Повышение топливной экономичности на эксплуатационных режимах при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Мацулевич, Михаил Андреевич

• Мацулевич, Михаил Андреевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Мацулевич, Михаил Андреевич

Содержание

Основные обозначения

Введение

1. Повышение топливной экономичности бензинового двигателя

1.1 Основные мероприятия, направленные на повышение топливной экономичности

1.2 Анализ существующих конструкций систем рециркуляции отработавших газов

1.3 Использование системы рециркуляции отработавших газов для повышения топливной экономичности бензиновых двигателей

1.4 Цель и задачи исследования

2. Разработка математической модели рабочего цикла бензинового двигателя с рециркуляцией отработавших газов

2.1 Допущения, принятые при построении математической модели

2.2 Основные уравнения математической модели рабочего цикла с учетом степеней рециркуляции и охлаждения отработавших газов

2.3 Программа синтеза рабочего цикла бензинового двигателя

3. Исследование эффективности смешанного регулирования мощности бензинового двигателя для повышения топливной экономичности

3.1 Особенности формирования исходных данных для синтеза рабочего цикла с рециркуляцией отработавших газов

3.2 Влияние рециркуляции отработавших газов на показатели рабочего цикла бензинового двигателя

3.3 Повышение топливной экономичности рабочего цикла применением смешанного регулирования мощности бензинового двигателя

4. Экспериментальная установка, измерительная аппаратура и методика экспериментального исследования

4.1 Экспериментальная установка и измерительная аппаратура

4.2 Методика экспериментального исследования

4.3 Расчетно-экспериментальная оценка степени рециркуляции охлажденных отработавших газов

5. Экспериментальное исследование смешанного регулирования мощности с использованием системы рециркуляции охлаяеденных отработавших газов в бензиновых двигателях

5.1 Показатели рабочего цикла при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя рециркуляцией охлажденных отработавших газов

5.2 Способ практической реализации рециркуляции охлаждаемых отработавших газов

5.3 Рекомендации по регулированию мощности бензинового двигателя с рециркуляцией охлажденных отработавших газов по результатам расчетно-

экспериментального анализа

Заключение

Список основных обозначений

Библиографический список

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение топливной экономичности на эксплуатационных режимах при смешанном регулировании мощности бензинового двигателя»

Введение

Основными направлениями развития двигателей внутреннего сгорания являются: улучшение топливной экономичности; уменьшение выбросов вредных веществ, содержащихся в отработавших газах; повышение надежности; увеличение ресурса агрегатов и систем; снижение уровня шума и вибрации; обеспечение многотопливности. Достижение высоких показателей топливной экономичности и малой токсичности отработавших газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания в значительной степени обеспечивается совершенствованием рабочего цикла.

Хорошо организованные рабочие циклы на режимах номинальной мощности и максимального вращающего момента не полностью обуславливают высокие эксплуатационные показатели двигателей. Почти 70% времени бензиновые двигатели работают на частичных нагрузках (эксплуатационных режимах), которые реализуются количественным регулированием мощности с дросселированием свежего заряда. Дросселирование свежего заряда на впуске приводит к повышению работы, затраченной на совершение насосных ходов, пониженному коэффициенту наполнения и, снижению полноты сгорания топлива. Повышение топливной экономичности рабочего цикла на основных эксплуатационных режимах является одним из условий достижения высокого технического уровня бензиновых двигателей.

Один из способов повышения технического уровня бензинового двигателя является использование рециркуляции охлажденных отработавших газов (РООГ) при снижении дросселирования воздушного потока на впуске. Повышение топливной экономичности бензинового двигателя на режимах частичных нагрузок использованием рециркуляции охлаждаемых отработавших газов, снижения степени дросселирования свежего заряда с корректировкой угла опережения зажигания является актуальной научной задачей. Эффективность нового технического решения для повышения топливной экономичности на эксплуатационных режимах оценивалась сравнением параметров процесса сгорания и показателей рабо-

чего цикла при количественном и смешанном регулировании мощности бензинового двигателя.

Степень разработанности темы диссертационной работы. Повышению топливной экономичности бензинового двигателя изменением способа управления его мощностью посвящены работы G. Fontana, Е. Galloni, T. Alger, О. A. Kut-lar, H. Arslan, A. T. Calik и др. Исследование по повышению топливной экономичности бензинового двигателя на эксплуатационных режимах использованием рециркуляции охлажденных отработавших газов, пониженного дросселирования свежего заряда на впуске и корректировки угла опережения зажигания проводится впервые.

Цель настоящего исследования Повышение топливной экономичности бензинового двигателя при работе на частичных нагрузочных режимах применением смешанного регулирования мощности с изменением степеней дросселирования свежего заряда и рециркуляции охлаждаемых отработавших газов.

Задачи исследования:

1. Разработать способ и устройство, позволяющие повысить топливную экономичность бензинового двигателя на режимах частичных нагрузок.

2. Разработать математическую модель рабочего цикла бензинового двигателя с учетом переменной степени рециркуляции охлажденных отработавших газов.

