Метод определения угла опережения зажигания для управления ДВС на бинарном топливе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат технических наук Береснев, Максим Алексеевич

• Береснев, Максим Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Береснев, Максим Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Критический анализ состояния проблемы

1.1. Основные подходы к улучшению экологических и эксплуатационных показателей ДВС

1.2 Перспективы использования альтернативных и бинарных топлив

1.3. Преимущества и недостатки существующих методов определения У03 при работе на бинарном топливе

1.4 Постановка цели и задач исследования

1.5 Выводы по главе

2 Разработка математической модели для расчета УОЗ при использовании бинарного топлива

2.1 Определение входных и выходных данных

2.2 Формирование требований к модели

2.3 Выбор базового способа расчета тепловыделения

2.4. Процедура расчета при использовании бинарного топлива

2.5 Идентификация модели

2.5 Выводы по главе

3 Разработка алгоритма определения угла опережения зажигания с учетом состава бинарного топлива

3.1 Особенности при работе ДВС на бинарном топливе

3.2 Разработка алгоритма управления углом опережения зажигания

3.2 Разработка способа устранения детонации с использованием бинарного топлива

3.3 Проверка результатов работы алгоритмов на математической модели

3.3 Экологические аспекты использования разработанного алгоритма

3.4 Выводы по главе

4 Результаты экспериментальных исследований предлагаемого метода определения УОЗ

4.1 Программа и методика испытаний, экспериментальный стенд

4.2 Анализ результатов эксперимента для идентификации времени горения бинарного топлива

4.3 Коррекция модели по экспериментальным данным

4.4 Анализ результатов проверки способа обработки детонации

4.5 Анализ результатов проверки алгоритма определения УОЗ

4.6 Сравнение предложенного метода со стандартом

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод определения угла опережения зажигания для управления ДВС на бинарном топливе»

ВВЕДЕНИЕ

Повышение цены на нефть и исчерпание ее запасов заставляют активно искать альтернативные виды топлива для автомобильных двигателей. Некоторые такие топлива, например природный и попутный газы, а также различные спирты, уже достаточно широко применяются. Это позволяет улучшить экологические и/или экономические качества существующих конструкций ДВС, но вместе с тем ухудшает какие-либо (в зависимости от вида альтернативного топлива) показатели по сравнению с топливами традиционными. Для устранения подобных недостатков ведущие производители и исследовательские институты, такие как Bosch, Daimler, VAG, Delphi и др. работают над созданием двутопливных систем, где используется не один вид топлива в один момент времени, а два топлива подаются в цилиндр и сгорают одновременно. Изучаются различные возможные комбинации топлив, наиболее перспективные среди которых: дизель+бензин, дизель+газ, бензин+газ. В РФ были получены результаты по снижению вредных веществ в отработавших газах и увеличению срока службы компонентов ДВС при использовании смеси из бензина и сжиженного углеводородного газа (бинарного топлива). Такие разработки поддерживаются, в том числе, правительственными организациями различных стран, и в ближайшем будущем следует ожидать появления транспортных средств, использующих двутопливные системы питания.

Поскольку высокие эксплуатационные показатели современных автомобильных ДВС обеспечиваются, в том числе, управлением их рабочим процессом, востребованными являются исследования по управлению двигателем при работе на различных топливных смесях. Для двутопливных двигателей (в т.ч при использовании бинарного топлива) управление необходимо осуществлять, помимо всего прочего, с учетом соотношения подач двух видов топлива. Поэтому весьма актуальным является создание методов, способов и алгоритмов управления ДВС, учитывающих этот момент.

4

Цель работы - создание метода определения УОЗ, обеспечивающего улучшение экономичности и экологической чистоты рабочих процессов бензинового ДВС, а так же его мощности и крутящего момента при использовании бинарного топлива.

Реализация поставленной цели потребовала решения следующих задач:

1. Разработка математической модели, которая в реальном времени позволит определить воздействие УОЗ на показатели двигателя при использовании бинарного топлива.

2. Формулировка критериев управления, разработка алгоритмов для расчета управляющих воздействий.

3. Изучение особенностей работы ДВС при использовании бинарного топлива.

4. Проведение экспериментальной проверки разработанного метода на серийных двигателях и скорректировать его по полученным данным.

Объектом исследования является процесс сгорания углеводородных топлив в двигателях с искровым зажиганием при добавке сжиженного газа в топливно-воздушную смесь, а предметом исследования — индикаторные показатели рабочего цикла и эффективные показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, а также мощность, крутящий момент и состав отработавших газов при изменении свойств топливно-воздушной смеси за счет добавки сжиженного газа.

В работе использованы методы классической термодинамики, тепломеханики, гидромеханики, вычислительной гидрогазодинамики, теории рабочих процессов ДВС, эмпирического анализа и вычислительной математики. Проверка эффективности полученных в ходе работы теоретических результатов осуществлялась средствами численного моделирования в средах MathCad и Visual Studio, а также подтверждена результатами натурных экспериментов на автомобиле ВАЗ 21108М.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан способ определения УОЗ, обеспечивающий поддержание максимума давления в цилиндре в целевом диапазоне поворота коленчатого вала при использовании бинарного топлива, что улучшает экономичность и экологическую чистоту рабочих процессов ДВС посредством усовершенствования системы управления двигателем;

- разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать оптимальный УОЗ в процессе работы двигателя и отличающаяся учетом соотношения бензина и сжиженного газа в бинарном топливе;

- разработан способ снижения вероятности детонационного сгорания в ДВС, отличающийся добавкой сжиженного газа к бензину и позволяющий улучшить экологическую чистоту рабочих процессов ДВС.

Практическую значимость работы составляют: алгоритм расчета угла опережения зажигания, который позволяет обеспечить увеличение мощности и экономичности, а также снизить вероятность детонационного сгорания топливно-воздушной смеси; способ реализации предложенного метода определения угла опережения зажигания при работе двигателя на бинарном топливе, в т.ч. программа расчета УОЗ; использованная при проведении экспериментов конструкция системы подачи бинарного топлива, отличающаяся от традиционных систем ГБО отсутствием отдельного ЭБУ, поскольку управление газовыми форсунками осуществляется штатным бензиновым блоком управления.

Теоретическая значимость работы заключается в результатах исследования влияния соотношение бензина и сжиженного газа в бинарном топливе на эффективные показатели ДВС, а также вероятность возникновения детонационного сгорания.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием фундаментальных физических законов термодинамики и кинетики при

разработке математических моделей, соответствием результатов моделирования практическим данным, полученными на реальных автомобилях, а также согласованностью с результатами исследований других авторов.

Материалы работы применяются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности «Электрооборудование автомобилей и тракторов» Технологического института «Южного федерального университета» в г. Таганроге, а также при проведении научно-исследовательских работ на кафедре «Электротехники и мехатроники» ТТИ ЮФУ. Метод управления ДВС при работе на бинарном топливе и схема переоборудования автомобиля для организации впрыска бинарного топливо внедрены в производственном процессе ООО «Титан Групп» и ООО «СУ МСС». Программа для расчета угла опережения зажигания передана в малое инновационное предприятие ООО «Автолаб».

Основные результаты решения поставленных задач изложены в 16-ти печатных работах и обсуждались на 57-й научно-технической конференции Таганрогского технологического института южного федерального университета (Таганрог, 2011); на шестой всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы управления» (Таганрог, 2011); на международной научно-практической конференции "Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2011" (Одесса, 2011); на VI международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» - ICATS'2011 (Казань, 2011); на VII международной научно-практической конференции «Научные проблемы европейского континента -2011» (Прага, 2011); на международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2011» (Одесса, 2011). По результатам исследований получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и 2 патента РФ на изобретение и патент РФ на полезную модель.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Подержание максимума давления в цилиндре в диапазоне 8-14° по коленчатому валу после ВМТ позволяет увеличить крутящий момент двигателя и снизить удельный расход топлива.

