Улучшение топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя применением закрутки заряда на впуске и выбором формы камеры сгорания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Пацей Павел Сергеевич

• Пацей Павел Сергеевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Пацей Павел Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ, РАБОТАЮЩЕГО НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

1.1. Перспективы и проблемы использования природного газа в качестве моторного топлива

1.2. Краткие характеристики исследуемого газопоршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием

1.3. Особенности рабочего процесса поршневых газовых двигателей

1.4. Влияние турбулизации заряда на процессы сгорания в газопоршневом искровом двигателе, работающем на предварительно перемешанной бедной смеси

1.4.1. Сгорание с вертикальным и горизонтальным вихрем

1.4.2. Предел воспламеняемости и обеднения смеси

1.4.3. Развитие пламени

1.4.4. Время сгорания смеси

1.4.5. Циклическая изменчивость рабочего процесса двигателя

1.4.6. Термический КПД

1.5. Способы организации вихревого движения заряда в цилиндре двигателя

1.6. Метод определения интенсивности движения вихревого заряда

1.7. Влияние формы камеры сгорания на рабочий процесс газового двигателя с искровым зажиганием

1.8. Краткий обзор математических моделей для расчета локальных параметров в цилиндре газовых двигателей

1.8.1. Однозонные и двухонные модели рабочего процесса двигателя

1.8.2. Трехмерное нестационарное моделирование рабочего процесса в поршневых двигателях

1.8.3. Модели турбулентности

1.8.4. Моделирование процесса сгорания смеси в цилиндре двигателя

1.8.5. Химическая кинетика горения метана

Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования

2. ТРЕХМЕРНАЯ НЕСТАЦИОНАРНАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГАЗОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

2.1. Моделирование турбулентного переноса в цилиндре двигателя

2.2. Кинетика химических реакций

2.3. Моделирование процесса сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя

2.4. Граничные условия

2.5. Верификация математической модели рабочего процесса в газовом двигателе по данным из литературных источников

2.6. Верификация математической модели рабочего процесса в газовом

двигателе с натурными испытаниями

Выводы по главе

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА ГАЗОМОТОРНОМ ТОПЛИВЕ

3.1. Описание моторного стенда и используемой измерительной аппаратуры

3.2. Методика проведения испытаний

3.3. Результаты моторных испытаний

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГАЗОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

4.1. Описание методики расчетного исследования рабочего процесса в газопоршневом двигателе

4.2. Влияние формы впускных каналов на закрутку заряда в цилиндре двигателя

4.2.1. Конструкция тангенциальных каналов

4.2.2. Профилирование впускных каналов с помощью численного моделирования статической продувки

4.2.3. Профилирование впускных каналов с помощью численного моделирования динамической продувки

4.3. Влияние степени сжатия на рабочий процесс газового двигателя

4.4. Влияние формы камеры сгорания на топливно-экономические и экологические показатели газопоршневого двигателя

4.5. Влияние расстояния от поршня до крышки ГБЦ в положении ВМТ на топливно-экономические и экологические показатели газопоршневого двигателя

4.6. Влияние закрутки заряда на впуске на топливно-экономические и экологические показатели газопоршневого двигателя

4.7. Влияние формы впускных каналов газового двигателя на изменение

локальных нестационарных параметров рабочего процесса

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЕ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение А

210

ВВЕДЕНИЕ

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются на двигатели с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия, которые традиционно производят работу за счет сжигания бензина и дизельного топлива соответственно. Оба типа двигателей производят выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, такие как оксид углерода (CO), углеводороды (HC), оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO2) и твердые частицы сажи, которые приводят к загрязнению окружающей среды и возникновению парникового эффекта атмосферы. В данной работе рассматривается двигатель, работающий на альтернативном виде топлива, а именно, на природном газе. Был выбран рабочий процесс на обедненной смеси. В этом случае одним из важных факторов управления процессом сгорания и выбросами вредных веществ вместе с отработавшими газами является повышение уровня турбулентности перед началом процесса сгорания смеси, за счет организации движение заряда на впуске и в цилиндре двигателя.

В двигателях внутреннего сгорания есть три распространенных способа организации потока: вертикальный и горизонтальный вихрь и течение вытеснения (squish течение). Данные способы обеспечиваются путем изменения впускных каналов, впускных клапанов, геометрии головки блока цилиндров, формы поршня и др.

В данной работе закрутка заряда обеспечивается за счет изменения впускных каналов, а течение вытеснения - выбором формы камеры сгорания. Течение вытеснения хорошо сочетается с вертикальным вихрем. Их комбинация создает в конце такта сжатия крупномасштабный организованный поток, который распадается на мелкомасштабные вихри, и уровень турбулентности увеличивается. Что обеспечивает повышение эффективности сгорания, экономию топлива, увеличение полноты сгорания и

уменьшение пропусков сгорания, а эти процессы особенно важны для двигателей, работающих на обедненной смеси.

Экспериментальные методы исследования двигателей достигли значительного прогресса, но изучение процессов в цилиндрах реальных двигателях часто невозможно без значительной модификации двигателя. Кроме того, неточность измерений и высокая стоимость экспериментальной установки ограничивают диагностику характеристик двигателя.

Поэтому, помимо экспериментальных методов, часто используется методы численного моделирования для исследования процессов, протекающих в двигателях. Для моделирования рабочих процессов в двигателях разработано большое количество математических моделей начиная с нульмерных и квазимерных, заканчивая многомерными моделями. В данной работе было предложено воспользоваться инструментами CFD анализа. В течение последних десятилетий были разработаны коммерческие CFD коды, такие как KIVA, STAR-CD, AVL FIRE, ASNSYS CFX, ANSYS FLUENT и др. В данной работе было предложено воспользоваться программой Ansys Forte, которая специально разработана для CFD моделирования процессов, проходящих в цилиндре поршневых двигателей внутреннего сгорания. В перечисленных выше программах для CFD моделирования осредненная по Рейнольдсу система уравнения Навье-Стокса решается совместно с уравнениями моделей горения, для получения подробного описания полей средней скорости, температуры, давления, долей компонентов смеси и др. Данное решение позволяет оценить индикаторные показатели двигателя, мощность и КПД, и количество вредных веществ в отработавших газах. На основе этих данных можно сделать выводы, как конструктивные и регулировочные параметры влияют на показатели двигателя.

