Исследование особенностей сгорания газовых топлив, используемых в двигателях внутреннего сгорания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат технических наук Гогиберидзе, Олег Эристович

• Гогиберидзе, Олег Эристович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гогиберидзе, Олег Эристович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ГАЗОВЫХ ТОПЛИВ В ДВС

1.1. Альтернативные топлива для автомобильных двигателей

1.2. Рабочие процессы двигателя при работе на газовых топливах

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Описание модельной камеры сгорания постоянного объема

2.1.1. Камера сгорания

2.1.2. Система питания камеры сгорания

2.1.3. Оптическая система

2.1.4. Система зажигания

2.2. Методика определения основных характеристик горения газовых смесей в турбулентном режиме

2.2.1. Определение параметров турбулентности

2.2.2. Определение степени расширения смеси

2.2.3. Регистрация изменения давления

2.2.4. Тарировка датчика давления

3. ОСОБЕННОСТИ ГОРЕНИЯ ГАЗОВЫХ ТОПЛИВ

3.1. Ламинарные и турбулентные скорости горения

3.2. Обоснование способа моделирования условий работы реального двигателя

3.3. Влияние критерия Льюиса при горении углеводородов с

различными молекулярными свойствами

Выводы по третьей главе

4. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИСТОЧНИКА ЗАЖИГАНИЯ С ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИЕЙ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ РАЗРЯДА НА РАБОТУ ДВС

4.1. Влияние характеристик источника зажигания на воспламенение и стабильность процесса сгорания в ДВС

4.2. Экспериментальная установка газового двигателя, работающего на базе дизеля КамАЗ

4.3. Влияние параметров искрового разряда на мощностные, экономические и экологические показатели двигателя КамАЗ

4.4. Влияние параметров искрового разряда на нестабильность последовательных циклов газового двигателя КамАЗ

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКЕЛЬНОГО ЗАЖИГАНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕКОТОРЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ

5.1. Анализ работ, посвященных форкамерно-факельному зажиганию углеводородных топлив

5.2. Методика проведения экспериментов по факельному зажиганию в камере сгорания постоянного объема

5.3. Экспериментальная установка и методика испытания форкамерного двигателя

5.3.1. Работа форкамерной системы

5.3.2. Система впрыска топлива

5.4. Процесс сгорания в форкамере

5.5. Результаты экспериментов

5.6. Определение суммарного коэффициента избытка воздуха

6. ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование особенностей сгорания газовых топлив, используемых в двигателях внутреннего сгорания»

ВВЕДЕНИЕ

Все возрастающие темпы промышленного развития, огромные масштабы в освоении природных ресурсов страны, расширяющаяся с каждым годом внешняя и внутренняя торговля невозможны без мощного развития транспорта. Особую роль в обеспечении нормальной жизни и развития экономики приобрел автомобильный транспорт.

Автомобильный транспорт потребляет значительную часть углеводородных топлив нефтяного происхождения. Общая мощность автомобильных двигателей в мире равна примерно 11 млрд. кВт (15 млрд. л.с.) при среднем потреблении 0,2 кг топлива на 1 л.с. в час.

Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Доля вредных выбросов с отработавшими газами автомобильных двигателей составляет 39-63 % общего загрязнения окружающей среды [32] .В связи с быстрым ростом автомобильного парка и его концентрацией в крупных городах и промышленных центрах встал вопрос о необходимости резкого снижения загрязнения биосферы вредными выбросами и рационального использования топливных ресурсов, в частности нефти, потребление которой с каждым годом возрастает.

Энергетические и экологические проблемы приобретают в настоящее время первостепенное значение и должны рассматриваться в тесной взаимосвязи.

По мнению большинства ученых, в ближайшие 25-30 лет основной силовой установкой на автомобильном транспорте останется поршневой двигатель внутреннего сгорания. Поэтому, в связи с загрязнением атмосферы и ограниченностью нефтяных ресурсов во всех промышленно развитых странах, в последние годы все большее внимание уделяется экономии топлива и снижению

токсичности отработавших газов двигателей. Это достигается различными способами, вплоть до использования газовых топлив и топлив ненефтяного происхождения.

Актуальность проблемы повышения экономичности и снижения токсичности выхлопных газов ДВС связано с расширением диапазона используемых смесей бедных составов. В настоящее время одним из основных путей удовлетворения этим требованиям считается применение газовых топлив. На основе анализа результатов экспериментальных данных по сопоставлению скоростей турбулентного горения и пределов поджигания в ИХФ РАН была выдвинута гипотеза о том, что в диапазоне смесей бедных составов наиболее рационально могут быть использованы топлива, более легкие, чем кислород, такие как водород и метан. Бензиновые топлива, как состоящие из углеводородов, более тяжелых, чем кислород, более эффективно горят в диапазоне богатых составов. Такие особенности горения связываются в предложенной гипотезе с влиянием "избирательной" диффузии недостающего более легкого компонента. В смесях водорода и метана оба эти газа являются недостающими в диапазоне смесей бедных составов, там, где "избирательная" диффузия более легкого компонента обогащает участки фронта пламени большой кривизны. Наоборот, в богатых смесях бензиновых топлив недостающим более легким компонентом является кислород, избирательная диффузия которого и приводит к локальному обеднению и увеличению скоростей горения.

Цель работы - исследование особенностей горения метана и водорода как более легких, чем кислород, газовых топлив, а пропана и бутана - как боле тяжелых. Изыскание способа интенсификации сжигания бедных смесей в двигателе с форкамерой (ФК) и без нее. Использование в качестве основного топлива в форкамерном двигателе более тяжелого

углеводородного топлива (газоконденсат ГК), а метана и пропана - в качестве - форкамерного топлива.

Научная новизна. Выявлены причины горения крайне бедных составов газовых топлив с воздухом, в особенности метана, связанные с влиянием диффузионно-тепловых явлений или с избирательной диффузией недостающего более легкого компонента в зону пламени.

Показано, что топлива тяжелее кислорода легко поджигаются и горят в смесях богатых составов, где недостающим более легким компонентом является кислород, а избирательная диффузия кислорода приводит к локальному обеднению смеси и, соответственно, к локальному увеличению скорости горения.

Предложено объяснение изменения турбулентной скорости горения от времени на основе анализа изменения радиуса пламени на начальном участке распространения ламинарного пламени в зависимости от изменения кривизны пламени.

Практическая ценность заключается в обосновании преимуществ использования для ДВС газовых топлив, особенно метана, в сравнении с пропаном и бутаном, и с жидкими нефтяными топливами. Разработаны научно-технические принципы применения метана в двигателях с искровым зажиганием с целью решения вопросов снижения токсичности и повышения топливной экономичности путем расширения диапазона используемых смесей бедных составов.

• Снижение концентрации вредных веществ в отработавших газах (ОГ);

• Уменьшение требуемой энергии разряда для поджига бедных смесей топлив легче кислорода;

• Показано, что при увеличении энергии искрового разряда для богатых смесей метана, угол опережения зажигания уменьшается до 7° (для газового двигателя КамАЗ);

• Осуществлен поджиг газоконденсата в одноцилиндровом отсеке двигателя с помощью факела, в конце впрыска топлива, где в качестве форкамерного топлива были использованы метан и пропан. В отличие от бензина был осуществлен поджиг бедных смесей газоконденсата вплоть до асум=2,8-2,9, то есть крайне бедных составов;

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на научном семинаре в МГТУ им. Баумана (1997 г.) и на семинарах и заседаниях кафедры "Автотракторные двигатели" МАДИ (1993 г., 1994 г., 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы три печатные работы. Автор принимал участие при выполнении двух хоздоговорных тем.

Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержит 2 таблицы, 81 иллюстрацию. Список использованной литературы содержит 102 наименования, из них -20 иностранных.