2. Добавка сжиженного газа к бензину уменьшает вероятность детонационного сгорания, снижает содержание вредных веществ в отработавших газах и затраты на топливо.

3. Прогнозное управление соотношением бензина и сжиженного газа в бинарном топливе позволяет увеличить крутящий момент ДВС при высокой нагрузке на низких оборотах коленчатого вала.

1 Критический анализ состояния проблемы

К современному автомобилю предъявляются во многом противоречивые требования. Он должен быть мощным, чтобы обеспечивать комфорт передвижения, экономичным и надежным для обеспечения низкой стоимости владения и наносить как можно меньше вреда природе. Последнее особенно важно, поскольку автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды [1, 2, 3]. В масштабах Российской Федерации доля автотранспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками достигает в среднем 40% [4] и наибольшая составляющая этого ущерба (до 60%) [5, 6] связана с перевозкой пассажиров легковыми автомобилями. Принимая во внимание постоянно ужесточающиеся стандарты по экологии, сокращающиеся запасы нефти - главного источника автомобильных топлив и нестабильную экономическую ситуацию в мире, исследования, направленные на улучшение экологических и эксплуатационных показателей автомобилей являются как никогда актуальными.

1.1. Основные подходы к улучшению экологических и эксплуатационных показателей ДВС

Создание современных транспортных средств, удовлетворяющих международным стандартам по экологии и безопасности, а также соответствующих ожиданиям потребителей по уровню комфорта эксплуатации обеспечивается работами в следующих направлениях [7, 8, 9]:

- совершенствование существующих автомобильных конструкций, в т.ч. и двигателей внутреннего сгорания;

- разработка принципиально новых узлов и агрегатов, например, использующих электроэнегрию;

- использование альтернативных и бинарных видов топлива, оптимальных с точки зрения экологии, высокой эффективности, низких издержек производства и значительных запасов;

- модернизация, совершенствование и оптимизация систем управления

ДВС.

Для определения перспективности проведения работ и возможности получения значимых результатов, рассмотрим эти направления подробнее.

1.1.1 Совершенствование конструкции ДВС

В данном направлении основные усилия направлены на увеличение КПД двигателя внутреннего сгорания, что обеспечит желаемое улучшение множества характеристик. Принципиальные пути повышения КПД двигателя хорошо известны и вытекают из соотношения эффективного, индикаторного, механического, термического и относительного КПД, которое задается формулой (1.1) [10]:

Ле = тлт = ШЛо ХЛт =

где:

г}е - эффективный КПД, г}{ - индикаторный КПД,

г/т - механический КПД,

г], - термический КПД,

г}0 - относительный КПД,

е - степень сжатия.

£к-1

Т}оТ)т> (1Л)

Как следует из приведенного выражения, увеличение индикаторного КПД достигается с одной стороны увеличением степени сжатия и показателя политропы, а с другой стороны уменьшением тепловых и механических потерь.

Степень сжатия. Увеличение степени сжатия повышает термический КПД г\1 идеального цикла, однако в реальном двигателе после некоторого значения одновременно приводит к постоянному росту тепловых потерь и увеличению

доли несгоревшего топлива [11, 12]. Поэтому термодинамически оптимальная

10

степень сжатия реального двигателя находится в диапазоне е=12...16 [13]. В двигателях, работающих на товарном бензине с октановым числом 91-98, такую высокую степень сжатия сложно реализовать из-за детонации [14], поэтому степень сжатия современных серийных двигателей находится на уровне 9,0-11,5, а для гибридных двигателей может достигать 13.

Потенциал улучшения топливной экономичности за счет повышения степени сжатия не исчерпан и находится на уровне 5-15% [15]. Поиск путей реализации этого потенциала весьма актуален и опирается на новые методы математического и физического моделирования (компьютерную гидродинамику, лазерную диагностику, томографический анализ и др.). Наиболее эффективными средствами уменьшения склонности двигателя к детонации (без изменения октанового рейтинга топлива) являются уменьшение диаметра цилиндра, модернизация камеры сгорания и оптимизация процесса сгорания. Традиционно оптимизация сгорания достигается за счет применения систем сгорания, обеспечивающих более быстрое сгорание: с более компактной геометрией камеры сгорания, с центральным расположением свечи зажигания, с двухсвечным зажиганием, либо с системой лазерного зажигания.

Одной наиболее эффективных технологий, которая позволяет увеличить степень сжатия и улучшить топливную экономичность является непосредственный впрыск бензина (НВБ) в цилиндры двигателя [16]. Значительная экономия топлива (10-15% по ездовому циклу и до 30% на отдельных режимах), которую позволяет обеспечить данная технология, обусловлена возможностью работать в широком диапазоне частичных нагрузок на очень бедных расслоенных смесях (обогащенных у свечи и обедненных на периферии) практически без дросселирования. Основными проблемами непосредственного впрыска являются: формирование расслоенного заряда в фиксированной точке (у свечи зажигания) в широком диапазоне режимов; обеспечение плавного (без рывков и провалов) перехода между режимами расслоенного и гомогенного сгорания; и нейтрализация продуктов бедного

11

сгорания, в первую очередь выбросов >ЮХ. Успешное решение этих проблем требует оптимизации системы сгорания, а также применения таких технических решений, как аккумуляторная система впрыска высокого давления (5-10 МПа) с электронным управлением, электронные системы регулирования вихря, электронный дроссель и накопительный ЫОх-катализатор. Эти мероприятия в значительной степени реализованы в современных двигателях и обеспечивают 22,5% прироста эффективного КПД в диапазоне £ = 10... 13,5 на каждую единицу повышения степени сжатия [17].

Показатель политропы. Одним из способов увеличения показателя политропы и термического КПД является расширение пределов разбавления топливно-воздушной смеси отработавшими газами (ОГ) или воздухом, путем повышения интенсивности турбулентности смеси в цилиндре с помощью направленных течений: осевого и радиального вихрей на впуске. Особенно эффективен этот подход на малых скоростных и нагрузочных режимах, где, реализация его в двух- и четырехклапанных двигателях с фиксированной геометрией впускных каналов обеспечивает более быстрое сгорание и улучшает антидетонационные качества двигателя без ущерба для стабильности сгорания.

Основная проблема заключается в том, чтобы избежать излишнего увеличения турбулентности, которая, особенно на больших оборотах, ведет к росту аэродинамического сопротивления впускных каналов, снижающего мощность двигателя, а также увеличивает тепловые потери, что приводит к снижению индикаторного КПД [18]. Проблему можно решить, контролируя интенсивность направленных течений с помощью системы регулирования вихря на впуске или с помощью механизма регулирования фаз и подъема клапанов.

Насосные потери. Новые технологии регулирования движения клапанов и отключения цилиндров предоставляют дополнительные возможности для снижения насосных потерь и, как следствие, уменьшения расхода топлива. По данным НАМИ, системы регулирования фаз и/или подъема клапанов позволяют уменьшить дроссельные потери на частичных нагрузках и за счет этого

12

л,

•г

уменьшить (до 6%) расход топлива и выбросы С02. Компания «БМВ» разработала и реализовала одну из наиболее эффективных систем на этих принципах -Уа1уе1гоп1с. В 4-, 6-, 8- и 12-цилиндровых двигателях она обеспечивает до 10% экономии топлива на режимах европейского ездового цикла за счет регулирования нагрузки без дроссельной заслонки - непрерывным изменением максимального подъема впускных клапанов [19]. Это существенно уменьшило насосные потери, связанные с дросселированием. Кроме того, благодаря повышенной скорости и турбулентности заряда на впуске при частичном открытии клапанов улучшилось смесеобразование и сгорание, что также способствовало снижению расхода топлива.