В последние годы произошло увеличение мощности и скорости современной компьютерной техники, что позволило, в данной работе, подробно рассмотреть и исследовать рабочий процесс газопоршневого

двигателя с искровым зажиганием, работающим на обеденной смеси воздуха и природного газа. А также сформулировать рекомендации по выбору формы камеры сгорания и организации закрутки на впуске для улучшения топливно-экономических и экологических показателей двигателя.

Результаты работы были получены с использованием вычислительных ресурсов суперкомпьютерного центра Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Цель и задачи исследования

Цель работы: Улучшение топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя применением закрутки заряда на впуске и выбором формы камеры сгорания.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

• Разработка нестационарной трехмерной математической модели рабочего процесса газопоршневого двигателя с искровым зажиганием, и ее верификация с использованием результатов стендовых испытаний и данных, полученных из литературных источников.

• Разработка методики расчетного исследования влияния конструктивных (форма камеры сгорания, степень сжатия, форма впускных каналов, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха) параметров на топливно-экономические и экологические показатели газового двигателя, и на возникновение детонации, основанная на численном нестационарном трехмерном моделировании рабочего процесса в газопоршневом двигателе.

• Проведение экспериментальных исследований рабочего процесса газопоршневого двигателя с искровым зажиганием на испытательном стенде.

• Разработка методики профилирования впускных каналов, основанная на численном трехмерном моделировании статической и динамической продувки впускных каналов.

• Исследование влияния конструктивных (степень сжатия, форма камеры сгорания, форма впускных каналов, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания) параметров на рабочие и экологические показатели (образование NOx) газопоршневого двигателя и возникновение детонации в камере сгорания.

• Выработка рекомендаций по конструктивным и регулировочным параметрам для проектирования газопоршневых двигателей с искровым зажиганием.

Объект исследований: газопоршневой двигатель с искровым зажиганием 12ЧН15/17,5 для карьерного самосвала БЕЛАЗ, работающий на обедненной смеси.

Предмет исследования: рабочий процесс газопоршневого двигателя, влияние конструктивных и регулировочных параметров на показатели двигателя.

Научная новизна:

• Разработана методика профилирования впускных каналов, основанная на численном трехмерном моделировании статической и динамической продувки впускных каналов двигателя.

• Разработана нестационарная трехмерная математическая модель, описывающая рабочий процесс в цилиндре газопоршневого двигателя с искровым зажиганием.

• Разработана методика исследования влияния конструктивных (форма камеры сгорания, степень сжатия, форма впускных каналов, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха) параметров на топливно-экономические и экологические показатели газового двигателя, и на возникновение детонации, основанная на численном нестационарном трехмерном моделировании рабочего процесса в газопоршневом двигателе с искровым зажиганием.

• Получены зависимости амплитуды колебания локального давления в камере сгорания газового двигателя от степени сжатия е, позволяющие судить об интенсивности детонации.

• Получены новые данные о влиянии формы впускных каналов и камеры сгорания на показатели поршневого газового двигателя.

Теоретическая и практическая значимость

• Разработана методика профилирования впускных каналов двигателя, способная предсказать число закрутки заряда при проектировании впускных каналов.

• Разработана математическая модель, способная с достаточной точностью спрогнозировать возникновение режимов детонации, топливно-экономические и экологические показатели газопоршневого двигателя с искровым зажиганием.

• Полученная на основе разработанной математической модели методика исследования влияния конструктивных и регулировочных параметров на показатели двигателя, позволяет на стадии проектирования определять их обоснованный выбор, обеспечивающий высокие топливно-экономические и экологические показатели газопоршневых двигателей с искровым зажиганием, а также избежать возникновения детонации при работе двигателя.

• Предложены практические рекомендации по оптимальному сочетанию конструктивных (форма камеры сгорания, форма впускных каналов, степень сжатия) и регулируемых (угол опережения зажигания) параметров, позволяющих избежать режимов детонации и способствующих улучшению топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя.

Методология и методы исследования. Численное моделирование статической и динамической продувки впускных каналов газопоршневого двигателя и рабочего процесса газопоршневого двигателя с искровым

зажиганием выполнялось в программах Ansys Fluent и ANSYS Forte, основанных на методе конечных объемов. Разработанная математическая модель рабочего процесса газопоршневого двигателя с искровым зажиганием была верифицирована на основе экспериментальных индикаторных диаграмм, полученных из литературных источников, и данных, полученных на основе проведенных стендовых испытаний двигателя, работающего на газомоторном топливе.

Положения, выносимые на защиту:

• Методика профилирования впускных каналов, основанная на численном трехмерном моделировании статической и динамической продувки впускных каналов.

• Математическая модель, описывающая турбулентное течение, сгорание смеси и образование вредных веществ в цилиндре газопоршневого двигателя с искровым зажиганием.

• Методика расчетного исследования влияния конструктивных (форма камеры сгорания, степень сжатия, форма впускных каналов, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха) параметров на топливно-экономические и экологические показатели газового двигателя, и возникновение детонации, основанная на численном нестационарном трехмерном моделировании рабочего процесса в газопоршневом двигателе.

• Практические рекомендации по оптимальному сочетанию конструктивных (форма камеры сгорания, форма впускных каналов, степень сжатия) и регулируемых (угол опережения зажигания) параметров, позволяющих избежать режимов детонации и способствующих улучшению топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя размерности 15/17,5.

Достоверность результатов исследования обуславливается:

• Использованием фундаментальных законов и уравнений газодинамики, теплофизики и теории горения с соответствующими граничными условиями, современных численных методов реализации математических моделей.

• Результатами экспериментальных работ, полученных на испытательном стенде с использованием поверенного измерительного оборудования.

• Использованием известных экспериментальных данных по внутрицилиндровым процессам газовых двигателей, полученных во ВНИИГАЗе, в фирмах КАМАЗ, Volvo и др.