На защиту выносятся:

• Влияние роли диффузионно-тепловых явлений (избирательной диффузии) при горении смесей различных газовых топлив, в особенности метана;

• Способы моделирования условий работы реального двигателя на модельной камере сгорания;

• Влияние параметров искрового разряда на показатели газового двигателя КамАЗ и поджиг бедных смесей в модельной камере сгорания для разных энергий искрового разряда (Еир);

• Результаты экспериментального исследования форкамерного двигателя при использовании в качестве основного топлива

газоконденсата, а в качестве дополнительного - метана, пропана и бензина;

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю чл.-корр. РАН Валентину Николаевичу Луканину и ведущему научному сотруднику ИХФ РАН Владимиру Петровичу Карпову, а также всему коллективу группы за оказанную всестороннюю помощь при проведении экспериментов и написании диссертации.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ГАЗОВЫХ ТОПЛИВ В две

1.1. Альтернативные топлива для автомобильных двигателей

Интенсивное развитие автомобильного транспорта сопровождается потреблением большей части добываемой в мире нефти. При использовании автомобилями топлив нефтяного происхождения в атмосферу выбрасывается масса вредных веществ, оказывающих нежелательное воздействие на здоровье людей и окружающую среду.

Охрана окружающей среды рассматривается как важная задача, от решения которой зависит здоровье нынешнего и будущих поколений.

Первые поршневые двигатели внутреннего сгорания во второй половине XIX века были, как известно, двигателями газовыми. С появлением жидкого нефтяного топлива и двигателей с воспламенением от сжатия, весьма экономично работающих на этом топливе, в первой половине XX века газовые двигатели уступили свое место жидко-топливным.

Промышленный выпуск газобаллонных автомобилей, работающих на газе, был начат еще в довоенный период.

Большие запасы природного газа, высокие темпы его добычи и создание развитой сети магистральных газопроводов открывают широкие возможности для повсеместного использования сжатого природного газа (СПГ) и сжиженного нефтяного газа (СНГ) в качестве нефтяного топлива.

Для крупных городов основным источником загрязнения среды является автомобильный транспорт. Рост автомобильного парка связан, в известной мере, с плотностью заселения городов. Автомобиль, как источник загрязнения воздушной среды, отличается рядом особенностей: отработавшие газы представляют собой чрезвычайно сложную смесь

токсичных компонентов; численность автомобилей в крупных городах быстро увеличивается, а вместе с тем непрерывно растет и суммарный выброс вредных продуктов в атмосферу, при этом в условиях городской застройки затрудняется их рассеивание.

В России разработано и освоено производство практически всех базовых моделей автомобилей и автобусов, работающих на СПГ и СНГ. Дальнейшее развитие охватывает работы по переводу дизелей на газовое топливо.

Дизель является отличной базой для создания высокоэффективного газового двигателя, несмотря на то, что характер рабочего процесса при переводе дизеля на газ принципиально меняется.

Особенно важно для решения экологических проблем крупных городов рекомендовать перевод (конвертацию) на газ дизелей всех транспортных средств, работающих в черте города. В первую очередь, это относится к двигателям городских автобусов, грузовых автомобилей, строительных и дорожных машин [6].

Для применения природного газа (ПГ) в качестве топлива на автомобильном транспорте не требуется его существенной технологической обработки. В этом заключается одно из основных преимуществ использования ПГ. Газовые топлива и, прежде всего, СПГ, СНГ и водород рассматривают в качестве реальных заменителей жидких нефтяных топлив.

Сравнение этих видов топлива по затратам, отнесенным к равному количеству содержащейся в топливе энергии, показывает, что стоимость синтетического жидкого топлива в 3-4 раза, метанола в 2,5 раза больше, чем сжатого природного газа [1,11].

Внедрение газовых двигателей в значительной мере способствует также достаточная простота из унификации с жидко-топливными двигателями. При этом высокие качества газа, как моторного топлива,

обеспечивают повышение некоторых важных эксплуатационных показателей двигателей при переводе их на газ. Газовые двигатели просты по устройству, надежны в работе и долговечны [48, 57].

Характерным свойством газового топлива являются его антидетонационные свойства, характеризуемые высоким октановым числом.

Выгодные свойства газа как моторного топлива начали находить достаточно полную реализацию в конструкции и эксплуатационных показателях газовых двигателей.

На практике можно руководствоваться данными рис. 1-01, согласно которым степень сжатия при работе двигателя на метане может доходить до 15, а на пропане - до 10 при температуре смеси на входе в двигатель не более 40°С.

Применение природного газа в качестве топлива является весьма эффективным с точки зрения улучшения экологической ситуации, при условии его правильной разработки и эксплуатации. Использование природного газа позволяет также уменьшить выбросы углекислого газа, способствующего созданию "парникового эффекта" при его накоплении в верхних частях атмосферы, что, в свою очередь, оказывает негативное влияние на климат планеты. (Для стехиометрических смесей по проценту для дизельного топлива С02 - 13%, для бензина СО2 - 12,7%, для метана - 9,5%).

Как было показано в работе [Баевич В.Я., Исамухамедов B.C., Карпов В.П. "Физика горения и взрыва", 1992, т. II, №11, стр. 1575-1579] при горении метана в выхлопных газах концентрация этилена и ацетилена на порядок меньше, чем при горении других топлив. По современным представлениям этилен и ацетилен являются звеньями в образовании канцерогенных составляющих.

метан —»—пропан

1°,С

Рис. 1-01. Допустимая степень сжатия в экспериментального одноцилиндрового двигателя "Рикардо" в зависимости от температуры смеси I на входе в двигатель при питании его метаном и пропаном при а=1.

Природный газ представляет собой перспективное альтернативное топливо для транспортных средств (запас СН4 в России составляет 33% от мировых). Благодаря относительно низкой стоимости его применение снизит потребление жидкого углеводородного топлива. Одновременно с экономией жидкого топлива увеличивается существенно (в 1,5-2 раза) срок службы двигателя, возрастает периодичность замены масла в нем.

Применение СПГ и СНГ в качестве моторного топлива позволяет существенно снизить токсичность отработавших газов (ОГ) по основным контролируемым параметрам: окиси углерода (СО) в 2-3 раза, окисям азота (NOx) в 1,2-2,0; углеводородов (СН) в 1,2-1,4 раза. В ОГ газобаллонного автомобиля не содержатся вредные соединения свинца [12, 32, 99,100].

В США, в Юго-Западном НИИ (SWRI), в целях снижения эмиссии токсичных веществ дизельными ДВС для работы в тяжелых условиях был разработан способ организации процессов сгорания с использованием бедных и сверхбедных горючих смесей. Разработанный способ организации рабочего процесса проверялся на ДВС такого же класса путем проведения испытаний на токсичность ОГ в циклическом неустановившемся режиме в соответствии с Федеральной методикой испытаний FTP. В таблице в скобках указаны цифры, соответствующие удельному содержанию СН в ОГ.

Таблица 1. Результаты испытаний.

Вредные компоненты ОГ СН СО NOx Твердые частицы

Результаты испытаний 2,3 20,8 2,3 од

Требования на 1994 г. стандарта ЕРА 2 17,5 2 0,1

При конвертации ДВС большое сомнение вызвала возможность концентрации в ОГ ЫОх. Известно, что при работе ДВС на бедной горючей смеси скорость образования Ж)х в основном зависит от максимальной температуры газов в цилиндре и концентрации О2.

Из исследований видно, что для поддержания эмиссии ЫОх на определенном заданном уровне необходимо ограничить допустимую величину максимальной температуры сгорания. По мнению исследователей, проблему лимитирования уровня эмиссии М)х можно решать через оптимизацию состава горючей смеси, угла опережения зажигания и скорости сгорания при одновременном ограничении максимальной температуры сгорания [76, 97].

