автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение экологических и топливно-экономических показателей транспортного дизеля за счет применения рециркуляции отработавших газов и совершенствования рабочих процессов

На правах рукописи

ГОЛИКОВ Владимир Павлинович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ярославль - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ярославский государственный технический университет»

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ,

лауреат государственной премии РФ, доктор технических наук, профессор Гальговский Владимир Рудольфович

Официальный оппоненты: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Чайнов Николай Дмитриевич

заслуженный машиностроитель РФ, кандидат технических наук, доцент Кульчицкий Алексей Рэмович

Ведущая организация: ОАО «Тутаевский моторный завод», г. Тутаев,

Ярославская область

Защита диссертации состоится «¿4» декабря 2004 г. в/О а сов на заседании диссертационного совета КМ 212.308.01 при ГОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет» по адресу: 150023, г. Ярославль, Московский проспект, дом № 88, корпус Г, аудитория № 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет».

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На протяжении последнего десятилетия основной движущей силой развития двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и в частности транспортных дизелей (ТД), является происходящее через определённые промежутки времени ужесточение нормативных ограничений по токсичности отработавших газов (ОГ). Введение в странах Европы в 2005 году нормативов по токсичности EURO 4 заставляет разработчиков совершенствовать конструкцию двигателя и различных его агрегатов. Как показывает практика, доводка рабочих процессов (РП) в ТД за счёт выбора конструктивных и регулировочных параметров двигателя и его топливной аппаратуры не позволяет решить задачу снижения токсичности ОГ до уровня нормативов EURO 4 при сохранении на высоком уровне топливной экономичности. В связи с этим требуется разработка новой организации рабочих процессов в дизельном двигателе. Следует учитывать, что при выполнении ТД нормативов по токсичности ОГ из всех вредных компонентов ОГ лимитирующими всегда оказываются выбросы оксидов азота - NOx и «твёрдых» частиц (ТЧ).

Одним из мероприятий, которое позволит проводить дальнейшее совершенствование рабочих процессов в ТД является применение системы рециркуляции отработавших газов (РОГ). Аспекты применения РОГ в дизеле с турбонаддувом выявлены ещё не в полной мере. Отсутствие информации по формированию рабочих процессов в ТД при использовании РОГ с целью снижения выбросов всех токсичных компонентов ОГ и обеспечения высокой топливной экономичности обуславливает актуальность предпринимаемого исследования. Выбор различных конструктивных и регулировочных параметров дизеля при использовании системы РОГ высокого давления нуждается в теоретическом и практическом обосновании.

Для сокращения сроков работ по доводке показателей двигателей и снижения финансовых затрат на их выполнение целесообразно проведение расчётно-оптимизациокных исследований с использованием программных продуктов, достоверно моделирующих рабочие процессы дизеля с учётом РОГ. До настоящего времени отсутствовали методики расчётной оптимизации основных параметров дизеля с РОГ, которые позволяли бы проводить одновременную минимизацию выбросов NOx, ТЧ с ОГ и расхода топлива.

Цель работы. Снижение токсичности отработавших газов транспортного дизеля при сохранении высокой топливной экономичности путём применения РОГ в совокупности с совершенствованием рабочих процессов.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1. Разработка организации рабочих процессов в ТД на основе применения РОГ, которая бы обеспечила снижение выбросов вредных веществ (ВВ) с ОГ без значительного ухудшения топливной экономичности.

2. Разработка характеристик управления степенью РОГ, углом опережения впрыскивания топлива (УОВТ) и коэффициентом избытка воздуха а в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы ТД которые будут способствовать снижению выбросов ВВ с ОГ до уровня перспективных нормативных ограничений с сохранением высокой топливной экономичности двигателя.

3. Разработка методики расчёта потерь теплоты с ОГ в дизеле с турбонаддувом и системой РОГ высокого давления с охлаждением рециркулируемых газов (РГ).

4. Определение наиболее целесообразной схемы системы РОГ и типа турбокомпрессора для использования в ТД на основе экспериментальных исследований.

5. Расчётная оптимизация конструктивных и регулировочных параметров дизеля с системой РОГ высокого давления с целью одновременной минимизации выбросов NOx, ТЧ с ОГ и расхода топлива двигателем с помощью разработанной методики.

Основными методами исследования являются положения теории рабочих процессов поршневых ДВС, теплообмена и газовой динам|кр^геаии1цри»1*лд«ст^ми профессио-

нального программного обеспечения. В расчётном исследовании поиск оптимального сочетания параметров двигателя ведётся путём решения задачи нелинейного программирования.

Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью результатов расчета с экспериментальными данными, а также применением известного и хорошо зарекомендовавшего себя программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК, в котором используются экспериментально апробированные методики моделирования различных процессов в дизеле.

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

1. Разработана концепция организации рабочих процессов в дизеле, которая базируется на совместном применении РОГ, раннего начала впрыскивания топлива, регулируемого турбонаддува и повышении качества смесеобразования во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. Данная концепция позволяет снижать выбросы ВВ с ОГ при сохранении высокой топливной экономичности двигателя.

2. Установлена и обоснована целесообразность использования в ТД с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с переменной геометрией турбины (ПГТ) с целью достижения наилучших соотношений между выбросами NOx, ТЧ с ОГ и топливной экономичностью, а также реализации РОГ в области высоких нагрузок без использования сопла Вентури.

3. Предложены и экспериментально апробированы характеристики совместного управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха в ТД в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы, способствующие снижению выбросов ВВ с ОГ до уровня перспективных нормативных ограничений и улучшению топливной экономичности на всех режимах работы двигателя.

4. Разработана методика расчётной оптимизации основных конструктивных и регулировочных параметров дизеля с системой РОГ высокого давления с соплом Вентури с целью одновременной минимизации выбросов NOX, ТЧ с ОГ и расхода топлива.

5. Разработана методика расчета количества теплоты, отводимой с ОГ в окружающую среду в дизеле с турбонаддувом и системой РОГ высокого давления с охлаждением РГ.

Практическая ценность работы заключается в определении конструктивных и регулировочных параметров ТД с системой РОГ высокого давления, при использовании которых возможно снижение выбросов NOX с ОГ до уровня нормативов EURO 4, выбросов ТЧ с ОГ до уровня нормативов EURO 3 и обеспечение высокой топливной экономичности.

Реализация работы. Результаты работы используются при создании перспективных дизелей ОАО «АВТОДИЗЕЛЬ» 6ЧН и 8ЧН 13/14, которые должны соответствовать нормативным ограничениям по токсичности ОГ EURO 4 и, в частности, при проектировании элементов конструкции системы РОГ высокого давления. Они позволяют сократить сроки проектных работ, материальные затраты, а также уменьшить объём испытаний двигателей.

Использование результатов работы подтверждено соответствующим документом.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: заседаниях кафедры ДВС ЯГТУ в 2001-2003 гг., заседании Головного Совета «Машиностроение» при научно-техническом совете Министерства образования РФ (Ярославль, ЯГТУ, 2001 г.), международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы создания топливоподающих систем транспортных дизелей», посвящённой 30-летию Ярославского завода дизельной аппаратуры (Ярославль, 2002 г.), научно-технической конференции «Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса» (Москва, МАДИ(ГТУ), 2003 г.), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения» (Челябинск, ЮУрГУ, 2003 г.), IX международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей» (Владимир, ВлГУ, 2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов по работе, списка литературы и приложения. Она содержит 167 страниц текста, 55 рисунков, 8 таблиц. Список литературы включает 148 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает признательность сотрудникам УГК ОАО «АВТОДИЗЕЛЬ» за помощь в проведении исследовательской работы и А.С. Кулешову за взаимное сотрудничество.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко охарактеризовано состояние проблемы и показана еб актуальность. Сформулировано общее направление исследований.

В первой главе рассматриваются особенности образования различных токсичных компонентов в составе ОГ. Делается анализ влияния основных конструктивных и регулировочных параметров дизеля и топливной аппаратуры на выбросы ВВ с ОГ и топливную экономичность. Представлен обзор эффектов и механизмов воздействия РОГ на процессы сгорания и образования ВВ. Приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований влияния РОГ на показатели дизеля и параметры процесса сгорания. Решению задач улучшения экологических и топливно-экономических показателей дизелей посвящены многие исследования, среди которых можно выделить работы Д.Н. Вырубова, В.Р. Гальговского, Н.Х. Дьяченко, В.И. Смайлиса, Б.Н. Семенова, Н.Ф. Разлейцева, Л.М. Жмудяка, Б.М. Гончара, О.Г. Красовского, А.С. Кулешова, В.В. Гаврилова и других.

Анализ опубликованных литературных данных показал, что вопросы организации рабочих процессов в ТД на основе РОГ с точки зрения снижения токсичности ОГ при сохранении высокой топливной экономичности рассмотрены в малой степени.

Проведённый анализ схем РОГ для использования в дизеле с турбонаддувом показал, что в ТД целесообразно использовать систему РОГ высокого давления, в которой, в отличие от системы РОГ низкого давления, РГ добавляются к воздушному заряду не перед компрессором, а после него, то есть на линии высокого давления.

Выполнен анализ отечественных программных продуктов, позволяющих рассчитывать показатели дизеля на основании математического моделирования его рабочих процессов.

Сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке организации рабочих процессов в ТД с РОГ с целью улучшения его экологических и экономических показателей.

Наиболее оптимальной для ТД представляется организация процесса смесеобразования, в которой при слабом вихревом движения воздушного заряда в цилиндре главную роль будет играть энергия впрыскиваемого топлива. Уменьшение диаметра сопловых отверстий в распылителе при одновременном увеличении их количества, повышение давления впрыскивания топлива, смещение форсунки в центр камеры сгорания (КС), уменьшение закрутки воздушного заряда, применение широкой КС и характеристики впрыскивания с «пологим» передним и «крутым» задним фронтом будет способствовать уменьшению доли топлива попадающего на стенки КС, повышению мелкости распиливания топлива, равномерности его распределения по объёму КС и увеличению полноты использования находящегося в КС воздуха, а также будет сопровождаться уменьшением степени повышения давления при сгорании, интенсивности образования сажи и неполноты сгорания топлива. Вместе с этим будет обеспечиваться малая степень «перезавихривания» и «недо-завихривания» заряда при работе двигателя в широком диапазоне частот вращения. В результате применения предлагаемой совокупности мероприятий возможно достижение высокого качества процессов смесеобразования и сгорания вне зависимости от режима работы двигателя, а также одновременное снижение выбросов всех токсичных компонентов в ОГ при сохранении высокой топливной экономичности двигателя (рис. 1).