Реализация работы. Результаты научной работы внедрены на предприятиях ООО «Морские пропульсивные системы» и ООО «Уральский дизель-моторный завод».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя применением закрутки заряда на впуске и выбором формы камеры сгорания»

Апробация работы

По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на:

• Научно-практическая конференция с международным участием «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, СПбПУ, 2014-2018 гг.

• Корабельная энергетика: из прошлого в будущее: Всероссийский межотраслевой научно-технического форум. Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 2017.

• Актуальные проблемы морской энергетики: Седьмая Всероссийская межотраслевая научно-техническая конференция в рамках Второго Всероссийского научно-технического форума «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее». Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 2018.

• Международная конференция: International scientific conference on energy, environmental and construction engineering (EECE-2018). Санкт-Петербург, 1920 ноября 2018 г.

Основные положения диссертационной работы представлены в 12 печатных работах (4 статьи входит в список ВАК) и в одной научной статье, опубликованной в сети (входит в список журналов Scopus).

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 211 страницы машинописного текста, 144 рисунка, 31 таблицу, состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 193 наименований (119 из них относятся к зарубежным изданиям).

1. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ, РАБОТАЮЩЕГО НА

ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

1.1. Перспективы и проблемы использования природного газа в

качестве моторного топлива

В дизельных двигателях могут быть использованы не только жидкие топлива, но и газообразные - природный и нефтяной попутный газы, биогазы, водород, аммиак, ацетилен и др. [9, 35, 36, 58, 73]. Первые созданные двигатели работали на газообразном топливе [62], но впоследствии газовые топлива были вытеснены жидкими топливами, так как те обладают большей энергоемкостью. Так как запасы нефти постепенно истощаются, цена на нефть постоянно повышается, требования к экологическим показателям двигателей ужесточаются, поэтому возникла потребность искать альтернативу традиционным нефтяным видам моторного топлива [42, 43, 57, 67].

Одним из популярных видов альтернативных топлив является природный газ, в составе которого содержится до 97-98% метана СН4. По сравнению с жидким топливом газообразное топливо имеет ряд преимуществ:

- большие запасы природного газа. От мирового запаса углеводородного сырья запасы природного газа составляют 41,3% [44]. А доля Российской Федерации от мировых запасов природного газа составляет 17,3%. По оценкам разведанных углеводородных ресурсов, при сохранении современного уровня потребления запасов природного газа хватит на срок примерно в три раза больший, чем запасов нефти [33];

- природный газ обладает более высокими экологическими показателями по сравнению с жидкими топливами. Двигатель на природном газе характеризуется меньшими значениями эмиссии диоксида углерода с отработавшими газами, так как в природном газе содержится меньше углерода, чем в бензине и в дизельным топливе. Так же при работе газового двигателя, по сравнению с дизельным двигателем, в отработавших газах содержится до 70% меньше оксидов азота и практически отсутствуют твердые частицы сажи [31];

- природный газ имеет более широкий предел воспламеняемости, что позволяет конструировать двигатели, работающие на природном газе, с более высокими мощностными и топливно-экономическими показателями;

- газовые двигатели можно конструировать с более высокими мощностными, топливно-экономическими и экологическими показателями, так как природный газ имеет более широкий предел воспламеняемости, следовательно, может работать на более бедных смесях;

- высокая детонационная стойкость природного газа, которая позволяет, по сравнению с бензиновыми двигателями, использовать более высокие степени сжатия;

- меньшая теплонапряженность деталей позволяет увеличить длительность срока службы двигателя [16].

1.2. Краткие характеристики исследуемого газопоршневого двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием

Рассматриваемый двигатель является газовой модификацией дизельного двигателя. Исследуемый двигатель является газопоршневым двигателем с искровым зажиганием на обедненной газовой смеси

размерностью 15/17,5, разработанный ПАО «Звезда», для карьерного самосвала БЕЛАЗ-З7558 грузоподъемностью 90 тонн (рисунок 1.1), номинальный режим 1900 об/мин, мощность 783 кВт.

Рисунок 1.1 - Карьерный самосвал БЕЛАЗ-З7558, грузоподъемность 90 тонн.

Конструктивная схема проектируемого двигателя - 12У90, четырехтактный, У-образный, транспортный газовый двигатель размерностью 15/17,5. Конструкция исходного варианта дизельного двигателя представлена на рисунках 1.2 и 1.3.

В данном случае реализуется цикл с внешним смесеобразованием, с уменьшенной степенью сжатия и принудительным зажиганием. Конвертация производится за счет установки газовой топливной арматуры и замены форсунки дизельного двигателя свечой зажигания. Снижение степени сжатия происходит за счет изменения конструкции поршня.

ая

Рисунок 1.2 - Исходный вариант дизельного двигателя, поперечный разрез

2190

Рисунок 1.3 - Исходный вариант дизельного двигателя, продольный разрез

Основные параметры, принятые для расчета рабочего процесса представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные параметры двигателя

Наименование параметра Значение параметра

Коэффициент тактности: четырехтактный

Количество цилиндров в двигателе 12

Ход поршня, м 5=0,175

Диаметр цилиндра, м £>=0,150

Геометрическая степень сжатия 8=11

Постоянная КТТТМ (отношение радиуса кривошипа к длине шатуна) Х=0,275

Частота вращения коленчатого вала, об/мин «=1900

Коэффициент избытка воздуха ав=1,4

Давление на впуске, бар Л=1,8

Температура на впуске, К Тк=370

Топливо Природный газ (100% СН4)

Подача топлива Внешнее смесеобразование

Фазы газораспределения зависимости от угла поворота коленчатого вала (УПКВ), ° выпуск 118-378 впуск 343-563

На рисунке 1.4 изображен закон движения впускных и выпускных клапанов.

