Снижение концентрации оксидов азота в отработавших газах водородного двигателя, работающего на обедненной смеси тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Чжан Цытянь

• Чжан Цытянь
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Чжан Цытянь

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ПО

СОЗДАНИЮ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВОДОРОДНЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Актуальность использования водорода в качестве топлива в ДВС

1.2. Особенности рабочего процесса водородного двигателя

1.3. Краткий анализ работ по методам уменьшения количества

образования NOx в камере сгорания водородных двигателей

Выводы по главе 1. Цель и задачи диссертационной работы

ГЛАВА 2. 3Б-МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОДОРОДНОМ ДВИГАТЕЛЕ С ВНЕШНИМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ И ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

2.1. Модель процессов турбулентного переноса, основанная на фундаментальных уравнениях Навье - Стокса, записанных в форме Рейнольдса

2.2. Модель турбулентности

2.3. Модель сгорания

2.4. Модель образования оксидов азота NOx

2.5. Краткое описание метода численной реализации 3D-математической модели

2.6. Генерация расчетной сетки

2.7. Верификация математической модели с применением полученных экспериментальных данных

2.7.1. Подготовка верификации модели рабочего процесса водородного двигателя

2.7.2. Результаты верификации математической модели рабочего процесса водородного двигателя

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА ОБЕДНЕННОЙ СМЕСИ

3.1. Краткая характеристика экспериментального водородного

двигателя

3.2. Краткое описание и принцип работы экспериментальной установки для исследования опытного водородного двигателя

3.3. Результаты индицирования водородного двигателя

3.4. Аномальные процессы сгорания в водородном двигателе

3.4.1. Воспламенение свежего заряда на такте впуска

3.4.2. Детонации подобное сгорание

3.4.3. Калильное зажигание (преждевременное воспламенение)

3.5. Результаты экспериментального исследования эффективных и

экологических показателей водородного двигателя

Выводы по главе

ГЛАВА 4. СНИЖЕНИЕ ЭМИССИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ВОДОРОДНОМ ДВИГАТЕЛЕ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РОГ

4.1. Особенности рециркуляции отработавших газов (РОГ) в водородном двигателе

4.2. Особенности определения степени РОГ на экспериментальном водородном двигателе

4.3. Результаты исследования влияния РОГ на образование оксидов азота в водородном двигателе методами натурных и численных экспериментов

4.4. Влияние степени РОГ на индикаторные показатели водородного двигателя

4.5. Влияние степени РОГ образование оксидов азота в камере сгорания водородного двигателя

4.6. Влияние степени РОГ на локальных образованиях оксидов азота в камере сгорания водородного двигателя, работающего на обедненной

смеси

Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение концентрации оксидов азота в отработавших газах водородного двигателя, работающего на обедненной смеси»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Поршневые двигатели в настоящее время имеют самые высокие КПД среди всех существующих тепловых машин, а вырабатываемая ими общая мощность в несколько раз превышает общую установленную мощность действующих на сегодня в мире всех электрических станций. Если гипотетически представить полную замену поршневых двигателей электроприводом, очевидно современные возможности получения электроэнергии не способны обеспечить зарядку всех электроприводов, призванных заменить поршневые двигатели.

Действительно, электропривод экологически чище, чем поршневой двигатель, но только в условиях эксплуатации. Если учитывать полные жизненные циклы поршневых и электрических двигателей, ясно, что последние и с экологической точки зрения существенно отстают от поршневых двигателей. Основной причиной данного утверждения, проанализированной в прогнозах ряда крупных специалистов, в частности в [1, 2], является вредное воздействие не окружающей среде и на живых существах сначала производства, а после окончания срока службы и утилизация огромного количества аккумуляторных батарей, предназначенных для электропривода.

Очевидно, электропривод может занять определенную нишу в сфере городского транспорта, однако существуют отрасли транспорта, в которых поршневые двигатели практически не имеют альтернативу. Например, сегодня вряд ли осмелится кто ни будь прогнозировать применение альтернативных источников энергии вместо крупных судовых двигателей для супертанкеров, мощность которых приближается к 100 000 кВт, или вместо миниатюрных двигателей для малогабаритных беспилотных летательных аппаратов.

С другой стороны, поршневые двигатели являются одновременно основными потребителями топлива нефтяного происхождения и одновременно од-

ними из основных загрязнителей окружающей среды, т.е. перспективы их дальнейшего развития непосредственно связана с энергетической и экологической проблемами современной цивилизации. Ключ решения этих проблем лежит в применении и широком внедрении в поршневых двигателях альтернативных топлив, среди которых наиболее перспективным является водород, что прежде всего, обусловлено его, как моторного топлива, замечательными теплофизиче-скими свойствами, способностью полной декарбонизации отработавших газов, а также практически неисчерпаемыми запасами на планете. Относительно высокая цена, взрывоопасность, трудности хранения и транспортировки - основные препятствия, мешающие широкому применению водорода в транспортной энергетике, в ближайшее будущее, скорее всего, будут преодолены. Результаты исследований последних лет, нацеленных на решение указанных проблем, а также история развития двигателестроения, в частности, сложности при исторически первых попытках использования бензина в поршневых двигателях, работающих до этого на светильном газе, позволяют утверждать, что указанные проблемы будут решены.

Переходу транспортной энергетики на водород препятствует также, конечно, стереотип незаменимости топлив нефтяного происхождения, лоббируемый их крупнейшими поставщиками - владельцами всемирных сетей добычи сырья, производства и реализации топлива нефтяного происхождения. Для преодоления сопротивления нефтяного бизнеса нужна не только общегражданская, но и политическая воля. С другой стороны, обострения энергетических и экологических проблем, наблюдаемые в последнее время, придают ускорение процессу решения этой задачи. В связи с этим, очевидно, что развитию и внедрению в экономику водородных двигателей большое внимание уделяется в Китае и в России, а также в других развитых странах.

Очевидные перспективы применения водорода в качестве моторного топлива ставят перед современным двигателестроением актуальную задачу исследования и усовершенствования рабочего процесса, прежде всего, повышения его экологичности и эффективности.

Цель диссертационной работы: снижение концентрации оксидов азота в камере сгорания водородного двигателя путем применения рециркуляции отработавших газов (РОГ) на опытном водородном двигателе с обедненной смесью и разработка 3D-математической модели его рабочего процесса, позволяющей прогнозировать экологические и эффективные характеристики как конвертированных на водород серийных бензиновых, так и вновь проектируемых перспективных водородных ДВС.

