация и создан макетный образец автобуса ПАЭ-32054-12 с системой регулирования и дозирования подачи КПГ в цилиндры дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с улучшенными эксплуатационными показателями.

8. Годовой экономический эффект от замещения ДТ составляет 39600 руб./год на один автобус при работе на КПГ при среднегодовом пробеге 60 тыс. км.

Основные положения диссертапии опубликованы в следующих работах:

Монографии:

1. Лиханов В.А., Лопарев A.A., Рудаков Л.В. Исследование процессов сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе: Монография. - Киров: Вятская ГСХА, 2006. - 129 с.

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

2. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа / Лиханов В.А., Россохин A.B., Олейник М.А., Рудаков Л.В. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2006. - № 9. - С. 8-10.

Статьи:

3. Рудаков Л.В. Методика проведения стендовых испытаний по улучшению эффективных и экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 // Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. юбилейной XV региональной науч.-пракг. конф. вузов Поволжья и Предуралья. - Киров: ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004. - С. 71-75.

4. Лиханов В.А., Лопатин О.П., Рудаков Л.В. Показатели токсичности дизеля 44 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при работе с рециркуляцией ОГ на режиме максимального крутящего момента // Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр." юбилейной XV региональной науч.-практ. конф. ВУЗов Поволжья и Предуралья. - Киров: ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004. - С. 100-102.

5. Рудаков Л.В. Методика исследований работы дизеля с турбонаддувом на природном газе // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С.-Петербург - Киров: Российская академия транспорта, Вятская ГСХА, 2004. - Вып. 3. - С. 99-103.

6. Рудаков Л.В. Возможные пути улучшения эффективных и экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 путем совместного применения природного газа и турбонаддува // Науке нового века - знания молодых: Материалы докладов 5-й научн. конф. аспирантов и соискателей. — Киров, ВГСХА, 2005. - Ч. 1. - С. 145-148.

7. Рудаков Л.В., Изменение эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения // Образование. Наука. Производство. Инновационный аспект: Сб. тр. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию Чебоксарского ин-та (фил.) МГОУ. Вып. 3. -М.: Изд-во МГОУ, 2005. - Т. 1. С. - 167-168.

8. Лиханов В.А., Рудаков Л.В., Лопатин О.П. Влияние применения природного газа на индикаторные показатели, характеристики сгорания и тепловыделения автомобильного дизеля 4ЧН 11,0/12,5. // Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники: Межвуз. сб. науч. трудов XVI региональной науч. - практ. конференции вузов Поволжья и Предуралья. - Пенза, ПГСХА 2005.-С. 203-207.

9. Россохин A.B., Олейник М.А., Рудаков Л.В. Проведение стендовых испытаний автомобильного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с турбонаддувом // Материалы IV Международной науч.-практ. конф. «Автомобиль и техносфера», Казань, 14-16 июня 2005 г., Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2005. - С. 178.

10. Рудаков Л.В. Изменение эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения // Науке нового века - знания молодых: Материалы 6-й науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров, Вятская ГСХА, 2006. - Ч. 1. - С. 141-144.

11. Рудаков Л.В. Влияние использования природного газа в качестве моторного топлива на индикаторные показатели автомобильного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 // Науке нового века - знания молодых: Материалы 6-й науч. конф. аспирантов и соискателей.

- Киров, Вятская ГСХА, 2006. - 4.1. - С. 138-141.

12. Лиханов В.А., Рудаков Л.В. Особенности турбулентного горения метано-воздушной среды в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С.Петербург - Киров: PAT, Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 51-65.

13. Лиханов В.А., Рудаков Л.В. Особенности структуры растягиваемых пламён в метановоздушных смесях // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С.-Петербург - Киров: Российская академия транспорта, Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 65-72.

14. Лиханов В.А., Анфилатов A.A., Рудаков Л.В. Влияние генерации турбулентности на закономерности образования токсичных веществ в углеводородных пламёнах // Улучшение эксплуатационных показателей ДВС: Межвуз. сб. науч. тр. -С.-Петербург - Киров: PAT, Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 72-85.

15. Рудаков Л.В. Индикаторные диаграммы автомобильного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при использовании природного газа в качестве моторного топлива // Улучшение эксплуатационных показателей ДВС: Межвуз. сб. науч. тр. - С.-Петербург

- Киров: Российская академия транспорта, Вятская ГСХА, 2006. - Вып. 4. - С. 111-118.

Заказ № 260 Подписано к печати 7 ноября 2006 г.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Цена договорная. 610017, Киров, Вятская ГСХА, Октябрьский проспект 133. Отпечатано в типографии ВГСХА, г. Киров, 2006 г.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Проблемы влияния автомобильных двигателей на окружающую среду и мировую социально-экологическую обстановку.

1.2. Проблемы и перспективы применения природного газа для автомобильного транспорта.

1.3. Использование природного газа в качестве альтернативного топлива для дизелей.

1.3.1. Теории воспламенения и горения МВС в цилиндре дизеля.

1.3.2. Особенности процесса сгорания в цилиндре газодизеля.

1.3.3. Особенности процесса тепловыделения в цилиндре газодизеля.

1.4. Эффективные показатели дизелей при работе на КПГ.

1.5. Задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА УТОЧНЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И ГОРЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ГАЗОДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ.

2.1. Уточненная зонная модель распространения топливных факелов в цилиндре дизеля с турбонаддувом при впрыскивании топлива в МВС через многоструйную форсунку.

2.2. Уточненная зонная модель воспламенения и горения метановоз-душной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ.

2.3. Математическая модель турбулентного горения метановоздуш-ной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ.

3. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ПРОГРАММЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Характеристика объекта испытаний и используемых ГСМ.

3.2. Основы методики исследования рабочего процесса газодизеля.

3.3. Комплектация приборов и оборудования для экспериментальной установки.

3.4. Обработка результатов эксперимента. Оценка ошибок измерений

4. УЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ4ЧН 11,0/12,5 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА КПГ.

4.1. Оптимизация параметров системы дозирования.

4.2. Изменение показателей рабочего процесса дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на КПГ в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива.

4.3. Влияние применения природного газа на индикаторные показатели, характеристики процессов сгорания и тепловыделения дизеля с турбонаддувом 4ЧН11,0/12,5.

4.4. Влияние применения природного газа на показатели работы дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки.

4.4.1. Влияние применения природного газа на характеристики сгорания и тепловыделения дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5.

4.4.2. Влияние применения природного газа на мощностные и экономические показатели работы дизеля с турбонаддувом 4ЧН11,0/12,5.

4.4.3. Влияние применения природного газа на экологические показатели работы дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5.

4.5. Влияние применения природного газа на показатели работы дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

4.5.1 Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и тепловыделения дизеля с турбонаддувом 4ЧН11,0/12,5 в зависимости частоты вращения коленчатого вала.