3. Выполнить расчетно-аналитическую оценку эффективности использования рециркуляции отработавших газов, снижения дросселирования свежего заряда и корректировки угла опережения зажигания в бензиновом двигателе.

4. Экспериментально оценить эффективность способа и устройства при совершенствовании показателей рабочего цикла бензинового двигателя.

5. Разработать рекомендации по использованию системы рециркуляции охлаждаемых отработавших газов в бензиновых двигателях.

Объект исследования. Рабочие циклы бензинового двигателя с изменением степеней дросселирования свежего заряда и рециркуляции охлажденных отработавших газов при работе на частичных нагрузках.

Предмет исследования. Влияние смешанного регулирования мощности изменением степеней дросселирования свежего заряда и рециркуляции охлажденных отработавших газов на основные показатели рабочего цикла бензинового двигателя.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что: предложены новая конструкция системы рециркуляции отработавших газов с промежуточным охлаждением, уравнения, устанавливающие закономерные связи продолжительности и показателя характера сгорания с коэффициентами наполнения и избытка воздуха, частотой вращения коленчатого вала, степенью рециркуляции отработавших газов; разработан и доказан способ повышения топливной экономичности бензинового двигателя на эксплуатационных режимах, использованием рециркуляции отработавших газов, пониженного дросселирования свежего заряда на впуске, корректировки угла опережения зажигания.

Теоретическая значимость результатов диссертации заключается в:

1. Разработанной математической модели синтеза рабочего цикла бензинового двигателя со смешанным регулированием мощности за счет комплексного изменения степеней дросселирования свежего заряда, рециркуляции и охлаждения отработавших газов, угла опережения зажигания топлива;

2. Установлении закономерных связей продолжительности и показателя характера процесса сгорания со степенью рециркуляции отработавших газов, коэффициентами наполнения и избытка воздуха в бензиновом двигателе;

3. Уточнении зависимости среднего давления механических потерь бензинового двигателя, учетом различной степени дросселирования свежего заряда на впуске;

4. Выявлении зависимость времени прогрева бензинового двигателя от степени охлаждения рециркулируемых отработавших газов жидкостью системы охлаждения.

Практическая значимость результатов диссертационной работы:

1. Разработана программа синтеза рабочего цикла бензинового двигателя со смешанным регулированием мощности за счет комплексного изменения степеней

дросселирования свежего заряда, угла опережения зажигания топлива, рециркуляции и охлаждения отработавших газов.

2. Достигнуто повышение топливной экономичности бензинового двигателя на эксплуатационных режимах применением смешанного регулирования мощности изменением степеней дросселирования свежего заряда и рециркуляции охлажденных отработавших газов с корректировкой угла опережения зажигания.

3. Разработано техническое решение, защищенное патентом Российской Федерации, обеспечивающее поддержание температуры охлаждающей жидкости использованием теплообменника системы рециркуляции отработавших газов в бензиновом двигателе.

Методология и методы исследования. Математическое моделирование внутрицилиндровых процессов при разных степенях дросселирования потока свежего заряда и рециркуляции отработавших газов, нагрузке и угле опережения зажигания. Экспериментальные исследования рабочих циклов бензинового двигателя с использованием стандартных и оригинальных измерительной аппаратуры и методов испытаний.

Реализация результатов. Математическая модель синтеза рабочего цикла бензинового двигателя с разной степенью рециркуляции и охлаждения отработавших газов, методические указания формирования исходных данных используются в учебном процессе кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» ЮжноУральского государственного университета. Программа расчета рабочего цикла «ЕвЯ» использована в НП «Сертификационный центр автотракторной техники» при оценке показателей бензиновых двигателей.

На защиту выносятся перечисленные выше основные результаты, имеющие научную новизну, теоретическую и практическую значимость.

Степень достоверности полученных результатов. Для экспериментальных работ результаты получены на современном сертифицированном оборудовании фирмы АУЬ. Эксперимент проводился по разработанной автором методике с использованием рекомендаций действующего ГОСТ 14846-81. Математическая модель рабочего цикла, использованная в теоретическом исследовании, построена

на фундаментальных законах термодинамики и теории рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЧГАА (Челябинск, 2012-2013 г.г.); международной научно-технической конференции ТГТУ (Тамбов, 2012 г.); международной научно-практической конференции (Протвино, 2012 г.); научно-технических конференции профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ (Челябинск, 2011 - 2013 г.).

Диссертационная работа одобрена на научных семинарах кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» Южно-Уральского государственного университета.

Содержание диссертации. Диссертационная работа, рассматривающая задачу повышения топливной экономичности использованием смешанного регулирования мощности бензинового двигателя с применением рециркуляции охлажденных отработавших газов, пониженного дросселирования свежего заряда на впуске с корректировкой угла опережения зажигания, состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Во введении отмечается, что улучшение эксплуатационных свойств бензинового двигателя зависит от качества организации рабочего цикла. Более 70% срока эксплуатации автомобильный двигатель работает при частичных нагрузках с дросселированием потока свежего заряда на впуске. Применение рециркуляции охлаждаемых отработавших газов для уменьшения степени дросселирования с целью повышения топливной экономичности на этих режимах является актуальным направлением развития рабочего цикла бензиновых двигателей.