Основные задачи диссертационной работы. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработка математической модели трехмерного турбулентного переноса и сгорания в цилиндре водородного двигателя с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием, основанной на фундаментальных уравнениях типа Навье-Стокса. Верификация модели по результатам эксперимента;

2. Проведение экспериментальных исследований опытного водородного двигателя, представляющего собой серийный автомобильный бензиновый двигатель, конвертированный на водород. Определение значений коэффициента избытка воздуха, обеспечивающих стабильное сгорание водорода без аномальных явлений в процессе сгорания;

3. Анализ индикаторных и экологических показателей водородного двигателя, полученных в лабораторных условиях в зависимости от регулируемых параметров рабочего процесса и режимов работы двигателя;

4. Моделирование рабочего процесса водородного двигателя и прогнозирование его эффективных и экологических показателей при работе на обедненной смеси в зависимости от угла опережения зажигания и степени РОГ.

Научная новизна работы заключается в том, что: 1. Впервые в трехмерной постановке осуществлено моделирование рабочего процесса водородного двигателя с внешним смесеобразованием, принудительным зажиганием и с РОГ. Определены параметры инициализации модели, обеспечивающих хорошее согласование между расчетными и экспериментальными данными. Проведена адаптация расширенной модели когерентного пламени

(ECFM, Extended Coherent Flame Model) для процесса горения водорода в поршневом двигателе;

2. Впервые с применением SD-модели исследовано влияние РОГ на образование оксидов азота в водородных двигателях и проанализированы ее особенности, связанные с отличием состава и теплофизических свойств отработавших газов (ОГ) в водородных и традиционных двигателях.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются

- применением фундаментальных законов и уравнений турбулентного переноса количества движения, энергии и массы, теории горения и образования оксидов азота, современных численных методов их реализации, а также результатами верификации математических моделей путем сравнения с результатами эксперимента;

- современных, хорошо апробированных k-Z-f-модели турбулентности и ECFM-модели сгорания, реализуемых в 3D-CRFD коде AVL FIRE (лицензионное соглашение между AVL GmbH и МГТУ им. Н.Э. Баумана);

- применением надежных опытных результатов по измерению индикаторных показателей и эмиссии оксидов азота экспериментального водородного двигателя, полученных при непосредственном участии автора диссертации в процессе совместных исследований МГТУ им. Н.Э. Баумана и Пекинского технологического института (ПТИ), проведенных в лаборатории ПТИ.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- разработанная модель рабочего процесса представляет собой инструмент, позволяющий исследовать влияние регулируемых и конструктивных факторов на эффективные и экологические показатели быстроходного водородного двигателя с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием и прогнозировать эти показатели;

- применение при создании новых перспективных водородных двигателей, а также при конвертировании серийных бензиновых двигателей на водород, способствует существенному сокращению временных материальных затрат на экспериментальные исследования и доводку двигателя;

- результаты исследования РОГ и особенностей ее применения в водородном двигателе, проанализированные в данной диссертационной работе, следует учитывать при использовании РОГ на водородных двигателях, работающих на обедненной смеси.

Автор защищает:

- результаты ЭЭ-моделирования и экспериментального исследования рабочего процесса исследуемого водородного двигателя в зависимости от изменения различных параметров двигателя, влияющих на индикаторные и эффективные показатели и на эмиссии оксидов азота;

- использованные методы и способы, реализованные путем математического моделирования и экспериментального исследования и позволяющие ограничить образование оксидов азота, а также предотвратить аномальные процессы сгорания в водородном двигателе с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием;

- верифицированную путем сравнения с экспериментальными результатами 3D-математическую модель внутрицилиндровых процессов в водородном двигателе с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием, используемый метод численной реализации этой модели, а также результаты численных экспериментов, проведенных с применением разработанной модели.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены:

- на II Международной научно-практической конференции «Материаловедение, машиностроение и энергетика: проблемы и перспективы развития» (Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 20-21 ноября 2020 г. Форма участия в конференции: заочная);

- на заседаниях кафедры комбинированных двигателей и альтернативных энергоустановок МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2019, 2020, 2021 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных статей, в том числе 7 статей в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и Э статьи, рецензируемых международными системами цитирования Scopus:

1. Кавтарадзе Р.З., Голосов А.С., Ван Ичунь, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Сравнительный анализ образования оксидов азота в камерах сгорания традиционного и водородного дизелей // Транспорт на альтернативном топливе. 2019. № 6 (72). С. 38-46.

2. Kavtaradze R., Chilashvili G., Cheng Rongrong, Chang Citian. Effect of Vortex Motion Charge on Non-Stationary Heat Transfer in the Combustion Chamber of a Hydrogen Diesel // International Scientific Journal Problems of Mechanics. 2020. № 2 (79). Р. 37-41.

3. Кавтарадзе Р.З., Зеленцов А.А., Сун Байган С., Ван Ичунь, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Экспериментальное исследование рабочего процесса поршневого двигателя с впрыскиванием газообразного водорода во впускную систему // Транспорт на альтернативном топливе. 2020. № 5 (77). С. 49-61.

4. Кавтарадзе Р.З., Кондратьев А.М., Жунжун Ч., Цытянь Ч., Байган С., Сахвадзе Г.Ж. Локальный теплообмен в камере сгорания водородного двигателя, работающего на обедненной горючей смеси // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 1. С. 97-107.

Kavtaradze R.Z., Kondratev A.M., Rongrong Ch., Citian Ch., Baigang S., Sakh-vadze G. Zh. Local Heat Exchange in the Combustion Chamber of a Hydrogen Engine Running on a Lean Fuel Mixture // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. №. 1. P. 79-87.

5. Кавтарадзе Р.З., Чжен Жунжун, Чжан Цытянь, Сун Байган, Ван Ичунь, Сахвадзе Г.Ж. Экспериментальное исследование и BD-моделирование рабочего процесса водородного двигателя, работающего на обедненной смеси // Вестник Машиностроения. 2021. № 1. С. 28-34.

Kavtaradze R.Z., Cheng Rongrong, Chang Citian, Sun Baigan, Wang Yichun, Sakhvadze G. Zh. Experimental Study and 3D Modeling of Working Process of Hydrogen Engine Running on Lean Fuel Mixture // Russian Engineering Research. № 1. P. 296-301.

6. Kavtaradze R.Z., Natriashvilil T.M., Glonti M.G., Baigang Sun, Yichun Wang, Cheng Rongrong, Chang Citian. Influence of the exhaust gas recirculation on formation of NOx in the hydrogen engine working on the leaked mixture (Experiment and 3D modeling) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1100 Art. 012013. 2021. P. 1-7.