и

ю

5 4

) \

выпускной клапан

епускнои клапан

&0 190 240 300 360 420 460 540 600

УПКВ, град

Рисунок 1.4 - Закон движения впускных и выпускных клапанов

1.3. Особенности рабочего процесса поршневых газовых

двигателей

В настоящее время существуют разнообразные виды поршневых газовых двигателей, отличие которых, состоит в способе подготовки и воспламенения газовоздушной смеси [4, 10, 14, 38, 68, 69]. Наиболее распространенный вид газовых двигателей, это ДВС с искровым зажиганием газовоздушной смеси [28, 47, 70] и с воспламенением от запальной дозы [5, 24, 34, 39, 53, 66, 71]. Преимущество таких двигателей состоит в более надежной работе и простой конструкции. К еще одному перспективному виду газовых двигателей относятся ДВС, работающие по технологии HCCI (Homogeneous Combustion Compression Ignition) [107].

Наиболее экономичным способом перевода дизельных двигателей на природный газ является замена форсунки свечой зажигания и изменение камеры сгорания в головке поршня для работы с искровым зажиганием. Модификация поршня должна обеспечить геометрию, хорошо подходящую для работы с искровым зажиганием с исходными вихревыми впускными каналами.

Камера сгорания в этих двигателях чаще всего расположена в днище поршня [48], и используется плоская крышка головки блока цилиндров. Впускные каналы этих двигателей часто организуют закрутку заряда для улучшения процесса сгорания дизельного топлива [51, 61]. При переходе на рабочий процесс с искровым зажиганием чаще всего используется исходные впускные каналы [21]. Однако исходная камера сгорания не подходит для работы газового двигателя с искровым зажиганием, так как степень сжатия слишком высока и не обеспечивает бездетонационную работу двигателя [1, 37, 46]. Так же форма камеры сгорания для дизельного двигателя оптимизирована для распыления топлива, а не для распространения пламени фронта пламени от искрового зажигания. Возникает вопрос, как выполнить

конвертацию двигателя, чтобы получить минимальные выбросы вредных веществ и высокие топливно-экономические показатели двигателя [25, 74].

При решении этой задачи предлагается два различных способа. В первом случае предполагается применять богатую смесь и минимизировать скорость потока и уровень турбулентности в цилиндре, чтобы уменьшить потери тепла в стенки, и как следствие повысить КПД [7, 41]. В данном случае медленное сгорание топлива должно снизить максимальное давление и температуру цикла, и содержание оксидов азота ^Ох). Предполагается, что данная стратегия должна быть эффективной для двигателей, работающих с богатой смесью ав=1 и трехкомпонентным катализатором [25, 45]. Данный подход к организации рабочего процесса не подходит для бедных смесей, так как при обеднении смеси вырастает цикловая изменчивость, пропуски воспламенения и неполное сгорание смеси [32].

Второй способ организации рабочего процесса предполагает очень быстрое сгорание обедненной смеси, которое обеспечивает рабочий процесс двигателя с приемлемой цикловой изменчивостью. Обедненная смесь более благоприятна с точки зрения термодинамики [60], поскольку отношение удельных теплоемкостей Ср/Су во время такта расширения выше, что повышает термический, а, следовательно, и индикаторный КПД. Обеднение смеси также позволяет повысить степень сжатия, так как склонность к детонации с обеднением смеси значительно снижается. Описанные эффекты, при данном подходе организации рабочего процесса, могут компенсировать увеличившиеся потери тепла в стенки камеры сгорания, вызванные более высокими скоростью заряда и интенсивностью турбулентности, которые используются для ускорения сгорания обедненной смеси. Для данной стратегии уровень выбросов оксидов азота (ЫОх) должен быть низким, так как с обеднением смеси понижается максимальная температура цикла. Стоит учитывать, что при сильном обеднении смеси в отработавших газах может возрасти количество несгоревших углеводородов (НХСУ), поскольку может возникнуть гашение пламени и неполное сгорание смеси. На рисунке 1.5

показана зависимость характеристик газопоршневого двигателя от коэффициента избытка воздуха ав.

Рисунок 1.5 - Зависимость характеристик газопоршневого двигателя от коэффициента избытка воздуха ав [15]

Одна из серьезных проблем, связанных с разработкой двигателей, работающих на обедненной смеси, - достижение эффективного сгорания при пониженных температурах. Для воспламенения обедненной смеси требуется значительно больше энергии, чем для стехиометрической смеси. В этом случае можно организовать рабочий процесс с искровым зажиганием или с предкамерой (с форкамерой). В предкамере воспламенятся близкая к стехиометрии смесь, затем горячие продукты сгорания устремляются в основную камеру сгорания, воспламеняя обедненную смесь топлива и воздуха.

Двигатели, в которых используются небольшая камера предварительного сгорания с обедненным горением, называются двигатели с

предкамерой (форкамерой). Двигатели, работающие только с одной камерой сгорания, называются двигателями с открытой камерой (рисунок 1.6).

а) предкамерный вариант б) вариант с открытой камерой

Рисунок 1.6 - Конструкция головки цилиндра газового двигателя [15]

Была проведена исследовательская работа [90], в которой проводилась конвертация четырехтактного шестицилиндрового дизельного двигателя THD102KF производства Volvo Truck/Bus Corporation. Размерность двигателя S/D=140/120 мм, мощностью 180 кВт, при частоте 2000 об/мин, штатная степень сжатия 16. В газовом варианте степень сжатия была уменьшена до 12.

Исследовалась возможность получения высоких экономических и экологических показателей двух вариантов двигателя: с предкамерой и с открытой камерой. Были получены следующие выводы. Для предкамерного варианта не удалось организовать рабочий процесс для коэффициентов избытка воздуха больших, чем для варианта с открытой камерой сгорания. Уровни токсичности у обоих вариантов примерно одинаковы, в обоих случаях удалось достичь низкого количества выбросов оксида азота (NOx). Так же вариант с открытой камерой сгорания показал более высокую

надежность, меньший расход топлива и меньшую чувствительность к режимам работы. Таким образом, основные предпосылки организации предкамерного рабочего процесса для использования обедненных смесей не была достигнуты.

В данной работе будет исследоваться рабочий процесс газопоршневого двигателя, работающего на обеденной смеси природного газа и воздуха, с открытой камерой сгорания.