В первой главе рассматриваются перспективные направления совершенствования рабочих циклов, а именно повышение топливной экономичности и снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами. Эксплуатация бензинового двигателя при частичной нагрузке сопровождаются повышенной работой совершения насосных ходов и снижением полноты сгорания топлива.

Применение отключения цилиндров, послойного смесеобразования, использование механизма газораспределения, позволяющего изменять высоту и время

открытия клапанов, комбинированного наддува сопровождается изменением мощности бензинового двигателя. Известны способы регулирования мощности, какими являются количественное, качественное и смешанное регулирование. Отмечается эффективность качественного регулирования мощности бензинового двигателя с использованием рециркуляции охлажденных отработавших газов и пониженным дросселированием свежего заряда при среднем эффективном давлении рабочего цикла ре = 0,80...0,89 МПа. С целью повышения топливной экономичности бензинового двигателя на эксплуатационных режимах (рс = 0,35...0,65 МПа и п = 2000...3000 мин-1) целесообразно смешанное регулирование мощности с применением комплекса мероприятий: рециркуляции охлажденных отработавших газов, понижения степени дросселирования свежего заряда и увеличения угла опережения зажигания.

Смешение отработавших газов со свежим зарядом, изменяя его физические свойства, оказывает влияние на процессы наполнения цилиндра и сгорания топлива. Имеющейся данные не дают полной информации о моделировании рабочих циклов при организации смешанного регулирования мощности бензинового двигателя. На основе анализа выполненных ранее исследований и рабочей гипотезы сформулированы цель и задачи настоящей диссертационной работы.

Вторая глава посвящена выводу уравнений математической модели рабочего цикла бензинового двигателя с учетом различных степени рециркуляции и охлаждения отработавших газов. Указаны принятые допущения. Приводятся особенности расчета процессов впуска и сгорания. Учтена оценка возникновения детонационного сгорания топлива. По предложенной модели синтеза рабочего цикла написана программа «ЕвК».

В третьей главе приведены методические рекомендации выбора исходных данных. Автором предлагаются уравнения для оценки продолжительности и показателя характера сгорания, а также определения механических потерь исследуемого двигателя при разном уровне дросселирования потока свежего заряда на впуске. Сопоставляются данные, полученные расчетным и экспериментальным путем с целью верификации предложенной модели синтеза рабочего цикла.

Проведено теоретическое исследование влияния степени охлаждения и рециркуляции отработавших газов на показатели рабочего цикла. Синтез рабочих циклов производился при постоянных и переменных кинетических константах процесса сгорания в зависимости от степени рециркуляции отработавших газов. Приводится расчетное исследование влияния различных условий смешанного регулирования мощности бензинового двигателя на основные показатели рабочего цикла. Сформулирован основной принцип организации смешанного регулирования мощности в бензиновом двигателе при использовании рециркуляции предварительно охлажденных отработавших газов, пониженного дросселирования свежего заряда на впуске с корректировкой угла опережения зажигания.

Четвертая глава посвящена описанию испытательного стенда, измерительной и регистрирующей аппаратуры с указанием их характеристик. Изложена методика: проведения сравнительных испытания бензинового двигателя при количественном и смешанном регулировании мощности; определения количества отработавших газов, перепускаемых в систему впуска.

В пятой главе изложены результаты экспериментальных исследований по оценке технико-экономических показателей рабочего цикла при количественном и смешанном регулировании мощности бензинового двигателя на различных нагрузках. Определен уровень снижения удельного эффективного расхода топлива. Отмечается увеличение максимальных давления рабочего тела и быстроты его нарастания внутри цилиндра двигателя при осуществлении смешанного регулирования мощности исследуемого двигателя. Даны рекомендации по реализации системы рециркуляции отработавших газов с их промежуточным охлаждением на двигателе внутреннего сгорания. Изложены положения о совместном управлении бензиновым двигателем и системой рециркуляции отработавших газов.

В заключении приведен анализ основных положений выполненной диссертационной работы, сформулированы основные результаты и выводы.

1. Повышение топливной экономичности бензинового двигателя

Автомобильная промышленность обеспечивает практически все отрасли народного хозяйства и занимает одно из ведущих мест в машиностроении. Бензиновые двигатели имеют ряд преимуществ перед дизелями по таким показателям как удельная мощность, удельная масса, пусковые свойства, уровень шума и трудоемкость производства, однако по топливной экономичности значительно уступают. Поэтому одной из важных проблем является повышение топливной экономичности бензинового двигателя.