4.5.2. Влияние применения природного газа на показатели токсичности дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

4.5.3. Влияние применения природного газа на мощностные и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

5. РАЗРАБОТКА МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА АВТОБУСА ПАЗ-32054-12 С МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ПИТАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ НА КОМПРИМИРОВАННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ.

5.1. Разработка системы дозирования и регулирования подачи природного газа в цилиндры дизеля Д-245.12С автобуса ПАЗ-32054-12.

5.2. Разработка макетного образца автобуса ПАЗ-32054-12 с системой питания, модернизированной для работы на компримированном природном газе.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КПГ В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА В АВТОМОБИЛЬНОМ ДИЗЕЛЕ 4ЧН 11,0/12,5,УСТАНОВЛЕННОМ НА АВТОБУСЕ ПАЗ.

Неуклонный рост и возрастающее значение транспортного комплекса России выдвигают на передний план проблемы улучшения топливно-энергетических и экологических показателей автомобильных двигателей, разработки экологически безопасных видов транспорта, использующих альтернативные виды топлива ненефтяного происхождения.

Вместе с тем немаловажную роль в улучшении экологической обстановки и снижении дефицита топливных ресурсов играет модернизация серийно выпускаемых двигателей, учитывая то, что разработка принципиально нового образца, отвечающего современным экологическим и экономическим показателям, требует проведения длительных исследований и больших материальных затрат. В последнее время предъявляются все более жесткие требования к основным источникам загрязнения атмосферы, постоянно ужесточаются стандарты на выбросы вредных веществ с ОГ автотранспорта ввиду того, что атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей природной среды.

Реальные уровни загрязнения воздуха оксидами азота и углерода, углеводородами и другими вредными веществами на большинстве автомагистралей в 5. 10 раз превышают предельно допустимые концентрации. По оценкам специалистов в 2000 г. мировой парк автомобилей достиг примерно 1 млрд. единиц, из которых 83.85 % приходится на легковые автомобили, а 15. 17 % - на грузовые автомобили и автобусы. На каждую тысячу жителей в 2001 г. в среднем приходилось: в США - 534 автомобиля, во Франции -454, в Великобритании - 322, в России - 167 автомашин. При ежегодном увеличении данного показателя для крупных городов характерно превышение предельно допустимой концентрации оксида углерода в 20.30 раз, концентрации оксидов азота в 10. 100 раз. Реальное повышение качества и конкурентоспособности продукции автомобилестроения осуществляется в соответствии с требованиями международных стандартов ISO 9000 - система качества, ISO 14000 - система экологического управления, согласно которым экологическая безопасность автомобиля для полного жизненного цикла и его отдельных стадий оценивается по следующим показателям: потребление природных ресурсов; суммарный расход энергии; загрязнение окружающей среды (атмосферы, гидросферы и литосферы).

Экологическая безопасность автомобилей достигается за счет комплекса конструктивных и эксплуатационных мероприятий. Основными направлениями по улучшению экологичности ДВС и экономии моторного топлива являются: оптимизация режимов работы двигателя при помощи электронных систем управления; создание многотопливных автомобилей; повышение коэффициента полезного действия двигателя, совершенствование процесса сгорания, использование альтернативных видов топлива.

Неуклонное сокращение запасов нефти, значительное повышение её цены, энергетические кризисы, растущая зависимость многих стран от импорта этого сырья, ускорение глобального потепления и катастрофическое загрязнение окружающей среды отработавшими газами - вот основные обстоятельства, заставляющие искать возобновляемые источники энергии и нетрадиционные моторные топлива для автомобильных двигателей.

С точки зрения производства топлива газ является наиболее приемлемым альтернативным видом, так как в отличие от нефти не нуждается в какой-либо технологической переработке (кроме сушки). Вместе с тем разведанные запасы природного газа в несколько раз превышают запасы нефти в нашей стране и в мире, что делает его наиболее полноценным видом топлива из всех возможных заменителей жидких нефтяных моторных топлив.

Приоритетность природного газа как наиболее перспективного экологически чистого моторного топлива очевидна для многих стран мира. В Канаде, Новой Зеландии, Аргентине, Италии, Голландии, Франции и других странах успешно действуют национальные программы перевода автотранспорта, в первую очередь городского, на газомоторное топливо. Для этого разработана соответствующая нормативно-законодательная база: ценовая, налоговая, тарифная, кредитная. В результате налицо явный прогресс. В Нидерландах более 50 % всего автотранспорта используют в качестве топлива газ, в Италии - более 20 %, 95 % автобусного парка Вены и 87 % парка Дании работают на газе. В странах Западной Европы для стимулирования газификации автотранспорта предусматривается существенное уменьшение налогов на автомобили, использующие газовое топливо. В среднем, эта разница составляет 1,5.2 раза, кроме того, автовладельцы после конвертации автомобиля освобождаются от налоговых выплат на 3 года. С 1996 года в Великобритании и Франции существенно уменьшены налоги на автомобили, работающие на газовом топливе. В Германии эта разница составляет 1,5 раза, в Нидерландах - 1,7 раза.

В настоящее время 50 автомобильных компаний мира продают более 150 модификаций автомобилей, работающих на природном газе. Среди них такие мировые лидеры как, AUDI, BMW, VOLVO, DAIMLER CHRYSLER, IVECO, GENERAL MOTORS, MAN, NEOPLAN, NISSAN, RENO, CITROEN, TOYOTA, FIAT, VOLKSWAGEN, HONDA. Во всем мире в последние годы значительно усиливается интерес к разработке и использованию газовых модификаций автотранспортных средств. В конце 2005 г. в Москве прошла 3-я Международная специализированная выставка по газораспределению и эффективному использованию газа GazSUF, основная тематика которой - переоборудование автомобилей для работы на природном газе. Участниками выставки стали 80 компаний из 14 стран мира: России, Украины, Белоруссии, Армении, Польши, Литвы, Кореи, Австрии, Аргентины, Швеции, Швейцарии, Хорватии, Германии, Японии.

Выбор компримированного природного газа в качестве альтернативы дизельному топливу связан, прежде всего, с относительной простотой перевода дизелей для работы на газообразном топливе без значительных изменений конструкции базового двигателя и возможностью применения существующего газового оборудования автомобилей.