1.4. Влияние турбулизации заряда на процессы сгорания в газопоршневом искровом двигателе, работающем на предварительно перемешанной бедной смеси

Вертикальный и горизонтальный вихрь - две формы вращающегося потока внутри камеры сгорания поршневого двигателя внутреннего сгорания. Вращающийся поток характеризуется углом между главной осью вращения потока в цилиндре двигателя и осью цилиндра. Вихрь, ось которого параллельна оси цилиндра, называется вертикальный вихрь, в зарубежной литературе обозначается как swirl. Вихрь, ось которого перпендикулярна оси цилиндра, называется горизонтальный вихрь, обозначается как tumble. Структура вихря, образующегося в цилиндре двигателя, зависит от геометрии впускного канала и впускного клапана, соотношения диаметра камеры сгорания и хода поршня, и от формы камеры сгорания.

Для искровых двигателей, работающих на предварительно перемешанной смеси, цель организации закрутки заряда на впуске, т. е. создание вихревого движения заряда в цилиндре двигателя, состоит в том, чтобы увеличить скорость сгорания и расширить предел воспламеняемости. Это может привести к улучшению топливно-экономических показателей, индикаторного КПД, двигателя по следующим причинам:

• при более коротком периоде сгорания в двигателе происходит более эффективное преобразование тепловой энергии в механическую;

• медленно горящие топлива с высоким октановым числом, такие как природный газ, могут успешно использоваться, обеспечивая при этом повышение эффективности за счет высокой степени сжатия;

• пределы воспламеняемости могут быть расширены, чтобы можно было работать со значительно более бедными смесями, чем в случае отсутствии организации закрутки потока в цилиндре двигателя.

Наряду с повышением эффективности быстрое сгорание может снизить выбросы углеводородов (НхСу) и оксида углерода (СО) из-за уменьшения циклических колебаний. Двигатель с быстрым сгоранием более устойчив при работе на обедненной смеси. Поэтому, несмотря на то что быстрое сгорание смеси подразумевает высокое значение максимальной температуры цикла, повышение коэффициента избытка воздуха способствует снижению максимальной температуры цикла и удерживает образование оксидов азота (выбросы NOx) в допустимых пределах.

К недостаткам горения с закруткой заряда в двигателях с искровым зажиганием относятся более высокие потери тепла в стенки камеры сгорания, связанные возрастанием коэффициента теплоотдачи из-за увеличения скорости движения потока вдоль стенок, что может привести к значительному падению индикаторного КПД. Второй недостаток - снижение коэффициента наполнения из-за дополнительных аэродинамических потерь во впускной системе, вызванных изменением формы каналов наполнения. Также может наблюдаться уменьшение коэффициента наполнения, вызванное повышением температуры (и, следовательно, уменьшением плотности) свежего заряда во время процесса наполнения, из-за увеличения интенсивности теплопередачи при контакте с горячими стенками цилиндра двигателя. Увеличение скорости сгорания смеси вызывает повышение значения максимального давления цикла и скорости нарастания давления в

цилиндре, что приводит к нарастанию шума и неравномерности работы двигателя. Поэтому, при организации более быстрого сгорания смеси, в процессе проектировании двигателя, нужно учитывать повышение нагрузки на детали и конструкцию двигателя. Однако преимущества организации вертикального или горизонтального вихря в цилиндре двигателя могут перевесить недостатки. Для этого при организации рабочего процесса искрового двигателя, работающего на предварительно перемешанной смеси, нужно подобрать оптимальную интенсивность закрутки заряда.

В хорошо спроектированных двигателях с искровым зажиганием, работающих на бензине, скорость сгорания близкой к стехиометрии предварительно перемешанной смеси может высокой и без организации закрутки, при этом во всем рабочем диапазоне двигателя работа будет эффективна. Но при организации рабочего процесса с рециркуляцией выхлопных газов или с обедненными смесями, особенно с альтернативными видами топлива, которые характеризируются низкой ламинарной скоростью сгорания, организация закрутки может значительно улучшить процесс сгорания смеси в цилиндре двигателя.

Организация закрутки заряда является не единственным способом увеличения скорости сгорания смеси в цилиндре двигателя и методом улучшения рабочего процесса с обедненными смесями и повышенными степенями сжатия. Изменение формы камеры и места расположения искры, а также использование нескольких свечей зажигания могут существенно повлиять на продолжительность сгорания смеси в цилиндре двигателя.

Есть и другие методы повышения турбулизации заряда в цилиндре двигателя, например, применение так называемого в зарубежной литературе squish течения. Течение вытеснения (squish течение) возникает в процессе сжатия, когда поршень подходит к верхней мертвой точке (ВМТ), и заряд вытесняется к центру камеры сгорания. Зона вытеснения (squish area) - зона между стенкой поршня и стенкой крышки головки блока цилиндров. Течение вытеснения (squish течение) может служить для усиления закрутки заряда,

которое создается в цилиндре за счет соответствующей геометрии впускного канала. Нужно учитывать, что squish течение хорошо сочетается только с вертикальным вихрями. Комбинация течения вытеснения и закрутки заряда особенно интересны, потому что она приводит к повышенной турбулентности смеси в начале периода сгорания.

Организация вертикального и горизонтального вихря увеличивает скорость сгорания смеси по нескольким причинам:

• турбулизация заряда увеличивает турбулентную скорость сгорания смеси [65];

• закрутка заряда повышает интенсификацию вынужденного конвективного теплообмена между зоной сгоревшей и не сгоревшей смеси;

• закрутка заряда удерживает пламя в зоне свечи зажигания (что положительно влияет на область развития пламени).

Также следует учитывать, что при организации закрутки заряда (особенно горизонтального вихря) существует возможность частичного гашения пламени, если зона пламени смещается к стене, что может привести к замедлению развития фронта пламени, а значит к уменьшению скорости сгорания смеси. Или может привести к пропуску зажигания, что так же отрицательно влияет на показатели рабочего процесса двигателя.