1.1 Основные мероприятия, направленные на повышение топливной экономичности

Из анализа технико-экономических показателей современных бензиновых двигателей прослеживаются тенденции повышения литровой мощности, топливной экономичности, снижения вредных веществ, содержащихся в отработавших газах. Топливная экономичность и выбросы вредных веществ с отработавшими газами является основными параметрами, определяющими его потребительские качества и конкурентоспособность на мировом рынке [1,9]. Обеспечение высоких технико-экономических показателей бензиновых двигателей достигается: повышением среднего эффективного давления; увеличением степени сжатия и массового наполнения цилиндров горючей смесью; совершенствованием процессов смены рабочего тела и сгорания топлива; расслоением и турбулизацией свежего заряда; уменьшением сопротивления на впуске и в узлах трения.

Одним из способов снижения удельного индикаторного и эффективного расходов топлива и повышения удельной мощности является увеличение степени сжатия. Оптимальные значения степени сжатия принадлежат диапазону 13...14 ед. Для бензиновых двигателей достижение указанного предела степени сжатия ограничено возникновением детонации. Данное явление характеризуется высокими (до 2000 м/с) скоростями распространения фронта пламени. Такой

процесс сгорания сопровождается интенсивным ростом тепловой и механической нагрузок деталей цилиндропоршневой группы, разрушением масляной пленки на стенках трущихся пар, ухудшением показателей топливной экономичности и мощности двигателя внутреннего сгорания [10].

Детонационное сгорание образуется по следующему механизму. В процессе сжатия рабочего тела, его давление и температура увеличиваются. С определенного момента происходит образование гидроперекисей - это нестойкие органические соединения, получающиеся в результате окисления молекул углеводородов:

СпНт + 02 ^ ЯООН .

Существует критическая концентрация гидроперекисей, при достижении определенных критических значений температуры и плотности несгоревшей части смеси (для данного топлива) происходит их распад с образованием активных центров и последующим детонационным сгоранием:

ЯООН —> ЯО • + • ОН,

где Я О и •ОН- активные центры (осколки молекул и атомов, имеющих свободную валентность) [42].

Наиболее склонные к детонации режимы работы бензинового двигателя являются частота вращения коленчатого вала 800...2500 мин-1 и высокая нагрузка. Несмотря на этот факт в современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания степень сжатия достигает 10... 11,5.

Массовое цикловое наполнение цилиндров свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения г|у. Для увеличения последнего применяются несколько одноименных клапанов для каждого цилиндра, механизмы изменения фаз газораспределения (позволяет использовать газодинамические явления, происходящие во время газообмена, при различных скоростных режимах работы двигате-

ля), газотурбинный и механический наддув. Применение наддува без изменения размеров цилиндра и некоторым снижением степени сжатия (е = 8,5...9,0), сопровождается ростом максимального давления и температуры цикла.

Увеличение плотности воздушного заряда при наддуве достигается повышением давления. Повышение при этом температуры воздушного заряда снижает порог бездетонационной работы бензинового двигателя и как следствие снижает пределы форсирования. Отрицательное влияние высокой температуры воздушного заряда компенсируется охлаждением последнего перед поступлением в цилиндр. При этом дополнительно увеличивается плотность воздушного заряда. Использованием газотурбинного наддува удается достигнуть экономических показателей с удельным эффективным расходом топлива ge = 250...265 г/кВт*ч [39]. Для малой нагрузки двигателя использование механического наддува нецелесообразно, т.к. на привод компрессора необходимо затратить значительную долю вырабатываемой механической энергии.

Хорошо организованные рабочие циклы на режимах номинальной мощности и максимального вращающего момента не полностью обуславливают высокие эксплуатационные показатели двигателей. Почти 70% времени бензиновые двигатели работают на частичных нагрузках. При этом обеспечение требуемой мощности двигателя достигается в основном снижением количества топливовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя (количественное регулирование мощности двигателя).

На рисунке 1.1 приведено изменение удельного эффективного расхода топлива при разной нагрузке и количественном регулировании мощности бензинового четырехцилиндрового двигателя с рабочим объемом 1,6 л.

удельным эффективным расходом топлива, частотой вращения коленчатого вала и скоростью движения автомобиля по автомагистрали [54]

Характерными эксплуатационными режимами можно считать работу бензинового двигателя с частотой вращения коленчатого вала 2000...3000 мин-1 и средним эффективным давлением цикла 0,25...0,65 МПа. Это соответствует скорости движения автомобиля 60... 110 км/ч при установившемся режиме и умеренном разгоне. При движении автомобиля по автомагистрали удельный эффективный расход топлива ge составляет 300...340 г/кВт-ч. Указанные режимы работа двигателя достигаются дросселированием свежего заряда на впуске и сопровождается увеличением механических потерь и снижением полнотой сгорания топли-

Повышение технико-экономических показателей бензинового двигателя связанно с совершенствованием топливоподающей аппаратуры. Современные системы подачи топлива можно разделить на две категории: с впрыскиванием топлива во впускной коллектор и с послойным смесеобразованием.