Потери на трение. Еще один путь повышения эффективного КПД заключается в уменьшении потерь на трение во всех подвижных частях двигателя и на привод его вспомогательных агрегатов. Эти потери составляют существенную часть индикаторной мощности, изменяясь от 10% на полной нагрузке до 40-50% на холостом ходу. В европейском ездовом цикле около 20% энергии сгоревшего топлива затрачивается на преодоление трения. Приблизительный вклад разных систем современного двигателя в потери на трение следующий: поршневая группа - 50%, клапанный привод - 25%, подшипники коленчатого вала - 10%, вспомогательные агрегаты - 15%.

Очевидно, доминирующим фактором является поршневая группа. Традиционно потери здесь уменьшают финишной обработкой зеркала цилиндра, оптимизацией профиля поршня и деформации гильзы, уменьшением жесткости колец. Весьма перспективно уменьшение массы поршня и шатуна, но при этом важно не ухудшить долговечность и функциональность двигателя. Применение новых материалов и технологий позволило за последние 15-20 лет уменьшить массу этих деталей на 15-35%, существенно сократив потери на трение и вибрацию двигателя [20].

Трение в подшипниках обычно снижают за счет уменьшения размеров и оптимизации зазоров. Очень выгодно применение в клапанном приводе

13

роликовых толкателей. Полезно также уменьшение массы подвижных деталей клапанного привода, так как это позволяет применять менее жесткие клапанные пружины и уменьшить нагрузку на кулачок. Ожидается более широкое применение маловязких моторных масел и антифрикционных модификаторов. В целом, за последние 25-30 лет среднее давление трения в деталях цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма уменьшилось на 25-30% [20].

Эффективное использование двигателя в составе автомобиля. Работая в оптимальных условиях, ДВС способен обеспечить довольно высокий эффективный КПД (35-38%). Однако большинство автомобильных двигателей работают в таких условиях только небольшую часть времени и эффективный КПД снижается до 20-25% [21, 22]. Это происходит по следующим основным причинам:

- большая часть движения осуществляется при работе двигателя на частичной нагрузке, что приводит к существенному уменьшению механического КПД двигателя;

- остановленный автомобиль непродуктивно расходует топливо при работе двигателя на холостом ходу;

- типичная картина движения, особенно в городе, состоит из частых разгонов и замедлений, при этом энергия, затрачиваемая на разгон автомобиля, теряется при последующем торможении.

Для решения этих вопросов используются двигатели пониженной размерности с наддувом, позволяющие снизить расход топлива и выбросы СОг [23], системы старт-стоп уменьшающие расход топлива на холостом ходу и системы рекуперации энергии торможения, позволяющие аккумулировать часть энергии торможения автомобиля и повторно использовать ее при последующем разгоне.

Л Электр, упр. клапанами

Дизель, непоср.

впрыск

О

10

20

30

О Непосредственный впрыск Щ Управление наполнением

цилиндра

• Непосредственный впрыск, Д Управление временем открытия и

Уменьшение потребления топлива (ЫЕСС), %

дизельный ДВС

подъемом клапанов

Рисунок 1.1- Показатели вариантов развития ДВС (относительно традиционного

ДВС, инжектор, А,=1)

обеспечивают ДВС достаточным потенциалом для увеличения КПД, уменьшения выбросов парниковых газов и улучшения топливной экономичности, а также позволяют сделать применение его в составе автомобиля более эффективным (см. рисунок 1.1). Однако у этого направления есть вполне ощутимые пределы, которые определили развитие исследований в области альтернативных топлив и силовых агрегатов.

Среди силовых агрегатов для автотранспорта, принципиально отличных от ДВС перспективными являются электрические и гибридные варианты, которые значительно опережают традиционные ДВС по коэффициенту полезного действия [24]. Однако рассматривать их необходимо в комплексе с источником электроэнергии, располагающимся на борту транспортного средства.

Электродвигатели обладают выдающимися характеристиками. Бесшумные, с низким уровнем вибраций и мгновенно доступным крутящим моментом, они намного лучше приспособлены к ритму городского движения, чем двигатели

Проведенный обзор показывает, что современные

технологии

1.1.2. Разработка принципиально новых двигателей

внутреннего сгорания [25, 26, 27]. У них больше срок эксплуатации и межсервисные интервалы, высокий КПД, незначительный уровень загрязнения окружающей среды и одна главная проблема - запас хода оборудованного ими автомобиля [28]. Сейчас он составляет около 160 км для автомобилей среднего ценового диапазона и на 50% больше для самых современных.

Доля продаж электромобилей по сравнению с обычными автомобилями не превышает 1%. Причина тому - низкая коммерческая привлекательность электромобиля и отсутствие сети заправочных станций. Если рассматривать в комплексе сопоставительную стоимость, удельный расход топлива, экологичность, доступность инфраструктуры заправок, стоимость эксплуатации (включая замену оборудования), то универсальный легковой автомобиль с электродвигателем проигрывает по всем этим критериям автомобилю с двигателем внутреннего сгорания, что служит основанием крайне низкого уровня продаж.

Однако технологии наземных электромобилей стремительно развиваются. На смену батареям приходят суперконденсаторы, в гибридах применяется комплекс мер по увеличению дальности хода, который включает как уже привычные топливные батареи (Mersedes, Toyota, Tata Motors), так и миниатюрные реактивные двигатели, солнечные батареи и «печатную» (printed) электронику, что позволяет сократить стоимость, вес и увеличить компактность. Находят свое распространение литий-ионные батареи третьего поколения, ведутся исследования по сбору энергии в самом автомобиле, например при колебаниях подвески и торможении [29, 30].

Промежуточным звеном между двигателями внутреннего сгорания и электродвигателями являются гибридные двигатели, обеспечивающие до 90% снижение выбросов загрязняющих веществ в продуктах отработавших газов и 3040%) экономии топлива. Структурная схема одного из вариантов автомобиля с гибридным двигателем представлена на рисунке 1.2. В 2011 г. продажи гибридных автомобилей составили 3,07%) от продаж всех автомобилей. Прогнозируется, что к 2015 году эта цифра составит 6% и 25% к 2025 году,

16

отчасти потому, что они являются одними из немногих автомобилей, которые приближаются к новым стандартам экономии топлива (4,7 л. на 100 км к 2025 году).

Рисунок 1.2 - Структурная схема автомобиля с гибридным двигателем. ПТД -первичный тепловой двигатель; ЭГМ - электрогенератор-мотор; ИНВ - инвертор;

Н - накопитель; ВТЭД - вторичный тяговый электродвигатель.

Серьезные недостатки гибридов связаны со значительным усложнением конструкции и существенным увеличением массы транспортного средства, его продажной цены и стоимости владения, несмотря на принятые в разных странах налоговые льготы. Основной проблемой широкого внедрения гибридов является высокая стоимость современных литий-ионных батарей, имеющих высокую энергоемкость. При использовании в динамических режимах с большими токами разряда и соответствующим ускорением их ресурс резко уменьшается (до 30-50 т. км.), что приводит к недопустимому увеличению стоимости владения. Однако уже сейчас доступны две серийно выпускаемые модели: Toyota Prius и Lincoln MKZ, которые могут привести к общей экономии средств в течение двух лет по

сравнению с аналогичными автомобилями на природном газе тех же марок. Другие гибриды, несмотря на высокие рейтинги расхода топлива, при среднегодовом пробеге в 20 т.км. и цене на бензин около ЗОр./литр, окупятся только через пять лет.