7. Р.З. Кавтарадзе, Д.О. Онищенко, В.М. Краснов, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Влияние регулируемых параметров рабочего процесса на образование оксидов азота в водородном двигателе // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 11. С. 27-41.

8. Р.З. Кавтарадзе, Байган Сун, А.С. Голосов, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Эффективные показатели водородного двигателя с модифицированной системой топливоподачи при работе на обедненной смеси // Труды НАМИ. (находится в печати)

В работах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 соискатель адаптировал и применил 3D- математическую модель для проведения численных экспериментов по исследованию влияния различных регулируемых и режимных факторов на образование оксидов азота в камере сгорания водородного двигателя. Провел экспериментальные исследования в лаборатории ПТИ с целью получения индикаторных диаграмм и определения содержания оксидов азота в отработавших газах опытного двигателя. Определил параметры инициализации математической модели и провел ее верификацию с путем сравнения с экспериментальными данными. Проанализировал результаты моделирования и экспериментального исследования опытного автомобильного водородного двигателя.

Объем работы: диссертационная работа содержит 161 страница основного текста, 65 рисунков, 8 таблиц, состоит из введения, 4-х глав, списка литературы, включающего 121 наименование.

Часть проведенных исследований выполнялась в рамках гранта РФФИ № 18-08-00275 («Влияние конструктивных и регулируемых параметров на локальный нестационарный теплообмен в камере сгорания и тепловое состояние деталей водородного дизеля»).

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, д.т.н., профессору Ревазу Зурабовичу Кавтарадзе за оказанную помощь и поддержку в период обучения в аспирантуре в МГТУ им. Н.Э. Баумана и при работе над диссертацией, профессорам Пекинского технологического института (ПТИ) Сун Байган и Ван Ичунь - за предоставления возможности проведения экспериментальных исследований в лаборатории ПТИ и обсуждения результатов, доценту кафедры комбинированных двигателей и альтернативных энергоустановок Андрею Александровичу Зеленцову за консультации при использовании 3D CRFD программы AVL FIRE, а также всем сотрудникам кафедры комбинированных двигателей и альтернативных энергоустановок МГТУ им. Н.Э. Баумана - за дружеское отношение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВОДОРОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Актуальность использования водорода в качестве топлива в ДВС

В настоящее время нехватка ископаемого топлива и экологическое состояние окружающей среды стали важной причиной поиска новых, альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В отличие от традиционных топлив, какими являются бензин и дизельное топливо, альтернативными называют различные синтетические топлива, горючие сланцы, угольные суспензии, спирты, эфиры, растительные масла, газовые конденсаты, генераторный газ и др. Даже природный газ, который довольно широко применяются в качестве моторного топлива для современных транспортных двигателей, принято называть альтернативным топливом. Перспективы применения различных альтернативных топлив в ДВС проанализированы в [1, 2, 3].

Следует подчеркнуть, что большинство экспертов считают, что среди альтернативных топлив водород является самым перспективным благодаря, прежде всего своим уникальным свойствам (см. Таблицу 1) [1]. Количество водорода, хранящегося на земле, можно назвать бесконечным, поскольку существует неисчерпаемый его источник сырья - вода. Очевидно, что водород также может быть получен из природного газа или из других веществ и переработанных материалов. Среди всех альтернативных видов топлива только при использовании водорода проблема эмиссии несгоревших углеводородов НС, оксида углерода СО, твердых частиц сажи, а также диоксида углерода («парникового газа») СО2, по существу, может быть решена. Перевод (конвертирование) традиционных ДВС в водородные ДВС является одним из наиболее эффективных способов решения проблем загрязнения воздуха и парниковых эффектов в XXI веке.

По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА-

International energy agency, IEA) предполагается, что 2020 год становится переломным в развитии низко углеродной (декарбонизированной), прежде всего, водородной энергетики. К настоящему времени многие государства подготовили свои «водородные» стратегии. Правда, всем им предстоит преодолеть существенные препятствия, не позволяющие широко внедрять эту перспективную технологию. Здесь, прежде всего, на фоне безусловной экологической эффективности процесса сжигания водорода, имеется в виду обеспечение экономической, а также экологической обоснованности внедрения водородной технологии, связанной с производством, хранением (особенно на борту транспортного средства) и безопасностью применения водорода.

Указанные прогнозы МЭА, образованного в Париже в 1974 году после нефтяного кризиса 197Э-1974 годов и насчитывающего 29 стран-участниц, в полной мере относятся и области поршневого двигателестроения. Следует иметь в виду, что основная заявочная цель МЭА - содействие международному сотрудничеству в области совершенствования мировой структуры спроса и предложения энергоресурсов и энергетических услуг. В реальности МЭА отстаивает интересы стран-импортёров энергоресурсов.

Затраты на производство, хранение и обеспечение безопасности применения водорода подробно обсуждается в научно-технической и экономической литературе [1, 2, Э]. В связи с этим коротко отметим, что традиционные способы получения водорода энергозатратны и связаны с выбросами диоксида углерода СО2. Для декарбонизации индустрии необходимо снизить себестоимость получения водорода с низким углеродным следом. Существенным препятствием применения водорода в качестве моторного топлива являются также, как уже было отмечено, его хранение и транспортировка, где также заложен значительный потенциал снижения стоимости.

Таким образом, несмотря на значительные преимущества по сравнению как с традиционными (бензин, дизельное топливо), так с другими альтернативными видами топлива (природный газ, спирты, эфиры, топлива из растительных масел

и др.), широкому применению водорода препятствуют относительно низкая эффективность наиболее распространенных, промышленных методов производства водорода из природного газа, из метанола и путем электролиза воды. Действительно, для получения объемного количества водорода 1 м3, соответствующего нормальным атмосферным условиям, нужно примерно 0,6 м3 природного газа, 0,72 кг метанола и 5 кВтч электроэнергии. По стоимостям природного газа, метанола и электроэнергии в Китае в 2018 г. суммарные стоимости получения в зависимости от указанных способов, включая стоимость оборудования и заводские расходы, составили примерно 23 рубля (из природного газа), 19 рублей (из метанола) и 43 рубля (по электролизу воды) за 1 м3 водород. Таким образом, в настоящее время электролиз воды является самым дорогим из указанных методов получения водорода.

Таблица 1.