Применение впрыскивания топлива во впускной коллектор позволяет увеличить степень сжатия на 0,4...0,6 единиц и снизить неравномерность качества состава смеси между цилиндрами [41]. Топливный факел в данных конструкциях

направляется на самые нагретые поверхности деталей системы впуска (впускной клапан и прилегающую к нему область), рисунок 1.2. Впрыскивание топлива начинается в момент, когда впускной клапан находится в закрытом положении с целью отвода части теплоты от тарелки клапана и его уплотняющей части за счет испарения топлива [10, 40].

Системы впрыскивания топлива во впускной коллектор позволяют осуществить следующие режимы:

1) Работу на гомогенной бедной смеси без обратной связи по датчику концентрации кислорода (а ~ 1,1... 1,3);

2) Работу на гомогенной стехиометрической смеси с обратной связью по датчику концентрации кислорода;

3) Работу на гомогенных богатых смесях без обратной связи по датчику концентрации кислорода (а ~ 0,85...0,95).

Рисунок 1.2 - Схема впрыскивания бензина во впускной коллектор: 1) электромагнитная форсунка; 2) впускной тракт; 3) впускной клапан

Данные топливные системы могут снабжаются широкополосными датчиками концентрации кислорода в отработавших газах, которые позволяют отслеживать состав топливовоздушной смеси для всех указанных выше режимов работы бензинового двигателя и производить самодиагностику топливоподающей аппаратуры.

Ввиду особенностей работы нейтрализатора отработавших газов наиболее распространенные режимы функционирования топливной системы бензиновых двигателей - с а = 0,99 ... 1 и обратной связью по датчику концентрации кислорода в отработавших газах.

Двигатели с расслоением впускного заряда делятся на две группы: с фор-камерой и с непосредственным впрыскиванием топлива в неразделенную камеру сгорания.

В настоящее время двигатели с форкамерой менее распространены. Одна из конструкций форкамеры приведена на рисунке 1.3.

8 9 Ю

Рисунок 1.3 — Двигатель внутреннего сгорания с форкамерой 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - канал питания форкамеры; 4 - форкамерная секция карбюратора; 5 - карбюратор; 6 - впускной канал; 7 - впускной клапан основной камеры; 8 - боек коромысла; 9 - коромысло; 10 - регулировочный винт дополнительного плеча коромысла; 11 - головка цилиндров; 12 - клапан форкамеры ; 13 - свеча зажигания; 14 - форкамера; 15 - сопловое отверстие; 16 - основная камера сгорания; 17 - штанга; 18 - толкатель; 19 - распределительный вал.

По впускному каналу 6 в основную камеру сгорания 16 поступает бедная смесь (а ~ 1,8), а по каналу 3 питания форкамеры 14 поступает обогащенная смесь (а = 0,85...0,9). В форкамере богатая смесь воспламеняется от свечи зажигания 13. Раскаленные продукты сгорания из форкамеры через сопловое отверстие 15 перетекают в основную камеру сгорания, при этом интенсивно перемешивая и воспламеняя бедную смесь.

К недостаткам можно отнести сложность конструкции, высокую стоимость изготовления, неравномерность состава смеси между цилиндрами и большую площадь поверхности камеры сгорания.

Конструкция поршневых двигателей с непосредственным впрыскиванием топлива имеет форсунку, расположенную в головке цилиндра, топливный факел которой направлен на специальную выточку в поршне. В этих двигателях свежий заряд подвергается организованному завихрению не только в процессе впуска, но и в процессе сжатия, благодаря особой конструкции поршня, рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 -Двигатель с непосредственным впрыскиванием топлива

Для уверенного и стабильного зажигания бедной топливовоздушной смеси в момент подачи искры между электродами требуется наличие горючей смеси с а ~

0,85...0,9. Необходимое качество послойного смесеобразования достигается хорошей согласованностью воздушного вихря в надпоршневом пространстве, момента подачи искры и топлива в цилиндр двигателя.

В двигателях с расслоением впускного заряда реализуются следующие режимы:

1) работа со сверхбедными смесями и расслоением заряда (а ~ 1,3...3,0);

2) работа с гомогенными бедными смесями (а ~ 1,1.. .1,3);

3) работа со стехиометрическим составом топливовоздушной смеси;

4) работа с богатыми смесями (а ~ 0,85...0,95).

К достоинствам впрыскивания топлива непосредственно в камеру сгорания, относится: снижение расхода топлива до 30% при работе двигателя на малой нагрузке [39]; возможность увеличения степени сжатия, за счет снижения температуры деталей, образующих камеру сгорания двигателя; снижение выбросов вредных веществ, содержащихся в отработавших газах; возможность осуществить качественное и смешанное регулирование мощности двигателя. Недостатками яв-

«

ляются: большая стоимость топливоподающей аппаратуры; высокие требования к квалификации обслуживающего персонала; затрата части мощности двигателя на привод топливного насоса повышенного давления; снижение качества распыли-вания топлива в процессе эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мацулевич, Михаил Андреевич, 2013 год

Библиографический список

1. Асмус, Т.У. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями / Т.У. Асмус, К. Боргнакке, С.К. Кларки др.; Под ред. Д. Хилларда, Дж. С. Спрингера. Пер. с англ. A.M. Васильева; Под ред. A.B. Косторова. - М.: Машиностроение, 1988. - 504 с.