Судьба электрического автомобиля остается туманной по причине разнонаправленного действия технических, экономических и политических факторов. Возможные вектора развития электрических и гибридных автомобилей представлены на рисунке 1.3. Свойства автомобиля можно сгруппировать по двум осям: эксплуатационные характеристики, включающую такие параметры как скорость, ускорение, запас хода и экологические характеристики - вредные выбросы, шум, потребление ресурсов. ДВС доминируют по оси эксплуатации, электродвигатели - по оси экологичности, если не учитывать процессы получения и транспортировки электроэнергии. Гибриды занимают промежуточную позицию, пытаясь быть «золотой серединой».

Рисунок 1.3 - Вектора развития электро и гибридных двигателей в сравнении с традиционными двигателями внутреннего сгорания

Глобальное потепление, энергетическая безопасность, цены на нефть — все эти факторы содействуют высокой степени активности разработок электро и

Двигатели внутреннего

Электродвигатели для автомобилей

-►

Экологические характеристики

гибридных силовых установок, а также государственной поддержке программ электрификации автомобиля и восприятию обществом гибридных или полностью электрических автомобилей как возможно основного транспортного средства будущего. Но в настоящем времени недостатки в виде высокой стоимости приобретения и владения, а также малый запас хода по сравнению с аналогами на углеводородном топливе, препятствуют их широкому распространению. Гибридный автомобиль, не говоря уже о полностью электрическом, остается автомобилем будущего.

1.2 Перспективы использования альтернативных и бинарных топлив

Помимо работ в области улучшения характеристик ДВС, работающих на традиционных топливах (бензин, дизель), активно развивается направление перехода на альтернативные, более дружественные к экосфере топлива [31, 32, 33]. Данное направление развития ДВС основывается на том факте, что нефть является основным сырьем для производства моторного топлива, на которое тратится более 50% от общего количества ее добычи. Поскольку запасы нефти неуклонно сокращаются, а негативное воздействие автотранспорта на окружающую среду увеличивается, решением проблемы может быть переход на альтернативные виды топлива, что приводит к изменению эксплуатационных качеств ДВС, в т.ч. экологических характеристик отработавших газов [34, 35].

Такой перевод находящихся в эксплуатации бензиновых и дизельных двигателей на альтернативные виды топлива позволяет решить сразу две задачи: снизить экологическую опасность автотранспорта и сократить использование нефти на его нужды [36]. Из всего множества используемых на автомобильном транспорте видов топлива по моторным свойствам и перспективам использования интересны следующие: сжиженные углеводородные газы, природный газ, метанол и этанол, водород, биодизельное топливо и синтетический бензин [37].

По количеству запасов для России оправданным является использование сжиженного и природного газов, а также продуктов их переработки, например, метанола. Весьма перспективным в свете своих уникальных свойств является и

водород. Сравнительный анализ этих топлив по моторным и эксплуатационным свойствам представлен в таблице 1.1; по экологическим характеристикам - в таблице 1.2, и по совокупности основных свойств - на рисунке 1.4.

Таблица 1.1- Моторные свойства перспективных видов альтернативного топлива

Наименование Бензин Природный газ Сжиженный газ Метанол Водород

Низшая теплота сгорания, МДж/кг 44 34-35,6 37-54,6 20,5 120

Низшая теплота сгорания стехиометрич. смеси (Ни), кДж/м3 34393910 3230 3460-3500 31753860 3100

Октановое ЧИСЛО, ИССЛ. метод (Кп) 92-98 110-120 95-111,5 110 —

Стехиометрич. коэфф., кг/кг 14,95 17,2 15,6-15,8 6,42 34,5

Плотность, кг/мЗ 740-780 716 510-580 739 0,09

Цена (Рг) средняя низкая низкая высокая Высокая

Развитость инфраструктуры (Ау) высокая средняя средняя низкая Низкая

Необходимая доработка ДВС — низкая низкая высокая Высокая

Последние параметры в таблице определены нечеткими экспертными оценками. Под инфраструктурой (Ау) понимается наличие развитой сети заправочных станций и станций техобслуживания, а необходимая доработка ДВС определяет сложность операций по переводу автомобиля на использование указанного топлива.

Таблица 1.2 - Количество выбросов вредных веществ (г/исп) в атмосферу для различных видов топлива согласно данным НАМИ [38]

Вредное вещество Усредненное количество выбросов при эксплуатации, г/км

Бензин АИ-92 Сжиженный газ Природный газ Метанол Водород

СО 41,0 19,0 8,5 28,0 0,0

сн 8,8 4,8 4,5 4,6 0,0

МОх 9,0 8,6 6Д 4,4 2,5

Сумма 58,8 32,4 19,1 37,0 2,5

Как видно из приведенных в таблице 1.2 параметров, суммарная экологичность (Ее) бензина намного ниже, метанола, сжиженного и природного газа.

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Береснев, Максим Алексеевич

4.4 Выводы по главе

- Результаты экспериментальных исследований характеристик ДВС при использовании бинарного топлива различного состава подтвердили зависимость мощности и крутящего момента от соотношения бензина и сжиженного газа.

- Данные экспериментов позволили внести уточнения в модель. В частности были идентифицированы значения времени сгорания бинарной топливной смеси следующих составов: 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 и 40/60, которые составили 55, 47.5, 40, 45 и 50° соответственно.

- Результаты экспериментов подтвердили эффективность предложенного способа 2-уровневой обработки детонации с помощью бинарного топлива. Использование сжиженного газа позволяет адаптивно изменять детонационную стойкость используемой топливной смеси в зависимости от условий работы двигателя.

- Результаты экспериментальных испытаний алгоритма расчета УОЗ, обеспечивающего максимум давления в цилиндре в целевом диапазоне подтвердили его эффективность. При мониторинге осциллограмм давления в цилиндре было отмечено устойчивое попадание максимума давления в заданный диапазон 8-14° по КВ после ВМТ.

- Экспериментальные исследования предлагаемого метода определения УОЗ выявили его преимущество над стандартом как по мощности, так и по крутящему моменту. Максимальные значения мощности больше на 3,6%, а момента на 5,7%, причем улучшения достигаются во всем диапазоне оборотов. Максимальный прирост (мощности 7,4%), крутящего момента 13,4%) зафиксирован при низкой скорости вращения коленчатого вала (до 2500 об/мин).

- По результатам оценок, использование предлагаемого метода определения УОЗ, помимо увеличения мощностных характеристик ДВС, позволяет снизить средний удельный расход топлива и среднюю эмиссию вредных веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является метод определения УОЗ, обеспечивающий улучшение экономичности и экологической чистоты рабочих процессов бензинового ДВС, а так же его мощности и крутящего момента при использовании бинарного топлива.

Для достижения этого результата была разработана математическая модель, которая позволила в реальном времени определять воздействие УОЗ на показатели двигателя и отличающаяся учетом соотношение бензина и сжиженного газа в топливной смеси. Критерием оптимальности угла опережения зажигания была выбрана максимальная работа за цикл, а признаком достижения критерия - наблюдение максимума давления в цилиндре в целевом (8-14° после ВМТ) диапазоне поворота коленчатого вала.

Модель и критерий были использованы для построения алгоритма и программы расчета угла опережения зажигания, обеспечивающих увеличение мощности и экономичности двигателя. На предложенный метод, систему на его основе и программу были получены свидетельство и патенты РФ на изобретения.

Использование бинарного топлива позволило разработать новый способ устранения детонации, который не только реагирует на произошедший факт детонации, но и уменьшает вероятность ее возникновения путем прогнозного изменения состава бинарного топлива. Помимо всего прочего такой подход улучшает экологическую чистоту рабочих процессов ДВС.

Предложенный метод был проверен экспериментально. Испытания на автомобиле ВАЗ 21108М показали, что при использовании предложенного метода, максимальный крутящий момент по сравнению со стандартом увеличивается на 5,7%, а мощность на 3,6%. Помимо превосходства в плане мощностных характеристик, были выявлены и высокие показатели экологической составляющей. Эмиссия вредных веществ в отработавших газах снижается на 9,9%, а расход топлива уменьшается на 6,1%. Кроме того, эксперименты на автомобиле ВАЗ 2112 показали снижение риска возникновения детонационного сгорания.