Теплофизические свойства альтернативных и традиционных моторных топлив

Свойство Бензин (Бирег Р1ш) Дизельное топливо Метан Водород

Плотность в жидком состоянии, кг/м3, при р = 1,013 бар и температуре t, °С 750-770 15 820-845 15 423 -162 70,8 -253

Плотность в газообразном состоянии, кг/м3, при р = 1,013 бар; t = 0 °С 0,716 0,090

Молярная масса, кг/кмоль -98 -190 16,043 2,016

Температура (интервал температуры) кипения, °С, при р = 1,013 бар 30-190 210-355 -161,5 -252,8

Стехиометрическое количество воздуха, кг воздуха/кг топлива Объемный % 14,0 14,7 17,2 9,5 34,3 29,5

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг 41 400 42 900 50 000 120 000

Таблица 1. (продолжение)

Энергоемкость, кДж/дм3: в жидком состоянии при р = 31 700 35 800 21 000 8 500

1,013 бар; в газообразном состоянии при р = 350 бар, Т = 280 К — - 12 600 3 000

Теплота сгорания горючей 3 760 - 3 400 3 190

смеси, кДж/м3, при внешнем смесеобразовании при р = 1,013 бар;

г = 0 °С; ав = 1

Теплота сгорания горючей 3 830 3 770 3 760 4 520

смеси, кДж/м3, при внутреннем смесеобразовании при р = 1,013 бар; г = 0 °С; ав = 1

Пределы воспламенения в воз-

духе при р = 1,013 бар; г = 25 °С: объемный % 1-7,6 0,6-5,5 4,4-15 4-76

интервал ав 1,4-0,4 1,35-0,48 2,28-0,6 10-0,13

Температура самовоспламенения 230-450 250 595 585

в воздухе, °С, при р = 1,013 бар

Минимальная энергия зажигания 0,24 0,24 0,29 0,017

в воздухе, мДж, при ав = 1

Коэффициент диффузии в воздухе, м2/с: при р = 1,013 бар; г = 0 °С при р = 100 бар; Т = 1000 К 510-6 - 1610-6 1,910-6 6110-6 8,5-10-6

Скорость ламинарного пламени в воздухе, м/с, при р = 1,013 бар; г = 25 °С; ав = 1 «0,4 «0,4 «0,42 «2,30

Октановое число (исследовательское) 98 - 130 -

Метановое число 88 - 100 0

Цетановое число - 52-54 - -

Массовая доля компонентов, %:

С 85,6 86,1 74,9 0

Н 12,2 13,9 25,1 100

О 2,2 0 0 0

Если еще учитывать, что при сжигании 1 м3 водорода можно получить примерно 1,8 кВтч энергии, то становится очевидным неэффективность использо-

вания водорода, полученного по способу электролиза воды. Тем ни менее, электролиз остается перспективным направлением, так, как в настоящее время усовершенствуются не только процессы электролиза воды, но и процессы производства электроэнергии. Это вселяет надежду в недалеком будущее о том, что стоимость и самого электролиза, и производства электроэнергии будут дополнительно сокращены.

В последнее время в китайских, а также в российских средствах массовой информации опубликованы сообщения, согласно которых разработаны новые катализаторы, позволяющие уменьшить затраты на получение водорода из воды более чем на 80%. Об этом сообщает информационное агентство «Синьхуа» [4]. В основу действия катализатора заложен принцип, имитирующий фотосинтез. Авторами разработки является группа ученых, возглавляемая профессором Хоу Ян из Чжэцзянского университета (город Ханчжоу, провинция Чжэцзян). Известно, что используемые в настоящее время катализаторы для получения водорода из воды, обычно изготовляют из редкого и дорогого металла иридия. Эти катализаторы, кроме того, что очень дорогие, не отличаются эффективностью и стабильностью работы. Катализатор, предложенный профессором Хоу Ян и его командой, разработан на основе никеля. Он обладает своеобразной структурой, имеющей сходство с атомной структурой хлоропласта. Именно его применение позволяет значительно снизить стоимость водорода, как моторного топлива, а получение водорода путем расщепления воды может удовлетворить спрос на топливо высокой плотности для автомобилей на новых источниках энергии.

Следует также упомянуть о научно-исследовательских работах, проводимых практически всем ведущими производителями автомобилей по проблемам хранения водорода. Mercedes-Benz разрабатывает технологию сжатия водорода до давления в р=68.95 МПа, чтобы на борту автомобиля помещалось больше топлива. Предполагается, что в таком случае у автомобилей на водороде пробег без заправки может превысить 1000 км [5].

В России в настоящее время заметен рост интереса Государства к развитию

водородной энергетики: утверждена соответствующая «дорожная карта», реализуются отдельные пилотные проекты. Перспективы отрасли в России связывают с экспортом водорода мероприятиями, основанными, прежде всего, а научные и инженерно-технические ресурсы «Росатома» и «Газпрома» [6], однако потенциал его расширенного использования, в том числе и в качестве моторного топлива, есть и на внутреннем рынке [6]. Все это указывает на существующий потенциал сохранения масштабной роли российской энергетики в мировой экономике.

1.2. Особенности рабочего процесса водородного двигателя

Использование водорода в основном имеет два пути: водородные топливные элементы и водородные ДВС. Водородные топливные элементы могут достичь высокого КПД (около 60%) и нулевого выброса, что является преимуществом [7]. Кроме того, шум реакции между водородом и кислородом очень мал, что помогает повысить комфорт транспортных средств. Однако водородные топливные элементы по-прежнему имеют несколько проблем, в том числе: низкий КПД всей системы (около 48%-52%), высокую цену, низкую надежность и высокие требования к чистоте топлива (более 99,999%). Эти проблемы ограничивают продвижение и применение топливных элементов [8, 9]. По сравнению с бензином и дизельным топливом водород требует меньшей энергии воспламенения, отличается более широким диапазоном пламени и более высокой скоростью горения. Все вышеупомянутые преимущества делают водород подходящим топливом для двигателей внутреннего сгорания. Водородные ДВС могут использовать преимущества традиционных двигателей, которые были разработаны за двести лет. Водородный двигатель может не только получить высокий тепловой КПД благодаря высокой скорости сгорания водородно-воздушной смеси, но также решить проблемы цены, надежности и изменчивых условий работы. Кроме того, водородный двигатель не требует чистоты водорода. Таким образом, водородный ДВС -это простой способ реализовать использование водорода. Водородные ДВС под-

разделяются на два типа: водородный ДВС с впрыском топлива во впускные каналы и водородный ДВС с непосредственном впрыском. Многие исследователи сосредоточились на водородный ДВС с впрыском топлива во впускные каналы, потому что эти двигатели характеризуются однородным смешиванием водорода и воздуха, простой системой и низкой стоимостью [8, 10].