Снижение выбросов NOX с ОГ в ТД до уровня нормативов EURO 3 за счёт смещения начала впрыскивания топлива в сторону запаздывания (традиционная организация процесса сгорания) приводит, даже несмотря на использование топливной аппаратуры с высокими давлениями впрыскивания, к существенному ухудшению топливной экономичности. Как показывает практика, дальнейшее снижение выбросов NOx с ОГ до уровня нормативов EURO 4 только за счёт уменьшения УОВТ уже практически невозможно. Выполнение ТД нормативов EURO 3 и EURO 4 по выбросам NOX с ОГ при сохранении высокой топливной экономичности может быть достигнуто за счёт организации процесса сгорания, которая базируется на совместном применении РОГ и раннего начала впрыскивания топлива, а также предлагаемой организации процесса смесеобразования (рис. 1). По сравнению с традиционной организацией рабочих процессов в дизеле применение предлагаемой концепции организации рабочих процессов обеспечит:

• уменьшение количества кислорода в заряде с одной стороны и увеличение количества продуктов сгорания в заряде с другой стороны;

• уменьшение локальных температур в зонах продуктов сгорания;

• уменьшение неравномерности температурного поля в объёме КС;

• более раннее окончание процесса активного тепловыделения;

• повышение среднемассовой температуры и давления газов в цилиндре в период сгорания.

Рис. 1. Концепция организации рабочих процессов в перспективном транспортном дизеле при использовании РОГ

Еще одной весьма важной стороной РОГ является уменьшение удельных выбросов всех токсичных компонентов в составе ОГ на режимах малых нагрузок за счёт уменьшения количества ОГ.

С целью достижения наилучших соотношений между удельными выбросами МОх, ТЧ с ОГ и удельным эффективным расходом топлива - екох и еШх /бтч на различных режимах работы ТД с РОГ требуется гибкое управление количеством подаваемого в цилиндры воздуха, что может быть реализовано путём применения турбокомпрессора с ПГТ за счёт изменения положения лопаток соплового аппарата турбины. Уменьшение пропускной способности турбины на режимах высоких нагрузок позволит скомпенсировать возникающее при РОГ уменьшение количества газов, проходящих через турбину, и тем самым увеличить количество подаваемого в цилиндры воздуха. Увеличение пропускной способности турбины на режимах малых нагрузок позволит, наоборот, уменьшить количество поступающего в двигатель воздуха и ОГ. Кроме этого, использование в ТД турбокомпрессора с ПГТ позволит за счёт уменьшения пропускной способности турбины увеличить давление газов перед турбиной и тем самым обеспечить требуемый положительный перепад между давлением РГ и давлением наддувочного воздуха - на режимах высоких нагрузок без использования сопла Вентури и следовательно при более высоком эффективном КПД двигателя. Таким образом, применение в дизеле с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с ПГТ позволит помимо достижения требуемых степеней РОГ и снижения выбросов N О х иметь высокую топливную экономичность и низкие выбросы ТЧ.

Одним из резервов дальнейшего улучшения топливно-экономических показателей дизеля является уменьшение коэффициента избытка воздуха за счёт уменьшения количества поступающего в цилиндры двигателя воздуха. Наибольшее улучшение топливной экономичности дизеля может быть достигнуто на режимах малых нагрузок и холостого хода, так как количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя на этих режимах, в несколько раз превышает стехиометрическое соотношение. Улучшение топливной экономичности дизеля при уменьшении количества «избыточного» воздуха в заряде будет происходить вследствие уменьшения количества теплоты, идущей на его нагрев и теряемой в дальнейшем с ОГ, а также вследствие уменьшения насосных потерь в двигателе. Для достижения наибольшего эффекта от уменьшения величины необходимо повысить качество процесса смесеобразования, что может быть достигнуто за счёт использования предлагаемой организации процесса смесеобразования. Уменьшение величины а в дизеле целесообразней всего осуществлять за счёт применения РОГ, так как это позволит на режимах малых и средних нагрузок наряду со снижением выбросов ВВ с ОГ улучшить также и топливную экономичность.

Для оценки возможности улучшения топливной экономичности дизеля при использовании РОГ разработана методика расчёта количества теплоты, отводимой с ОГ в окру-жаюгцую среду.

бог отвод = Оог ~(бв + йтахл.) > О)

где 2ог - теплота, содержащаяся в ОГ после турбины, Дж/с; Ов — теплота, которая вводится в цилиндры вместе с охлаждённым наддувочным воздухом, Дж/с; 0ррхл.- теплота, которая вводится в цилиндры вместе с охлаждёнными РГ, Дж/с.

Составляющие выражения (1) представим в виде:

йог=Сг [(л/ПС(а=1)-А/ПС(а=1)рг) срПС(а=]) /Г+Кк-Л/Ви.) сйв ,

а=отмв сР2в /к>

йтохл. =СГ М^ПС(а=1)рг Ср РГохл. (а=1) 'ргохл. | + (-^ВрГ ср}в 'ргохл.

где Gj - расход топлива, кг/с; Л/цс (ct-i)> -^пс (a-i) рг - общее и идущее на рециркуляцию количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг топлива при стехиомет-рическом составе смеси (_а = 1), кмоль пр. сг./кгтопл.; А/впс>-^врг- «избыточное» количество воздуха, находящегося в продуктах сгорания и в РГ, кмоль возд./кг топл.; Мв - количество воздуха, поступающего в двигатель, кмоль возд./кг топл.; /г, /к> 'ргохл. - температуры: газов после турбины, охлаждённого наддувочного воздуха, охлаждённых РГ, °С; ср ПС (а-1)> ср\ в» срг в> ср ргохл (а»1)> сръ в — средние мольные теплоёмкости при постоянном давлении: продуктов сгорания дизельного топлива при а = 1, находящегося в продуктах сгорания «избыточного» воздуха, поступающего в двигатель воздуха, находящегося в охлаждённых РГ воздуха при постоянном давлении и при соответствующих температурах веществ, кДж/(кмоль-град).

Далее определяются: количество горючей смеси в кмоль на 1 кг топлива; количество продуктов сгорания в кмоль, образующихся при сгорании 1 кг топлива при стехиометри-ческом составе смеси (а = 1); избыточное количество воздуха, находящегося в продуктах сгорания, в кмоль на 1 кг топлива

мв = ауся_ L0;

М,

пс/

= £ + 1+0,79 L,;

МВПС =(арез "О А).

" (а=1) 12 2

где аусл. — условный коэффициент избытка воздуха, рассчитываемый по расходу воздуха поступающего в двигатель без учёта доли воздуха, содержащегося в РГ; Ьо — стехиометри-ческое соотношение; С, Н - массовые доли углерода и водорода в 1 кг топлива;

— результирующий коэффициент избытка воздуха в цилиндре, который определяемый с учётом присутствующего в РГ воздуха, из уравнения

«рсз =-^

Lo<?T

(2)

В свою очередь расход поступающего в цилиндры двигателя воздуха будет определяться как сумма расхода воздуха поступающего в двигатель из окружающей среды и расхода воздуха, находящегося в РГ

(3)

(4)

Исходя из того, что степень РОГ равна отношению количества РГ к количеству продуктов сгорания

Урог ~

Мя

GB +GW

Mr,

(5)

■'рг ипс '"пс

количество продуктов сгорания в кмоль, получающихся при сгорании 1 кг топлива при стехиометрическом составе смеси (а = 1), которые идут на рециркуляцию и избыточное количество воздуха, находящегося в РГ, в кмоль на 1 кг топлива, можно определить из уравнений

м,

пс

(а-)) РГ

пс

(а-1)

Ypor»

МВ,Г =МЕ„г Урог

'пс

Относительные потери теплоты с ОГ, %

где Ни - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

С целью достижения наилучших соотношений емох I & и е1мОх I етч на всех режимах работы ТД с РОГ были разработаны характеристики управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха а в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя. Так целесообразно с уменьшением нагрузки увеличивать степень ЮГ и УОВТ, а начиная примерно с нагрузки 50 % уменьшать коэффициент избытка воздуха а, по сравнению с традиционной организацией рабочего процесса в дизеле с нерегулируемым турбокомпрессором и без использования РОГ (рис. 2, а). На режимах максимального крутящего момента целесообразно наряду с применением РОГ для достижения высокой топливной экономичности и низких выбросов ТЧ поддерживать коэффициент избытка воздуха и ж 1,9 - 2. По внешней скоростной характеристике наибольшие степени РОГ должны приходиться на режимы максимального крутящего момента, где имеют место наибольшие выбросы NOx (рис. 2, б). Для обеспечения указанных характеристик управления коэффициентом избытка воздуха требуется применение турбокомпрессора с ПГТ.

Нагрузка - % п - мин'1

а) б)

Рис. 2. Характеристики управления степенью РОГ, УОВТ и а в перспективном ТД: по нагрузке на режиме максимального крутящего момента (а); по внешней скоростной характеристике (б);

---организация РП в дизеле без РОГ и с нерегулируемым турбокомпрессором;

- предлагаемая организация РП в дизеле с РОГ и турбокомпрессором с ПГТ.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований ТД 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) с системой РОГ высокого давления.

Исследования проводились в лаборатории ОАО «АВТОДИЗЕЛЬ» с использованием оборудования фирмы AVL и контрольно-измерительных приборов, прошедших поверку в Ярославском центре по стандартизации и метрологии. Объектами исследований являлись:

1) Двигатель 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) в комплектности, соответствующей нормативам EURO 2, и с параметрами: Ng ном. =221 кВт п р и= 1900 мин"1 и Метах =1324 Н м прип = 1100- 1400 мин1.

2) Система РОГ высокого давления, согласно схеме приведённой на рис. 3, в комплектации: с соплом Вентури; со смесителем РГ.

3) Турбокомпрессоры: серийный ТКР 9 (102.65/18.22); опытный ТКР 9 (102.65/11.21) с уменьшенной пропускной способностью турбины; ТКР с переменной геометрией соплового аппарата турбины фирмы Нокй.

В исследованном ТД с системой РОГ высокого давления выпускные газы отбирались на рециркуляцию из коллектора перед турбиной, далее охлаждались в специальном теплообменнике рециркулируемых газов (ТРГ) и затем через клапан 7 подводились через сопло Вентури или смеситель РГ во впускной коллектор, где смешивались с охлаждённым наддувочным воздухом (рис. 3). Смеситель РГ представляет собой прямолинейный участок впускного трубопровода с каналами, через которые РГ подводятся к воздушному заряду.