В четырехтактных двигателях вращающийся поток в цилиндре может создаваться винтовыми или тангенциальными впускными каналами, или с помощью применения специальных впускных клапанов с ширмами. При использовании винтового впускного канала закрутка заряда создается внутри канала, затем смесь попадет в цилиндр двигателя, где образуется вихрь. Тангенциальные впускные каналы сконструированы таким образом, что поток входит по касательной к стенке камеры сгорания и образует вихрь вокруг оси цилиндра. Ширмы закрывают часть периферийной области впускного клапана, вызывая неравномерное распределение потока по

окружности выхода из впускного канала и создавая закрутку заряда в камере сгорания.

Ширмы используются в основном при стендовых испытаниях двигателей, так как позволяют избежать изменения формы впускных каналов, а значит, и дорогостоящей модификации крышки головки блока цилиндров. Следует учесть, что ширмы вызывают ухудшение процесса наполнения, что делает их не применимыми для двигателей, выпускаемых на производстве. Однако такой подход позволяет исследовать, как повышение интенсивности закрутки заряда влияет на скорость сгорания смеси и на показатели рабочего процесса двигателя. Следует учесть, что разные способы организации закрутки могут иметь различное влияние на процесс сгорания и на показатели двигателя. На некоторых исследовательских стендах геометрия впускных каналов такова, что позволяет организовать интенсивный горизонтальный вихрь внутри цилиндра двигателя.

В промежуток времени между закрытием впускного клапана и началом искрового зажигания существует возможность заметного спада углового момента закрутки заряда, вызванного вязким течением вдоль стенок камеры сгорания и крышки головки блока цилиндров, а также лобовым сопротивлением выступающих предметов, таких как свеча зажигания и головки впускных и выпускных клапанов. Однако есть возможности для увеличения скорости вращающегося потока, несмотря на уменьшение интенсивности вихревого движения. Если в головке цилиндра или поршне имеется пространство (squish area), то, когда поршень поднимается к верху цилиндра, вращающийся поток может сжиматься в объем меньшего радиуса (squish течение), тем самым создавая более высокие скорости вращения. Если велика горизонтальная составляющая вращения вихря в нижней мертвой точке, движение поршня вверх будет сжимать поток и усиливать его вращение.

1.4.1. Сгорание с вертикальным и горизонтальным вихрем

Многие экспериментальные [127, 140] работы показали сильное влияние среднеквадратичной флюктуации скорости и' (средней пульсационной скорости) турбулентного течения на скорость распространения пламени. Большинство экспериментальных данных, согласуется с идеей о том, что скорость турбулентного пламени, деленная на скорость ламинарного пламени, изменяется в зависимости от отношения средней пульсационной скорости и турбулентного течения к скорости ламинарного пламени.

Была проделана значительная работа по фрактальному анализу распространения турбулентного пламени [113, 114, 136, 150, 170, 158]. В качестве результатов фрактального анализа и в хорошем согласии с экспериментальными данными автор работы [113] показал, что отношение скорости распространения турбулентного пламени и к ламинарной скорости

пламени и1 может быть связано со средней пульсационной скоростью и

ч

соотношением:

и

и = 1 + 0,62 и

г л и

V и1 J

^Г (1.1)

где Яе^ = и' Ь/у - число Рейнольдса, Ь - характерный размер крупных вихрей (интегральный пространственный масштаб). В условиях рабочего процесса двигателя это значит, что скорость турбулентного пламени и может быть в 5-10 раз больше, чем ламинарная скорость пламени и1. Это показывает

большое влияние увеличения средней пульсационной скорости и на повышения скорости сгорания смеси в цилиндре двигателя. Автор также утверждает, что в диапазоне и , представляющем интерес для сгорания двигателя, определяемую приведенной выше формулой зависимость и от и

можно принять линейной. Линейная зависимость скорости распространения турбулентного пламени и от числа Рейнольдса, зависящего от средней

пульсационной скорости и и от характерного размера крупных вихрей Ь, находится в диапазоне от 1 до 2.

Далее рассмотрим доказательства того, что вращающийся поток (то есть турбулентность, создаваемая вихрем) может увеличить скорость распространения пламени в камерах сгорания поршневых двигателей. Вращающийся поток может оказывать заметное влияние как на раннюю стадию сгорания (сгорает 0-10% массы заряда), так и на основной период сгорания (сгорает 10-90% массы заряда). Также он может уменьшить циклические колебания непосредственно за счет своего влияния на воспламенение и продолжительность горения. Эксперименты показывают, что влияние вращающегося потока на продолжительность горения может сильно зависеть от расположения и геометрии свечи зажигания, а также от длины и продолжительности электрической дуги. Существуют убедительные доказательства того, что вращающийся поток может снизить предел воспламеняемости обедненной смеси. В зависимости от того, остается ли зона пламени прикрепленной к свече, вращательное движение смеси может сильно повлиять на форму, размер и развитие фронта пламени. Вращающийся поток создает центростремительные силы, которые могут влиять на распространение пламени посредством различных воздействий на сгоревшие и несгоревшие газы из-за разницы в плотности, т. е. из-за силы Архимеда. Таким образом, помимо прямого воздействия на турбулентность и усиленное турбулентностью распространение пламени, вращающийся поток может косвенно влиять другими способами на стабильность и распространение пламени. Увеличивая скорость сгорания, вращающийся поток имеет возможность повысить термический КПД. Однако вихрь также увеличивает теплоотдачу в стенки. При слишком интенсивном вращении смеси увеличение теплоотдачи может привести к снижению индикаторного

КПД. В некоторых экспериментальных работах есть указание на то, что существует оптимальная интенсивность вращающегося потока, при котором индикаторный КПД двигателя достигает максимальное значение.