Как новый тип двигателя внутреннего сгорания, разница между водородным ДВС и бензинным была вызвана в основном различием физических характеристик этих двух типов топлива. По сравнению с бензином преимущества водорода, такие как высокая воспламеняемость, низкая энергия воспламенения, хорошее гомогенное сгорание и высокая термодинамическая эффективность, анализировались в большинстве работ [11, 12, 13].

Однако это обоюдоострый нож: водород имеет очень широкий диапазон воспламенения и низкую энергию воспламенения. В качестве положительного эффекта очевидно, что водородный ДВС поддается стабильной работе в условиях сильного разбавления, а низкая энергия воспламенения означает меньшее количество пропусков зажигания, что обеспечивает гораздо большую осуществимость в диапазоне работы двигателя для снижения выбросов и расхода топлива. Тем не менее, в качестве отрицательного эффекта, поскольку энергия воспламенения водородно-воздушных смесей очень мала, первое препятствие в отношении горения водородного ДВС с искровым зажиганием - это обратная вспышка, преждевременное воспламенение и детонация, которые ограничивают мощность и крутящий момент двигателя [14]. В результате эффективность водородного ДВС должна быть ограничена определенной концентрацией смеси. Если водородная смесь богаче этого значения, произойдет аномальное сгорание.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чжан Цытянь, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Da Rosa A.V. Fundamentals of Renewable Energy Processes. Elsevier Press. Oxford. 2005. 700 p.

2. Smil V. Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate. Washington: Enterprise Institute for Public Policy Research, 2010. 270 р.

3. Кавтарадзе Р.З. Теплофизические процессы в дизелях, конвертированных на природный газ и водород. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 2Э8 с.

4. Китайские ученые придумали дешевый способ получать водород из воды. «Труд» за 17.05.2019. https://www.trud.ru/article/17-05-2019/1375858 kitajskie uchenye pridumali deshevyj sposob poluchat vodorod iz vody.

5. https://zap-online.ru/info/avtonovosti/vse-chto-nuzhno-znat-o-vodorodnom-toplive-budushchego_от 2021.03.17.

6. Водородная энергетика. Энергетический бюллетень, №89. Октябрь, 2020. Аналитический центр при Правительстве РФ. Наука и инновации, Росатом. 29 с.

7. Hames Yakup, Kaya Kemal, Baltacioglu Ertugrul, Turksoy Arzu. Analysis of the control strategies for fuel saving in the hydrogen fuel cell vehicles // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. P. 10810-10821.

8. Verhelst S, Wallner T. Hydrogen-fueled internal combustion engines // Energy Combust Sci 2009. Vol. 35 № 6. P. 490-527.

9. Fei Yao, Yuan Jia, Zongqiang Mao. The cost analysis of hydrogen life cycle in China // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. P. 2727-2731.

10. R. Hari Ganesh, V. Subramanian, V. Balasubramanian, J.M. Mallikarjuna, A. Ramesh, R.P. Sharm. Hydrogen fueled spark ignition engine with electronically controlled manifold injection: An experimental study // Renewable Energy. 2008. Vol. 33. P. 1324-1333.

11. Negurescu N, Pana C, Ginu M, Soare D. Aspects regarding the combustion of hydrogen in spark ignition engine // SAE Technical Paper Series. 2006. № 2006-010651. P. 1-15.

12. Sierens R, Verhelst S. Experimental study of a hydrogen-fueled engine // Trans ASME J Eng Gas Turbines Power. 2001. Vol. 123. P. 211-216.

13. Fushui L. CFD study on hydrogen engine mixture formation and combustion. Gottingen: Cuvillier Press. 2004. 140 p.

14. Tang XG, Daniel MK, Robert JN, et al. Ford P2000 hydrogen engine dynamometer development // SAE Technical Paper Series. 2002. № 2002-01-0242. P. 631642.

15. Jehad A. A. Yamin. Comparative study using hydrogen and gasoline as fuels: combustion duration effect // International Journal of Energy Research. 2006. Vol. 30. P. 1175-1187.

16. Sun Bai-gang, Tian Hua-yu, Liu Fu-shui. The distinctive characteristics of combustion duration in hydrogen internal combustion engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. P. 14472-14478.

17. L.M. Das. Hydrogen-oxygen reaction mechanism and its implication to hydrogen engine combustion // International Journal of Hydrogen Energy. 1996. Vol. 21. P. 703-715.

18. Long-bao Zhou. Internal Combustion Engine Theory. Beijing: CHINA MACHINE PRESS, 2010. 28 p.

19. Xi Wang, Bai-gang Sun, Qing-he Luo. Energy and exergy analysis of a turbo-charged hydrogen internal combustion engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. P. 5551-5563.

20. Fu J, Liu J, Feng R, Yang Y, Wang L. Energy and exergy analysis on gasoline engine based on mapping characteristics experiment // Applied Energy. 2013. Vol. 102(2). P. 622-651.

21. Sun Baigang, Xiang Qinghua, Liu Fushui. Test Study on the Performance of Hydrogen Internal Combustion Engine and Vehicle // Transactions of Beijing Institute of Technology. 2012. Vol 10. P. 1026-1030.

22. Natkin RJ, Denlinger AR, Younkins MA, Weimer AZ, Hashemi S, Vaught AT. Ford 6.8L hydrogen IC engine for the E-450 shuttle van // SAE Technical Paper Series. 2007. № 2007-01-4096. P. 1-13.

23. Lohse-Busch H, Wallner T, Shidore N. Efficiency-optimized operating strategy of a supercharged hydrogen-powered four-cylinder engine for hybrid environments // SAE Technical Paper Series. 2007. № 2007-01-2046. P. 1-10.

24. Berckmüller M, Rottengruber H, Eder A, Brehm N, Els Asser G, Müller-Alander G, et al. Potentials of a charged SI-hydrogen engine // SAE Technical Paper Series. 2003. № 2003-01-3210. P. 1-11.

25. Verhelst S. A study of the combustion in hydrogen-fueled internal combustion engines // PhD thesis. Gent, Belgium: Ghent University. 2005. 222 c.

26. Verhelst S, Maesschalck P, Rombaut N, Sierens R. Increasing the power output of hydrogen internal combustion engines by means of supercharging and exhaust gas recirculation // International Journal of Hydrogen Energy. 2009. Vol. 34. P. 44064412.

27. Natkin RJ, Tang X, Boyer B, Oltmans B, Denlinger A, Heffel JW. Hydrogen IC engine boosting performance and NOx study // SAE Technical Paper Series. 2003. № 2003-01-0631. P. 865-875.

28. Jilakara Srinivas, Vaithianathan Jaikumar V, Natarajan Saravanan, Ramakrish-nan Venkateswara R, Subash GP, Abraham Mathew, et al. An experimental study of turbocharged hydrogen fuelled internal combustion engine // SAE Technical Paper Series. 2015. № 2015-26-0051. P. 314-325.