Исследование особенностей управления ДВС при работе на бинарном топливе составляет теоретическую значимость работы, а практическую ценность представляет использованная при проведении экспериментов конструкция системы подачи бинарного топлива, отличающаяся от традиционных систем ГБО отсутствием отдельного ЭБУ, поскольку управление газовыми форсунками осуществляется штатным бензиновым блоком управления. Такая система дешевле и проще в установке, чем доступные на рынке предложения.

Результаты диссертационной работы могут найти широкое применение как при проектировании новых автомобилей, так и для улучшения эксплуатационных, экономических и экологических показателей существующего автопарка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Береснев, Максим Алексеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кутенев В.Ф. Вредные выбросы автомобильных двигателей, нормирование и методы измерений / В.Ф. Кутенев, В.Ф. Каменев. - М.: МГТУ МАМИ, 1999.-68 с.

2. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания / В.А. Звонов. - М.: Машиностроение, 1991. - 160 с.

3. Александров В.Ю. Экологические проблемы автомобильного транспорта. Аналитический обзор / В.Ю. Александров, Л.И. Кузубова, Е.П. Яблокова. - Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 1995. -113 с.

4. Бондаренко Е.В. Комплексная оценка экологичности автомобильного транспорта / Е.В. Бондаренко, A.A. Цыцура // Академический журнал УМО PAT. -2001. - №3-4. - С. 61-63.

5. Ложкин В.Н. Загрязнение атмосферы автомобильным транспортом / В.Н. Ложкин. - С-пб.: НПК «Атмосфера», 2001. - 297 с.

6. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей / К.А. Морозов. - М.: Легион-Авто дата, 2001. - 80 с.

7. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автотранспорте / Н.Я. Говорущенко. - М.: Транспорт, 1990. - 154 с.

8. Хиллард. Д. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями: Пер. с англ. / Д. Хиллард. - М. : Машиностроение, 1988. - 369 с.

9. Гусаров А.П. Важнейшие резервы улучшения топливной экономичности и снижения токсичности автомобилей / А.П. Гусаров, В.Ф. Кутенев // Автомобильная промышленность. - 1981. - №5. - С. 5-8.

10. Орлин A.C. Теория поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. A.C. Орлина и М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

11. Jehad A.A. The effect of combustion duration on the performance and emission characteristics of propane fueled 4-stroke S.I. engines / A.A. Jehad, I. Yamin, H.N. Gupta, B.B. Bansal // SAE Paper. - 2003. - #1232708

12. Ленер M.O. Регулирование процесса горения в двигателях с искровым зажиганием / М.О. Ленер. - М.: Наука, 1972. - 294 с.

13. Зельдович Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б.Зельдович, Г.И.Баренблатт, В.Б.Либрович, Г.М.Махвиладзе. - М.: Наука, 1980.-480 с.

14. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации / Я.Б. Зельдович, А.С. Компанеец. -М. : Гостехиздат, 1955. - 188 с.

15. Banish G. Engine Management: Advanced Tuning / Greg Banish. - BL: S-A Design, 2007.- 128 c.

16. Мехтиев Р.И. Анализ эффективности рабочего процесса в бензиновых ДВС при глубоком расслоении смеси / Р.И. Мехтиев. -Двигателестроение. - 1991. -№8-9.-С. 74-75.

17. Смоленский В.В. Проектирование двигателей внутреннего сгорания с использованием газодинамики заряда топливовоздушной смеси / В.В. Смоленский // Материалы 3-й ВНТК, Современные тенденции развития автомобилестроения в России. - Тольятти : ТГУ, 2004. - С. 179-183.

18. Сонкин В.И., Цапов Н.Н. Контроль внутрицилиндровых течений -эффективный путь совершенствования многоклапанного бензинового двигателя /В.И. Сонкин, Н.Н. Цапов // Сб. науч. тр. НАМИ. - 1999. - вып. 224. -С. 12-23.

19. Benedict К. and oth. Futher Development of BMW's Fully-variable Valve Control System Valvetronic / Benedict K., Drexler G., Eder Т., Eisenkoelbl M., Luttermann C., Schleusener M. - MTZ. - 2005. - Vol. 66. - № 9. - P.34-38.

20. Maassen F.J. and oth. Engine Friction Reduction. Design Measures for Reduced Fuel Consumption / Maassen F.J., Dohmen J., Pischinger S., Schwaderlapp M. - MTZ. -2005. - vol. 66. - № 7-8. - P.234-240.

21. Покровский Г.П. Электронное управление автомобильными двигателями / Г.П. Покровский, Е.А. Белов, С.Г. Драгомиров ; под ред. Г.П. Покровского. - М.: Машиностроение, 1994. - 336 с

22. Мурашов О. Д. Повышение топливной и экологической эффективности четырехтактных ДВС при переходных процессах : дисс. ...

докт. техн. наук / О.Д. Мурашов ; Ташкентский политехнический институт. -Ташкент, 1982. - 464 с.

23. Bell С. Maximum Boost: Designing, Testing, and Installing Turbocharger Systems / Corky Bell. - Cambridge : Bentley publishers, 1997. - 250 c.

24. Ноздрин A.B. Улучшение некоторых технико-эксплуатационных свойств автомобиля с помощью комбинированной энергоустановки : дисс. ... канд. техн. наук / А.В. Нозрин; МГАУ. - М., 2006 . - 162 с.

25. Ксеневич И.П., Ипатов А.А., Изосимов Д.Б. Технологии гибридных автомобилей: состояние и пути развития отечественной автомобильной техники с комбинированными энергоустановками / И.П. Ксеневич, А.А. Ипатов, Д.Б. Изосимов // Мобильная техника. - 2003. - №№ 2 -3. - С. 41-52.

26. Флоренцев С. и др. Экономичный экологичный гибридный городской автобус / С. Флоренцев, JI. Макаров, В. Менухов, И. Варакин // Электронные компоненты. - 2008. - № 12. - 2008. С. 24-39.

27. Chang С. С. The state of the art of electric and hybrid vehicles / C.C. Chang / In: Proceedings of the IEEE. - 2002. - Vol. 90. - No. 2. - C. 29-41.

28. Златин П.А., Кеменов B.A., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили / П.А. Златин, В.А. Кеменов, И.П. Ксеневич. - М.: Агроконсалт, 2004. - 413 с.

29. Winter U. Siemens Automobiltechnik. Comparison of different drive system technologies for electric vehicles / Udo Winter // EVS-15. - Brussels, 1998. -Paper No. 294.

30. Арав Б.Л. Перспективы применения микрогазотурбинных двигателей-генераторов в гибридных моторно-трансмиссионных установках мобильной техники / Б.Л. Арав, Н.Е. Александров // Вестн. Акад. Военных наук. — № 1(30). — М.: Воениздат, 2010. — С. 10-17.

31. Кириллов Н. Альтернативные моторные топлива XXI века / Н. Кириллов. - АвтоГазоЗаправочный комплека + альтернативное топливо. - 2003. -№3.-С. 58-63.

32. Луканин A.C. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания /, В.Н. Луканин, В. Льотько, A.C. Хачиян. - М.: МАДИ (ТУ), 2000. - 311 с.

33. Муратов A.B. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / A.B. Муратов // Тезисы докладов XXVI самарской областной научной конференции. - Самара : СамГАПС, 2005. - С. 190.

34. Пресняков A.B. Использование газообразного моторного топлива как метод снижения токсичности автомобильных двигателей / A.B. Пресняков, Ю.В. Чихалов // Научный труд. - 1975. - Вып. 67. - С. 43-48.

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

36. Waring P. Performance of alternative automotive fuels / P. Waring // New Zealand Engineering. - 1980. - #1(35). - C. 10-13.