1.4.2. Предел воспламеняемости и обеднения смеси

Течение заряда в области возле свечи зажигания влияет на процесс зажигания смеси. Например, может произойти удлинение электрической дуги, которое может снизить процесс теплопередачи между электродами, а также повлиять на минимальную энергию, требуемую для зажигания смеси. Авторы работы [120] сообщают, что возможности воспламенения предварительно смешанных газов улучшаются по мере увеличения скорости потока примерно до 5 м/с, а при увеличении значения скорости за предел этого значения воспламеняемость смеси снижается. На рисунке 1.7 показана зависимость минимальной требуемой энергию искры от скорости потока и состава смеси. Фотографии, выполненные методом Шлирена, показали, что преимущество работы при скорости 5 м/с, а не при нулевой скорости, состоит в том, что электрическая дуга имеет тенденцию выходить за пределы свечи зажигания, так что потери тепла на нагрев электрода свечи становятся меньше. Однако, если скорость потока слишком высокая, дуга не только сдувается течением смеси, но и возникает повторное зажигание, что увеличивает общую потраченную энергию свечи, необходимую для успешного зажигания, поскольку энергия свечи зажигания распределяется на несколько разрядов. Увеличение зазора между электродами (чтобы уменьшить потерю тепла на нагрев электродов) не помогает, так как увеличивает необходимое напряжение пробоя искры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пацей Павел Сергеевич, 2021 год

ЛИТЕРАТУРА

Издания на русском языке

1. Аксенов Д.Т. Исследование рабочего процесса и эксплуатационных показателей газового мотор-генератора 11ГД100: Автореферат дисс. .канд. техн. наук. - Москва, 1965. - 23 с.

2. Арыков Э. А. Способ подготовки свежего заряда в цилиндре ДВС // патент РФ № 2184860, 14.02.2001.

3. Басевич В. Я. Детальные кинетические механизмы горения гомогенных газовых смесей с участием кислородосодержащих окислителей // Успехи химии. - 1987. - №5. - а 705-731.

4. Базанчук Г.А., Волохова Г.Л. Материалы к лекциям и беседам юбилея «175 лет МГТУ им Н.Э. Баумана». - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2005.-Б.С.

5. Бенидзе Д. Ш. Влияние конструкции впускного и выпускного каналов на граничные условия теплообмена в цилиндре и тепловое состояние дизеля: Дис. ...канд. техн. наук. - М., 1991. - 141 с.

6. Борецкий Б.М., Гветадзе В.Е., Новоселов В.Д., Романов В.Е. Центральный научно-исследовательский дизельный институт. Регулируемый спиральный впускной канал в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания // патент РФ № 4819775/06, 09.02.1995.

7. Ван Ичунь. Локальный теплообмен в теплоизолированной камере сгорания быстроходного дизеля: Дис. .канд. техн. наук. - М., 1999.- 164 с.

8. Васильев Д.А. Исследования влияния формы впускных каналов на вихревое движение заряда в цилиндре двигателя / Д.А. Васильев, П.С. Пацей, Ю.В. Галышев // Актуальные проблемы морской энергетики: материалы седьмой Всероссийской межотраслевой научной-технической конференции в рамках Второго Всероссийского научно-технического форума «Корабельная

энергетика: из прошлого в будущее». - СПб.: Изд-во СПБГМТУ. - 2018. - С. 110-114.

9. Васильев Ю.Н., Гриценко А.И. Золотаревский Л.С. Транспорт в газе. -М.: Недра, 1992. - 342.с.

10. Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С., Ксенофонтов С.И. Газовые и газодизельные двигатели. - М.: ВНИИЭгазпром, 1992. - 126с. (ил.58. Табл. 9).

11. Вихерт М.М. Конструирование впускных систем быстроходных дизелей / М.М. Вихерт, Ю.Г. Грудский. - М.: Машиностроение, 1982. - 149 с.

12. Воинов А. Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. Изд. 2-е, перераб. И доп. / А. Н. Воинов. - М.: «Машиностроение», 1977. - 277 с.

13. Вошни Г. Вихревое движение воздуха в быстроходном дизеле с четырьмя клапанами на цилиндр / Г. Вошни, К. Цайлингер, Р.З. Кавтарадзе // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. -1997. - №1. - С. 74-83.

14. Газомобиль для всех / Ю.Н. Васильев, А.И. Гриценко, Л.С. Золотаревский и др. - М.: ВНИИЭгазпром, 1991. - 100с.

15. Гайворонский А. И., Марков В. А., Илатовский Ю. В. Использование природного газа и других альтернативных топлив в дизельных двигателях. -М.: ООО "ИРЦ Газпром", 2007. - 480 с.

16. Гайворонский А. И., Савченков Д. А. Обоснование выбора формы камеры сгорания газового двигателя транспортного назначения с учетом вихревого отношения дизельного прототипа. Известия вузов. Машиностроение. 2008. №1.

17. Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте.-М.: Недра, 1986. - 255 с.

18. Гарбарук А.В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: учебное пособие / А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур - СПб: 2012. - 88 с.

19. Голосов A.C. Разработка и экспериментальная проверка метода расчета концентраций оксидов азота в дизелях на основе многозонной модели рабочего процесса: Дис. ...канд. техн. наук. - М., 2002. - 126 с.

20. Гончар Б.М. Численное моделирование рабочего процесса дизелей: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Ленинград, 1969. -23 с.

21. Гриценко А.И., Боксерман Ю.И., Васильев Ю.Н., Золотаревский Л.С. Газовое моторное топливо. - М.: ВНИИГАЗ, 1992. - 240 с.

22. Драганов Б.Х. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания / Б.Х. Драганов, М.Г. Круглов, В.С. Обухова.- К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. - 175 с.

23. Еникеев Р.Д. Повышение эффективных и экологических показателей ДВС газодинамическими методами: дис. ... д-ра техн. наук. Уфа, 2009.

24. Ерохов В.И.. Карунин А.Л. Газодизельные автомобили (конструкция, расчет, эксплуатация): Учебное пособие. - М.: Граф-Пресс, 2005. - 560 с.

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

26. Иващенко Н. А., Кавтарадзе Р. 3. Многозонные модели рабочего процесса ДВС. - М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 1997. - 60с.

27. Кавтарадзе Р.З., Гайворонский А.И., Шибанов A.B. Влияние формы камеры сгорания на образование оксидов азота в газовом двигателе // Тезисы докладов научно-технической конференции 3- и Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе. - М, 2007. - С.24-28.

28. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 591 с.

29. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. — 720 с.: ил.

30. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: Учебник для вузов / Р. З. Кавтарадзе. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. — 589, [3] с.: ил.