Среди токсичных веществ, наиболее гигиенически значимых, является окись углерода, которая содержится в ОГ в достаточно больших количествах (до 12% при а«0,7) [12, 75]. Данная величина характерна для отработавших газов бензиновых двигателей при работе на богатых смесях. В составе ОГ имеются также окислы азота (в первую очередь окись и двуокись), альдегиды, спирты, предельные, непредельные и ароматические углеводороды, а также алканы и другие углеводороды, многие из которых являются канцерогенами. Важное гигиеническое значение имеют сернистые соединения, цианистый водород, кселол, формальдегид, ацетон, этилен, ацетилен, фенол, бутан, изобутан, октан, пропан, метилбутан, гексан и др. При работе двигателя на этилированном бензине в ОГ поступают также и соединение свинца [59, 102].

В атмосферном воздухе ОГ вступают в фотохимические реакции, в результате которых образуются фотооксиданты, обладающие сильными окислительными свойствами. К этим веществам, способным оказывать раздражающие и общетоксическое действие на человеческий организм, относятся также озон, органические перекиси, нитраты и свободные радикалы [18].

В связи с загрязнением атмосферы и ограниченностью нефтяных ресурсов во всех промышленно развитых странах в последние годы все большее внимание уделяется экономии топлива и снижению токсичности ОГ двигателей. Это достигается различными способами, например: усовершенствованием рабочих процессов двигателей, снижением механических и топливных потерь, улучшением аэродинамических параметров транспортных средств, применением электронного управления, использованием газовых топлив ненефтяного происхождения, применением разных оптимальных систем зажигания и т.д.

Наиболее перспективными видами моторных топлив в настоящее время являются:

• газовое топливо (СПГ, СНГ);

• топливные смеси;

• синтетические топлива (спирты, водород и его добавки);

С целью снижения вредного воздействия ОГ автомобилей на окружающую среду все шире применяются газовые топлива - сжатый природный газ (СНГ). Преимущество газового топлива по сравнению с бензином существенно: добыча газа требует меньших трудовых и материальных затрат. На газомобилях увеличивается срок службы двигателя, свечей зажигания, в 2-3 раза сокращается расход моторного масла, снижается токсичность ОГ.

В таблице 2 приведены некоторые физико-химические свойства альтернативных топлив.

Наряду с положительными качествами природный газ характеризуется и отрицательными.

Таблица 2. Некоторые физико-химические свойства альтернативных

топлив.

водород метан пропан бензин

молекулярная масса 2 16 44 89

плотность при нормальных условиях, кг/м3 0,08 0,7 1,96 720-750

низшая теплота сгорания, МДж/кг 10,79 35,82 118,6 44,0

теплоемкость при постоянном давлении и •5 объеме, Дж/м 1,277 0,904 1,549 1,181 4,128 3,756

температура горения, К Т0=300 и Р0=100 кПа 2300 2150 2200 2470

пределы горючести в смеси с воздухом (по объему), % 4,0-70,0 5,0-15,0 «2,0 0,6-6,0

При сохранении неизменной степени сжатия перевод бензиновых двигателей на газовое топливо приводит к снижению их мощности и экономичности, уменьшение мощности двигателя объясняется увеличением объемного содержания природного газа в топливо-воздушной смеси по сравнению с содержанием в ней бензина. Отмечаются также плохие пусковые качества двигателя.

Недостаткам горючих газов по сравнению с жидкими нефтяными топливами является также сравнительно меньшая теплота сгорания единицы объема. Особенно заметен этот недостаток для сжатых природных газов.

К газовым топливам относится и водород.

Интерес водороду как моторному топливу обусловлен его высокими энергетическими показателями, отсутствием вредных веществ в продуктах

сгорания, кроме ]МОх, и, главное, практически неограниченной сырьевой базой. Водород характеризуется наиболее высокими энергомассовыми показателями среди химических топлив, низшая теплота сгорания молекулярного водорода составляет 119,9 мДж/кг. В то же время из-за низкой плотности водород по объемной теплопроизводительности уступает большинству жидких и газообразных топлив, что и является основной причиной снижения мощности двигателя при переводе на водород.

С воздухом водород устойчиво воспламеняется в широком диапазоне концентраций, - вплоть до а = 10. Столь низкий предел воспламенения обеспечивает работу водородного двигателя на всех скоростных режимах в широком диапазоне изменения состава смеси (до а = 5), в связи с этим мощность водородного двигателя может изменяться качественным регулированием.

Водородно-воздушные смеси характеризуются высокой скоростью сгорания в двигателе. Скорость нарастания давления в цилиндре водородного двигателя при работе на стехиометрических смесях примерно в три раза выше по сравнению с бензиновым аналогом. При обеднении смеси скорость снижается и при а = 1,9 достигает значений, соответствующих работе на стехиометрических бензино-воздушных смесях.

Детонационно-подобные явления, характерные для работы двигателя на водороде, изучены недостаточно. Согласно большинству данных водород начинает детонировать при степенях сжатия 8 = 6 в широком диапазоне а.

По данным [77] критическая степень сжатия при стехиометрическом составе водородно-воздушных смесей не превышает 4,7, что соответствует октановому числу по исследовательскому методу 46, в то время как при

а = 3,5 она достигает 9,4 и октанового числа 114. Таким образом, при достаточном обеднении смеси возможно бездетонационная работа водородного двигателя в широком диапазоне степени сжатия.

В составе ОГ водородного двигателя внутреннего сгорания в основном за счет отсутствия углерода в топливе отсутствует СО и СН, а если и присутствует незначительное их количество, то за счет сгорания углеводородных смазок, попадающих в камеру сгорания.

Максимальный выброс оксидов азота вследствие более высоких температур сгорания водорода превышает выбросы МОх бензиновым двигателям (с обеднением смеси выбросы оксидов азота у водородного двигателя быстро снижаются).

Высокая реакционная способность водорода приводит к проскокам пламени во впускной трубопровод, преждевременному воспламенению и жесткому сгоранию топливных смесей. Этого недостатка можно избежать, если модифицировать подающую систему водорода в двигатель.

В настоящее время для подачи водорода в двигатель применяют следующие способы: впрыск во впускной трубопровод, модифицированный карбюратор, индивидуальное дозирование водорода во впускной клапан каждого цилиндра, непосредственный впрыск под высоким давлением в камеру сгорания.

Предпочтительнее организовать впрыск водорода непосредственно в камеру сгорания. При этом полностью исключаются проскоки пламени во впускной трубопровод, а максимальная мощность двигателя не только не снижается, но может быть повышена на 10-15%.

Было бы неправильным считать, что все проблемы, перечисленные здесь, в первую очередь по охране окружающей среде, в связи расширяющейся автомобилизацией будут решены автоматически.

Последние достижения науки и производства создают благоприятные условия и неограниченные возможности для

предотвращения опасного загрязнения окружающей среды. Однако реализация этих возможностей требует настойчивых и объединенных усилий многих специалистов: автомобилестроителей, автотранспортников, гигиенистов, градостроителей и других. На основании изложенных в разделе материалов желательно вкратце рассмотреть некоторые вопросы, связанные с рабочими процессами двигателя при работе на газовых топливах.

1.2. Рабочие процессы двигателя при работе на газовых топливах

Известно, что в настоящее время всесторонне проводится большая работа по переводу бензиновых двигателей автотранспортных средств на газовое топливо. Во многих случаях указанный перевод заключается в установке дополнительной газовой аппаратуры без существенного изменения самой конструкции двигателя. При этом реализуется рабочий процесс с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением топливо-воздушной смеси от постороннего источника зажигания.

По способу воспламенения рабочей смеси газовые двигатели можно разделить на двигатели с искровым зажиганием, с зажиганием от воспламеняющей дозы жидкого топлива, с факельным зажиганием. Эти способы зажигания в значительной мере определяют такие параметры двигателя, как степень сжатия, коэффициент избытка кислорода, среднее индикаторное давление, момент зажигания или подачи запальной дозы топлива и удельный расход газа [84].