37. Бондаренко E.B. Оценка экологической опасности и экономической эффективности эксплуатации автомобилей на альтернативных видах топлива / Е.В. Бондаренко, A.A. Филиппов // Вестник оренбургского государственного университета. - 2004. - №7. - С. 138-142.

38. Луканин В.Н. Промышленно-транспортная экология: учебник для вузов / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко, под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высшая школа, 2001. - 273 с.

39. Гайнуллин Ф.Г. Природный газ как моторное топливо на транспорте / Ф.Г. Гайнуллин, А.И. Гриценко, Ю.Н. Васильев и др. - М.: Недра, 1986.-255 с.

40. Мишкин A.A. Эффективность применения водорода в двигателях внутреннего сгорания / A.A. Мишкин, A.B. Муратов // Дни студенческой науки: сб. науч. тр. студентов и аспирантов. - Самара : СамГАПС, 2006. - С. 55-56.

41. Звонов В.А. Метанол как топливо для транспортных двигателей / В.А. Звонов, В.И. Черных, В.К. Балакин. - Харьков : изд-во Основа, 1990. - 148 с.

42. Левашов М.Г. Повышение эффективности эксплуатации газобаллонных автомобилей путем применения комбинированной системы впрыска : дисс. ... канд. техн. наук / М.Г. Левашов ; СибАДИ. - Оренбург, 2007. - 120 с.

43. Пат. 2216636. Способ подачи и смешения газа и бензина в карбюраторную систему двигателя внутреннего сгорания и устройство для его реализации / Жихарев А.Г., Марков В.А. - №2001119758/06; Заявл. 16.07.2001, опубл. 20.11.2003 // Патент на изобретение.

44. Гильермо Л.К. Повышение экологических и экономических качеств автотракторных дизелей в Перу, путем добавки сжиженного нефтяного газа : дисс. ... канд. техн. наук / Л.К. Гильермо. - Москва, 1992. - 201 с.

45. Смирнов О.В. Повышение антидетонационных качеств двигателей с искровым зажиганием путем двухстадийного сгорания расслоенной битопливной смеси : дисс. ... канд. техн. наук / О.В. Смирнов ; ФГОУ ВПО КГСА. - Кострома, 2004. - 150 с.

46. Sapre A. Properties, performance and emissions of medium concentration methanolgasoline blends in a single-cylinder, spare-ignition engine / A. Sapre // SAE Techn. Pap. Ser. - 1988. - #881679. - C. 1-22.

47. Цирлин Ю.А. Этиловый спирт - добавка к моторному топливу / Ю.А. Цирлин. - М.: ОНТИТЭИМикроприбором, 1984. - 32 с.

48. Смоленский В.В. Особенности процесса сгорания в бензиновых двигателях при добавке водорода в топливно-воздушную смесь : дисс. ... канд. техн. наук / В.В. Смоленский ; ТГУ. - Тольятти, 2007. - 150 с.

49. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей / А.И. Мищенко. - Киев: Наук, думка, 1984. - 143 с.

50. Гибадуллин. В.З. Организация рабочего процесса ДВС с внешним смесеобразованием и локальной подачей микродобавок водорода в область межэлектродного зазора свечи зажигания: дисс. ... канд. техн. наук / В.З. Гибадуллин ; ВолгПИ. - Волгоград, 1992. - 206 с.

51. Бирюков A.JI. Улучшение эксплуатационных и экологических показатели: бензиновых двигателей путем применения топливно-водных смесей: дисс. ... канд. техн. наук / A.J1. Бирюков ; СГАУ. - Санкт-Петербург, 2011.- 143 с.

52. Gatowski J. A., Balles Е. N., Chun К. М., Nelson F. Е. и др. Heat release analysis of engine pressure data. / J. A. Gatowski, E. N. Balles, К. M. Chun, F. E. Nelson, J. A. Ekchian, J. B. Heywood. - SAE Technical Paper 841359, 1984.

53. Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals / J.B. Heywood. - McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering. : McGraw-Hill, 1988. -930 c.

54. Системы управления бензиновыми двигателями / Перевод с немецкого. Первое русское издание. - М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2005.-432 с.

55. Дмитриевский А.В. Детонация, степень сжатия двигателей и октановое число бензина / А.В. Дмитриевский // Автомобильная промышленность. - 1999. - №8. - С. 27-29.

56. Ionization sensors for internal combustion engine diagnostics / K. Bray, N. Collings. - Endeavour,New Series. - 1991. - 15(1).

57. Hubbard M. Closed loop control of spark advance using a cylinder pressure sensor / M. Hubbard, P.D. Dobson, J.D. Powell. - Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1976, - Dec. - C. 414-420.

58. Glaser I. Optimal closed-loop spark control of an automotive engine. /1. Glaser. - SAE paper No. 810058, 1981. -C. 11-21

59. Sawamoto K. Individual cylinder knock control by detecting cylinder pressure / K. Sawamoto, Y. Kawamura, T. Kita, and K. Matsushita. - SAE paper No. 871911, 1987.

60. Bargende M. Schwerpunkt-kriterium und automatische klingelerkcnnung / M.Bargende. - Motor Technische Zeitschrift, 1995. - Vol. 56(10). - C. 632-638.

61. Mueller R. Neural adaptive ignition control / R. Mueller, H.H. Hemberger. - SAE paper 981057, 1998.

62. Eriksson L. Spark advance for optimal efficiency / Lars Eriksson. - SAE Technical Paper no. 99-01-0548, 1999.

63. Eriksson L, Spark advance modeling and control : : дисс. ... канд. техн. наук / Lars Eriksson ; Linkoping University. - Linkoping, 1999. - 207 с.

64. Malaczynski, G.W. Real Time Digital Signal Processing of Ionization / M.E. Baker, G.W. Malaczynski. - SAE Technical Paper Series 2003-01-11119. -2003.

65. Луканнн B.H. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учеб./ Луканин В.Н., Морозов К.А., Хачиян A.C. и др.; Под ред Луканина B.H. - М.: Высшая школа, 1995. - 368 с.

66. Генкин К.И. Анализ и расчет влияния сгорания на рабочий процесс в двигателе с искровым зажиганием / К.И. Генкин. - М. изд-во АН СССР, 1956.

67. 4001-94 Льюис Б. Горение, пламя и взрывы в газах / Б. Льюис, Г. Эльбе. - М.: Мир, 1968. - 592 с.

68. e8dc-125 Глаголев Н.М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Новый метод расчета / Н.М. Глаголев. - М.: изд-во машиностр. лит., 1950.- 481 с.

69. Гирявец А.К. Теория управления автомобильным бензиновым двигателем / А.К. Гирявец. - М.: Стройиздат, 1997. - 161 с.

70. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы / Р.З. Кавтарадзе. - М.: изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2008. - 720 с.

71. Иващенко H.A. Многозонные модели рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания / H.A. Иващенко, Р.З. Кавтарадзе. - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997. - 57 с.

72. Варнатц Ю. Основы горения. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты. Образование загрязняющих веществ / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл; пер. с англ. Г.Л. Агафонова; под. ред. П.А. Власов. - М.: Физматлит, 2003. - 352 с.

73. Иноземцев Н.В., Кошкин В.К. Процессы сгорания в двигателях / Н.В. Иноземцев, В.К. Кошкин — М.: Машгиз, 1949. — 344 с.

74. Глаголев Н.М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания / Н.М. Глаголев — М.: Машгиз, 1950, —479 с.

75. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателя / И.И. Вибе. - М.: Машгиз, 1962.-271 с.

76. Шароглазов Б.А. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов / Б.А. Шароглазов, М.Ф. Фарафонтов, В.В. Клеменьтев. - Челябинск : изд-во ЮУрГУ, 2004. - 344 с.