29. L. M. Das. Hydrogen engine: research and development (R&D) programmes in Indian Institute of Technology (IIT), Delhi // International Journal of Hydrogen Energy. 2002. Vol. 27. P. 953-965.

30. S. J. Lee, H. S. Yi, E. S. Kim. Combustion characteristics of intake port injection type hydrogen fueled engine // International Journal of Hydrogen Energy. 1995. Vol. 20. P. 317-322.

31. Erol Kahraman, S. Cihangir Ozcanli, Baris Ozerdem. An experimental study on performance and emission characteristics of a hydrogen fuelled spark ignition engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2007. Vol. 32. P. 2066-2072.

32. S. Verhelst, J. Demuynck, R. Sierens, P. Huyskens. Impact of variable valve

timing on power, emissions and backfire of a bi-fuel hydrogen/gasoline engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. P. 4399-4408.

33. Junfa Duan, Fushui Liu, Baigang Sun. Backfire mechanism and control of PFI hydrogen internal combustion engine // Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2013. Vol. 44. P. 1-5.

34. T. C. Huynh, J. K. Kang, K. C. Noh, Jong T. Lee, J. A. Caton. Controlling Backfire for a Hydrogen-Fueled Engine Using External Mixture Injection // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2008. Vol. 130. № 6. 062804. P. 1-8.

35. Junfa Duan, Fushui Liu, Baigang Sun. Backfire control and power enhancement of a hydrogen internal combustion engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. P. 4581-4589.

36. Xinghua L., Fushui L., Lei Z., Baigang S., Harold. J.S. Backfire prediction in a manifold injection hydrogen internal combustion engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2008. Vol. 33. P. 3847-3855.

37. Xie Cheng, Sun Baigang, Han Zhen. Investigation on Jet Characteristics of Hydrogen Injection and Injection Strategy for Backfire Control in a Port Fuel Injection Hydrogen Engine // Energy Procedia. 2017. Vol. 105. P. 1588-1599.

38. Swain MR, et al. Design and testing of a dedicated hydrogen-fueled engine. // SAE Technical Paper Series. 1996. № 961077.

39. Drell I.L., Belles F.E. Survey of hydrogen combustion properties // Technical report archive & image library. 1958. 86 c.

40. Xudong Zhen, Yang Wang, Shuaiqing Xu, Yongsheng Zhu, Chengjun Tao, Tao Xu, Mingzhi Song. The engine knock analysis - An overview // Applied Energy. 2012. Vol. 92. P. 628-636.

41. Ghazi A. Karim. Hydrogen as a spark ignition engine fuel // International Journal of Hydrogen Energy. 2003. Vol. 28. P. 569-577.

42. Hailin Li, Ghazi A. Karim. Knock in spark ignition hydrogen engines // International Journal of Hydrogen Energy. 2004. Vol. 29. P. 859-865.

43. Szwaja S, Bhandary KR, Naber JD. Comparison of hydrogen and gasoline knock in a spark ignition engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2007.

Vol. 32. P. 5076-5087.

44. Stanislaw Szwaja, Jeffrey D. Naber. Dual nature of hydrogen combustion knock // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. P. 12489-12496.

45. Simona S. Merola, Bianca M. Vaglieco. Knock investigation by flame and radical species detection in spark ignition engine for different fuels // Energy Conversion and Management. 2007. Vol. 48. P. 2897-2910.

46. Heywood JB. Internal combustion engines fundamental. New York: McGraw Hill Inc, 1988. C. 668-771.

47. Qinghe Luo, Baigang Sun. Inducing factors and frequency of combustion knock in hydrogen internal combustion engines // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. P. 16296-16305.

48. Subramanian V, Mallikarjuna JM, Ramesh A. Effect of water injection and spark timing on the nitric oxide emission and combustion parameters of a hydrogen fuelled spark ignition engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2007. Vol. 32. P. 1159-1173.

49. Y.Y. Kim, Jong T. Lee, Gyeung H. Choi. An investigation on the causes of cycle variation in direct injection hydrogen fueled engines // International Journal of Hydrogen Energy. 2005. Vol. 32. P. 1159-1173.

50. Ma Fanhua, Liu Haiquan, Li Yong, et al. Analysis of in-cylinder combustion of hydrogen fueled engine // Chinese Internal Combustion Engine Engineering. 2008. Vol. 29. P. 29-33.

51. Yang ZZ, Duan JF, Lian ZZ, Song MJ. Research on cyclic variation and influencing factors of hydrogen engine // Vehicle Engine. 2010. Vol. 2. P. 46-49.

52. Wang SF, Ji CW, Zhang B, Zhang J, Niu Z, Fan BY. Combustion and cycle-by-cycle variation of pure hydrogen-fueled spark ignition engine at idle and lean conditions // Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2011. Vol. 42. P. 12-15.

53. Baigang Sun, Dongsheng Zhang, Fushui Liu. Cycle variations in a hydrogen internal combustion engine // Journal of Combustion Science and Technology. 2013. Vol. 19. № 4. P. 311-316.

54. Baigang Sun, Dongsheng Zhang, Fushui Liu. Cycle variations in a hydrogen internal combustion engine // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. P. 3778-3783.

55. Sun Baigang, Zhao Jianhui, Zhao Luming, Liu Fushui, Hu Tiegang, Yang Bolin. Experimental Study on NOx Emissions of Hydrogen Internal Combustion Engine // Chinese Internal Combustion Engine Engineering. 2011. Vol. 2. P. 53-56.

56. Yang Zhenzhong. Combustion and optimization control of hydrogen fuel internal combustion engine // PhD thesis. Hangzhou: Zhejiang University, 2001. 120 c.

57. Nakamura Y, Yamamoto K, Nakajima N, et al. Effects of Hydrogen Enhancement on Efficiency and NOx Emissions of Lean and EGR-Diluted Mixtures in a SI Engine // SAE Technical Paper Series. 2007. № 2007-24-0122.

58. Liu Fushui, Sun Dawei. A Study on The Performance and emission characteristics of Hydrogen Internal Combustion Engine // The 5th China Intelligent Transportation Annual Conference and the 6th International Energy Conservation and New Energy Vehicle Innovation and Development Forum Excellent Paper Collection. 2009. Vol. 2. P. 328-333.

59. Yang Shuai, Li Xiuyuan, Ying Qijia, et al. EGR rates optimization rule and experimental study about influence of EGR rates on diesel engine // Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2008. Vol. 39. P. 1-5.