К недостаткам применения газового топлива, как уже отмечалось, следует отнести пониженную по сравнению с бензином, на 4-6% объемную теплоту сгорания стехиометрической топливо-воздушной смеси

(при этом 9,5% рабочей смеси составляет горючий газ) и увеличенную продолжительность начальной фазы горения.

Эффективным средством компенсации потерь мощности газового двигателя является наддув с охлаждением сжатого воздуха. Снижение мощности также может быть компенсировано впрыскиванием жидкого газа во впускной трубопровод и использованием его скрытой теплоты парообразования или подачей газообразного топлива во впускной трубопровод под давлением [24]. Последующее расширение газа непосредственно во впускном трубопроводе способствует охлаждению заряда, что приводит к улучшению наполнения цилиндров ДВС и повышению детонационной стойкости [85].

Детонационную стойкость газовых топлив принято оценивать метановым числом. В качестве одного из компонентов эталонной смеси используется метан, обладающий самой высокой стойкостью к детонации из всех применяемых на автомобильном транспорте углеводородов, в качестве легко детонирующего компонента - водород.

Метановое число испытуемого газа соответствует объемному содержанию (в процентах) метана в эталонной смеси его с водородом, которая при работе специального газового двигателя на выбранных режимах вызывает такую же детонацию, как и испытуемое газовое топливо.

Метановые числа некоторых газов приведены в таблице 3.

Воспламенение рабочей смеси от сжатия, используемое в дизелях, осуществить в газовых двигателях не удается из-за высокой температуры самовоспламенения газа (950-1020 К) в конце такта сжатия.

Таблица 3. Метановые числа некоторых газов.

Газ Метановое число

Водород 0

Бутан 10,5

Пропан 35,0

Этан 43,0

Окись углерода 73,0

Метан 100,0

Таким образом, очевидным преимуществом использования метана в качестве топлива для ДВС, наряду с его широкой доступностью, является его высокое метановое число, которое позволяет повысить степень сжатия в ДВС по сравнению с бензиновыми двигателями и в результате улучшить экономичность двигателя.

Одной из проблем при использовании газового топлива в ДВС является повышенные выбросы с отработавшими газами несгоревших углеводородов в режимах малых наполнений, т.е. при сгорании забалластированных газовоздушных смесей.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Для изучения характеристик сгорания различных топлив для ДВС использовались следующие установки:

• камера сгорания постоянного объема с искровым зажиганием;

• камера сгорания с турбулизаторами;

• камера сгорания с форкамерно-факельным зажиганием;

• одноцилиндровая двигательная установка "Вокеша";

• одноцилиндровая форкамерно-двигательная установка.

В перечисленных установках метан сравнивался с водородом, пропаном, бутаном, бензином и др. топливами. Были применены следующие методы исследования горения:

• скоростная киносъемка с помощью теплеровской оптической установки;

• регистрация осциллограмм давления;

• поджигание горючих смесей искровым разрядом с варьируемыми параметрами;

• форкамерно-факельное зажигание с гомогенным и расслоенным зарядом;

• моделирование условий работы реального двигателя.

2.1. Описание модельной камеры сгорания постоянного объема

В данной работе часть исследований были проведены со свободным пламенем, распространяющемся в замкнутом объеме в условиях неподвижной или турбулизированной среды. Условия замкнутого объема для исследования турбулентного горения также были использованы в работах [50, 51, 60].

Методика исследования содержит одновременную регистрацию изменения давления в камере сгорания постоянного объема и кинорегистрационное наблюдение за формой пламени в ней.

Экспериментальная установка состоит из следующих основных частей:

• камера сгорания постоянного объема, в которой создается поле определенной турбулентности;

• система регистрации изменения давления в камере сгорания с помощью пъезодатчиков и катодного осциллографа;

• система кинорегистрации распространения пламени в камере сгорания, состоящая из оптической системы и скоростной кинокамеры типа СКС-1;

Вспомогательные устройства для питания камеры сгорания смесью, система зажигания и автоматика, обеспечивающая необходимую последовательность включения аппаратуры [34].

Ниже описываются вышеуказанные основные части используемой установки и их принцип действия.

2.1.1. Камера сгорания

Схематический разрез камеры сгорания представлен на рис. 2-01. Внутренняя полость камеры сгорания имеет почти сферическую форму. Наблюдение за распространением сферического пламени, осуществляемое с помощью скоростной киносъемки, проводилось через два плоскопараллельных оптических стекла 2. Диаметр просматриваемого поля равен 100 мм. Поле турбулентности создается четырьмя турбулизаторами 1, приводимыми во вращение электромоторами 4 (типа МУ-100АП), постоянного тока.

ПЪ*Ъ0К&0рЦ9§ЬШ CÍC4Q

Монометр

PppkQMtpttoft Qcxoinofi смесь смесь

Рис.2-02. Система питания форкамеры.

Поджигание смеси производится электродом 5 в центре камеры сгорания. В камере сгорания установлен пъезодатчик ЦТС-19 (цирконат титанита свинца) 3, регистрирующий изменения давления в камере сгорания.

Для измерения ионизированного тока в камере сгорания имеется ионизационный зонд 7, торец которого может быть установлен в любой точке камеры сгорания. Заполнение камеры сгорания исследуемой смесью и откачка продуктов сгорания осуществляется через кран 6.

Камеры сгорания, используемые в опытах с турбулизаторами, подробно описаны в работе [34]. В центральной части камеры сгорания создается достаточно изотропное равномерное поле турбулентности, интенсивность которого однозначно определяется скоростью вращения турбулизаторов. Поле турбулентности было измерено электротермоанемометром ЭТА-2А [61]. Этим же прибором замерялась турбулентность в одноцилиндровом отсеке двигателя "Вокеша". Интенсивность турбулентности и интегральные масштабы полностью совпадают в двигателе и модельной камере сгорания.

2.1.2.Система питания камеры сгорания

Схема системы питания форкамеры изображена на рис.2-02. Откачка системы производится форвакуумным насосом 6, заполнение камеры сгорания исследуемыми смесями производится через систему трубопроводов из баллона, в котором они были заранее составлены. Гомогенные смеси исследуемых газов необходимого состава с различными окислительными атмосферами составлялись под давлением каждого компонента в баллоне с объемом от 0,5 до 40,0 литров, с последующей выдержкой их до полного смешения от трех до десяти суток в зависимости от размера баллона и конечного давления составляемой смеси. Время

полного смешения смеси в баллоне до начала исследования определялась по зависимости Смолуховского [35]:

X2

2Б

р

М (2.1)

где X - наибольший линейный размер баллона, см;

^1.75

Ор = —- коэффициент диффузии;

Т - температура смеси, К;

Р - максимальное давление смеси в баллоне, МПа;

Например, в баллоне с объемом 40 литров, высотой 100 см и при начальном давлении смеси 1 МПа, время полного смешения, согласно (2.1) составляет:

а 1002смМ0 , 1л5 1<100 _ л

г =-г—^ = 5 -10 с = 138.8 час (более 5 суток);

2-0.1см/ /с

Для баллонов меньших размеров время полного смешения соответственно меньше.

Ниже приводится пример расчета и методика составления газовых смесей. Расчет производится по объемным долям компонентов, составляемой смеси.

Таким образом, для того, чтобы составить смесь СН4+2*1,0*(02+3,76К2) необходимо в вакуумированный баллон сначала запустить метан с давлением 1,0 атм = 0,1 МПа, после чего добавить воздух с давлением 10,68 атм = 1,068 МПа. Исходя из конкретных размеров баллона, в котором составляется смесь, с помощью выше принятой зависимости (2.1) можно определить время полного смешения смеси в баллоне.