Рис. 3. Схема системы РОГ высокого давления дизеля 6ЧН 13/14 1 — двигатель; 2 — выпускной коллектор; 3 - впускной коллектор; 4 - ТРГ; 5 - турбокомпрессор; 6 - ОНВ; 7 — клапан для регулирования количества РГ; 8 — сопло Вентури или смеситель РГ.

Степень РОГ определяли на основе замеренных газоанализатором AVL СЕВ II концентраций двуокиси углерода - СО2 в выпускном и впускном трубопроводе по выражению:

^ _ ^со; (впускной коллектор) ~ cço; (окружающая среда)

^coj (выпускной коллектор) ~ с-с02 (окружающая среда)

Замеры суммарных удельных выбросов NOx и СО проводились в ходе одного испытательного цикла ESC по правилам № 49.03 ЕЭК ООН. Удельные выбросы ТЧ на исследуемых режимах и по испытательному циклу ESC определялись с использованием методики и корреляционной зависимости фирмы Cummins по замеренным значениям дымности ОГ.

В ходе исследований установлено, что организация рабочих процессов, базирующаяся на совместном использовании РОГ и раннего начала впрыскивания топлива позволяет снизить выбросы NOx с ОГ до уровня нормативов EURO 4, а также обеспечить по сравнению со способом снижения выбросов N0,. за счёт позднего начала впрыскивания топлива более лучшее соотношение Сцок/ёе (рис. 4). Причём уменьшение выбросов NO,, за счёт увеличения степени РОГ сопровождается меньшей интенсивностью ухудшения топливной экономичности, чем за счёт уменьшения УОВТ. Согласно представленным на рис. 4 зависимостям, использование в двигателе системы РОГ со смесителем РГ и турбокомпрессора с ГОТ при установочном УОВТ ®у =12° поворота коленчатого вала (ПКВ) до ВМТ по сравнению с комплектацией двигателя без системы РОГ с серийным турбокомпрессором ТКР 9 при ©у - 2° ПКВ до ВМТ обеспечивает на режиме: п = 1200 мин"1, нагрузка 100 % при уровне выбросов N О,, в 5,17 гДкВтч) на 0,25 больший коэффициент Иусд, на 19,5 гДкВтч) меньший ge, на 1 % большую дымность ОГ и на 0,026 гДкВтч) большие выбросы ТЧ.

■ г/(кВтч)

Рис. 4. Зависимости ^ Кд, вуц И (Хусл = А^гах) для дизеля 6ЧН 13/14, полученные путём изменения степени РОГ урог и установочного УОВТ 0у на режиме п = 1200 мин-1 при нагрузке 100 % в комплектации двигателя: О— - Р с системой РОГ с соплом Вентури и опытным турбокомпрессором ТКР 9;

О-О с системой РОГ со смесителем РГ, дросселированием ОГ на выпуске и

опытным турбокомпрессором ТКР 9; О— Ос системой РОГ с соплом Вентури и турбокомпрессором с ГИТ;

Д-д с системой РОГ со смесителем РГ и турбокомпрессором с ГОТ;

Х-—X без системы РОГ и с серийным турбокомпрессором ТКР 9, УОВТ=vaг.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что наиболее целесообразной комплектацией дизеля 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления с точки зрения достижения наилучших соотношений вмо«/8е и ^Ох/втч является комплектация со смесителем РГ и турбокомпрессором с ГОТ. Суммарные выбросы ВВ с ОГ, определённые в этой комплектации двигателя по испытательному циклу ESC с оптимизированными регулировками степени РОГ и УОВТ составили: ©но* - 4,57 гДкВтч); e-pj = 0,077 гДкВтч); есо = 0,67 г/(кВт-ч). Полученный уровень выбросов ВВ с ОГ соответствует нормативам EURО3.

По результатам экспериментальных исследований с использованием разработанной методики были рассчитаны абсолютные и относительные потери теплоты с ОГ в ТД 6ЧН 13/14 с различными комплектациями системы РОГ. Приведённые на рис. 5 зависимости удельного эффективного расхода топлива g,,, коэффициента Орез., расхода ОГ — Gor» количества поступающей с зарядом в цилиндры теплоты - (2заряда> абсолютных и относительных потерь теплоты с ОГ - Qor отвод., qor отвод, от степени РОГ, определённые на режимах: п = 1700 мин"1, нагрузка 25 и 50 %, подтверждают возможность уменьшения потерь теплоты с выхлопными газами и улучшения топливной экономичности за счёт уменьшения коэффициента избытка воздуха и расхода выхлопных газов при использовании РОГ на режимах малых и средних нагрузок.

Рис. 5. Влияние РОГ на топливную экономичность, величину Ирез , расход выхлопных газов, количество поступающей с зарядом в цилиндры теплоты, абсолютные и относительные потери теплоты с выхлопными газами при работе дизеля 6ЧН 13/14 в различной комплектации на режимах: а) - п = 1700 мин'1, нагрузка 25 %; б) - п = 1700 мин-1, нагрузка 50 %;

10—О с системой РОГ с соплом Вентури и опытным турбокомпрессором ТКР 9; □—□ с системой РОГ со смесителем РГ и турбокомпрессором с ПГТ.

Четвёртая глава содержит результаты расчётной оптимизации конструктивных и регулировочных параметров дизеля 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) с системой РОГ высокого давления, проведенной с помощью программы ДИЗЕЛЬ-РК.

Одной из областей применения двигателя 6ЧН 13/14 являются автомобили для строительно-дорожных работ с грузоподъёмностью до 25 тонн. В связи с тем, что преимущест-

венными режимами работы двигателей, использующихся на автомобилях данного класса, являются режимы, лежащие в области близкой к режимам максимального крутящего момента, для оптимизации был выбран режим: п = 1200 мин"1, нагрузка 75 % от полной.

В начале оптимизации была проведена проверка адекватности математической модели при моделировании рабочих процессов в ТД с системой РОГ высокого давления с соплом Веитури. Сопоставление результатов моделирования процесса сгорания в дизеле 6ЧН 13/14 с экспериментальными данными на режиме п = 1200 мин-1 при нагрузке 75 % как в случае без РОГ, так и при использовании РОГ показало их хорошую сходимость (рис. 6).

350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 Ф-градус ПКВ

Рис. 6. Сопоставление результатов моделирования процесса сгорания в дизеле 6ЧН 13/14 с экспериментальными данными в случае без РОГ и при использовании РОГ

Программа ДИЗЕЛЬ-РК позволяет проводить одновременную минимизацию выбросов NOX и ТЧ с ОГ за счёт использования функции цели (ФЦ) Ж:

ТЧ „ ИОх

SE = C,

тч

ТЧ„

- + СМ

NOxn

■IQ 11

где T4hNOx - текущие значения выбросов ВВ с ОГ, г/(кВтч);

ТЧд = 0,15, NOxg = 7 - «опорные» значения выбросов ВВ с ОГ (нормы EURO 2); Cjy= 1,05, Cf/ox = 1,4 - весовые коэффициенты (данные значения приблизительно уравнивают влияние выбросов NOX и ТЧ с ОГ при поиске оптимального сочетания параметров, с которыми достигаются нормативы EURO 3 и EURO 4).

Степень РОГ, расход поступающего в цилиндры двигателя воздуха и результирующий коэффициент избытка воздуха в цилиндре определяются в программе ДИЗЕЛЬ-РК по уравнениям (5), (4), (3) и (2).

При проведении оптимизации накладывались ограничения на следующие параметры двигателя 6ЧН 13/14:

• максимальное давление циклар2 5 15 МПа;

• максимальное давление впрыскивания топливарепр шах 5 150 МПа;

• температура газов перед турбинойТт £ 970 К;

• перепад между статическим давлением «охлаждённых» РГ и статическим давлением заряда в месте подвода РГ во впускной трубопровод, в частности в горловине сопла Вентури, Дррог > 0;

• эффективное проходное сечение каналов для подвода РГ во впускной трубопровод HfKrr S 700 мм*.

По результатам третьего этапа также накладывались ограничения на выбросы N O x и ТЧ. В связи с необходимостью учёта большого числа параметров и регулировок РП в дизеле с системой РОГ высокого давления их оптимизацию с целью одновременной минимизации выбросов NOx, ТЧ и расхода топлива целесообразно проводить в несколько этапов.

1. Определение оптимального сочетания числа сопловых отверстий в распылителе -ico, закрутки воздушного заряда в цилиндре (вихревое число - Н) и угла наклона топливных струй относительно оси цилиндра - у при выбранных размерах и форме КС с целью достижения высокой топливной экономичности, низких выбросов NOx с ОГ и дымности ОГ. Для корректности расчётов при изменении числа сопловых отверстий пропускная способность распылителя форсунки сохранялась намерено постоянной ц!р = 0,158 мм2. Для выбора угла у были проведены расчеты показателей дизеля с различными его величинами: у = 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90°. Затем при различном числе сопловых отверстий в распылителе: ico = 5 - 8 было проведено сканирование по вихревому числу, результаты которого приведены на рис. 7. Оптимальные величины параметров и определённые с ними показатели двигателя 6ЧН 13/14 приведены в таблице. 660 п

630-

I 600

? 570 ¿540 510 480 J

214 212 ? 210 | 208 ^ 206 bS 204 202 200

_____i ---

\

V h \

о< <* \ \

г ' « s 1 \

" V- "V ICO о —О ico = 7 -□ ico-6 \

O-

O— t

"} ) û— --Ù. ico-: /

✓ / / /

oj ь.. / / / г

/ □

• S f—A A

A r t

/ ' ) ) (

/ / / /

. о J я / / /

ы У л

---3 TS

1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 H • Вихревое число в цилиндре в начале сжатия

Рис. 7. Зависимость показателей дизеля 6ЧН 13/14 от вихревого числа в цилиндре

2. Выбор диаметра горловины сопла Вентури - dr и степени повышения давления в компрессоре - исходя из обеспечения выбранной для данного режима степени РОГ при условии непревышения максимально допустимого, из конструктивных соображений, эффективного проходного сечения каналов для подвода РГ во впускной трубопровод -с целью достижения наилучшей топливной экономичности при наименьших выбросах NOx и ТЧ с ОГ. Для этого было проведено сканирование по я^ с различными диаметрами горловины сопла Вентури: dr = 50, 60, 70, 85 мм (так как в расчетах диаметр сопла Вентури на входе был задан 85 мм, то вариант dr - 85 мм соответствует случаю, когда вместо сопла Вентури используется смеситель РГ) при заданной степени РОГ 20 %. Результаты сканирования приведены на рис. 8. Оптимальные величины параметров и определённые с ними показатели двигателя 6ЧН 13/14 приведены в таблице.