60. Zhu Ruijun, Wang Xibin, Huang Zuohua, et al. Effects of EGR and cooled EGR on combustion and emission of a diesel engine // Journal of Xi'an Jiaotong University. 2009. Vol. 43. P. 23-26.

61. James W Heffel. NOx emission reduction in a hydrogen fueled internal combustion engine at 3000 rpm using exhaust gas recirculation // International Journal of Hydrogen Energy. 2003. Vol. 28. P. 1285-1292.

62. James W Heffel. NOx emission and performance data for a hydrogen fueled internal combustion engine at 1500rpm using exhaust gas recirculation // International Journal of Hydrogen Energy. 2003. Vol. 28. P. 901-908.

63. Sierens Roger, Verhelst Sebastian, Verstraeten Stefaan et al. EGR and lean combustion strategies for a single cylinder hydrogen fuelled IC engine // Beograd 2005

EAEC European Automotive Congress. 2005. P. 293-302.

64. Yao, H., Sun, B., Tian, H., Luo, Q. et al. A Study of Hydrogen Internal Combustion Engine EGR System // SAE Technical Paper Series. 2014. №№ 2014-01-1071. P. 1-9.

65. Sun Dawei, Liu Fushui, Sun Baigang, Zhou Lei. Experimental Study on Performance and Emission of Hydrogen Internal Combustion Engine Using Hot EGR // Transactions of CSICE. 2009. Vol. 2. P. 134-139.

66. Duan Junfa, Liu Fushui, Sun Baigang. Performance and Emission of Hydrogen Internal Combustion Engine with Hot EGR // Chinese Internal Combustion Engine Engineering. 2016. Vol. 1. P. 21-25.

67. Duan Junfa, Liu Fushui, Sun Baigang. An Experimental Study on the NOx Emission Characteristics of PFI Hydrogen Internal Combustion Engine // Automotive Engineering. 2014. Vol. 10. P. 1175-1179.

68. Кавтарадзе РЗ. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. 2-ое издание. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 589 с.

69. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. 3-е издание. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 515 с.

70. Stewart I. The Great Mathematical Problems: Marvels and Mysteries of Mathematics. Profiles Books, Joat Enterprises. 2013. 320 p.

71. О.А. Ладыженская. Математические вопросы динамики вязкой жидкости. М.: Изд-во Наука, 1970. 288 с.

72. Белоцерковский О.М., Опарин А.М., Чечеткин В.М. Турбулентность: новые подходы. М.: Изд-во Наука, 2003. 286 с.

73. Favre A. Equations des Gaz Turbulents Compressibles: Formes Generales. // Mecanique. 1965. Vol.4. P. 361-390.

74. Tannehill J.C., Anderson D.A., Pletcher R.H. Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Second edition. Washington: Taylor & Francis Ltd., 1997. 792 p.

75. Blazek J. Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications. Elsevier Science Ltd., The Boulevard, Langford Line Kidlington, Oxford OX5 1GB, UK, 2001. 440 p.

76. Cebeci T., Shao J.P., Kafyeke F., Laurendeau E. Computational Fluid Dynamics for Engineers. Horizons Pub., Long Beach, Calif. And Springer, Heidelberg, 2005. 396 p.

77. Hanjalic K., Popovac M., Hadziabdic M. A Robust Near-Wall Elliptic-Relaxation Eddy-Viscosity Turbulence Model for CFD // Int. J. Heat Fluid Flow. 2004. Vol. 25. P. 897-901.

78. Popovac M., Hanjalic K. Compound Wall Treatment for RANS Computation of Complex Turbulent Flow // Proc. 3rd M.I.T. Conference, Boston, USA. 2005. P. 128.

79. Tatschl R., Schneider J., Basara D., Brohmer A., Mehring A., Hanjalic. K. Forschritte in der 3D-CFD Berechnung des gas- und wasserseitigen Wärmeübergangs in Motoren.10. Graz: Tagung der Arbeitsprozess des Verbrennungsmotors, 2005. 18 p.

80. Merker G., Teichmann R. (Hrsg.) Grundlagen Verbrennungsmotoren. Funktionsweise, Simulation, Messtechnik. 7. Auflage. Vieweg+Teubner-Verlag/Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH. 2014. 1132 s.

81. Natriashvili T., Kavtaradze R., Glonti M., Chilashvili G. Ecological Characteristics of the Direct Injection Hydrogen Diesel with the Use of the 3D Model // Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. 2020. Vol. 14. № 3. P. 56-63.

82. Kavtaradze R.Z., Onishchenko D.O., Kozlov A.V., Terenchenko A.S., Golo-sov A.S. Analysis of Local Heat Exchange in Combustion Chamber and Injection Nozzle of Dual-Fuel Engine // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). 2019. Vol. 8. № 8. P. 2804-2811.

83. Kavtaradze, R., Natriashvili, T., and Gladyshev, S. Hydrogen-Diesel Engine: Problems and Prospects of Improving the Working Process // SAE Technical Paper Series. 2019. № 2019-01-0541.

84. AVL FIRE. User's Manual. Version 2020. AVL List GmbH, Graz (Austria).

85. Durbin P.A. Near-wall turbulence closure modelling without "damping functions" // Theory of Computer Fluid Dynamics. 1991. Vol. 3. P. 1-13.

86. Tatschl R. 3D-CFD Simulation of Flow, Mixture Formation and Combustion

with AVL FIRE // Developments in CFD: Reliable Use of CAD-based Software Including Dedicated Codes: NAFEMS Seminar. 2007. P. 1-10.

87. Kader B.A. Temperature and Concentration profiles in fully turbulent boundary layers // Int. J. Heat Mass Transfer. 1984. Vol. 24. P. 1541-1544.

88. Кавтарадзе Р.З., Зеленцов А.А., Кавтарадзе З.Р., Финкельберг Л.А., Никитин Ю.Н. Mоделирование локального нестационарного теплообмена в камере сгорания авиационного двигателя // Bестник ЖГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Mашиностроение». 2010. Том 1. № 78. С. 20-36.

89. Warnatz J., Maas U., Dibble R.W. Verbrennung: Physikalisch-Chemische Grundlagen, Modellierung und Simulation, Experimente, Schadstoffentstehung. 3. Auflage. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2001. 326 s.

90. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. M.: Изд-во Академии наук СССР, 1947. 210 с.

91. Кавтарадзе З.Р., Кавтарадзе Р.З. Анализ механизмов образования и методов расчета концентрации оксидов азота в поршневых двигателях (часть 1) // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. Том 5. № 23. С. 65-71.