Составить смесь СН4+2*1,0*(02+3,76М2) при То = 293К и Р0 = 745 мм.рт.ст. 1= 1,0 атм = 0,1 МПа

Молярная доля метана в составляемой смеси

---=---= 0.095

1 + 2-1.0(0 2 +3.76К2) 1 + 2-1.0(1 + 3.76)

Выходит, что в составной части смеси метан должен составлять 9,5%.

Допустим, в вакуумированный сосуд мы запускаем метан с давлением 1,0атм = 0,1 МПа. Необходимо найти избыточное давление воздуха Рв запускаемое в этот сосуд, чтобы получить в нем искомую смесь. Согласно, определенной доли метана, мы можем написать следующее соотношение:

Рсн4 _ 9.5 745 _ 9.5

— —^ —

РСН4 +735.5-РВ 100 745 + 735.5 -Рв 100

Здесь 735,5мм рт.ст. - техническая атмосфера

Из последнего соотношения получаем Р =9,68атм=0,968Мпа.

2.1.3.Оптическая система

Оптическая система установки изображена на рис. 2-03. Киносъемка процесса распространения пламени производилась по шлирен-схеме в параллельном пучке света. Источником света служила ртутная лампа 1. Зажигание лампы осуществлялась током высокого напряжения. Параллельный пучок света, в котором рассматривается исследуемый объект 4, образуется после прохождения света через фокусирующий объектив 3, диафрагму 2 и телеобъектив 3 (типа - телемар Т-7, Б= 1000мм). Дальнейшая фокусировка производится вторым телеобъективом 3. Киносъемка производилась скоростной камерой СКС-1 со скоростью съемки до 2000 кадров в секунду. В качестве "ножа" оптической системы используется диск, диаметр которого равен сечению пучка света в фокальной плоскости.

Рис.2-03. Оптическая схема установки.

1-ртутная лампа. 2-диафрагма. 3-длинофокусный объектив типа Т-7, Р= 1000мм. 4-камера сгорания. 5- нож. 6- кинокамера.

ю

ЧО

В качестве примера на рис.2-04 приводятся кинокадры ламинарного пламени смеси 2Н2+0,189*(02+3,76К2) в камере сгорания постоянного объема. Время между двумя последующими кадрами при этом равно 0,9 мс. На рис.2-05 приведены аналогичные кадры турбулентных пламен для трех значений интенсивности.

2.1.4.Система зажигания

Для поджига метано-воздушных смесей богатых составов как и для поджига околопредельных по составу или давлению смесей других горючих, требуется выполнения определенных условий, связанных с энергией разряда, расстоянием между электродами и т.д. По этой причине была разработана система зажигания, позволяющая получить разряды с различной энергией и различной продолжительности [23]. Схема данной системы представлена на рис.2-06. Система подачи состоит из двух совместно работающих систем: система предварительного пробоя искрового промежутка импульсом высокого напряжения с начальным током разряда и последующей подпиткой энергией через созданный ионизированный искровой шнур. Такая подпитка происходит при относительно низком напряжении (в данной схеме от 100 до 500 В) током значительной величины. Накопителем энергии в схеме пробоя является катушка зажигания, в схеме подпитки - емкость. Задающий сигнал на управляющий электрод тиристора КУ-202К поступает с управляющей кнопки КН. Передний фронт сформированного импульса открывает тиристор КУ-202К, в результате обеспечивается накопление энергии в индуктивности катушки. Одновременно из накопительных конденсаторов формируется обычный импульс высокого напряжения, приложенный к свече зажигания.

Рис.2-04. Кинокадры ламинарного пламени.

Смесь - 2Нг +0,189 (Ог +3/76Ыг). Время между двумя последующими кадра мн-0,9мс.

Рас,2-05. Кинокадры турбулентных пламен, для 1рех значений интенсивности турбулентности.

Рис. 2-06. Система зажигания для получения разрядов с различной энергией.

и> м

Электрод поджига соединяется с положительной обкладкой накопительных конденсаторов через четырехслойный диод типа КЦ-106Г. В момент высоковольтного разряда четырехслойный диод отпирается и накопительная емкость разряжается через предварительно ионизированный искровой промежуток, создавая тем самым дополнительный подвод энергии в эту зону. Увеличение емкости до 10 мкф приводит к увеличению продолжительности разряда примерно до 800 мкс.

Без подпитки продолжительность разряда менее 100 мкс. Увеличение давления газа в камере сгорания на порядок приводит к некоторому увеличению продолжительности разряда и снижению максимального значения напряжения на масштабном сопротивлении, хотя качественно характер разряда при этом не меняется. При увеличении межэлектродного расстояния продолжительность разряда снижается.

2.2. Методика определения основных характеристик горения газовых смесей в турбулентном режиме

2.2.1.Определение параметров турбулентности

В настоящее время теория турбулентности для стационарного газового потока разработана довольно детально. Турбулентная скорость и представляется в виде наложения на среднюю скорость потока и беспорядочных пульсаций различных направлений, так, что мгновенное значение скорости в какой-то точке определяется в виде:

и = и + и', (2.2)

где И' - пульсационная составляющая турбулентной скорости.

В статистической теории турбулентности в качестве основных характеристик рассматриваются также следующие величины:

л/и^ - среднеквадратическое значение пульсационной скорости или абсолютные значения интенсивности турбулентности;

- относительная интенсивность турбулентности;

£ - масштаб турбулентности, определяемый из корреляции между пульсационными скоростями в различных точках пространства в данный момент времени, либо в одной точке в различные моменты времени.

Существует несколько способов измерения турбулентности. Выбор электротермоанемометрии был связан с тем, что эта методика наиболее полно разработана как для потока, так и для турбулентного движения в замкнутом объеме в работах Е.С. Семенова [62, 63]. Как известно, термоанемометрия основана на зависимости теплоотдачи нагретой нити от скорости потока, причем применение электронной усилительной аппаратуры сводит влияние тепловой инерции нити до очень малой величины. Это позволяет производить измерения в большом диапазоне частот скоростей. В качестве чувствительного элемента - нити, была использована тонкая вольфрамовая проволока диаметром 11 мк и длиной около 3,5 мм. Нить была включена в одно из плеч моста термоанемометра и находилась в режиме постоянного сопротивления. Баланс моста поддерживался автоматически путем включения его в цепь отрицательной обратной связи усилителя.

Конструкция корпуса насадки позволяет перемещать нить вдоль оси камеры, поворачивая ее на любой угол вокруг оси корпуса насадки. Кроме того, была предусмотрена возможность перестановки самого корпуса в различные отверстия в дне камеры сгорания. Все это позволило детально обследовать поле турбулентности в камере в пределах рассматриваемого радиуса сферы камеры сгорания.

В условиях отсутствия направленного потока понятие относительной интенсивности турбулентности по существу не применимо. Поскольку высокочастотные пульсации также вносят свою долю в процесс турбулентной диффузии, то общей мерой интенсивности турбулентности в

этих условиях следует считать пульсационную скорость U's, определяемую из выражения:

= (2.3)

где U' - среднее значение пульсации;

|U'| - среднее значение интенсивности турбулентности.

Изменение и'£, являющееся единственно располагаемым для контроля параметром, в зависимости от напряжения на электромоторах турбулизаторов представлено на рис. 2-07.

Изменение U'£ в различных равноудаленных от центра точках камеры сгорания, т.е. при г = const, не превышает 25% (рис. 2-08). Таким образом, поле турбулентности, создаваемое вращением четырех турбулизаторов, в рабочем диапазоне радиусов достаточно изотропно и однородно.

Отсутствие направленного потока в центральной рабочей части камеры сгорания также было подтверждено опытами Е.С. Северина по сносу искрового шнура [64].