2.04 2.06 2.08 2.1 2.12 2.14 2.16 2.18 2.2 2.22 2.24

Пщ - степень повышения давления в компрессоре

Рис. 8. Зависимость показателей дизеля 6ЧН 13/14 и величины Ц^рг, требуемой для обеспечения степени РОГ 20 %, от %

Результаты оптимизации рабочих процессов транспортного дизеля 6ЧН 13/14

Параметр База Этап № 1 Этап № 2 Этап№3 Этап №4 ФЦ-ge Этап №5 ФЦ-ge

ФЦ-SE ФЦ-ge

Степень РОГ, % 0 20 20 17,1 19,097 18,9 18,9

УОВТ, градус ПКВ до ВМТ -1,6 3,4 3,4 4,6 4,6 4,6 3,6

Диаметр горловины сопла Вентури, мм — 35 85* 85* 85* 85* 85*

Диаметр КС, мм 73,5 88 88 88 88 88 88

Степень сжатия 17,4 17,4 17,4 16,4 17,4 17,4 17,4

Число сопловых отверстий в распылителе 7 7 7 7 7 7 7

Диаметр сопловых отверстий в распылителе, мм 0,2119 0,2119 0,2119 0,2004 0,1904 0,1904 0,1904

Продолжительность впрыскивания, градус ПКВ 20,0 19,92 19,92 21,64 20,17 20,17 20,17

Угол наклона топливных струй у, градус 75 80 80 80 80 80 80

Вихревое число 1,06 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 0,9

Степень повышения давления в компрессоре 1,54 2,08 2,21 2,21 2,21 2,21 2,21

Цикловая подача топлива, г 0,1208 0,1174 0,1174 0,1174 0,1174 0,1174 0,1174

Среднее эффективное давление, МПа 1,12 1,16 1,18 1,18 1,18 1,18 1,19

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч) 209,1 202,0 198,5 199,3 198,2 198,2 197,8

Концентрация NOX, млн 965 614 567 434 454 457 455

Выбросы NOX, г/(кВт-ч) 6,938 4.383 4,245 3,403 3,427 3,465 3,448

Дымность ОГ, ед. по шкале Bosch 0,463 0,701 0,554 0,574 0,491 0,492 0,437

Выбросы ТЧ, г/(кВтч) 0,085 0,131 0,105 0,114 0,092 0,093 0,081

Комплекс суммарных выбросов NOX и ТЧ - SE 1,987 1,791 1,583 1,480 1,333 1,343 1,258

Давление перед впускным коллектором, кПа 148,0 201,8 214,7 214,7 214,7 214,7 214,7

Давление газов перед турбиной, кПа 136,3 216,7 217,7 216,9 217,3 217,4 217,2

HfKPr,MM2 - 189 556 590 609 581 598

Температура газов перед турбиной, К 829 737 706 706 702 702 701

Макс, давление впрыскивания топлива, МПа 88 85 85 90,3 128,8 128,8 129

Расход воздуха через цилиндры, кг/с 0,1847 0,21987 0,23738 0,23890 0,23790 0,23794 0,23792

Результирующий коэффициент избытка воздуха 1,78 1,72 1,86 1,94 1,87 1,89 1,89

Максимальное давление цикла, МПа - 12,22 12,85 12,17 13,43 13,44 12,96

Параметр с индексом «*» означает, что в данном варианте вместо сопла Вентури используется смеситель РГ с диаметром 85 мм.

3. Оптимизация степени РОГ, УОВТ, продолжительности впрыскивания топлива, диаметра сопловых отверстий в распылителе, степени сжатия с целью достижения наилучших между удельными выбросами NOX, ТЧ с ОГ и удельным эффективным расходом топлива. Поиск оптимального сочетания параметров проводился сначала с использованием в качестве ФЦ комплекса SE, а затем с использованием ФЦ ge, и с ограничениями по уровню выбросов NOX — 3,5 г/(кВтч) и выбросов ТЧ - 0,1 г/(кВтч) методом Розенброка. Результаты оптимизации и определённые с ними показатели двигателя приведены в таблице.

4. Оптимизация степени РОГ, УОВТ и степени повышения давления в компрессоре с целью достижения наилучшей топливной экономичности двигателя при выполнении требуемых нормативов по токсичности ОГ. Поиск оптимального сочетания параметров проводился с использованием ФЦ ge и с ограничениями по уровню выбросов NOx - 3,5 г/(кВтч) и выбросов ТЧ - 0,1 г/(кВтч) методом Розенброка. Результаты оптимизации и определённые с ними показатели двигателя 6ЧН 13/14 приведены в таблице.

5. Оптимизация величины закрутки воздушного заряда в цилиндре и УОВТ с целью достижения наилучшей топливной экономичности двигателя при выполнении требуемых нормативов по токсичности ОГ. Поиск оптимального сочетания параметров проводился с использованием ФЦ ge и с ограничениями по уровню выбросов NOX - 3,5 г/(кВтч) и выбросов ТЧ — 0,1 г/(кВт.ч) методом Розенброка. Результаты оптимизации и определённые с ними показатели двигателя 6ЧН 13/14 приведены в таблице.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена организация рабочих процессов в дизеле, базирующаяся на совместном применении РОГ, раннего начала впрыскивания топлива, регулируемого турбонаддува и повышении качества смесеобразования во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя за счёт комплексного подхода к выбору конструктивных и регулировочных параметров двигателя и его топливной аппаратуры. Данная концепция позволяет снижать выбросы ВВ с ОГ в дизеле до уровня перспективных нормативов по токсичности ОГ при сохранении на высоком уровне топливной экономичности двигателя.

2. Применение в транспортном дизеле разработанной организации рабочих процессов позволяет снизить выбросы NOx до уровня нормативов EURO 4 и обеспечить, по сравнению со способом снижения выбросов NOX за счёт позднего начала впрыскивания топлива, более лучшее соотношение между выбросами NOX и топливной экономичностью.

3. Использование в дизеле с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с ГИТ обеспечивает требуемые степени РОГ во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя без использования сопла Вентури. Вместе с этим на режимах высоких нагрузок удаётся, несмотря на РОГ, увеличить количество нагнетаемого в цилиндры двигателя воздуха по сравнению с тем, когда используется нерегулируемый турбокомпрессор.

4. Применение в транспортном дизеле разработанных характеристик управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы обеспечивает одновременное снижение выбросов ВВ с ОГ и улучшение топливной экономичности на всех режимах работы.

5. В дизеле 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления, с точки зрения достижения наилучших соотношений между выбросами NOx, ТЧ и топливной экономичностью, целесообразно использовать смеситель РГ и турбокомпрессор с ШТ. Суммарные выбросы ВВ с ОГ, определённые в этой комплектации двигателя по испытательному циклу ESC с оптимизированными регулировками степени РОГ, УОВТ и коэффициента избытка воздуха, соответствуют нормативам EURO 3.

6. При работе транспортного дизеля 6ЧН 13/14 по внешней скоростной характеристике и обеспечении одинаковых удельных выбросов NOX с ОГ в комплектации двигателя с системой РОГ со смесителем РГ и турбокомпрессором с ГОТ при установочном УОВТ 0у = 12° ПКВ до ВМТ достигается на 7 - 13 г/(кВтч) меньший удельный эффективный расход топлива по сравнению с комплектацией двигателя без системы РОГ и с нерегулируемым турбокомпрессором при ©у = 7,3° ПКВ до ВМТ.

7. Показана возможность достижения наилучших соотношений между удельными выбросами NOx, ТЧ с ОГ и топливной экономичностью (eNOx/g,. и е^с/втчХ а также снижения выбросов NOx до уровня нормативов EURO 4 и выбросов ТЧ до уровня нормативов EURO 3 в дизеле 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления путём применения разработанной методики расчётной оптимизации.

8. Результаты экспериментальных и расчётных исследований подтверждают возможность улучшения топливной экономичности дизеля за счёт уменьшения коэффициента избытка воздуха, расхода ОГ и потерь теплоты с ними при использовании РОГ на режимах малых и средних нагрузок.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Голиков В.П., Гальговский В.Р. Рециркуляция отработавших газов как средство для выполнения нормативов по экологии Евро-3 транспортными дизелями // Актуальные вопросы создания топливоподающих систем транспортных дизелей: Материалы Ме-ждунар. науч.-практ. конф., посвящённой 30-летию Ярославского завода дизельной аппаратуры. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2002. - С. 101 -102.

2. Гальговский В.Р., Голиков В.П. Формирование новой организации рабочих процессов в дизельных двигателях ЯМЗ // Тезисы докладов науч.-техн. конф. «Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса», - М.: Изд-во МАДИ(ГТУ), 2003. - С. 75 - 78.

3. Голиков В.П. Влияние рециркуляции отработавших газов на экономические показатели и потери теплоты с выхлопными газами в дизеле // Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения: Труды Международной науч.-техн. конф. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - С. 173 -176.

4. Голиков В.П., Гальговский В.Р. Улучшение экологических и экономических показателей транспортного дизеля путём применения рециркуляции отработавших газов // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы IX Междунар. науч.-практ. конф. Владим. гос. ун-т. - Владимир, 2003.-С. 320-323.

5. Голиков В.П. К расчёту параметров дизеля с рециркуляцией отработавших газов // Изв. ТулГУ. - Сер. Автомобильный транспорт. - Вып. 7. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. -С. 135-143.

6. Голиков В.П., Гальговский В.Р. Возможности снижения токсичности отработавших газов и повышения топливной экономичности транспортного дизеля за счёт применения рециркуляции отработавших газов // Справочник. Инженерный журнал. - 2003. -№11.-С. 20-22.

7. Голиков В.П. Применение рециркуляции отработавших газов в перспективных транспортных дизелях // Вестник ЯГТУ. - Вып. 4. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004. -С. 133 -137.

Лицензия ПД 00661 от 30.06.2002 г. Печ. л. 1. Заказ 1839. Тираж 100. Отпечатано в типографии Ярославского государственного технического университета г. Ярославль, ул. Советская, 14 а, тел. 30-56-63.

»25766

476

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ТОПЛИВНО

ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Особенности образования токсичных компонентов отработавших газов в дизеле.