2. Белов, П.М. Двигатели армейских машин. Часть первая. Теория / П.М. Белов -М., Воениздат, 1971-512 стр.

3. Бобровский, С.И. Delphi 7. Учебный курс. / С.И. Бобровский. - СПб.: Питер. — 2004. - 736 с.

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

5. Буров, A.JI. Сгорание в поршневых двигателях: Учебное пособие. / A.JI. Буров - М.: МГИУ - 2006 - 76 с.

6. Вибе, И.И. Новое о рабочем цикле двигателей / И.И. Вибе. М. - Свердловск: Машгиз, 1962.-271 с.

7. Вырубов, Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. / Д.Н. Вырубов, H.A. Иващенко, В.И. Ивин и др. Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983 - 372 с.

8. Гаврилов, A.A. Расчет циклов поршневых двигателей: Учеб. пособие / A.A. Гаврилов, М.С. Игнатов, В.В. Эфрос. Владим. гос. ун-т. - Владимир, 2003. 124 с.

9. Горбунов, В.В. Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие / В.В. Горбунов, H.H. Патрахальцев. - М.: Изд-во РУДН, 1998 - 214с. ил.

10. Дмитриевский, A.B. Топливная экономичность бензиновых двигателей. / A.B. Дмитриевский, Е.В. Шатров. - М.: Машиностроение, 1985. - 208 с.

11. Дьяченко, Н.Х. Быстроходные поршневые двигатели внутреннего сгорания / Н.Х. Дьяченко, С.Н. Дашков, B.C. Мусатов, П.М. Белов, Ю.И. Будыко. - М: — 1962 г.

12. Железко, Б.Е. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей: Дипломное проектирование : Учеб. пособие для вузов по спец.нДВС" / Б.Е. Железко. - Минск : Вышэйшая школа. - 1987 - 247с.

13. Железко, Б.Е. Термодинамика, теплопередача и двигатели внутреннего сгорания : Учеб. пособие / Под ред. Б. Е. Железко. — Минск: Вышэйшая школа, 1985-271 с.

14. Зеер, В.А. Влияние способа отключения части цилиндров на показатели поршневых двигателей./ В.А. Зеер // Вестник КрасГАУ - 2007 г., №2 - стр. 233 - 237.

15. Злотин, Г.Н. Начальный очаг горения и процесс его развития / Г.Н. Злотин // Известия ВолГТУ. -2007. - Вып. 2 (№8). - С.121 - 131.

16. Кавтарадзе, Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов / Р.З. Кавтарадзе. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 - 720 е.: ил.

17. Капустин, А. В. Улучшение антидетонационных свойств карбюраторных двигателей.: Диссертация кандидат технических наук. / А. В. Капустин. М., 1984. -208 с.

18. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Уч. пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов. - М.:Высш. шк., 2008. - 496 с.

19. Кулешов, A.C. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания Дизель-РК. Описание математических моделей, решение оптимальных задач. / A.C. Кулешов. - М:МГТУ им. Баумана, 2004 - 123 с.

20. Культин, Н.Б. Основы программирования в Delphi 7 / Н.Б. Культин. - СПб.: БВХ-Петербург. - 2003. - 608 с.

21. Лаврик, А.Н. Расчет и анализ рабочего цикла ДВС на различных топливах / А.Н. Лаврик. - Иркутск - Изд-во Иркут. ун-та, 1985. - 104с., ил.

22. Лазарев, Е.А. Основные принципы, методы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных дизелей: Монография / Е.А. Лазарев.: - Челябинск, 2010. - 288 с.

23. Левтеров, A.M. Экспериментальный образец водородного автомобиля на базе модели ГАЗ — 2705 / A.M. Левтеров, В.Д. Савицкий // ИПМаш им. A.M. Подгорного HAH Украины. Автомобильный транспорт - 2008 г. - №22

24. Луканин, В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учеб./ В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян и др.; Под ред. В. Н. Луканина. - М.: Высш. шк., 1995. - 368 с: ил.

25. Луканин, В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учеб./ В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян и др.; Под ред. В. Н. Луканина. - 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2005. - 479 с: ил.

26. Луканин, В. Н. Двигатели внутреннего сгорания: В 3 кн. Кн: 3. Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС: Учеб. для вузов / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Т. Ю. Кричевская и др. Под ред. В. Н. Луканина и М. Г. Шатрова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 414 с.

27. Луканин, В.Н. Теплотехника. Уч. для вузов / М.Г. Шатров, Г.М. Камфер. - М.: Высш. шк., 2000 . - 671 с.