92. Кавтарадзе З.Р., Кавтарадзе Р.З. Анализ механизмов образования и методов расчета концентрации оксидов азота в поршневых двигателях (часть 2) // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. Том 6. №24. С. 12-19.

93. Кондратьев B.K Константы скорости газофазных реакций: Справочник. M.: Наука, 1971. 352 c.

94. Rottengruber H. Untersuchung der Stickoxidbildung an einem WasserstoffDieselmotor. Dissertation, TU. München, 1999. 111 s.

95. Wiebicke U. Untersuchung zum Betriebsverhalten eines mittelschnell - laufenden Wasserstoff-Dieselmotors: Dissertation, TU. München, 1998. 112 s.

96. Rottengruber H., Wiebicke U., Woschni G., Zeilinger K. Investigation of a Direct Injecting Hydrogen Diesel-Engine // World Hydrogen Conference XII. Buenos Aires. 1999. P. 1255-1264.

97. Чэн Жунжун. Локальный теплообмен в камере сгорания водородного двигателя, работающего на обедненной смеси. Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. M.: ЖЕГУ

им. Н.Э. Баумана, 2021. 151 с.

98. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

99. Кавтарадзе Р.З., Онищенко Д.О., Сергеев С.С. Влияние впускной системы на образование вредных компонентов в камере сгорания дизеля // Тепловые процессы в технике. 2011. Том 5. С. 210-215.

100. Кавтарадзе Р.З., Сергеев С.С. Новый альтернативный (частично-гомогенный) процесс сгорания как способ снижения концентраций оксидов азота и сажи в продуктах сгорания дизелях // РAH. Теплофизика высоких температур. 2014. Том 52. № 2. С. 294-309.

101. Eichlseder H., Klell M. Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik. Erzeugung, Speicherung, Anwendung. Vieweg + Teubner Verlag. Wiesbaden, 2008. 288 s.

102. Мищенко A.K Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Наукова думка, 1984. 143 с.

103. Schüers A., Alois A., Fickel H. Ch., Preis M., Artmann R. Der Zwölfzilinder-Wasserstoffmotor im BMW 750hL // MTZ. 2002. Vol. 2. P. 98-105.

104. Савицкий В.Д. Разработка комплекса мероприятий по предотвращению нарушений рабочего процесса водородного ДВС // Харьков, Двигатели внутреннего сгорания. 2002. Том 1. С. 19-21.

105. Kavtaradze R.Z., Zelentsov A.A., Krasnov V.V. Local Heat Transfer in Diesel Combustion Chamber Converted to Operate on Natural Gas and Hydrogen // Heat and mass transfer and physical gasdynamics. 2018. Vol. 5б. № б. P. 900-909.

106. Кудряш A.K, Пашков В.В., Маринин В.С., Москаленко ДА. Природный газ в двигателях. Киев: Изд-во Наукова думка, 1990. 200 с.

107. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян A.Q Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во М^ДИ, 2000. 300 с.

108. Приходько К. В., Бастраков A. М., Рязанова Т. Н. Исследование влияния коэффициента избытка воздуха на характеристики горения водородно-воздуш-ных смесей в условиях КС постоянного объема // Известия ВолгГТУ 2013. Том 12. С. 37-39.

109. Kavtaradze R.Z., Natriashvilil T.M., Glonti M.G., Baigang Sun, Yichun Wang, Cheng Rongrong, Chang Citian. Influence of the exhaust gas recirculation on formation of NOx in the hydrogen engine working on the leaked mixture (Experiment and 3D modeling) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1100 Art. 012013. 2021. P. 1-7.

110. Plöntzke R., Zellbeck H. Wassereinspritzung im Dieselmotor // MTZ. 2016. Vol. 4. P. 28-33.

111. Böhm M., Mährle W., Bartelt H.Ch., Rubbert St. Funktionale Integration einer Wassereinspritzung in den Ottomotor // MTZ. 2016. Vol. 1. P. 38-43.

112. Steinhilber T. W. Einfluss der Wasser-oder Emulsionseinspritzung auf die homogene Dieselverbrennung. Dissertation, TU München, 2007. 217 s.

113. Tajima H., Ikeda T., Takasaki K., Murakami S. Effects of Direct Water Injection on Unsteady Fuel Spray Combustion // In: Fuel. 2007. P. 219-228.

114. Померанцев В.В., Арефьев К.М., Ахмедов Д.Б. и др. Основы практической теории горения. Ленинград: Изд-во Энергоатомиздат, 1986. 312 с.

115. Кавтарадзе Р.З., Голосов А.С., Ван Ичунь, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Сравнительный анализ образования оксидов азота в камерах сгорания традиционного и водородного дизелей // Транспорт на альтернативном топливе. 2019. № 6 (72). С. 38-46.

116. Kavtaradze R., Chilashvili G., Cheng Rongrong, Chang Citian. Effect of Vortex Motion Charge on Non-Stationary Heat Transfer in the Combustion Chamber of a Hydrogen Diesel // International Scientific Journal Problems of Mechanics. 2020. №2 2 (79). Р. 37-41.

117. Кавтарадзе Р.З., Зеленцов А.А., Сун Байган С., Ван Ичунь, Жунжун Чэн, Цытянь Чжан. Экспериментальное исследование рабочего процесса поршневого двигателя с впрыскиванием газообразного водорода во впускную систему // Транспорт на альтернативном топливе. 2020. № 5 (77). С. 49-61.

118. Кавтарадзе Р.З., Кондратьев А.М., Жунжун Ч., Цытянь Ч., Байган С., Сахвадзе Г.Ж. Локальный теплообмен в камере сгорания водородного двигателя,

работающего на обедненной горючей смеси // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 1. С. 97-107.

119. Kavtaradze R.Z., Kondratev A.M., Rongrong Ch., Citian Ch., Baigang S., Sakhvadze G. Zh. Local Heat Exchange in the Combustion Chamber of a Hydrogen Engine Running on a Lean Fuel Mixture // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. №. 1. P. 79-87.

120. Кавтарадзе Р.З., Чжен Жунжун, Чжан Цытянь, Сун Байган, Ван Ичунь, Сахвадзе Г.Ж. Экспериментальное исследование и BD-моделирование рабочего процесса водородного двигателя, работающего на обедненной смеси // Вестник Машиностроения. 2021. № 1. С. 28-34.

121. Kavtaradze R.Z., Cheng Rongrong, Chang Citian, Sun Baigan, Wang Yichun, Sakhvadze G. Zh. Experimental Study and 3D Modeling of Working Process of Hydrogen Engine Running on Lean Fuel Mixture // Russian Engineering Research. № 1. P. 296-301.