1.2. Способы снижения токсичности отработавших газов и улучшения топливной экономичности дизелей.

1.2.1. Формирование оптимальных рабочих процессов в дизеле.

1.2.2. Угол опережения впрыскивания топлива.

1.2.3. Коэффициент избытка воздуха.

1.2.4. Интенсивность «закрутки» воздушного заряда.

1.2.5. Давление впрыскивания топлива.

1.2.6. Количество и диаметр сопловых отверстий в распылителе.

1.2.7. Размеры и форма камеры сгорания в поршне.

1.2.8. Степень сжатия.

1.3. Опыт применения рециркуляции отработавших газов в дизелях

1.3.1. Снижение токсичности отработавших газов при использовании РОГ.

1.3.2. Анализ существующих схем системы РОГ для использования в дизеле с турбонадцувом.

1.4. Анализ математических моделей рабочих процессов дизеля и некоторые результаты их использования.

Выводы к первой главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРСПЕКТИВНОМ ТРАНСПОРТНОМ ДИЗЕЛЕ С

РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

2.1. Совершенствование процессов смесеобразования и сгорания в транспортном дизеле.

2.2. Формирование рабочих процессов в транспортном дизеле при использовании рециркуляции отработавших газов.

2.3. Улучшение топливной экономичности дизеля за счёт уменьшения коэффициента избытка воздуха при использовании РОГ.

2.4. Методика расчёта количества отводимой с ОГ теплоты в дизеле при использовании РОГ.

2.5. Характеристики управления основными регулировками процесса сгорания в транспортном дизеле в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы.

Выводы ко второй главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ С СИСТЕМОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

3.1. Объект исследований и испытательное оборудование.

3.2. Результаты испытаний транспортного дизеля 6ЧН 13/14.

3.2.1. Исследование дизеля в комплектации с системой РОГ и опытным турбокомпрессором ТКР 9.

3.2.2. Исследование дизеля в комплектации с системой РОГ и турбокомпрессором с ПГТ.

3.2.3. Исследование дизеля в комплектации без системы РОГ и с серийным турбокомпрессором ТКР 9.

3.2.4. Индицирование давлений в цилиндре дизеля при использовании РОГ.

3.3. Анализ результатов испытаний дизеля 6ЧН 13/14 с РОГ.

3.4. Расчёт количества отведённой с выхлопными газами теплоты в дизеле при использовании РОГ.

Выводы к третьей главе.

ГЛАВА 4. РАСЧЁТНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ

ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

4.1. Проверка адекватности математической модели при моделировании рабочих процессов в ТД с системой РОГ высокого давления

4.2. Расчётное определение оптимальных конструктивных и регулировочных параметров дизеля с РОГ.

4.2.1. Методика расчётной оптимизации основных параметров рабочих процессов дизеля с системой РОГ высокого давления с соплом Вентури.

4.2.2. Выбор и оптимизация параметров рабочих процессов дизеля

6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления

Выводы к четвёртой главе.

В настоящее время дизельный двигатель занимает доминирующее положение среди существующих энергетических установок с мощностью больше 120 кВт в секторе автомобильного транспорта. Основными направлениями совершенствования показателей транспортных дизелей (ТД) являются: снижение токсичности отработавших газов (ОГ), уменьшение удельного эффективного расхода топлива, уровня вибрации и шумности двигателя, удельной массы двигателя, срока службы моторного масла, а также увеличение литровой мощности, интервала между техническими обслуживаниями, надёжности и ресурса работы двигателя [1, 2, 3, 4].

Во многих больших городах, таких как Берлин, Мехико, Токио, Москва, Санкт-Петербург, Киев, загрязнение воздуха автомобильными выхлопами и пылью составляет, по разным оценкам, от 80 до 95 % от всех прочих загрязнений. Автомобильные выхлопы в городах особенно опасны тем, что загрязняют воздух на уровне человеческого роста. И люди вынуждены дышать воздухом, в котором содержатся вредные для здоровья вещества. В связи с этим уменьшение количества выбрасываемых двигателем в окружающую среду вредных веществ является одной из главных составляющих мер по улучшению здоровья людей.

На протяжении последнего десятилетия основной движущей силой развития двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и в частности ТД, является происходящее через определённые промежутки времени ужесточение нормативных ограничений по токсичности ОГ. Так, например, действующие в Европе нормативы для ТД EURO 3 по сравнению с нормативами EURO 2 характеризуются ужесточением требований по выбросам оксидов азота - NOx на 40 %, «твердых» частиц (ТЧ) - на 50 %, углеводородов - СН на 80 %, монооксида углерода — СО на 100 %. По опыту ведущих зарубежных производителей и исследовательских институтов [5, 6, 7] для достижения ТД нормативов EURO 3 требуется модернизация целого ряда деталей и агрегатов двигателя, а также использование энергоёмкой топливной аппаратуры (ТА) с электронной системой управления процесса топливоподачи. Наряду с необходимостью снижения токсичности ОГ следует учитывать важность снижения финансовых затрат на топливо, которые составляют примерно 30 % всех затрат, идущих на жизненный цикл грузового автомобиля [8].

Как показывает практика, использование традиционных способов снижения токсичности ОГ в ТД, в том числе и за счёт позднего начала впрыскивания > топлива, т.е. уменьшения угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ), приводит, при переходе на более высокий уровень нормативов по экологии, к постепенному ухудшению топливной экономичности двигателя. Поэтому актуальной становится задача снижения токсичности ОГ при сохранении высокой топливной экономичности двигателя. Её решение требует применения в ТД дополнительных систем очистки и нейтрализации токсичных компонентов ОГ, а также, например, системы рециркуляции отработавших газов (РОГ), совместно с оптимизацией конструктивных и регулировочных параметров двигателя.

В настоящее время в нашей стране работы связанные с улучшением экологических и топливно-экономических показателей дизелей ведутся весьма малыми темпами, а результаты последних исследований иностранных фирм по этой же тематике практически недоступны.

Целью диссертационной работы является снижение токсичности отработавших газов транспортного дизеля при сохранении высокой топливной экономичности путём применения РОГ в совокупности с совершенствованием рабочих процессов.

Диссертационная работа направлена на достижение ТД перспективных нормативных ограничений по токсичности ОГ при сохранении высокой топливной экономичности за счёт применения РОГ и оптимизации конструктивных и регулировочных параметров двигателя за счёт проведения численных исследований на математической модели рабочих процессов дизеля с РОГ.

Научная проблема диссертационного исследования формулируется следующим образом. Разработка организации рабочих процессов в ТД при использовании РОГ, с целью совокупной минимизации выбросов NOx, ТЧ с ОГ и удельного эффективного расхода топлива. Оптимизация использования РОГ в ТД в области высоких нагрузок с целью сохранения высокого уровня топливной экономичности и малой дымности ОГ. Проведение численного исследования и оптимизации основных конструктивных и регулировочных параметров дизельного двигателя 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) с системой РОГ.

В связи с многочисленностью параметров, определяющих характер и качество рабочих процессов, решение задачи по их оптимизации с целью достижения наилучших соотношений между выбросами NOx, ТЧ с ОГ и топливной экономичностью является крайне трудной задачей. Для сокращения сроков работ по доводке показателей двигателей и снижения финансовых затрат на их выполнение целесообразно проведение расчётно-оптимизационных исследований с использованием программных продуктов, достоверно моделирующих рабочие процесса дизеля с учётом-РОГ. При этом с целью получения адекватных результатов требуется разработка методики расчётной оптимизации основных параметров дизеля с системой РОГ высокого давления с соплом Вентури, которая позволит провести одновременную минимизацию выбросов NOx, ТЧ с ОГ и расхода топлива.

ПЕРВАЯ ГЛАВА диссертации посвящена вопросам улучшение экологических и топливно-экономических показателей ТД. В ней рассматриваются особенности образования различных токсичных компонентов ОГ. Делается анализ влияния основных конструктивных и регулировочных параметров двигателя и ТА на выбросы вредных веществ (ВВ) с ОГ и топливную экономичность. Предлагаемые в большинстве рассматриваемых работ решения направлены, как правило, либо только на снижение токсичности ОГ, либо только на улучшение топливно-экономических показателей двигателей. В работах В.И. Смайлиса сформулирован важный термодинамический принцип организации оптимального дизельного процесса с точки зрения достижения наилучшего соотношения между топливной экономичностью и выбросами NOx, согласно которому необходимо стремиться получить максимальные среднемассовые температуры в цилиндре при минимальной неравномерности температурного поля. Также представлен обзор эффектов и механизмов воздействия РОГ на процессы сгорания и образования ВВ. Приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований влияния РОГ на показатели двигателя и параметры процесса сгорания. В результате проведённого анализа существующих схем системы РОГ показано, что в дизеле с турбонадцувом и охладителем надувочного воздуха (ОНВ) целесообразно использовать систему РОГ высокого давления с охлаждением рецирку-лируемых газов (РГ). Выполнен анализ отечественных программных продуктов, позволяющих рассчитывать показатели дизельного двигателя на основании математического моделирования его рабочих процессов. В конце главы поставлены задачи исследования.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ предлагается концепция организации рабочих процессов в перспективном ТД на основе применения РОГ и раннего начала впрыскивания топлива, которая позволит уменьшить выбросы всех токсичных компонентов ОГ до уровня перспективных нормативных ограничений по токсичности ОГ при сохранении на высоком уровне топливной экономичности. Данный результат будет достигаться за счёт следующих изменений в процессе сгорания:

• уменьшение количества кислорода в заряде с одной стороны и увеличение количества продуктов сгорания в заряде с другой стороны;

• уменьшение локальной температуры в зоне продуктов сгорания за фронтом пламени;

• уменьшение неравномерности температурного поля в объёме камеры сгорания (КС);

• * более раннее окончание процесса активного тепловыделения;

• повышение среднемассовой температуры и давления газов в цилиндре в период сгорания.

Показана целесообразность применения в ТД с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с переменной геометрией соплового аппарата турбины (ПГТ) с целью обеспечения РОГ на режимах высоких нагрузок и достижения наилучших соотношений между выбросами NOx, ТЧ и топливной экономичностью во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя.

Разработана методика расчёта количества теплоты, отводимой с выхлопными газами в окружающую среду в дизеле с турбонаддувом и «охлаждаемой» РОГ.