28. Мацулевич, М.А. Влияние рециркуляции отработавших газов на топливную экономичность бензиновых двигателей / М.А. Мацулевич, Е.А. Лазарев. // Транспорт Урала. - №3 2012. - С. 30 - 32

29. Мацулевич, М.А. / Доклад «LI международная научно-техническая конференция», сборник научных трудов «Достижения науки - агропромышленному производству». Челябинск: ЧГАА - 2012. - секция №9, - С.201 - 206.

30. Мацулевич, М.А. Математическая модель рабочего цикла бензинового двигателя с рециркуляцией отработавших газов / М.А. Мацулевич, Е.А. Лазарев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2012. - Вып. 20. - №33 (292) -С. 60 - 64.

31. Мацулевич, М.А. Материалы LII международной научно-технической конференции «Достижение науки - агропромышленному производству» / под ред. Н.С. Сергеева. Челябинск: ЧГАА, - 2013. 4.V. - С. 85 - 88

32. Мацулевич, М.А. Параметры процесса сгорания и показатели рабочего цикла бензинового двигателя с промежуточным охлаждением рециркулируемых отработавших газов / М.А. Мацулевич, Е.А. Лазарев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2013. - Том 13. - №1 - С. 127 -131.

33. Мацулевич, М.А. Сборник научных трудов 7-ой международной заочной конференции «Достижения учёных XXI века». - 2012. - С.22 - 25.

34. Мацулевич, М.А. Сборник научных трудов VI международной научно-практической конференции «Информационные и коммуникативные технологии в образовании, науке и производстве».: Протвино. - 2012 - С.439 -443.

35. Мищенко, Н.И. Автомобильные двигатели с отключением цилиндров. Конструкции, анализ / Н.И. Мищенко, B.C. Шляхов, В.Л. Супрун, А.Г. Подлесный // BicHHK СевНТУ. Сер1я: Машиноприладобудування та транспорт.: Севастополь.-2011.-Вип. 122-С.163 -166.

36. Орлин, A.C. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / A.C. Орлин. М.: Машиностроение - 1983. - 372 с.

37. Орлин, A.C. Двигатели внутреннего сгорания: Том1 Рабочие процессы в двигателях и их агрегатах. / A.C. Орлин, Д.Н. Вырубов, Г.Г. Калиш, М.Г. Круглов и др. - М.: МАШГИЗ - 1957 - 397 с.

38. Патент 122126 Российская Федерация, МПК F02 G5/00 Силовая установка / Е.А. Лазарев, М.А. Мацулевич. - 2012125870/28; заявл. 20.06.2012; опубл. 20.11.2012, Бюл. № 32.

39. Сафонов, А.С. Химмотология горюче-смазочных материалов. / А.С, Сафонов, А.И. Ушаков, В.В. Гришин. - НПКИЦ, 2007., - 488 с.

40. Твег, Р. Системы впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт: практическое пособие. / Р. Твег. - М.: Издательство «За рулем». - 2004.

41. Фарафонтов, М.Ф. Автомобильные двигатели. Уч. пособие для студентов заочников / М.Ф. Фарафонтов - Челябинск: ЧГТУ 1990. - 70 с.

42. Шароглазов, Б. А. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов / Б. А. Шароглазов, М. Ф. Фарофонтов, В. В. Клеменьтев -Челябинск: Издательство ЮУрГУ. 2004. - 344с.

43. Abd-Alla, G.H. Using exhaust gas recirculation in internal combustion engines: a review / G.H. Abd-Alla // Energy Conversion and Management. - December 2002. -43.-P. 1027-1042.

44. Alger, T. Cooled EGR improves fuel economy and emissions in gasoline engines. / T. Alger // Technology Today. - Summer 2010. - P. 10 - 13.

45. Cha, J. The Effect of Exhaust Gas Recirculation (EGR) on Combustion Stability, Engine Performance and Exhaust Emissions in a Gasoline Engine / J. Cha, J. Kwon, Y. Cho, S. Park // KSME International Journal - 2001. - 15 (10). - P.1442-1450.

46. Fontana, G. Experimental analysis of a spark-ignition engine using exhaust gas recycle at WOT operation / G. Fontana, E. Galloni // Applied Energy - 2010. - 87. -P. 2187-2193.

47. Fontana, G. Variable valve timing for fuel economy improvement in a small spark-ignition engine / G. Fontana, E. Galloni // Applied Energy - 2009. - Vol. 86. - P. 96-105

48. Galloni, E. Effects of exhaust gas recycle in a downsized gasoline engine / E. Galloni G. Fontana, R. Palmaccio // Applied Energy - 2013. - 105. - P. 99-107.

49. Galloni, E. Numerical analyses of EGR techniques in turbocharged spark-ignition engine / E. Galloni, G. Fontana, R. Palmaccio // Applied Thermal Engineering, Original Research Article. - June 2012. - Vol. 39. - P 95-104

50. Heywood, J.B. Internal combustion engine fundamentals / J.B. Heywood. — McGraw-Hill Book Co. - 1988.

51. Ibrahim, A. An experimental investigation on the use of EGR in a supercharged natural gas SI engine / A. Ibrahim, S. Ban // Fuel - 2010. - 89. - P. 1721-1730.