Работы по переводу дизелей на природный газ велись на различных предприятиях и в институтах бывшего СССР НАМИ, НАТИ, ЦНИИ МПС, ЦНИДИ, МВТУ им. Баумана, Кировском СХИ. Результаты теоретических работ и экспериментальных исследований по использованию альтернативных топлив ненефтяного происхождения в дизелях, влиянию применения природного газа на токсичные, эффективные и экологические показатели двигателей нашли отражение в работах Васильева Ю.Н., Вырубова Д.Н., Генкина К.И., Гайнуллина Ф.Г., Гольдблата И.И., Гуревича Н.А., Долганова К.Е., Зво-нова В.А., Кайдалова А.А., Кеймаха Я.И., Ксенофонтова С.И., Коллерова JI.K., Лебедева С.Е., Лиханова В.А., Ложкина В.Н., Лоскутова А.С., Манс-фельда Г.Г., Мараховского В.П., Мурашева О.Д., Николаенко А.В., Равкинда А.А., Самоля Г.И., Струнге Б.Н., Чудакова Е.А. и других.

Вместе с тем очевидно, что исследования по применению КПГ проводились без комплексного учета взаимосвязи эффективных и экологических показателей дизелей, недостаточно работ по исследованию применения КПГ для автомобильных газодизелей с турбонаддувом, оптимизации процессов сгорания и тепловыделения газодизелей.

В соответствии с вышеизложенным научная задача сформулирована как улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения.

Целью исследований является улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения.

Научная новизна работы.

Результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения природного газа на процессы сгорания и тепловыделения, мощностные и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ.

Уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыскивании дизельного топлива (запального) в метановоздушную среду цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку.

Уточненная зонная модель воспламенения и горения метановоздушной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе.

Математическая модель турбулентного горения метановоздушной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ при работе на природном газе.

Рекомендации по улучшению эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения при работе на КПГ.

Макетный образец автобуса ПАЗ-32054-12 с системой дозирования и регулирования подачи природного газа в цилиндры дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с турбонаддувом и оптимизированными процессами сгорания и тепловыделения.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.

Научно-техническая разработка, проведенная при выполнении диссертационной работы, доведена до стадии создания макетного образца автобуса ПАЭ-32054-12 с системой питания, модернизированной для работы на КПГ. Результаты НИР (комплект технической и чертежно-конструкторской документации) по переоборудованию для работы на КПГ автобуса ПАЗ-32054-12 передан в филиал ООО «Волготрансгаз» Кировского ЛПУМГ.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академий, Чебоксарском институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, выполнении курсовых работ и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 311300 (110301) и 150200(190601).

Экономический эффект от внедрения макетного образца газодизельной модификации автобуса ПАЭ-32054-12 составляет около 40 тыс. руб. в год в ценах на 01.04.2006 г. на один автобус при среднем годовом пробеге 60 тыс. км.

Связь с планами научных исследований.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА» на 2000.2005, 2006.2010 г.г. (номер государственной регистрации 01.2002.06497).

На защиту выносятся следующие положения.

1. Результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения природного газа в качестве моторного топлива на процессы сгорания и тепловыделения, мощностные и экономические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ.

2. Уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыскивании дизельного топлива (запального) в метановоздушную среду цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку.

3. Уточненная зонная модель воспламенения и горения метановоздуш-ной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе.

4. Математическая модель турбулентного горения метановоздушной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с камерой сгорания типа ЦНИДИ при работе на природном газе.

5. Рекомендации по улучшению эффективных показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 путем оптимизации процессов сгорания и тепловыделения при работе на КПГ.

6. Макетный образец автобуса ПАЗ-Э2054-12 с системой дозирования и регулирования подачи природного газа в цилиндры дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с турбонаддувом и оптимизированными процессами сгорания и тепловыделения.

Апробация работы.

Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 51-й, 52-й и 53-й научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004.2006 г.г., г. Киров); 5-й и 6-й городских научных конференциях аспирантов и соискателей (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА г. Киров); XV юбилейной региональной научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания», (2004 г., ФГОУ ВПО Вятская ГСХА г. Киров); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию Чебоксарского института (филиала) МГОУ «Образование. Наука. Производство. Инновационный аспект», (2005 г. Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, г. Чебоксары); IV Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера», (2005 г., Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, г. Казань); X Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», (2005 г., ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет», г. Владимир); Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей», (2006 г., ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет», г. Санкт-Петербург-Пушкин), Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки в формировании специалиста», (2006 г., Чебоксарский институт (филиал) МГОУ, г. Чебоксары).

Публикации результатов исследований.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, включая монографию и статьи общим объемом 13 п. л., в том числе в сборниках трудов Международных конференций опубликована 1 статья, в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ, опубликована 1 статья объемом 0,4 п. л. Без соавторов опубликовано 7 статей общим объемом 1,9 п. л.

Автор выражает глубокую признательность аспирантам кафедры ДВС Россохину А.В. и Олейнику М.А., принимавшим участие в выполнении некоторых стендовых испытаний.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 (Д-245.12С) при работе на природном газе установлена возможность улучшения эффективных показателей дизеля путем оптимизации параметров процесса сгорания и тепловыделения.

Минимальная величина запального ДТ, при работе дизеля 4ЧН11,0/12,5 по газодизельному процессу составляет 15.20 % от расхода топлива, подача природного газа - 85.80 %. При этом оптимальный УУОВТ на газодизельном процессе составляет 11° п.к.в.

2. На основании теоретических исследований предложены:

- уточненная зонная модель распространения топливных факелов при впрыскивании дизельного топлива (запальной порции) в метановоздушную среду цилиндра дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе с камерой сгорания типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- уточненная зонная модель воспламенения и горения метановоздуш-ной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе при впрыскивании запального дизельного топлива в камеру сгорания типа ЦНИДИ через многоструйную форсунку;

- математическая модель турбулентного горения метановоздушной среды в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе с камерой сгорания типа ЦНИДИ.

3. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе определены оптимальные параметры регулировочных показателей, значения допустимых показателей процесса горения и характеристик тепловыделения; по результатам индицирования на оптимальном для газодизельного процесса впр- 11°п.к.в. и номинальном скоростном режиме п = 2400 минустановлено:

- Pzmax возрастает на 9,8 % и составляет 11,2 МПа при соответствующем значении для дизельного процесса - 10,2 МПа;

- значение (dp/d(p)max увеличивается на 12 % (0,9 МПа/градус), на 19 % увеличивается Ттах в цилиндре (2500 К) и угол ср. (на 2°);

- значение dj(/d(p возрастает на 44 % и достигает 0,13, на 3° п.к.в. увеличивается угол, соответствующий Ттах, наблюдается рост величины Xi т шах на 23% 5 Xi Pzmax на 31 %',

- с увеличением нагрузки, Pz max и X растут и имеют большие значения для газодизеля. Значения Ттах возрастают по сравнению с дизельным процессом во всем диапазоне изменения ре (при ре = 0,12 МПа Ттах выше на 11 %, при ре = 0,84 МПа - на 19 %), cpi выше во всем диапазоне изменения нагрузок (при ре = 0,84 МПа cpi больше на 13,3 %);

- с увеличением нагрузки dx/dcpmax возрастает и имеет большие значения в области нагрузок при ре > 0,5 МПа;

4. Все показатели процесса сгорания дизеля 4ЧН 11,0/12,5 (0Впр= 11° п.к.в) лежат выше показателей дизельного процесса во всем диапазоне изменения п. При этом (dp/d(p)max и Pz max снижаются с увеличением п и имеют большие значения для газодизельного процесса, Ттах превышает значения дизельного процесса.