Приведены и обоснованы характеристики совместного управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха - а в.зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы. дизеля; способные обеспечить наибольшее уменьшение выбросов всех токсичных компонентов ОГ и улучшение топливной экономичности на всех режимах работы ТД.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приводятся результаты экспериментальных исследований ТД 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) с различными? комплектациями системы РОГ и турбокомпрессорами. Экспериментально подтверждено, что организация рабочего процесса в дизеле на основе совместного применения РОГ и раннего начала впрыскивания топлива позволяет снизить выбросы NOx с ОГ до уровня нормативов EURO 4, а также обеспечивает, по сравнению со способом снижения выбросов NOx за счёт позднего начала впрыскивания топлива, более лучшее соотношение между выбросами NOx и топливной экономичностью. Причём уменьшение выбросов NOx за счёт повышения степени РОГ сопровождается меньшей интенсивностью ухудшения топливной экономичности, чем за счёт уменьшения УОВТ.

Показано, что использование в дизеле с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с ПГТ по сравнению с нерегулируемым турбокомпрессором на режимах высоких нагрузок позволяет за счёт уменьшения пропускной способности турбины скомпенсировать возникающее при РОГ уменьшение количества выпускных газов, проходящих через турбину, и тем самым увеличить количество подаваемого в цилиндры воздуха, а также обеспечить положительный перепад между давлением РГ и давлением наддувочного воздуха после ОНВ в области высоких нагрузок, не прибегая к использованию сопла Вентури.

Установлено, что наилучшей комплектацией дизеля 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления, при которой достигаются наилучшие соотношения между выбросами NOx, ТЧ и топливной экономичностью, является комплектация со смесителем РГ и с турбокомпрессором, с ПГТ. В данной комплектации двигатель 6ЧН 13/14 по токсичности ОГ, соответствует нормативам EURO 3.

Произведены расчёты количества теплоты, отводимого с выхлопными газами в окружающую среду в дизеле с турбонаддувом и системой РОГ, а также определено влияние РОГ и коэффициента избытка воздуха на потери теплоты с выхлопными газами-и топливную экономичность дизельного двигателя.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлена методика расчётной оптимизации конструктивных и регулировочных параметров дизеля при использовании РОГ. По данной методике с использованием «программы ДИЗЕЛЬ-РК проведена оптимизация! параметров и регулировок рабочего процесса дизеля 6ЧН 13/14 (ЯМЗ-7601.10) с системой РОГ высокого давления на режиме п = 1200 мин"1, нагрузка 75 % от полной. Было установлено, что оптимальным вариантом будет применение в дизеле 6ЧН 13/14 смесителя РГ с диаметром 85 мм. Использование в дизеле 6ЧН 13/14 системы РОГ высокого давления и указанных параметров, по сравнению с базовым вариантом двигателя без системы РОГ, позволяет на режиме п = 1200 мин"1 при нагрузке 75 % уменьшить выбросы NOx с ОГ в 2 раза, выбросы ТЧ с ОГ на 5,2 %, удельный эффективный расход топлива примерно на 11 г/(кВт-ч) (на 5,4 %). Полученный уровень выбросов NOx с ОГ соответствует нормативам EURO 4, а выбросов ТЧ нормативам EURO 3.

На защиту автором выносятся:

1. Разработана концепция организации рабочих процессов в дизеле, которая базируется на совместном применении РОГ, раннего начала впрыскивания топлива, регулируемого турбонаддува и повышении качества смесеобразования во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. Данная концепция позволяет снижать выбросы ВВ с ОГ при сохранении высокой топливной экономичности двигателя.

2. Установлена и обоснована целесообразность использования в ТД с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с ПГТ с целью достижения наилучших соотношений между выбросами* NOx, ТЧ с ОГ и топливной экономичностью, а также реализации РОГ в области высоких нагрузок без использования сопла Вентури.

3. Предложены и экспериментально апробированы характеристики совместного управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха в ТД в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы, способствующие снижению < выбросов ВВ с ОГ до уровня перспективных нормативных ограничений и улучшению топливной экономичности на всех режимах работы двигателя.

4. Разработана методика расчётной оптимизации основных конструктивных и регулировочных параметров дизеля с системой РОГ высокого давления с соплом Вентури с целью одновременной минимизации выбросов NOx, ТЧ с ОГ и расхода топлива.

5. Разработана методика расчёта количества теплоты, отводимой с ОГ в окружающую среду в дизеле с турбонаддувом и системой РОГ высокого давления с охлаждением РГ.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложена организация рабочих процессов в дизеле, базирующаяся на совместном применении РОГ, раннего начала впрыскивания топлива, регулируемого турбонадцува и повышении качества смесеобразования во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя за счёт комплексного подхода к выбору конструктивных и регулировочных параметров двигателя и его топливной аппаратуры. Данная концепция позволяет снижать выбросы ВВ с ОГ в дизеле до уровня перспективных нормативов по токсичности ОГ при сохранении на высоком уровне топливной экономичности двигателя.

2. Применение в транспортном дизеле разработанной организации рабочих процессов позволяет снизить выбросы NOx ДО уровня нормативов EURO 4 и обеспечить, по сравнению со способом снижения выбросов NOx за счёт позднего начала впрыскивания топлива, более лучшее соотношение между выбросами NOx и топливной экономичностью.

3. Использование в дизеле с системой РОГ высокого давления турбокомпрессора с ПГТ обеспечивает требуемые степени РОГ во всём поле скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя без использования сопла Вентури. Вместе с этим на режимах высоких нагрузок удаётся, несмотря на РОГ, увеличить количество нагнетаемого в цилиндры двигателя воздуха по сравнению с тем, когда используется нерегулируемый турбокомпрессор.

4. Применение в транспортном дизеле разработанных характеристик управления степенью РОГ, УОВТ и коэффициентом избытка воздуха в зависимости от нагрузочного и скоростного режима работы обеспечивает одновременное снижение выбросов ВВ с ОГ и улучшение топливной экономичности на всех режимах работы.

5. В дизеле 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления, с точки зрения достижения наилучших соотношений между выбросами NOx, ТЧ и топливной экономичностью, целесообразно использовать смеситель РГ и турбокомпрессор с ПГТ. Суммарные выбросы ВВ с ОГ, определённые в этой комплектации двигателя по испытательному циклу ESC с оптимизированными регулировками степени РОГ, УОВТ и коэффициента избытка воздуха, соответствуют нормативам EURO 3.

6. При работе транспортного дизеля 6ЧН 13/14 по внешней скоростной характеристике и обеспечении одинаковых удельных выбросов NOx с ОГ в комплектации двигателя с системой РОГ со смесителем РГ и турбокомпрессором с ПГТ при установочном УОВТ 0У = 12° ПКВ до ВМТ достигается на 7 — 13 г/(кВт-ч) меньший удельный эффективный расход топлива по сравнению с комплектацией двигателя без системы РОГ и с нерегулируемым турбокомпрессором при 0У = 7,3° ПКВ до ВМТ.

7. Показана возможность достижения наилучших соотношений между удельными выбросами NOx, ТЧ с ОГ и топливной экономичностью (eNOx/ge и ешх/етч), а также снижения выбросов NOx до уровня нормативов EURO 4 и выбросов ТЧ до уровня нормативов EURO 3 в дизеле 6ЧН 13/14 с системой РОГ высокого давления путём применения разработанной методики расчётной оптимизации.

8. Результаты экспериментальных и расчётных исследований подтверждают возможность улучшения топливной экономичности дизеля за счёт уменьшения коэффициента избытка воздуха, расхода ОГ и потерь теплоты с ними при использовании РОГ на режимах малых и средних нагрузок.

140

1. Гальговский В.Р. Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей: Дис. . докт. техн. наук. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991. - 64 с.

2. Гальговский В.Р., Долецкий В.А., Малков Б.М. Развитие нормативов ЕЭК ООН по экологии и формирование высокоэффективного транспортного дизеля. Ч. 1. Ярославль: ЯГТУ, 1996. - 171 с.

3. Семенов Б.Н., Павлов Е.П., Копцев В.П. Рабочий процесс высокооборотных дизелей малой мощности. Л.: Машиностроение, 1990. 240 с.

4. Хрящёв Ю.В., Блаженнов Е.И. Электронное управление работой автомобильных двигателей: Учеб. пособие. Ярославль: ЯПИ, 1990. - 92 с.

5. Schittler М., Heinrich R., Treutlein W. Mercedes-Benz Baureihe 500 Le-densdauerabsicherung und Wartungskonsept der neuen V-Motoren fur schwere Nutzfahrzeuge // MTZ. - 1996. - Jg. 57. - № 10. - S. 558 - 559.

6. Griesche D. Стратегии разработок дизельных двигателей для грузовых автомобилей с целью снижения токсичности выхлопа до норм Евро 2 и выше // Матер, конф. фирмы AVL. Ярославль, ОАО «ЯЗТА», 2001. - 14 с.

7. Schittler М., Heinrich R., Kerschbaum W. Mercedes-Benz Baureihe 500 ein neue V-Motorengeneration fur schwere Nutzfahrzeuge // MTZ. — 1996. — Jg. 57. - № 9. - S. 460 — 468.

8. Зельдович Я.Б. Садовников П.Я. Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - 147 с.

9. Звонов В.А. Образование загрязнений в процессах сгорания. Луганск: Изд-во Восточноукраинского государственного университета, 1998. — 126 с.

10. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

11. Звонов В.А., Стюарт, Старкман. Клапан с гидравлическим приводом для отбора проб газа из цилиндра двигателя внутреннего сгорания. Приборы для научных исследований, т. 39, 1968. - № 12. - С. 34 - 48.

12. Звонов В.А., Фурса В.В., Боженок Е.И. Влияние параметров впускного воздуха и противодавления выхлопу на состав отработавших газов дизеля. В кн.: Двигатели внутреннего сгорания. - Харьков: ХГУ, 1974. -Вып. 19.-С. 93-98.

13. Newhall Н.К., Starkman E.S. Direct Spectroscopic Determination of Nitrie Oxide in Reciprocating Engine Cylinders // SAE Technical Paper Series. -1967.-№670122.-18 p.

14. Starkman E.S., Stewart H.E. Zvonov V.A. An Investigation into the Formation and Modification of Emission Precursors // SAE Technical Paper Series. 1969.-№690020.-9 p.

15. Воинов A.H. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. — М.: Машиностроение, 1977. 277 с.

16. Семенов Б.Н., Смайлис В.И., Быков В.Ю., Липчук В.А. Возможности сокращения выброса окислов азота с отработавшими газами быстроходного форсированного дизеля при сохранении высокой топливной экономичности // Двигателестроение. 1986. - № 9. - С. 3 - 6.