77. Елагин М.Ю. Математическая модель и теоретические исследования рабочих процессов многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания / М.Ю. Елагин, И.В. Кузьмина // Известия ТулГУ, сер. Автомобильный транспорт, вып. 3. - Тула : ТулГУ, 1999. - С. 104-107.

78. Разлейцев Н.Ф. Математическая модель процесса сгорания в дизеле со струйным смесеобразованием / Н.Ф. Разлейцев, А.И. Филиповский // Двигателестроение. №7, 1990. С. 52-56.

79. Beresnev M.A. Mathematical model of gasoline-liquified gas mixture combustion for 1С engine control / M.A. Beresnev, A.L Beresnev // Modern Fundamental and Applied Recearches. - #3, 2011. - p. 58-61.

80. Круглов М.Г. Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Уч. Пособие. / Круглов М.Г., Меднов A.A. -М.Машиностроение, 1988. -360 с.

81. Рабинович В.А. Краткий химический справочник : монография / В. А. Рабинович, 3. Я. Хавин. - 4-е изд. - СПб. : Химия, 1994. - 432 с.

82. Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А.И. Колчин, В.П. Демидов. - 4-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 496 с.

83. Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания / В.Г. Дьяченко - перевод с украинского языка. - Харьков: ХНАДУ, 2009. - 500 с.

84. Луканин В.Н Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.2. Динамика и конструирование: Учеб./ Луканин В.Н., Алексеев И.В., Шатров М.Г. и др.; Под ред Луканина В.Н. - М.: Высшая школа, 1995. - 319 с.

85. Орлин A.C. Двигатели внутреннего сгорания. Том. 1 / A.C. Орлин, Д.Н. Вырубов, Г.Г. Калиш, М.Г. Круглов, О.Б. Леонов, С.Е. Лебедев, Б.Г. Либрович, М.М. Чурсин. - М.: из-во машиностр. лит., 1957. - 397 с.

86. Воинов А.Н. Сгорание в бастроходных поршневых двигателях / А.Н. Воинов. - М.: Машиностроение, 1977. - 280 с.

87. Дульгер М.В. Газовая динамика и агрегаты наддува / М.В. Дульгер, Г.Н. Злотин, Е.А. Федянов, В.А. Треплин. - Волгоград : ВолгПИ, 1989. - 330 с.

88. Рудой Б.П Расчет характеристик двигателя внутреннего сгорания / Б.П. Рудой, P.A. Галлиев, С.Б. Даянов и др. - Уфа : УфАИ, 1986. - 107 с.

89. Кузьмин A.B. Показатели и регулировки битопливного двигателя при переводе его с бензина на сжиженный углеводородный газ : дисс. ... канд. техн. наук / A.B. Кузьмин ; ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - 116 с.

90. Злотин Г.Н. Исследование особенностей работы двигателя ВАЗ-1111 на сжиженном нефтяном газе / Г.Н. Злотин, Е.А. Захаров, A.B. Кузьмин, A.B. Белов // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: матер. 19 межгосуд. н.-техн. семинара / ФГОУ ВПО СГАУ, Саратов, 2007.-Вып. 19.-с. 65-66.

91. Федянова H.A. Использование математического моделирования рабочего процесса для разработки и обоснования концепции эффективного управления углом опрежения зажигания в ДВС : дисс. ... канд. техн. наук / H.A. Федянова ; ВолгПИ. - Волгоград, 1992. - 139 с.

92. Береснев М.А. Использование бинарного топлива для двигателя внутреннего сгорания / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Материалы Шестой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы управления» и Третьей молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. -С. 398-401.

93. Береснев М.А. Алгоритм расчета угла опережения зажигания для достижения максимального давления в цилиндре двигателя внутреннего

сгорания в целевом диапазоне / М.А. Береснев // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2010. - Т. 104. - № 3. - С. 232-240.

94. Береснев М.А. Метод L-вариаций для управления ДВС при работе на бинарном топливе / М.А. Береснев, A.JI. Береснев // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - №3. - С. 251-256.

95. Береснев М.А. Особенности контроля детонации при использовании бинарного топлива / М.А. Береснев, A.J1. Береснев // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции "Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2011". -Том.1. - Одесса: Черноморье, 2011. - С. 56-58.

96. Береснев М.А. Оптимизация угла опережения зажигания для достижения максимального крутящего момента двигателя внутреннего сгорания с помощью бинарного топлива / М.А. Береснев // Известия ЮФУ. Технические науки. -2012. - №1. - С. 33-38.

97. Пат. 2426003 Способ зажигания двигателя автомобиля / Пшихопов В.Х.,Дорух И.Г., Береснев А.Л., Береснев М.А. - №2010110416/06; заявл 18.03.2010, опубл. 10.09.2011 // Патент РФ на изобретение

98. Eriksson L. Spark Advance Modeling and Control газ : дисс. ... канд. техн. наук / Lars Eriksson ; Linkoping University/ - Linkoping, 1999. - 207 с.

99. Способ зажигания двигателя автомобиля / Пшихопов В.Х.,Дорух И.Г., Береснев А.Л., Береснев М.А. (Южный федеральный университет). -№2426003; заявл. 18.03.2010 // Патент РФ на изобретение.

100. Система зажигания двигателя / Пшихопов В.Х.,Дорух И.Г., Береснев А.Л., Береснев М.А. (Южный федеральный университет). -№2446309; заявл. 22.03.2010 // Патент РФ на изобретение.

101. Система зажигания двигателя / Пшихопов В.Х.,Дорух И.Г., Береснев А.Л., Береснев М.А. (Южный федеральный университет). - №100566; заявл. 24.03.2010 // Патент РФ на полезную модель.

102. Программа расчета параметров рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания. / М.А. Береснев, АЛ. Береснев (Южный федеральный

университет). - №2010610603 от 27.11.2009 // Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ.

103. Бобович Б.Б. Химики - автолюбителям: Справ, изд. / Б.Б. Бобович, Г.В. Бровак, Б.М. Бунаков и др. - Спб. : Жимия, 1992. - 320 с.

104. Льотко В., Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В.Н. Луканин, A.C. Хачиян. - М.: МАДИ (ТУ), 2000.-311с.

105. Береснев М.А. Управление составом бинарного топлива для улучшения показателей ДВС / М.А. Береснев, А.Л. Береснев //АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. - 2012. -№3(63). - С.7-11.

106. Береснев М.А. Управление составом бинарной топливной смеси для улучшения крутящего момента и экологических параметров двигателя внутреннего сгорания / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Материалы VII международной научно-практической конференции «Научные проблемы европейского континента - 2011». Т. 25. Прага: изд-во Education and Science, 2011. С. 71-73.

107. Бухаров Л.Н. Резервы улучшения показателей двигателей ГБА / Л.Н. Бухаров, А.К. Гаврилов, Н.Г. Певнев // Автомобильный транспорт. - 1992. -№10.-С. 24-26.

108. Войнов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях / А.Н. Войнов. - М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.

109. Самоль, Г. И. Газобаллонные автомобили / Г. И. Самоль, И. И. Гольдблат. - М. : Машгиз, 1950. - 212 с.

110. Райков И.Я. О способе снижения потерь мощности бензиновых двигателей грузовых автомобилей при переводе их на компримированные газовые моторные топлива / И.Я. Райков, Б.Б. Безруков, A.B. Сергиевский, Ю.К. Яркий, В.Б. Крымов // Тезисы докладов 5 научно-практического семинара «Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС». - Владимир, 1995,-С. 185-188.

}

i \

111. Певнев Н.Г. Выбор оптимальной структуры системы принудительной подачи газа в ДВС / Н.Г. Певнев, И.В. Хамов, В.И. Рудских // Материалы XXVII научно технической конференции ААИ. - М.: МАМИ, 1999. -С. 11-13.