2.2.2.Определение степени расширения смеси

При переходе от видимых скоростей распространения пламени в камере сгорания постоянного объема к скоростям горения относительно свежей смеси необходимо определение величин степени расширения смеси f

Для начальных участков, где ^^/р j < 0,07, степень расширения смеси определялась из следующего выражения:

о

где т|т - коэффициент изменения числа молей смеси при горении.

ц. ОД

Рис.2-07. Изменение пульсационной скорости в зависимости От напряжения на моторчиках турбулизаторов модельной камеры сгорания.

1,0 ? 0,5

о

"о"

-О

о

90 V3

Рис.2-08. Изменение и^ в различных точках модельной камеры сгорания.

Известно, что приближенное выражение для доли сгоревшего газа в камере сгорания постоянного объема имеет вид [44]:

(2.5)

^ Р-Р; п = — = -

V Р -Р

е 1

Доля газа п, при сгорании которой в камере сгорания создается давление Р, до зажигания занимает сферический объем VI с радиусом п. Согласно (2.5) можно написать:

21 Я

(2.6)

где К - радиус камеры сгорания.

Ре - максимальное давление горения в конце распространения пламени, определяемое из следующего выражения:

Р (т Л

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Гогиберидзе, Олег Эристович

6. ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

В данной работе исследовано влияние диффузионно-тепловых явлений на процесс горения при сопоставлении метана как перспективного топлива для ДВС (СН4 легче, чем кислород) и для сравнения исследовалось горение таких горючих газов и топлив, как пропан, бутан, водород, бензин.

В результате рассмотрения представленного в работе материала можно сделать следующие выводы:

1. показано преимущество использования в диапазоне бедных составов топлив легче кислорода, Н2 и СГЦ. Данное преимущество заключается в более высоких турбулентных скоростях выгорания в смесях метана и водорода бедных составов. Для пропана, наоборот, богатые смеси горят быстрее бедных. На малых наполнениях диффузионно-тепловые явления при горении проявляются наиболее резко. В отличие от бензиновых двигателей, работающих в указанных режимах наиболее устойчиво на обогащенных бензином составах, в случае использования метана в качестве топлива более выгодные условия создаются при работе на стехиометрических и обедненных составах смесей, где выше скорость пламен, и, следовательно, работа ДВС устойчива. Основной причиной, затрудняющей поджигание богатых смесей метана, являются диффузионно-тепловые явления, приводящие к переобогащению локальных зон, особенно проявляющиеся в начальной стадии процесса горения при большой кривизне фронта пламени, при горении околопредельных смесей. Кроме того, на богатых пределах для смесей метана растет толщина зоны пламени.

2. Моделирование условий работы реального двигателя осуществляется снижением доли азота в воздухе так, чтобы ламинарные скорости горения и температура продуктов горения совпадали с соответствующими значениями ламинарной сокрости и температуры продуктов горения для пламен в условиях конца хода сжатия в ДВС. Определены нормальные скорости горения метана, пропана, бутана и т.д. в зависимости от начальных условий и состава горячих смесей при различных отношениях N2 и 02. Установлено, что богатые смеси пропана и бутана поджигаются при больших разбавлениях продуктами горения, чем смеси метана. Бедные смеси метана поджигаются меньшими энергиями разряда и при больших пульсационных скоростях, чем бедные смеси пропана, бутана и более тяжелых углеводородных топлив. Срыв турбулентного горения в бедных смесях метана происходит при большем разбавлении, чем в богатых смесях. Для пропана срыв турбулентного горения происходит при большем разбавлении продуктами горения для богатых смесей, чем для бедных.

3. В богатых смесях метана и в бедных смесях пропана и бутана обнаружен "перелом" зависимости радиуса сферы ламинарного пламени от времени, связанный с локальным переобогащением зоны горения метаном и локальным переобеднением зоны горения бедных смесей пропана и бутана кислородом при большой кривизне фронта пламени.

4. При конвертации автомобильных дизелей без наддува на питание природным газом с искровым зажиганием, внешним смесеобразованием, количественным регулированием и высокой степенью сжатия (s=13) обеспечивается достижение мощности и максимального крутящего момента не ниже, чем у базового дизеля. Близким к дизельному оказывается значение при полном открытии дроссельной заслонки эффективного КПД.

5. Обеднение смеси до а=1,5-1,6 обеспечивает снижение концентрации окислов азота в выхлопных газах практически на порядок по сравнению с а=1,08-1,15. Поэтому на всех частичных нагрузочных режимах газового двигателя необходимо обеспечивать а= 1,5-1,6. При коэффициенте избытка воздуха а=1,6 вполне приемлемая нестабильность последовательных циклов обеспечивается не только при полном, но и при частичном дросселе.

6. Повышение энергии разряда не оказывает заметного влияния на мощность и экономические показатели, но обеспечивает заметное снижение параметров, характеризующих нестабильность последовательных циклов, и концентрацию N0 и СН в выпускных газах.

7. Показано, что одним из основных и наиболее важных параметров, определяющих закономерности факельного поджигания, является скорость истечения факела, контролируемая объемом форкамеры и сечением сопловых отверстий. Кроме того, на скорость истечения влияют также состав форкамерной смеси (температура продуктов горения и ламинарная скорость горения) и начальное давление.

8. Осуществлен поджиг тяжелого углеводорода - газоконденсата (ГК), топлива широкого фракционного состава с широким интервалом температур выкипания. На одноцилиндровом двигателе с впрыском в основную камеру ГК поджиг осуществляется с помощью форкамеры с использованием в нем бензина, метана и пропана. Использованием в качестве форкамерного топлива метана и пропана дополнили многотопливный процесс факельного зажигания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гогиберидзе, Олег Эристович, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахметов JI.A., Иванов В.Н., Ерохов В.И. Экономическая эффективность и эксплуатационные качества газобаллонных автомобилей.

Т.Узбекистан, 1984. 191 с.

2. Брилинг Н.Р., Вихерт М.М., Гутерман И.И. Быстроходные дизели. Машгиз, 1951.

3. Буез Х.А. Влияние искрового разряда на показатели двигателя. Автореф. дисс. канд. тех. наук. МАДИ. 1997.

4. Бетев A.C., Карпов В.П. и др. Влияние продуктов горения и добавок паров воды на турбулентное горение смесей метана. Физика горения и взрыва. 1986. N 2. 32-35 с.

5. Барейлатт Г.И., Зельдович Я.Б., Истратов А.Г. О диффузионно-тепловой устойчивости ламинарного пламени . Проблемы Математики и теоретической физики. 1962. N 4. 21-26 с.

6. Багдасаров И.Г., Хачиян A.C. и др. "Разработка и реализация принципа конвертации дизелей в газовые двигатели с искровым

зажиганием". Тема N Б551891. М., 1991.

7. Вардосанидзе З.Р. "Особенности горения легких газовых топлив". Автореф.дисс.канд.тех.наук. МАДИ. 1998.

8. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М., Машиностроение, 1977. 288 с.

9. Вуйтицкий С., Лежански Т. и др. Определение турбулентных скоростей выгорания в поршневом двигателе. Archivum Cjmbustionis. 1982. t.2.N3/4. 149-157 с.

10. Воинов А.Н., Соколик A.C. Детонация в моторе с искровым зажиганием. Техника воздушного флота. 1936. N 3. 29-31 с.

11. Генкин К.Н. Газовые двигатели. М., Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962.

12. Газобалонные автомобили. Е.Е. Ерохов., Б.Д. Колубаев., В.И. Ерохов и др. М., Машиностроение, 1989.

13. Гуссак JI.A. Новый принцип воспламенения и горения в двигателях. Изв. АН.СССР. сер. Энергетика и транспорт. 1965. N 4 98-110 с.

14. Гуссак JI.A. О форкамерно-факельном иницировании лавинной активации горения. Горение и взрыв. Материалы 3-го Всесоюзного Симпозиума по горению и взриву: М., Наука, 1972. 404-409 с.