При газодизельном процессе (рj выше во всем диапазоне частоты вращения (при п = 1200 мин на 11 %, при п = 2400 мин на 13,3 %). Значения показателей тепловыделения при газодизельном процессе выше во всем диапазоне изменения п.

5. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса газодизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе определены основные мощност-ные и экономические показатели работы двигателя:

- при n = 2400 мин и 0впр = 11° п.к.в. GT уменьшается на 9,7 % и составляет 16,8 кг/ч, ge снижается на 5 % для газодизеля и составляет 208 г/кВт-ч., мощность двигателя остается на том же уровне;

- на номинальном режиме це составляет 0,38, что на 5,6 % выше, чем для дизельного процесса. Температура ОГ уменьшается на номинальной нагрузке с 480 до 420°С при переходе с дизельного на газодизельный процесс. При этом GB на газодизельном процессе ниже, чем на дизельном во всем диапазоне изменения нагрузки;

- при равных значениях Ne и Мк во всем диапазоне частот вращения (0впр =11° п.к.в) суммарный ge на газодизельном процессе меньше, чем на дизельном (при п = 2400 мин снижение составляет 5 %, при п = 1900 мин *' снижение - 2 %), снижается также и суммарный GT для газодизеля. Температура ОГ при газодизельном процессе ниже во всем диапазоне частоты вращения. При этом GT запального топлива изменяется от 1,8 кг/ч до 3,2 кг/ч.

6. В результате проведенного анализа ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 установлено, что содержание оксидов азота в ОГ при работе по газодизельному процессу ниже на 1.8%, чем по дизельному, практически во всем диапазоне изменения нагрузки.

При всех значениях ре снижается содержание в ОГ сажи для газодизеля (с 2,5 до 0,1 ед. по шкале Bosch на номинальном режиме). Вместе с тем во всем диапазоне изменения частоты вращения (1200.2400 мин "^содержание в ОГ сажи ниже в 18.25 раз по сравнению с дизельным процессом, содержание оксидов азота меньше в 1,06. 1,53 раза при работе на природном газе с запальной порцией ДТ.

7. Разработана техническая и конструкторская документация и создан макетный образец автобуса ПАЗ-32054-12 с системой регулирования и дозирования подачи КПГ в цилиндры дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 с улучшенными эксплуатационными показателями.

8. Годовой экономический эффект от замещения дизельного топлива составляет 39600 руб./год на один автобус при работе на КПГ при среднегодовом пробеге 60 тыс. км. (в ценах на 01.04.2006 г.).

1. Звонов В.А., Козлов А.В., Кутенев В.Ф. Экологическая безопасность автомобиля в полном жизненном цикле. - НАМИ, 2001. - 248 с.

2. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 августа 2002 г. № 1225-р. Экологическая доктрина Российской Федерации.

3. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Агропромиздат, 1991. - 208 с.

4. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Колос, 1994. - 224 с.

5. Хачиян А.С. Использование природного газа в качестве топлива для автомобильного транспорта // Двигателестроение. 2002. - № 1. - С. 34-36.

6. Карницкий Е. Экологическая безопасность страны // Автомобильный транспорт. 2006. - № 1. - С. 25-29.

7. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания.-М.: РУДН, 1998.-214 с.

8. Гетманец Г.В., Лиханов В.А. Социально-экологические проблемы автомобильного транспорта. М.: Аспол, 1993. - 340 с.

9. Звонов В.А., Заиграев Л.С., Азарова Ю.В. Относительная агрессивность вредных веществ и суммарная токсичность отработавших газов // Автомобильная промышленность. 1997. - № 3. - С. 20-22.

10. Кутенев В.Ф., Каменев В.Ф., Никитин И.М. Экологически чистые альтернативные топлива. Перспективы применения // Автомобильная промышленность. 1997. -№ 11. - С. 24-25.

11. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Научно-технические проблемы улучшения экологических показателей автотранспорта // Автомобильная промышленность. 1998. - № 11. - С. 7-11.

12. Звонов В.А., Козлов А.В., Теренченко А.С. Экология: Альтернативные топлива с учетом их полного жизненного цикла // Автомобильная промышленность. 2001.-№ 4. - С. 10-12.

13. Салова Т.Ю., Громова Н.Ю. Новое в природоохранном законодательстве // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. тр. межд. науч.-техн. конф. Санкт-Петербург, 2002. -С. 398-402.

14. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1972. -186 с.

15. Жегалин О.И., Сайкин A.M., Френкель А.И. Методы снижения токсичности отработавших газов тракторных дизелей. М.: ЦНИИТЭИтракторо-сельхозмаш, 1976. - 30 с.

16. Кутенев В.П., Свиридов Ю.Б. Экологические проблемы автомобильного двигателя и путь оптимального решения их // Двигателестроение. 1990. -№ 10.-С. 55-62.

17. Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.: Химия, 1989. - 272 с.

18. Швецов В.А. Проблемы и перспективы перевода автомобильного транспорта на газомоторное топливо //Автомобиль и техносфера: Материалы IV Международной научно-практической конференции. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2005.- с. 71-74.

19. Гусаров А.П., Вайсблюм М.Е., Соколов М.Г. Газ как средство требований «Евро-2» //Автомобильная промышленность. 1997. - № 11. - С. 27-29.

20. Титков А.И. Природный газ моторное топливо XXI века // Автомобильная промышленность. - 1998. - № 2. - С. 26-29.

21. Минкин И.М., Карницкий В.В. Газодизель силовая установка XXI века // Автомобильная промышленность. - 2002. - № 5. - С. 4-8.

22. Результаты исследований двигателей КамАЗ, питаемых природным газом / В.Н. Луканин, А.С. Хачиян, В.Е. Кузнецов, В.М. Федоров, И.Г. Шишлов, Р.Х. Хамидуллин //Экология двигателя и автомобиля: Тр. НАМИ. -М.: 1998.

23. Таболин В.В., Сережкин A.M. Международный симпозиум «Газовое моторное топливо топливо будущего» // Автомобильная промышленность. -1992.-№6.-С. 28-29.

24. Долганов К.Е., Лисовал А.А., Колесник Ю.И. Система питания и регулирования для переоборудования дизелей в газодизели // Двигателестроение. -1999. № 1.-С. 37-40.

25. Долганов К.Е., Поляков А.П., Парсаданов И.В. Газовые двигатели с искровым зажиганием // Автомобильная промышленность. 1996. - № 2. - С. 68.