17. Klein Н., Geschwindigkeit der Stickoxidbilding im Dieselprozefi mit direkter Einsprizung // MTZ. 1977. - Jg. 38. - № 9. - S. 399 - 408.

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

19. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 376 с.

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

21. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

22. Малов Р.В. и др. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. М.: Транспорт, 1982. - 200 с.

23. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. - 120 с.

24. Малов Р.В. Рабочие процессы и экологические качества ДВС // Автомобильная промышленность. 1992. -№ 9. - С. 10 - 15.

25. Uyehara О.А. Factors that Affect BSFC and Emission for Diesel Engines: Part 1- Presentation of Concepts // SAE Technical Paper Series. 1987. -№870343.-41 p.

26. Кульчицкий A.P. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей.- М.: Академический Проект, 2004. 400 с.

27. Снижение токсичности и повышение эксплуатационной экономичности транспортных энергоустановок. Под ред. А.А. Грунауэра. Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1981. - 144 с.

28. Greeves G., Khan I.M., Wang С.Н.Т., Fenne I. Origins hydrocarbon emission from diesel engines. // SAE Technical Paper Series. 1977. - № 770259. - 8 p.

29. Филипосянц T.P., Кратко А.П., Мазинг M.B. Методы снижения вредных выбросов с отработавшими газами автомобильных дизелей. М.: НИИНАВТОПРОМ, 1979. 64 с.

30. Теория двигателей внутреннего сгорания. / Н.Х. Дьяченко, А.К. Костин, Б.П. Пугачев, Р.В. Русинов, Г.В. Мельников. Под ред. Н.Х. Дьяченко. -JL: Машиностроение, 1974. 552 с.

31. Иванченко Н.Н., Семенов Б.Н., Соколов B.C. Рабочий процесс дизелей с камерой в поршне. JL: Машиностроение, 1972. - 232 с.

32. Автомобильные двигатели / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов и др. Под ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.

33. Лышевский А.С. Системы питания дизелей. — М.: Машиностроение, 1981.-216с.

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

35. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1974. -126 с.

36. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.: МАШГИЗ, 1962. -271 с.

37. Кулешов А.С. Грехов Л.В. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 64 с.

38. Семенов Б.Н., Соколов С.С., Смайлис В.И. Пути совершенствования рабочего процесса дизелей. Л.: Науч. тр. центр, науч.-иссл. дизельн. ин-та, 1984.-С. 43-54.

39. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизе-лестроения // Двигателестроение. 1991. — № 1. — С. 3 - 6.

40. Смайлис В.И. О связи между эффективным КПД дизеля и выходом окислов азота с его отработавшими газами // Энергомашиностроение. -1976.-№8.-С. 43-45.

41. Stumpp G., Polach W., Muller N., Warga J. Fuel-injection equipment for heavy duty diesel engines for U.S. 1991/1994 emission limits // SAE Technical Paper Series. 1989. - № 890851. - 14 p.

42. Herzog P.L. Status und Ptential der Einspritzraten-Verlaufsformung am schnellaufenden direkteinspritzenden Dieselmotor // MTZ. 1996. - Jg. 57. -№ 12.-S. 700-705.

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

44. Дизели. Справочник / Б.П. Байков, В.А. Ваншейдт, И.П. Воронов и др. Под ред. В.А. Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, JI.K. Коллерова. Л.: Машиностроение, 1977. - 480 с.

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

46. Мочешников Н.А., Френкель А.И. Обобщённые зависимости влияния регулировок дизеля на его токсичность и экономические показатели // Автомобильная промышленность. — 1974. — № 11. С. 17-20.

47. Портнов Д.А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия. М.: МАШГИЗ, 1963. - 640 с.

48. Двигатели внутреннего сгорания / А.С. Хачиян, К.А. Морозов, В.Н. Лу-канин и др. Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. Шк., 1985. - 311 с.

49. Чернышев Г.Д., Хачиян А.С., Пикус В.И. Рабочий процесс и теплона-пряжённость автомобильных дизелей. М.: Машиностроение, 1986. -216 с.

50. Пути уменьшения выбросов NOx и «твердых» частиц // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р. И. Давтяна. М.: Информцентр НИИД, 1997. - Вып. 22. -С. 37-59.

51. Schittler М., Heinrich R., Hase F.W. Leistungsmerkmale der neun Nutzfahr-zeugmotoren OM 501 LA und OM 502 LA von Mercedes-Benz // MTZ. -1996. — Jg. 57. № 11.-S. 612-618.

52. Хачиян A.C., Гальговский B.P., Никитин C.E. Доводка рабочего процесса автомобильных дизелей. — М.: Машиностроение, 1976. 104 с.

53. Свиридов Ю.Б., Малявинский JI.B., Вихерт М.М. Топливо и топливопо-дача автотракторных дизелей. — JL: Машиностроение. 1979. — 248 с.

54. Файнлеб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. Д.: Машиностроение, 1990. — 352 с.

55. Крутов В.И. и др. Топливная аппаратура автотракторных двигателей. -М.: Машиностроение, 1985. 208 с.

56. Грехов JT.B., Марков В.А., Павлов В.А., Сиротин Е.А. Улучшение экономических и экологических показателей дизелей путём интенсификации процесса топливоподачи // Грузовик. — 2002. № 8. - С. 36 - 37.

57. Марков В.А., Мальчук В.И., Девянин С.Н., Сиротин Е.А. Повышение эффективности подачи и распыливания топлива в дизелях // Грузовик. — 2003.-№ 6.-С. 30-32.

58. Девянин С.Н., Марков В.А., Сиротин Е.А. Совершенствование процессов топливоподачи и смесеобразования дизелей // Грузовик. 2003. - № 11. -С. 21-26.

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

60. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей. М.: Легион-Автодата, 2001. — 80 с.

61. Грехов Л. В. Топливная аппаратура с электронным управлением дизелей и двигателей с непосредстенным впрыском бензина. Учебно-практическое пособие. М.: Легион-Автодата, 2001. - 176 с.

62. Актуальные вопросы создания топливоподающих систем транспортных дизелей: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию ЯЗДА. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2002. -С. 19-33.

63. Симпозиум фирмы AVL 29-30 мая 2001 г., г. Ярославль // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р. И. Давтяна. М.: Информцентр НИИД, 2001. - Вып. 39. -С. 75-85.

64. Блинов А.Д., Голубев П.А., Драган Ю.Е. и др. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков / Под ред. B.C. Папонова и A.M. Минеева. М.: НИЦ «Инженер», 2000.-332 с.

65. Токсичность отработанных газов двигателей автотракторного типа и средства её снижения / О.И. Демочка, Ю.Я. Соколов. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1974.-43 с.

66. Бабаев А. И. Новый дизель ОМ611 фирмы «Mercedes-Benz» // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р. И. Давтяна. — М.: Информцентр НИИД, 1998. -Вып. 26.-С. 3-28.

67. Decker R., Schmoeller R., Precher К. Einfluss der Kraftstoffhochdruckein-spritzung auf die Verbrennung im Dieselmotor // MTZ. 1990. - Jg. 51. -№ 9.-S. 388-394.

68. Strobel M., Durnholz M. Schadstoffininderungspotential hochaufgeladener Nfz-Di-Dieselmotor // MTZ. 1996. - Jg. 57. - № 6. - S. 336 - 340.

69. Kamimoto T. Comparative Study of Low versus High Pressure Injection for Diesel Engines // Tokyo Institute of Technology. 1993.

70. Гальговский B.P. Особенности потерь теплоты с отработавшими газами в дизеле с непосредственным впрыском без наддува // Двигатели внутреннего сгорания. Сборник науч. труд. Ярославль: ЯПИ, 1985.-С. 14-25.

71. Гальговский В.Р. Распределение основных потерь теплоты при тепловыделении в дизеле с непосредственным впрыском // Двигателестроение. — 1985. —№4.-С. 6—11.

72. Гальговский В.Р., Чернышев Г.Д., Бессонов Н.И. Взаимосвязь индикаторного КПД с процессами тепловыделения и параметрами внутрицилиндрового пространства дизеля // Двигателестроение. — 1987. — № 7. -С. 4 9.

73. Гальговский В.Р. Совершенствование организации рабочего процесса автомобильных дизелей с камерой в поршне при использовании организованного движения заряда. Дис. . канд. техн. наук. М.: МАДИ, 1972. -212 с.

74. Гальговский В.Р. Оптимизация отношения хода поршня к диаметру цилиндра и размеров камеры сгорания дизеля с непосредственным впрыскиванием U Двигателестроение. 1990. - № 3. - С. 3 - 8.

75. Гальговский В.Р. Тепловые потери в камере сгорания дизеля с непосредственным впрыском // Двигателестроение. 1983. - № 6. - С. 53 - 58.

76. Гальговский В.Р. Об особенностях формирования показателей дизеля с непосредственным впрыском // Теплонапряженность поршневых двигателей. Сборник науч. труд. Ярославль: ЯПИ, 1978. - С. 76 - 87.

77. Смайлис В.И. Рециркуляция отработавших газов как средство сокращения выбросов окислов азота дизелями // Снижение загрязнения воздуха в городе выхлопными газами автомобилей. М.: НИИНавтопром, 1971. -С. 118-126.

78. Needham J. R., Doyle D.M., Nicol A. J. The Low NOx Truck Engine // SAE Technical Paper Series. 1991. -№ 910731. - 10 p.

79. Ladommatos N., Balian R., Horrocks R., Cooper L. The effect of exhaust gas recirculation on combustion and NO\dx emissions in a high-speed direct-injection diesel engine // SAE Technical Paper Series. 1996. 960840. - 16 p.

80. Ladommatos N., Abdelhalim S. M., Zhao H., Hu Z. The dilution, chemical, and thermal effects of exhaust gas recirculation on diesel engine emissions

81. Part 2: Effects of carbon dioxide // SAE Technical Paper Series. 1996. -№961167.-P. 63-75.

82. Ladommatos N., Abdelhalim S. M., Zhao H., Hu Z. The dilution, chemical, and thermal effects on exhaust gas recirculation on diesel engine emissions -Part 3: effects of water vapor // SAE Technical Paper Series. 1997. -№971659.-P. 221-232.

83. Ladommatos N., Abdelhalim S. M., Zhao H., Hu Z. Effects of EGR on Heat Release in Diesel Combustion // SAE Technical Paper Series. 1998. -№980184.- 15 p.