52. Ji, C. Effect of hydrogen addition on lean burn performance of a spark-ignited gasoline engine at 800 rpm and low loads / C. Ji, S. Wang // Fuel - 2011. - Vol.90. - P. 1301-1304.

53. Kumar, R. H. Progressive combustion in Si-Engines - Experimental investigation on influence of combustion related parameters. / R. H. Kumar, A. J. Antony // Sad-hana - December 2008. - Vol. 33. Part 6. - P. 821 - 834.

54. Kutlar, O.A. Methods to improve efficiency of four stroke, spark ignition engines at part load / O. A. Kutlar, H. Arslan, A. T. Calik // Energy Conversion and Management, Original Research Article. - 2005. - Issue 20, Vol. 46. - P. 3202 - 3220

55. Li, T. Thermodynamic analysis of EGR effects on the first and second law efficiencies of a boosted spark-ignited direct-injection gasoline engine / T. Li, D. Wu,M. Xu // Energy Conversion and Management - 2013. - Vol. 70. - P. 130 -138

56. Patel, R. Un-throttling a direct injection gasoline homogeneous mixture engine with variable valve actuation / R. Patel, N Ladommatos, P. A. Stansfield, G. Wigley, C. P. Garner, G. Pitcher, H. Nuglisch, J. Helie // International Journal of Engine Research. - 2010. - Vol 11. - P. 391 - 411.

57. Patent № US20100293922 Al, United States, Int. pat. class. F02B 27/04 / Combustion engine breathing system, components thereof and methods of operating and controlling the same / M. Delavan, R. Keefover, M. Busato.

58. Patent № W02010091175, World Intellectual Property Organization, Int. pat. class. F01N 13/08 / Exhaust gas recirculation system and method of operating such system / C.A. Brown, M.L. Kesse, A.V. Joshi.

59. Sher, E. Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine - a theoretical study / E. Sher , T. Bar-Kohany // Energy -2002. - Vol. 27. - P. 757-775.

60. Wei, H. Gasoline engine exhaust gas recirculation - A review. / H. Wei, T. Zhu, G. Shu //Applied energy. - 2012. - Vol. 99. - P. 534 - 544.

61. Wei, L. Studi on improvement of fuel economy and reduction in emission for stoichiometric gasoline engines. / L. Wei, W. Ying, Z. Longbao, S. Ling // Applied Thermal Engineering. - 2007. - Vol. 27. - P.2919 - 2923.

Исходные данные к тепловым расчетам:

1. Температура топливовоздушной смеси Ттвс = 293 К;

2. Давление топливовоздушной смеси ртвс = 0,1013 МПа;

3. Подогрев топливовоздушной смеси АТтвс = 20 К;

4. Температура рециркулируемых отработавших газов Троог = var К;

5. Давление рециркулируемых отработавших газов рроог = 0,1 МПа;

6. Подогрев рециркулируемых отработавших газов АТРОог = 0 К;

7. Коэффициент избытка воздуха а = 1;

8. Коэффициент наполнения rjv = 0,5;

9. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна X = 0,312;

10. Температура остаточных газов Тг = 850 К;

12. Давление остаточных газов рг = 0,11 МПа;

13. Показатель политропы сжатия ni = 1,33;

14. Угол опережения зажигания 0=10 град ПКВ;

15. Продолжительность процесса сгорания, cpz = 61 град ПКВ;

16. Показатель характера сгорания m = 2,95;

17. Коэффициент эффективности сгорания = 0,86;

18. Показатель политропы расширения П2 = 1,3;

19. Степень сжатия е = 10,3;

20. Частота вращения коленчатого вала п = 2000 мин-1; Степень рециркуляции отработавших газов кроог = 5 и 15 %.

Исходные данные к тепловым расчетам:

1. Температура топливовоздушной смеси ТТвс = 293 К;

2. Давление топливовоздушной смеси ртвс = 0,1013 МПа;

3. Подогрев топливовоздушной смеси А Ттвс = 20 К;

4. Температура рециркулируемых отработавших газов ТРОог = 353;

5. Давление рециркулируемых отработавших газов рроог =0,108 МПа;

6. Подогрев рециркулируемых отработавших газов АТроог—5 К;

7. Коэффициент избытка воздуха а = 1;

8. Коэффициент наполнения г\х = 0,5;

9. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна X = 0,312;

10. Температура остаточных газов Тг = 750 К;

12. Давление остаточных газов рг = 0,11 МПа;

13. Показатель политропы сжатия П1 = 1,31;

14. Угол опережения зажигания 0 = уаг град ПКВ;

15. Продолжительность процесса сгорания, ср2 = 61 град ПКВ;

16. Показатель характера сгорания ш = 2,95;

17. Коэффициент эффективности сгорания 4 = 0,86;

18. Показатель политропы расширения П2 = 1,29;

19. Степень сжатия 8 = 10,3;

20. Частота вращения коленчатого вала п = 2000 мин-1;