26. Гуляев С.А. Сжатый газ как моторное топливо // Автомобильная промышленность. 1995. - № 2. - С. 28-30.

27. Перевод двигателей внутреннего сгорания на газообразное топливо / Под ред. Д.Н. Вырубова. М.: Машгиз, 1946. - 239 с.

28. Перевод нефтяных двигателей на газообразное топливо / Под ред. Я.И.

29. Кеймаха, Ф.А. Парфентьева. М.: Машгиз, 1946. - 252 с.

30. Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве. М.: Наука, 1974. -37 с.

31. Коллеров JI.K. Газовые двигатели поршневого типа. Л.: Машиностроение, 1968.-247 с.

32. Коллеров Л.К. О развитии газовых поршневых судовых двигателей большой мощности // Энергомашиностроение. 1973. - № 12. - С. 46-47 с.

33. Генкин К.И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977. - 196 с.

34. Самоль Г.И., Гольдблат И.И. Газобаллонные автомобили. М.: Машгиз, 1963.-285с.

35. Природный газ как моторное топливо на транспорте / Ф.Г. Гайнуллин, А.И. Гриценко, Ю.Н. Васильев, Л.С. Золотаревский. М.: Недра, 1986. -237 с.

36. Карницкий В.В., Филипосянц Т.Р. Газодизельные модификации // Автомобильная промышленность. 1988. - № 11. - С. 26-28.

37. Карницкий В.В., Тер-Мкртичьян Г.Г. Газодизельные автомобили НАМИ // Автомобильная промышленность. 1993. - № 10. - С. 27-30.

38. Гоц А.Н., Мацаренко И.П., Мокеева В.Н. Тенденции развития автомобильных и тракторных дизелей за рубежом // Двигателестроение. 1992. -№ 8-9. - С. 65-67,80.

39. Коллеров Л.К. Газовые двигатели поршневого типа. Л.: Машиностроение, 1968. - 247 с.

40. Равкинд А.А. Унифицированные газовые дизельные двигатели. М.: Недра, 1976.- 196с.

41. Whitehouse H.D. Advances in British dual fuel and gas engines // Diesel Eng. andEsers Assoc. 1973. - № 353. - p. 1-11.

42. Васильев В. Криогенный КамАЗ // // Автомобильный транспорт. 2006. -№ 1. - С. 50-54.

43. Дизели: Справочник. 3-е-изд. / Под ред. В.А.Ваншейдта, Н.Н.Иванченко, Л.К.Коллерова Л.: Машиностроение, 1977. - 480 с.

44. Генкин К.И., Аксенов Д.Т., Струнге Б.Н. Газовые двигатели ГД-100 и агрегаты на их базе. Л.: Недра, 1970. - 238 с.

45. Chen T.N., Alford R.N. Combustion characteristics of large gas engines // Pap. ASME. 1971. - P. 6-8.

46. Ивлева И. Всемирная автобусная выставка // Автомобильный транспорт. -2006.-№2.-С. 29-33.

47. Daugas M.Pielstick tests on afb biogas diesels give promising results // Mod. Power Syst. 1983. - № 2. - P. 43-45.51. 6LG32X marine gas diesel developed by Fuji Diesel // Zosen. 1982. - № 4. -P. 32-33.

48. Natural gas will fuel bulk carter // Mot. Ship. 1980. - № 725. - P. 35.

49. Gasmotorenautrub. // Schiff-Ing. 1982. - № 161. - P. 41-42.

50. NKK proposes dual fuel diesel LNGC with religuefaction // Mot. Ship. 1985.-№777.-P. 33-35.

51. Vickers Jeffrey. Development of a system for methane operation in a four cylinder light duty diesel engine // SAE Techn. Pap. Ser. 1983. - № 831197. - P. 3945.

52. Ramsey David. Propane for diesel fuel system // Diesel Progr. N.Amer. 1983. - № 3. - 27 p.

53. Karim G.A., Amoozegar N. Determination of the performance of a dual fuel diesel engine with the addition of various liquid fuels to the intake charge // SAE Techn.Pap.Ser. 1983. - № 830265. - p. 9.

54. Karim G.A., Amoozegar N. Examination of the performance of a Dual Fuel Diesel Engine with Particular Reference to the Presence of Some Inert Diluents in the Engine Intake Charge // SAE Techn. Pap. Ser. 1982. - № 821222. - p. 8.

55. Miles J.A. Power unit modification to accomodate interruptible flow of natural gas // Trans. ASAE. 1977. - № 3. - P. 406-407.

56. Балабаева И. Италия лидер в использовании газовых автомобилей // Автомобильный транспорт. - 2006. - № 1. - С. 56-58.

57. Быков В.И., Парсаданов И.В., Виноград СЛ. Дизель СМД-31.15 для автомобилей КрАЗ // Автошляховик Украши.1995. №4. - С. 27-29.

58. Долганов К.Е. Автомобильные газодизели // Двигателестроение. 1995. -С. 6-10.

59. Карницкий В.В., Валеев Д.Х., Фучкин С.В. Опыт эксплуатации газодизельных КамАЗов // Автомобильная промышленность. 1992. - № 8. -С. 20-21.

60. Трынов В., Паденко С., Фучкин С. Газодизель для КамАЗов // Автомобильный транспорт. 1988. - № 11. - С. 39-43.

61. Егоров А.В. Газобаллонный КамАЗ. М.: Машиностроение, 1992. - 250 с.

62. Газодизельные автомобили КамАЗ моделей 53208, 53218, 53219, 54118, 55118, 53217: Дополнение к руководству по эксплуатации автомобилей Ка-MA3-5320 / Под ред. Д.Х. Валеева. М.: Машиностроение, 1988. - 60 с.

63. Газобаллонные автомобили / Е.Г. Григорьев, Б.Д. Колубаев, В.И. Ерохов, А.А. Зубарев. М.: Машиностроение, 1989. - 216 с.

64. Автомобили с бензогазовыми двигателями и газодизелями: особенности конструкции и технического обслуживания / К.Е. Долганов, А.Г. Говорун, А.И. Пятниченко, A.M. Мансуров, А.П. Левковский. К.: Техника, 1991. -123 с.

65. Разработка и исследование системы питания и регулирования газодизеля ЯМЗ-240ГД / К.Е. Долганов, B.C. Вербовский, Г.В. Кулич, С.Б. Кубенко // Химическая технология. 1988. -№ 5. -С. 13-15.

66. Разработка и исследование системы питания и регулирования газодизеля ЯМЗ-240Н1-ГД / К.Е. Долганов, B.C. Вербовский, А.И. Пятничко, С.Б. Ку-бенко // Химическая технология. 1989. - № 6. - С. 45-47.