84. Ladommatos N., Abdelhalim S. M., Zhao H., Hu Z. The effects on diesel combustion and emissions of reducing inlet charge mass due to thermal throttling with hot EGR // SAE Technical Paper Series. 1998. -№980185.-9 p.

85. Mattes P., Remmels W., Sudmanns H. Untersuchungen zur Abgasruckfuhrung am Hochleistungsdieselmotor // MTZ. 1999. - Jg. 60. - № 4. - S. 234 - 243.

86. Remmels W., Velji A. EinluB der Abgasruckfuhrung auf die RuBemission // MTZ. 1996. - Jg. 57. - № 3. - S. 144 - 152.

87. Анфимов B.M., Крутов А.И., Сайкин A.M., Френкель А.И. Методика определения параметров, характеризующих рециркуляцию при испытании дизелей / Пути снижения токсичности отработавших газов дизелей. — М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1977.-С. 13-16.

88. Havenith С., Needham J.R., Nicol A.J., Such С.Н. Low Emission Heavy Duty Diesel Engine for Europe // SAE Technical Paper Series. 1993. - № 932959. -12 p.

89. Montgomery D.T., Reitz R.D. Six-mode cycle evaluation of the effect of EGR and multiple injections on particulate and NOx emissions from a D.I. diesel engine // SAE Technical Paper Series. 1996. - № 960316. - 20 p.

90. Zelenka P., Aufinger H., Reczek W., Cartellieri W. Cooled EGR A key technology for future efficient HD diesels // SAE Technical Paper Series. -1998. - № 980190. - 13 p.

91. Schneider W., Stockli M., Lutz Т., Eberle M. Hochdruckeinspritzung und Ab-gasrezirkulation im kleinen, schnellaufenden Dieselmotoren mit direkten Ein-sprizung // MTZ. 1993. - Jg. 54. - № 11. - S. 588 - 599.

92. Заявка 10113449 Германия, F02M 25/07. Двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором / Sams Т., Cartellieri W.; AVL List GmbH.

93. Заявка 1026385 ЕПВ, F02D 41/30. Internal combustion engine / Sasaki S., Ito Т., Yoshizaki K.; Toyota Motor Corp. Ltd.

94. Пат. 6286312 США, F02B 37/013. Arrangement for a combustion engine / Bertilsson B.-I.; Volvo.

95. Scania un R nouveau // Revue Technique diesel. 2004. - № 247. - P.l 4 - 21.

96. Losing K-H., Lutz R. Einhaltung zukunftiger Emissionsvorschriften durch gekuhlte Abgasriickfuhrung // MTZ. 1999. - Jg. 60. - № 7/8. - S. 470 - 475.

97. Suzuki Т., Kakegawa Т., Hikino K., Obata A. Development of diesel combustion for commercial vehicles // SAE Technical Paper Series. 1997. — № 972685. - 19 p.

98. Gleisberg Т., Lorenz C., Laue H., Regelklappe in Kunststofftechnik zur Dosierung der Abgasriickfiihrmenge in Dieselmotoren // MTZ. 2001. -Jg. 62.-№ 4.-S. 302-304.

99. Разработка дизелей с неразделённой камерой сгорания для легковых автомобилей // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р. И. Давтяна. М.: Информцентр НИИД, 1993.-Вып. 5.-С. 54-79.

100. Новый дизель ОМ 602ДУ 29LA фирмы Mercedes-Benz // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания /

101. Под ред. Р.И. Давтяна. М.: Информцентр НИИД, 1996. - Вып. 17. -С. 26-39.

102. Новый дизель V6 фирмы Audi // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р.И. Давтяна. — М.: Информцентр НИИД, 1998. Вып. 27. - С. 30 - 62.

103. Новый дизель ОМ 611 фирмы Mercedes-Benz // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р.И. Давтяна. М.: Информцентр НИИД, 1998. - Вып. 26. -С. 3-28.

104. ElsaBer A., Braun R., Jensen Н. Luftversorgungsmodule fur die neuen Com-mon-Rail-Dieselmotoren OM 611 und OM 612 von DaimlerChrysler // MTZ.- 2000. Jg. 61. - № 3. - S. 158 - 162.

105. Hadler J., Westphal C., Schmidt-Loose K., Kohn S., Scher U. Der V10 TDI- Motor // MTZ. 2000. - Special Edition. - 25 Jahre Dieselmotoren von Volkswagen. - S. 38 - 49.

106. Пат. 6564784 США, F02M 25/07. Устройство для регулирования рециркуляции отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания / Yasu-yuki О., Fumihide S., Yoshiki К., Toshihiko N., Takahisa I.; Komatsu Corp. Ltd.

107. Пат. 6267106 США, F02M 25/07. Induction venturi for an exhaust gas recirculation system in an internal combustion engine / Feucht D.; Caterpillar Inc.

108. Suzuki Т., Kakegawa Т., Hikino К., Obata A. Development of diesel combustion for commercial vehicles // SAE Technical Paper Series. 1997. -№ 972685. - 19 p.

109. Мозер Ф. Тенденции развития тяжелонагруженных дизельных двигателей автомобилей для коммерческого использования // Доклад на конференции фирмы AVL List GmbH. Москва, ОАО «ЗИЛ», 1999. - 10 с.

110. Пат. 6233936 США, F02M25/07. Internal combustion engine with exhaust with gas recirculation / Haakanson N.O.; Volvo.

111. Le gamme moteur s'etoffe chez MAN // Revue Technique diesel. -.2004. -№246.-P. 14-17.

112. Автомобильный справочник. Перевод с англ. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. - 896 с.

113. Pulse EGR system unveiled // Diesel Progress. 2000. — № 5 - 6. — S. 78-79.

114. Пат. 0150010 ВОИС, F02M25/07. Способ и устройство управления РОГ в ДВС / Loennqvist Т.; Scania.

115. Пат. 2004028052 Япония, F02M 25/07. Система рециркуляции отработавших газов для дизеля с турбокомпрессором / Aoyanagi Y., Misawa М.; Shin АСЕ.

116. Пат. 5711154 США, F02M 25/07. Supercharged multicylinder internal combustion engine with exhaust recycling / Schoenfeld D., Freitag M., Baechle В.; MTU.

117. Гладков О.А., Лерман Е.Ю. Создание мапотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990. - 112 с.

118. Красовский О.Г., Берман А.А., Матвеев В.В. Применение программ численного моделирования рабочего процесса дизелей // Труды ЦНИДИ «ЭВМ в исследовании и проектировании двигателей внутреннего сгорания». Л.: ЦНИДИ, 1986. - С. 100 - 111.

119. Гончар Б.М. Применение ЭВМ в дизелестроении // Труды ЦНИДИ «Ди-зелестроение». — Л.: Машиностроение, 1974. С. 187 - 192.

120. Красовский О.Г. Численное моделирование нестационарных процессов в газовоздушном тракте двигателя // Труды ЦНИДИ «Совершенствование и создание форсированных двигателей. Л.: ЦНИДИ, 1982. - С. 83 - 93.

121. Иванченко Н.Н., Красовский О.Г.,Соколов С.С. Высокий наддув дизелей. -Л.: Машиностроение, 1983. — 198 с.

122. Новиков Л.А., Вольская Н.А. Моделирование рабочего процесса и эмиссии окислов азота (NOx) малотоксичного дизеля с рециркуляцией отработавших газов, обогащенных кислородом // Двигателестроение. 1996. -№ 1.-С. 13-18.

123. Новиков Л.А. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей // Двигателестроение. — 2002. — № 2. С. 23 - 27.

124. Ильин С.И., Столбов М.С., Абаляева И.И. Выбор параметров топливной аппаратуры перспективного двигателя 6ЧН 13/14 // Двигателестроение. -1991.-№ 12.-С. 29-32.

125. Лышевский А.С. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками. М.: Машгиз, 1963.-180с.

126. Гаврилов В.В. Методы и средства повышения качества смесеобразования и сгорания в дизеле. // Двигателестроение. 2003. - № 3. - С. 27 - 31.

127. Гаврилов В.В. Кинетический анализ химических реакций, протекающих в период задержки воспламенения топлива в дизеле // Тез. докл. IV меж-дународн. конф. по неравновесным процессам в соплах и струях. М.: МАИ, 2002.- С. 150-151.

128. Гаврилов В.В. Кинетика процессов воспламенения и горения топлива в дизеле с объёмным смесеобразованием // Авиационно-космическая техника и технология: Сб. науч. тр. VII международн. конгресса двигателе-строителей. Харьков: ХАИ, 2002. - С. 43 - 45.

129. Кулешов А.С. Грехов Л.В. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 64 с.

130. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 686 с.

131. Кулешов А.С. Расчетно-экспериментальный выбор параметров рабочего процесса 4-х тактного среднеоборотного комбинированного ДВС: Дисс. . канд. техн. наук. М.: МВТУ, 1986. 122 с.

132. Velji A., Danckert B. Verbrennungsentwiclung mit einem Common-rail-Einspritzsystem // MTZ. 1997. - Sonderausgabe. - S. 38 - 42.

133. Гальговский B.P., Бессонов Н.И., Скрипкин И.К., Величко В.П. Проблемы выполнения и влияние нормативов «Евро-2» на формирование новой конструкции транспортного двигателя // Автомобильная промышленность. 1998. - № 4. - С. 7 - 11.

134. Голиков В.П. Применение рециркуляции отработавших газов в перспективных транспортных дизелях // Вестник ЯГТУ. Вып. 4. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004. - С. 133 - 137.

135. Голиков В.П. К расчёту параметров дизеля с рециркуляцией отработавших газов // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. - Вып. 7. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - С. 135 - 143.

136. Голиков В.П., Гальговский В.Р. Возможности снижения токсичности отработавших газов и повышения топливной экономичности транспортного дизеля за счёт применения рециркуляции отработавших газов // Справочник. Инженерный журнал. 2003. № 11. - С. 20 - 22.

137. Muntean G.G. A Theoretical Model for the Correlation of Smoke Number to Dry Particulate Concentration in Diesel Exhaust // SAE Technical Paper Series. 1999. -№. 1999-01-0515 -P. 7.

138. Воронков H.A. Экология общая, социальная, прикладная. М.: Агар, 1999.-424 с.

139. Schindler W., Nost М., Thaller W., Luxbacher Т. Stationare und transiente messtechnisch Erfassung niedriger Rauchwerte. // MTZ. 2001. - Jg. 62. -№ 10. - S. 808-815.