15. Гуссак JI.A. 113940 от 02.10.56.Г. СССР. Способ форкамерно-факельного зажигания в ДВС.

16. Гуссак JI.A., Гуссак Д. А. Новая конструктивная схема форкамерного двигателя с отсекающейся форкамерой и с расслоением рабочей смеси. Автомобильная промышленность. 1965. N 12. 3-8 с.

17. Гуссак JI.A., Карпов В.П., и др. Влияние режима работы на концентрацию углеводородов в выхлопных газах автомобильных двигателей при искровом и факельном зажигании. Archivum Termodynamik i Spalania. 1978. т.9. N 2. 347-358 с.

18. Дмитриев М.К., Тубернский Ю.А. Автомобильный транспорт и охрана окружаюшей среды крупных городов. Автомобильный транспорт. 1985. N5. 31-35 с.

19. Диплом на науч. открытие N 142 с приоритетом. Высокая химическая активность продуктов непольного сгорания богатой углеводородной смеси. Гуссак JI.A. (СССР). 1952. зарег. 16.04. 74. N 38 от 15.10.74.

20. Дожд A.B. Автомобильные и авиационные двигатели. М., Л., Госмашметиздат,1933. 427 с.

21. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. М., Изд. АН СССР, 1944. 40 с.

22. Итоги науки и техники, сер. Двигатели внутренного сгорания, т. 4. М., ВИНИТИ. 1985. 136 с.

23. Исследование воспламенителей смеси с высокой энергией: Отчет о НИР, ИХФ.АН.СССР. NTP 81011241, Инв. N0286 0 026957. М., 1985. 38 с.

24. Исамухамедов B.C. "Влияние диффузионно-тепловых явлений при использовании метана в качестве топлива". Аврореф. дисс. канд. тех. наук. Москва 1993.

25. Исследование процессов воспламенения околопредельных метановоздушных смесей многокомпонентным комбинированным искровым разрядом с варьируемими характеристиками. Отчет о НИР. ИХФ.АН.СССР. N ГР 81011241. Инв N 0285 0 072984. М., 1985. 8-12 с.

26. Исследование воспламенителей смеси с высокой энергией. Отчет о НИР. ИХФ.АН.СССР. N ГР 81011241. Инв N 0286 0 026957. М., 1985. 532 с.

27. Иноземцев H.H. Изв. вузов сер. "Авиационная техника". 1958. N 4. 8-11 с.

28. Иливанов В.Д. Улучшение показателей работы ДВС при использовании электронной системы зажигания с накоплением энергией в емкости. ДИС. УКД 61-86-5/3443.

29. Исследование механизма форкамерно-факельного процесса горения. Отчет о НИР. ИХФ.АН.СССР. N ГР от 03.03.92, шифр. 70001092. М., 1974. 46 с.

30. Исследование механизма форкамерно-факельного процесса горения. Отчет о НИР. ИХФ.АН.СССР. N ГР от 03.03.92, шифр. 70001092. М., 1976. 36 с.

31. Исследование особенностей горения водорода применительно к ДВС со внутренным смесеобразованием. Отчет о НИР . ИХФ. АН.СССР. N ГР01. 86. 0126214; Инв. N 0292. 0 006565. М., 1991. 76 с.

32. Итоги науки и техники. Автомобильный и городской транспорт, т. 17. Под редакций д.т.н. С.М. Резера. М., ВИНИТИ. 1993.

33. Иноземцев H.H., Кошкин Н.С. Процессы сгорания в двигателях. Машгиз. 1949.

34. Карпов В.П. Исследование турбулентного воспламенение и горение газов. Автореф.дисс.канд.тех.наук. ИХФ АН СССР. М., 1959. 24 с.

35. Карпов В.П. Закономерности горения в замкнутом объеме как основа рабочих процессов экономичных и малотоксичных поршневых двигателей. Атореф. дисс. докт. тех. наук. ИХФ АН СССР. М., 1981. 30 с.

36. Карпов В.П. Северин Е.С. Влияние коэффициентов молекулярного переноса на турбулентную скорость выгорания. Физика горения и взрыва. 1980. N 1. 45-51 с.

37. Карпов В.П., Северин Е.С., Малов В.В. Влияние оптимизации характеристик комбинированного разряда на формирование начального очага и развитие горения в околопредельных смесях. Физика горения и взрыва. 1986. N 6. 72-78 с.

38. Карпов В.П. Определение ускорение горения при взаимодействии ударной волны с пламенем. Физика горения и взрыва. 1970. N4 54-59 с.

39. Карпов В.П., Кобаидзе В.Ш., Тихонов Ю.В. Сб. науч.тр. ВЗМИ. Эфффективность ДВС. М., 1981. 48-56 с.

40. Карпов В.П., Исамухамедов B.C. Факельное поджигание смесей метана. 6-ой Международный Симпозиум "Мотор- Симпо-88". 483-490 с.

41. Куров A.C. О смесеобразовании в карбюраторных ДВС. Автомобильная и транспортная промишленность. N 5. 1953.

42. Карпов В.П., Вуйтицкий С.Н., Мехтиев Р.И. Некоторые особенности горения послойного заряда. Archivum Termodinamik i Spalania. 1978. т.9. N4. 14-23 с.

43.Керимов H.A., Мехтиев Р.И., Маскенков K.M. К вопросу создания автомобильных двигателей с малотоксичным выпуском. Автомобильная промишленность. 1975. N 1. 6-9 с.

44. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М., Иностр. литер., 1948. 446 с.

45. Луканин В.Н., Гогиберидзе О.Э. и др. "Влияние параметров искрового разряда системы зажигания на мощностные, экономические и экологические показатели газового двигателя КамАЗ". УДК. 621.43.628.517. Деп. в ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш, N 1630-тс 96.

46. Луканин В.Н., Гогиберидзе О.Э. и др. "Влияние параметров искрового разряда системы зажигания на нестабильность последовательных циклов газового двигателя КамАЗ". УДК.621.43.628.517. Деп. в ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш, N 1631-тс 96.

47. Луканин В.Н., Карпов В.П., Гогиберидзе О.Э. "Особенности горения газовых топлив". Деп. в ВИНИТИ N 3579-В97.

48. Левкин Г. Л. Использование альтернативных топлив на автотранспорте. Автомобильный транспорт. 1990. N 7. 57-59 с.

49. Луканин В.Н., Камфер Г.М., Назаров В.П. Применение кислородосодержащих присадок к дизельным топливам. Сб. науч.тр. МАДИ. М., 1983. 4-16 с.

50. Масленников М.М., Шальман Ю.И. Влияние турбулентного состояния смеси на скорость пламени в двигателе внутренного сгорания с искровым зажиганием. Теплоэнергетика. 1955. N 3. 37-43 с.

51. Молчанов К.К. Исследование некоторых вопросов движения газа и сгорания в двигателях легкого топлива. Автореф. дис.канд.тех.наук. МАДИ. М, 1953. 18 с.

52. Масленников М.М., и Рапипорт М.С. Авиационные поршневые двигатели. Оборонгиз. 1951.

53. Мамедова М.Д. "Работа дизеля на сжиженном газе". М., "Машиностроение", 1980.

54. Отчет от работе "Исследование рабочего процесса в двигателе при впрыске тяжелого топлива и форкамерном зажигании". ИХФ.АН.СССР. М., 1953.

55. Питере К. Перспективные автомобильные топлива. Пер.с англ. под. ред. Черткова Я.Б. М., Транспорт. 1982. 319 с.

56. Патент N 3.659.564 США. F02B 19/12. Двигатели с зажиганием факельного типа с зауженным отверстием. Тадко К., Тахо С., Юдзио О. (Япония) 1970. 6 с.

57. Равнид A.A. Унифицированные газовые дизельные двигатели. М, "Недра" 1967. 195 с.