67. Система питания для газодизеля с двухрежимным регулятором частоты вращения / К.Е. Долганов, А.А. Лисовал, А.П. Поляков // Двигателестроение.- 2001. № 3. - С. 29-31.

68. Газобаллонный БелАЗ / К.Е. Долганов, Н.Е. Основенко, А.И. Пятничко и др. //Промышленный транспорт. -1988. -№ 5. -С. 12-13.

69. Сун С., Хилл Р.С. Двухтопливный режим работы предкамерного дизельного двигателя на природном газе // Тр. Амер. общ-ва инженеров-механиков.- 1985. -№ 4. -С. 60-68.

70. Кудряш А.П., Мараховский В.П., Кайдалов А.А. Исследования рабочего процесса газодизеля // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С. 75.

71. Матиевский Д.Д., Свистула А.Е. Исследование системы питания дизеля для работы на газообразном и жидком топливе // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз.науч.-техн. конф. -Киров, 1988.-С. 80.

72. Строков А.П., Киктенко В.В., Красников Н.С. Особенности регулировок топливного насоса газодизеля // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. кон-ф. -Киров, 1988. -С. 89.

73. Долганов К.Е., Сиянко Ю.В. Переоборудование автомобильных дизелей ЯМЗ-236,-238 в газодизели // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Киров, 1988. -С. 76-77.

74. Долганов К.Е., Вербовский B.C., Кубенко С.Б. Перевод на газодизельный процесс двигателей ЯМЗ-240,-240Н // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Киров, 1988. -С. 78.

75. Создание макетного образца трактора Т-25А для работы на газе в качестве моторного топлива: Отчет о НИР (заключительный) / Киров, с.-х. ин-т; Руковод. В.А. Лиханов. № ГР 0186.0037397. Киров, 1987. - 57 е.: прилож.

76. Создание газодизеля Д-144 для работы на сжатом природном газе: Отчет о НИР / Киров, с.-х. ин-т; Руковод. В.А. Лиханов. № ГР 0188.0059777. - Киров, 1988. - 54 е.: прилож.

77. Создание макетного образца трактора «Универсал-445» для работы на сжатом природном газе: Отчет о НИР / Киров, с.-х. ин-т; Руковод. В.А. Лиханов. № ГР 0188.0059778. - Киров, 1990. - 65 е.: прилож.

78. Создание макетного образца погрузчика для работы на сжатом природном газе: Отчет о НИР / Киров, с.-х. ин-т; Руковод. В.А. Лиханов. Киров, 1991.-68 е.: прилож.

79. Лиханов В.А. Вместо дизтоплива природный газ // Сельский механизатор. - 1996. -№ 11. - С. 28.

80. Лиханов В.А. Природный газ как моторное топливо для тракторных дизелей. Киров: Вятская ГСХА, 2002. - 280 с.

81. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа, 1980. - 169 с.

82. Вихерт М.М., Мазинг М.В. Топливная аппаратура автомобильных дизелей. М.: Машиностроение, 1978. - 176 с.

83. Балакин В.И., Еремеев А.Ф., Семенов Б.Н. Топливная аппаратура быстроходных дизелей. Л.: Машиностроение, 1967. - 298 с.

84. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. Л.: Машиностроение, 1972. 224 с.

85. Свиридов Ю.Б., Гриншпан А.З., Романов С.А. О расчете испаряющегося дизельного факела//Тр. ЦНИТА. 1977. - Вып. 69. - С. 3-12.

86. Файнлейб Б.Н., Бараев В.И. Повышение эффективности смесеобразования в дизелях путем воздействия на динамику распыленной струи топлива // Двигателестроение. 1986. - № 9. - С. 8-12.

87. Свиридов Ю.Б. Принципы построения обобщенной теории сгорания в дизелях // Двигателестроение. 1980. - № 9. - С. 21-23.

88. Свиридов Ю.Б. Принципы построения обобщенной теории сгорания в дизелях (продолжение) // Двигателестроение. 1980. - № 11. - С. 10-15.

89. Лиханов В.А. Сгорание и сажеобразование в цилиндре газодизеля. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - 104 е.: ил.

90. Свиридов Ю.Б. Расчет испарения и температурно-концентрационной неоднородности в факеле распыленного топлива // Тр. НАМИ. 1966. Вып. 88. -С. 75-105.

91. Свиридов Ю.Б., Малявинский Л.В., Вихерт М.М. Топливо и топливопо-дача автотракторных дизелей. Л.: Машиностроение, 1979. - 248 с.

92. Yayaweera К.О., Mason В.J., Slack G.W. Clusters ofspheerer falling in fluid. J. Fluid Mechanics. - 1964. - 121 p.

93. Raghavendra N.M., Rao M.N. Indian J. Technol 3. - 1965. - 303 p.

94. Базовый эксперимент по природе дизельной струи / Свиридов Ю.Б., Кобзев А.И., Кукушкин В.Л., Романов С.А. // Двигателестроение. 1992. -№ 1-3.-С. 3-7.

95. Калужин С.А., Романов С.А., Свиридов Ю.Б. Экспериментальное исследование скоростей движения жидкой и газообразной фаз в дизельном топливном факеле // Двигателестроение. 1980. - № 7. - С. 5-8.

96. Калужин С.А., Романов С.А., Свиридов Ю.Б. Распределение жидкого топлива в объеме дизельного факела // Двигателестроение. 1980. - № 8. -С. 6-8.

97. Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Когарко С.М. Разновидности дробления капель в ударных волнах и их характеристики // ИФЖ. Т. 27. 1974. - № I.

98. Гриншпан А.З., Романов С.А., Свиридов Ю.Б. Аналитическая модель факела распыленного жидкого топлива в неподвижной газовой среде // Тр. ЦНИТА. Вып.64. 1975.

99. Трусов В.И., Иванов Л.Л. Некоторые предпосылки к формированию физической модели распыленной струи при впрыске топлива в дизеле. В кн.: Двигатели внутреннего сгорания. Ярославль: Изд-во Яросл. политехи, ин-та, 1975, с. 31-39.

100. Кукушкин В.Л., Романов С.А., Свиридов Ю.Б. Экспериментальное исследование с помощью голографии нестационарной струи распыленного дизельного топлива // Двигателестроение. 1989. - № 2. - С. 3-7.

101. Дьяченко Н.Х., Пугачев Б.П., Баранов В.Г. Процессы массо- и теплопе-реноса при смесеобразовании и сгорании в цилиндре дизелей // Тр. ЛПИ. -1977.-№358.-С. 105-109.

102. Дьяченко Н.Х., Пугачев Б.П., Баранов В.Г. О расчете процессов массо- и теплопереноса при смесеобразовании и сгорании в цилиндре дизелей // Рабочие процессы в двигателях внутреннего сгорания. М., 1978. - С. 4-5.

103. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960.715 с.

104. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергия, 1968.-315 с.

105. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

106. Сербинов А.И. Самовоспламенение распыленных жидких топлив // Сгорание в транспортных поршневых двигателях. М.: АН, СССР. -1951.

107. Lost W. Explosions-und Verbrennungsvogange in Gasen. Berlin, 1939.

108. Вырубов Д.Н. О методике расчета испарения топлива. М.: Машгиз, 1964.

109. Кутовой В.А. Впрыск топлива в дизелях. М.: Машиностроение, 1981. -118 с.

110. Подача и распыливание топлива в дизелях / И.В. Астахов, В.И. Трусов, А.С. Хачиян и др. М.: Машиностроение, 1972. - 367 с.

111. Деветьяров P.P. Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля 44 11,0/12,5 путем применения природного газа и оптимизации процессов сгорания и тепловыделения: Дисс. .канд. техн. наук / ВГСХА. Киров, 2003. - 225 с.

112. Иванченко Н.Н., Семенов Б.Н., Соколов B.C. Рабочие процессы дизелей с камерой в поршне. Л.: Машиностроение, 1972. - 228 с.

113. Семенов Н.Н. Цепные реакции. Л.: ОНТИ, Госхимтехиздат, 1934. -555 с.

114. Семенов Н.Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. М.: Знание, 1969. - 95 с.

115. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 685 с.

116. Кондратьев В.Н. Свободные радикалы активная форма вещества. - М.: Изд-во АН СССР, I960. - 54 с.

117. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974.-558 с.

118. Соколик А.С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: Изд-во АН СССР, 1960.-427 с.

119. Иванов К.И. Промежуточные продукты и промежуточные реакции автоокисления углеводородов. М. - Л.: Гостоптехиздат, 1949. - 216 с.

120. Штерн В.Я. Механизм окисления углеводородов в газовой фазе. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 496 с.

121. Зельдович Я.Б., Франк-Каменецкий Д.А. Теория теплового распространения пламени //ЖФХ. 1938. - Т. 12. - Вып. 1.

122. Свиридов Ю.Б., Скворцов В.А. Гомогенизация топливовоздушной смеси- основа прогресса ДВС // Двигателестроение. 1982. - № 1. - С. 3-7.

123. Свиридов Ю.Б., Скворцов В.А. Гомогенизация топливовоздушной смеси- основа прогресса ДВС (продолжение) // Двигателестроение. 1982. - № 2. -С. 3-6.

124. Малов Р.В. Механизм воспламенения низкоцетановых дизельных топлив // Автомобильная промышленность. 1994. - № 10. - С. 11-14.

125. Прошкин В.И. О химических превращениях в углеводородных топливах при сгорании в дизелях // Двигателестроение. 1990. - № 2.: С. 58-59.

126. Горак В.В. Расчет цикла ДВС на основе химической кинетики // Двигателестроение. 1990. - № 4. - С. 14-16.

127. Красовский О.Г., Матвеев В.В. Численное моделирование рабочего процесса дизелей, газовых двигателей и газодизелей // Двигателестроение. -1990. -№ 11.-С. 11-13.

128. Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. Основные характеристики горения. М.: Химия, 1977. - 320 с.

129. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. М.: Наука, 1971.-272 с.

130. Гаврилов Б.Г. Химизм предпламенных процессов в двигателях. Л.: Изд-воЛГУ, 1970.- 190 с.

131. Лушпа А.И. Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций. М.: Машиностроение, 1981. -240 с.

132. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1974.-400 с.

133. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики. М.: Высшая школа, 1976. -256 с.

134. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.: Химия, 1975. -584 с.

135. Магарил Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращении углеводородов. М.: Химия, 1970. - 224 с.

136. Михеев В.П., Медников Ю.П. Сжигание природного газа. Л.: Недра, 1975.-391 с.

137. Вулис Л.А., Ершин Ш.А., Ярин Л.П. Основы теории газового факела. -Л.: Энергия, 1968.-204 с.

138. Сжигание горючих газов в топочных устройствах / Н.В. Лавров, В.М. Попов, Л.И. Истомин, А.К. Шубников. Л.: Энергия, 1966. - 269 с.

139. Друскин Л.И. Использование газа в котлах и технологических установках. М.: Недра, 1973. - 262 с.

140. Михеев В.П. Сжигание природного газа в промышленных установках. -Л.: Гостоптехиздат, 1962. 232 с.

141. Михеев В.П. Газовое топливо и его сжигание. Л.: Недра, 1966. -327 с.

142. Бенсон С. Термохимическая кинетика: Пер. с англ. / Под ред. Н.С Ени-колопяна. М.: Мир, 1971.-308 с.

143. Гиневский А.С. Теория турбулентных струй и следов. М.: Наука, 1969. - 222 с.

144. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергоатомиздат, 1986. -312 с.

145. Ксандопуло Г.И., Дубинин В.В. Химия газофазного горения. М.: Химия, 1987.-240 с.

146. Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение,1969. 247 с.

147. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.

148. Иост В. Взрывы и горение в газах. М.: Изд-во иностр. лит., 1952. -668 с.

149. Мелькумов Т.А. Теория быстроходного двигателя с воспламенением от сжатия. М.: Оборонгиз, 1953. - 407 с.

150. Петриченко P.M., Опосовский В.В. Рабочие процессы поршневых машин. М.: Машиностроение, 1972. - 167 с.

151. Рикардо Г.Р. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания. М.: Маш-гиз, 1960. - 409 с.

152. Вильяме Ф.А. Теория горения. М.: Наука, 1971. - 615 с.

153. Иевлев В.М. Турбулентное движение высокотемпературных сплошных сред. М.: Наука, 1975. - 256 с.

154. Кондратьев В.Н. Кинетика химических газовых реакций. М.: Изд-во АН СССР, 1958.-688 с.

155. Кондратьев В.Н. Константы скорости газофазных реакций. -М.: Наука,1970.-352 с.

156. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967. - 492 с.

157. Хинце И.О. Турбулентность. М.: Академиздат, 1963. - 680 с.

158. Щелкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. М.: Академиздат, 1963.-255 с.

159. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. - 291 с.

160. Истратов А.Г., Либрович В.Б. Устойчивость пламени. М.: Академиздат, 1966.-208 с.

161. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренб-латт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. М.: Наука, 1980. - 478 с.

162. Хитрин Л.И. Физика горения и взрыва. М.: Изд-во МГУ, 1957. - 576 с.

163. Ксандопуло Г.И. Химия пламени. М.: Химия, 1980. - 241 с.

164. Похил П.Ф., Мальцев В.М., Зайцев В.М. Методы исследования процессов горения и детонации. М.: Наука, 1969. - 296 с.

165. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах: Пер. с англ. / Под ред. В.Н. Кондратьева. М.: Мир, 1968. - 592 с.

166. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура. М.: Металлургиздат, 1959. - 333 с.

167. Kono Seiko, Nagao Akihito, Motooka Hiroaki. Prediction of in-cylinder flow and spray formation effects on combustion in direct injection diesel engines // SAE Techn. Pap. Ser. 1985. - № 850108. - 12 p.

168. Najt Paul M., Foster Favid E. Compression-ignited homogeneous charge combustion // SAE Techn. Pap. Ser. 1983. - № 830264. - 16 p.

169. Hoche A. Rechnerische unol experimentelle Untersuchung von Elementen der Jnnen-Vorgange uu Dieselmotor // KFT. 1988. - № 11. - S. 332-335.

170. Few P.C., Newen H.A. Dual fuel combustion in a turbocharged diesel engine // SAE Techn. Pap. Ser. 1987. - № 871671. - 5 p.

171. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1985.-240 с.

172. Кузьмин В.А., Лиханов В.А. Феноменология воспламенения метановоздушной среды в цилиндре газодизеля // Региональн. науч. техн. конф. «Наука - производство - технология - экология»: Сб. материалов. - Киров, 1998. -Т. 2.-С. 140-141.

173. Сравнительные кинетические расчеты турбулентного горения воздушных смесей водорода и метана / В.Я. Басевич, В.П. Володин, С.М. Когарко, Н.И. Перегудов // Физика горения и взрыва. 1986. - № 3. - С. 44-50.

174. Маркштейн Дж. Г. Нестационарное распространение пламени: Пер. с англ. М.: Мир, 1968.-438 с.

175. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1980. - 531 с.

176. Пантакар С., Сполдинг Д. Тепло-и массообмен в пограничных слоях. -М.: Энергия, 1971.- 125 с.

177. Себеси Н., Бредшоу П. Конвективный теплообмен. М.: Мир, 1987. -590 с.

178. Пантакар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 320 с.

179. Зимонт В.Л. Горение гетерогенных и газовых систем. Черноголовка: ОИХФ АН СССР, 1977. - С. 76 - 80.

180. Кузнецов В.Р. Изв. АН СССР. МЖГ, 1982, 6, 3.

181. Бурико Ю.Я., Кузнецов В.Р. Физика горения и взрыва, 1983, т. 19, №2, с. 71.

182. Кузнецов В.Р. Физика горения и взрыва, 1983, т. 19, № 4, с. 42,

183. Кузнецов В.Р., Лебедев А.Б. и др. Изв. АН СССР. МЖГ, 1977, 1, 30.

184. Кузнецов В.Р. Изв. АН СССР. МЖГ, 1972, 5, 85.

185. Кузнецов В.Р., Лебедев А.Б. и др. Изв. АН СССР. МЖГ, 4, 3.

186. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Усп. механики, 1981, 4, 2, 123.

187. Кумгаи С. Горение. М.: Химия, 1979. - 255 с.

188. Фристром P.M., Вестенберг А.А. Структура пламени: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1969. - 363 с.

189. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Химические процессы в газах. М.: Наука, 1981.-321 с.

190. Новиков JI.A. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей // Двигателестроение. 2002. - № 2. - С. 23-27.

191. Новиков JT.A. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей (продолжение) // Двигателестроение. 2002. - № 3. -С. 32-34.

192. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М.: Наука, 1965. - 203 с.

193. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гос-техиздат, 1954. - 795 с.

194. Круглов М.Г., Меднов А.А. Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания. -М.: Машиностроение, 1988. 360 с.

195. Нетлеон М. Детонация в газах: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 280 с.

196. Натанзон М.С. Неустойчивость горения. М.: Машиностроение, 1986. -248 с.

197. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. М.: Наука, 1986.-288 с.

198. ГОСТ 14846 81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981.-41 с.

199. ГОСТ 27577-2000. Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2000. - 10 с.

200. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1982. - с.

201. ГОСТ 17479.1-85. Обозначение нефтепродуктов. М.: Изд-во стандартов, 1985. - с.

202. ГОСТ 17.2.1.02-76. Охрана природы. Атмосфера. Выбросы двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1980. -8 с.

203. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 11 с.

204. ГОСТ 17.2.2.01-84. Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 11 с.

205. ГОСТ Р 17.2.2.06-99. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей. М.: Изд-во стандартов, 1999. - 15 с.

206. ГОСТ Р ИСО 8178-7-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. М.: Изд-во стандартов, 2000.- 15 с.

207. Система АСГА-Т. Руководство по эксплуатации. АПИ 2.950.003РЭ. -Смоленск, 1984. 81 с.

208. Система АСГА-Т. Нормативные требования. Смоленск, 1984. - 50 с.

209. ГОСТ Р 41.24-2003 (Правила ЕЭК ООН №24).

210. ГОСТ Р 41.83-2004 (Правила ЕЭК ООН №83) «Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей».

211. ГОСТ Р 51998-2002 «Дизели автомобильных транспортных средств. Общие технические условия».

212. ГОСТ 8581-78 «Масла моторные автотракторных дизелей. Технические условия».

213. ГОСТ 10579-88 «Форсунки дизельные. Общие технические условия»;

214. ГОСТ 10578-96 «Насосы топливные дизелей. Общие технические условия».

215. ГОСТР 52160-2003 «Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния»

216. ГОСТ 15888-90 «Аппаратура дизелей топливная. Термины и определения».

217. Бородюк В.П. Статистические методы в инженерных исследованиях. -М.: Высш. школа, 1983. 216 с.

218. Кассандрова О.И., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.

219. Свешников А.А. Основы теории ошибок. J1.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1972.- 122 с.

220. Зажигаев Л.С., Кишьян А.А., Ромашков В.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. -232 с.

221. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с.

222. Райков И.В. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М.: Высшая школа, 1975. - 320 с.

223. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. М.: Логос, 2001.-408 с.

224. Барра Ж.Р. Основные понятия математической статистики. М.: Мир, 1974.-275 с.

225. А.с. 1409768 СССР, МКИ F02M 21/02. Газовоздушный смеситель-дозатор для двигателя внутреннего сгорания / С.Е. Богатырев, В.А. Лиханов, В.М. Попов, A.M. Сайкин (СССР). 3 е.: ил.З.

226. Лиханов В.А., Деветьяров P.P., Лопатин О.П., Вылегжанин П.Н. Исследование рабочих процессов в цилиндре газодизеля 44 11,0/12,5: Монография. Киров: Вятская ГСХА, 2004. - 330с.

227. Лиханов В.А., Лопарев А.А., Рудаков Л.В. Исследование процессов сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе: Монография. Киров: Вятская ГСХА, 2006. -129 с.

228. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа / Лиханов В.А., Россохин А.В., Олейник М.А., Рудаков Л.В. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2006. № 9. - С. 8-9.