112. Семёнов H.H. Газовые взрывы и теория цепных реакций (переиздание статьи 1931 года) /H.H. Семенов // УФН. - 1993. - Т. 163. - № 4. -С. 65-75.

113. Денисов Е.Т. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе / Е.Т. Денисов, З.К. Майзус, Н.М. Эмануэль. - М.гНаука, 1965. - 375 с.

114. Куров Б.Д. Проблема борьбы с загрязнение воздуха автомобилями и пути ее решения / Б.Д. Куров // Автомобильная промышленность. - 1972. - №2. -С. 6-8.

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

116. Гольдблат. H.H. Газобаллонные автомобили и автобусы как средство снижения загрязнения окружающей среды и повышения экономичности транспорта / И.И. Голдблат, В.А. Сатаров, Б.Д. Колубаев // Автомобильная промышленность. - 1979. - №6. - С. 29-31.

117. Береснев М.А. Улучшение экологических показателей бензинового ДВС при использовании бинарного топлива / М.А. Береснев // Материалы Всероссийской молодежной научной школы «Эффективная работа над диссертацией». - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2012. - С. 20-23.

118. Свиридов Ю.Б. Гомогенизация топливовоздушной смеси - основа прогресса ДВС / Ю.Б. Свиридов, В.А. Скворцов, Е.В. Новиков // Двигателестроение. - 1982. - №1,2. - С.35-38.

119. Марков В.А. Токсичность отработавших газов / Марков В.А., Баширов P.M., Кислов В.Г. и др. - Уфа: Изд-во БГАУ, 2000. - 144 с.

120. Береснев М.А. Разработка системы впрыска бинарного топлива / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2011». - Выпуск 4. Том. 2. -Одесса : Черноморье, 2011. - С. 9-11.

121. Береснев М.А. Разработка датчика для определения момента достижения максимума давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Материалы VI Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (1САТ8'2011), Казань, 15-17 июля 2011 г. - Казань:ЗАО «Мир без границ», 2011. - С. 226

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

«Строительное управление МСС»

347909, Ростовская обл. г. Таганрог, ул. Солодухина 85 А. Тел-факс: [phone], 67-84-84, 37-58-50 ИНН 6154100101 КПП 615401001 р/сч. 40702810390000000114 Филиал «Таганрогский» ОАО «СКБ-БАНК» г.Таганрога Кор./сч. 30101810400000000248 БИК 046013248

о внедрении результатов выполненной диссертационной работы Береснева Максима Алексеевича «Разработка метода управления ДВС при работе на бинарном топливе».

Комиссия в составе:

Пономаренко Александр Николаевич - генеральный директор (председатель); Белый П.А. - начальник ЭМС; Икрамов А.Э. - инженер-механик, "составила настоящий акт о том, что:

1. На автомобили ВАЗ 2110 автопарка предприятия производилась установка систем впрыска бинарного топлива вместо штатной бензиновой системы впрыска по предложенной в диссертационной работе схеме.

2. Внедрение указанных результатов диссертационной работы Береснева М.А привело к значительному снижению расходов на топливо и субъективному увеличению мощности автомобилей.

АКТ

«/к» ОТ 2012 г.

Председатель комиссии

Члены комиссии

Белый П.А.

Икрамов А.Э.

омаренко А.Н.

УТВЕРЖДАЮ директор

нГрупп»

Еременко С.В. « » 2012

АКТ

О внедрении результатов диссертационной работы Береснева М.А. «Разработка метода управления две при работе на бинарном топливе» в производственную деятельность ООО «Титан Групп».

Настоящий акт составлен в том, что разработанные в диссертационной работе Береснева М.А. метод управления бензиновым двигателем внутреннего сгорания при работе на топливной смеси, состоящей из бензина и сжиженного углеводородного газа, а также схема переоборудования бензинового автомобиля для использования данной топливной смеси, внедрены в производственном процессе ООО «Титан Групп».

Лаптев В.Е.

Л Л R Малое инновационное предприятие

общество с ограниченной ответственностью «Автолаб»

347922, г.Таганрог, ул. Петровская, 20; Тел: [phone]; E-mail: [e-mail]

« i »07 20 ¡1

АКТ

о применении результатов диссертации Береснева М.А. «Разработка метода управления ДВС при работе на бинарном топливе».

Настоящий акт составлен комиссией в составе: директора МИП ООО «Автолаб» Береснева А.Л. (председатель), главного инженера Быстрицкого A.B., бухгалтера Мовчанюк М.А. для подтверждения того, что:

неисключительные права на программу для ЭВМ (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010610603 «Программа расчета параметров рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания», регистрация от 15 января 2010г.) переданы в малое инновационное предприятие ООО «Автолаб» в качестве вклада в уставный капитал. Программа была использована в производственном процессе при разработке системы зажигания двигателя, на основе заложенного в ней способа.

ГООТШИЁШКАЩ ФВДШРАЩШШ

а

а ж Й

ЙЖЖЖЖ^

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2426003

СПОСОБ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Патентообладатель(ли): Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (ЮФУ)

<т

Автор(ы). см. на обороте

Заявках* 2010110416

Приоритет изобретения 18 марта 2010 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре ^ ^ Ь ^ ^ изобретений Российской Федерации 10 августа 2011 г.

Срок действия патента истекает 18 марта 2030 г.

-е.

; , -" - ' -- V Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной к собственности, патентам и товарным знакам

1

^Уу'уТГ*

V"» к"*-

Б.II Симонов

ЖАШ Ф1Д1Ё1РАЩШШ

II \ ПО ПУЛ1УЮ М0ДЕ.11»

№ 100566

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Паи'1по11б;1ад;п[.':1ь(л1|): Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (НИ)

Агпор(ы): с.и. на обороте

Заявка Л» 201012101 )2

Приорша полезной модели 24 мая 2010 г.

^ 4 Зпрггнгфироилно и Государственном ресстре 1шле:шы\"

> 4' < > мспслси Россипс кои Фодср.щии 20 декабри 20¡0 г. у--«11 ", * „~ -; -. У

1 - • Г рок дсппиня плен га истекав г 24 мая 2020 г.

■ \ -с*- , г

Руководитель Федеральной с и/мбы по инте.ги'ктуальшт

^ ^ счостпешшши, патентам и ншиарным злакам

л: . -:

* >-Туч1 *

ПЛ. Симонов

тшштишшштштттшшшшшш&шшшшшшшшшшш^

9" УФ

1Р(Ш0€Ш®1€ЖАЖ #ШД11РАЩШЖ

к

>ЖЖД ВД7

II \ П ЮВРП ЕНИЕ

№ 2446309

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

■ Пате! шюбладател ь( л л): Федеральное государственное ; > образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (1111)

Лтор(ы): см. на обороте

У"

Маяний: 2010110860

Приоритет изобретения 22 марта 2010 г. Зарегистрировано в Государе гьсииом рсестри иаобретеиий Российской Федерации 27.марта 2012 г. С рок действия патентами скао г 22 .марта 2030 г.

Руководитель Фг[\ рапной службы по иителяектиа.чытй (обапвеииоан'.

Б.П. Симонов

К?

а

м

'Л

а

г;

а а а а

а а а а а а а а 52 3 Й а а а

ЬА нЗ £»5

!ааааааааааа

РСШШШСЕАШ ФВДШРАЩШЖ

й

ш &

ш

и $

Й й

г8

а за

за

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2010610603

Программа расчета параметров рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания

Правообладатель(ли): Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ч (ЮФУ) (Ш)

Береснев Максим Алексеевич (1111)

У

Заявка № 2009616740 Дата поступления 27 ноября 2009 г. Зарегистриропано в Реестре программ для ЭВМ

15 января2010 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной * собственности, патентам и товарным знакам

Б.П. Симонов

. . Л'...V.' .