58. Разработка новых методов управления воспламенением, горением и зажиганием турбулентной среды. Отчет о НИР. ИХФ.АН.СССР. N ГР 01.86. 0 126214. Инв. N 02.89. 0016590. М., 1988.

59. Сайдаминов С.С., Махов В.З. Моделирование процессов воспламенения и сгорания углеводородных топлив в поршневых ДВС. Т., ФАН. 1992. 160 с.

60. Соколик A.C., Воинов А.Н., Свиридов Ю.Б. Совещание по сгоранию в транспортных двигателях. М., Изд. АН.СССР. 1949. 57-62 с.

61. Семенов Е.С. Аппаратуры для измерения турбулентности в поршневом двигателе. Приборы и техника экспериментов. 1958. N 1. 3338 с.

62. Семенов Е.С. Измерение турбулентных хар-ик в условиях замкнутого объема с исскуственной турбулизацией. Научно-технические проблемы горения и взрыва. 1965. N 2. 83-90 с.

63. Семенов Е.С., Соколик A.C. Исследовании турбулентности в цилиндре поршневого двигателя. Изв. АН.СССР. ОТН. 1958. N 8. 8 с.

64. Северин Е.С. Измерение среднеквадратичной пульсационной и средней скоростей газов в бомбе с мешалками. Сб. науч. тр.МФТИ. Долгопрудный. М., 1978. 213-215 с.

65. Семенов Е.С., Соколик A.C. Исследование турбулентности в цилиндре поршневого двигателя. Изв. АН.СССР. ОТН. 1959. N 6. с 10.

66. Скобликов A.C. Параметры искрового разряда улучшающие работу автомобильного двигателя. "Автомобильное электрооборудование". 1996. N6.

67. Салкин С.С. Оптимизация параметров и разработка элементов системы зажигания высокой энергией. М., МЭИ. 1987. ДИС. УКД 621. 43.044.

68. Соколик A.C., Карпов В.П. Форкамерно-факельное воспламенение как основа нового класса двигателей. Сб. "Сгорание и смесеобразование в дизелях", м., 1960. с 125-142.

69.Соколик A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М., Изд. АН.СССР. 1960. 427 с.

70. Сергель О.С. Проблема повышения эффективности процесса сгорания в карбюраторном двигателе. Автореф. дисс.канд.тех.наук. МАИ. М., 1951. 46 с.

71. Соболев JIM. Повышение экономичности бензиновых ДВС путем применения двухстадийного сгорания. 5-ый Международный Симпозиум "Мотор-Симпо-86". Тез. докл. 4.1- Высокие Татры, ЧССР. 1986. с 213-215.

72. Соколик A.C., Воинов А.Н., Гуссак JI.A., Сергель О.С., Авенариус A.M., Молчанов К.К. Отчет о НИР. 1952.

73. Установление закономерностей целенаправленного воздействия физико-химических факторов на состояние продуктов горения: Отчет о НИР. ИХФ. АН.СССР. N ГР 81011241. Инв. N 02.83.001194. М., 1985. 16 с.

74. Установление закономерностей целенаправленного воздействия физико-химических факторов на состояние продуктов горения: Отчет о НИР. ИХФ. АН.СССР. N ГР 81011241. Инв. N 02.83.0 82370. М., 1983. 40 с.

75. Фельдман.Ф.Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха. М., Медицина, 1975. 148 с.

76. Экспресс-информация, поршневые и газотурбинные двигатели, ВИНИТИ, 1993, N30.

77. Хмыров В.И., Лавров Б.И. "Водородный двигатель". Алма-ата. Наука. Каз.ССР. 1981.

78. Шетинков Е.С. Физика горения газов, М., Наука, 1965, 740 с.

79. Хачиян A.C., Багдасаров И.Г. и др. перевод дизелей на питание природным газом. Сб. науч.тр. МАДИ. "Повышение эффективности автомобильных тракторных двигателей". М., 1995.

80. Ютт В.Е., Буез Х.А. Выбор характеристик элементов системы зажигания газового двигателя. ВИНИТИ. N 1608-тС95.

81. Черняк Б.Я., Чумаков В.А. Особенности работы форкамерного двигателя на холостом ходу. РЖ. сер. ДВС. 1979. N 12. с 10.

82. Breisaober P., Nichols P., Hicks W. Exhaust emmission redukzion through two-stage cjmbustion. Combustion Science and technoligy. 1972. v.6.p. 191-202.

83. Gruden D., Muster W., Bracher H. Paasager car power plant future. Conf. Comb. Eng. London, 1979. p.42.

84. Gijmar I. Gasmotorkonzepte und die Schodstoffemissia. Gas-Wasser-adwasser. 1988. 68.N4. p.175-179.

85. Dubuis I.P., Touli M. Carburazion automobile Contribuzion and Letude gazeuse. Rev. Inst.Fr. du Petyer. 1987. -42. N 4.

86. Dale V., Oppenheim A. SAE Tech. Paper ser. N 820040. 1982. p. 12.

87. Greighton J., Guirguis R.R., Oppenhrim A., Karacalo J. Progres in Astr. and Aeronavtics. 1981. N 76. p. 134-152.

88. Combe A., Majer C., Thiery M. Rev. Inst. Fr. du Petr. 1958. N 10. p.135-140.

89. Mamur A., Sheppard C., Dessony A. Int. conf.Comb. Eng. Oxford, London. 1983. p. 72-80.

90. Evans M., Sheer M., A study of High velocity flames developed by drids in tubes. Third Symp. on Combustion: Baltimore, Maryland, 1949. p. 168.

91. Yagi S., Fuji I., Ajiki I., Tsuda T. Stratiflled Charge End., Conf. London. 1980. p. 36.

92. Karpov V.P., Betev A.S. Turbulent burning velocities and flamability limits for mixtures of methane and heavier hydrocarbons withair. Ioint Meeting of tfe Soviet and Italian Sections of the combustion Institute, p.6 and 7, Pisa -1990.

93. Wallache I.S. Asesment of "Ferst Generazion" propan conversion equiment. SAE Techn. Paper Ser. N 892144. 1989. p. 147-162.

94. Lalk T.R., Blacksmith I.R. Dual-Fuelingol a single Zilinder Diesel. Engine with Simulatea Lignite Gas as the Primary Fuel. SAE Techn.Pap. Ser. 1982. N 8. pp. 22-24.

95. Sher E., Hacjhen I. Motorsump. 90. 1 lp. 240.1990.

96. Sher E., Hacihen I. Cjmb. and Flame, v,b. 1982.

97. Lewis B. Selected combustion problems. AGARD.Buterworth SE pUBL. 1954. P. 176.

98. Zabetakis M.G. Flammability charakteristics of combustible gases and vapors. US bureou of Mines. 1965. Bull N 627. Washington, DC.

99. Gussak L.A. SAE Tech. Paper Ser. N 830592. Detroit. Michigan. 1983. p. 10.

100. Rau B. Einfluss wesselnder Gasqualitet auf den betrieb von Gasmotoren// Motortechnische Zeitschrift. 1983. 44. N6. p. 207.

101. Jakson M. W. SAE tech paper Ser N660404.1966. p. 14.

102. Cavalovsky I.A., Faris D.W., Oppenheim A.K., Smy P.R. Formation of a plasma puff. SAE Tech. Paper 870609, 11 pp.1987.

НЦ РФ НАМИ | орнилов.

АКТ

о внедрении результатов научных разработок

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (РТАМИ) настоящим актом подтверждает, что результаты экспериментальных исследований сгорания газовых топлив, полученные в условиях как одноцилиндрового отсека двигателя, так и полноразмерного газового двигателя КамАЗ, стажером МАДИ-ТУ Тогиберидзе Олегом Эристовичем, использованы специалистами НАМИ при проектировании и изготовлении опытных образцов газовых двигателей.

Ведущий научный сотрудник

к.т.н.

В.В. Карницкий