31. Кавтарадзе Р. З. Теплофизические процессы в дизелях, конвертированных на природный газ и водород / Р.З. Кавтарадзе. - М.: Изд-во МГТУ им. Э. Баумана, 2011. - 238, [2] с. ил.

32. Карпов В.П. Закономерности горения в замкнутом объеме как основа рабочих процессов экономичных и малотоксичных поршневых двигателей: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Черноголовка, 1981. - 29 с.

33. Канило П.М. Природный газ наиболее эффективный заменитель нефтяных топлив на автотранспорте / П. М. Канило, Ф. И. Абрамчук, А. П. Марченко, И. В. Парсаданов // Автомобильный транспорт. - 2008. - №22. -С. 86-92.

34. Капустин A.A. Улучшение эксплуатационных показателей транспортных дизелей на основе научного обоснования с разработкой газодизельного процесса и методов фильтрации отработавших газов: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Санкт-Петербург, 2000. - 46 с.

35. Квашин В.П., Запевалов П.П., Шарев Н.М. Использование аммиачно-топливной смеси в двигателе 8 Ч 9,2/8// Двигателестроение. - 1988. - №3. -С. 33-34.

36. Кириллов Н.Г. Альтернативные моторные топлива XXI века // Автозаправочный комплекс + альтернативное топливо. - 2003. - №3. - С. 5863.

37. Кожушко К.И. Исследование рабочего процесса двигателя ГАЗ- 51 на сжиженном газе с факельным зажиганием: Автореферат дисс. ...канд. техн. наук. - Ленинград, 1963. - 18 с.

38. Колеров Л.К.. Газовые двигатели. - М.: МАШГИЗ, 1955. - Б. С.

39. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1973. - Б.С.

40. Леонтьев А.И., Кавтарадзе Р.З., Шибанов A.B., Зеленцов А.А., Сергеев С.С. Влияние формы камеры на нестационарные процессы переноса и турбулентного сгорания в дизеле, конвертированном в газовый двигатель. Известия Российской академии наук. Энергетика, №2, С. 49-63, 2009.

41. Лобанов И.Е. Локальный радиационно-конвективный теплообмен в турбулентном пограничном слое в камерах сгорания быстроходных дизелей: Дис. ...канд. техн. наук. - М., 1998,- 174 с.

42. Льютко В., Луканин В.Н., Хачиан А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. - М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. -311 с.

43. Лыков О.П. Природный и попутный газ как моторное топливо // Химия и технология топлив и масел. - 1999. - № 6. - С. 3-7.

44. Мартынов В. Г. Природный газ - основа устойчивого развития энергетики / В. Г. Мартынов, А. С. Лопатин, В. В. Бессель // Известия СПбГЭУ. - 2017. - №1-1. - С. 70-78.

45. Матиевский Д.Д. Разработка и использование методологии анализа индикаторного к.п.д. для снижения расхода традиционного топлива, дымности и токсичности тракторных дизелей: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Ленинград, 1987. -40 с.

46. Мысник М. И. Анализ теплофизических свойств альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания. / М.И. Мысник, А.Е. Свистула // Ползуновский вестник. - № 1-2. - C. 37-43.

47. Нижник М.Е. Исследование рабочего процесса газового двигателя повышенного сжатия: Автореферат дисс. ...канд. техн. наук. - Ленинград, 1964. - 29 с.

48. Онищенко Д.О. Исследование теплового состояния деталей дизеля в трехмерной постановке с применением экспериментальных граничных условий: Дис. ...канд. техн. наук. - М., 2002,- 137 с.

49. Патанкар С., Сполдинг Д. Тепло- и массообмен в пограничных слоях. -М., 1971. -Б.С.

50. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. - М., 1984. - Б.С.

51. Певнев Н.Г. Совершенствование процесса эксплуатации газобаллонных автомобилей с двухтопливной системой питания: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Оренбург, 2004. - 34 с.

52. Петриченко Р.М. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. Учеб. пособие. - Л.: Изд-во Ленингр. унта, 1983. 244 с.

53. Под общей редакцией Орлина A.C. Расчет рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания: Справочное пособие. - М.: МАШГИЗ, 1955. - 124с.

54. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. - Харьков: Вища школа, 1980. - 167 с.

55. Расчет радиационно-конвективного теплообмена в камере сгорания дизеля / Р.З. Кавтарадзе, А.И. Гайворонский, В.А. Федоров и др. // Теплофизика высоких температур. - 2007. - Том №45, №5. - С.741-748

56. Руднев Б.И. Процессы локального радиационно-конвективного теплообмена в камерах сгорания судовых дизелей: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Санкт-Петербург, 1998. - 44 с.

57. Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. - М.: Химия, 1989. - 272. с.

58. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

59. Сеначин А.П. Математическая модель горения метана с образованием вредных веществ в HCCI двигателе / А.П. Сеначин, А.А. Коржавин // Ползуновский вестник. - 2013. - № 4/3. - С. 81-85

60. Синицин В.А. Физические условия и математическое моделирование локального теплообмена в ДВС: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. -Барнаул, 1995. - 32 с.

61. Скрипник А.А. Влияние интенсивности вихревого движения заряда на локальные параметры рабочего процесса в двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива: Дис. ...канд. техн. наук. - М., 2004. - 175 с.

62. Смаль Ф.В., Арсенов Е.Е. Перспективные топлива для автомобилей. -М.: Транспорт, 1979. - 151 с.

63. Снегирев А.В. Высокопроизводительные вычисления в технической физике. Численное моделирование турбулентных течений: Учеб. пособие. СПб., 2009 - 143 с.

64. Снегирёв А.Ю. Основы теории горения. Учебник. - Санкт-Петербург, Изд-во Политехн. ун-та (ISBN 978-5-7422-4612-1). - 2014. - 352 с.

65. Соколик А. С. О турбулентном горении газов / А. С. Соколик, В. П. Карпов, Е. С. Семенев // Физика горения и взрыва. - 1967. - №1. - С. 61-76.

66. Сычев В.П. Исследование влияния процесса смесеобразования на показатели рабочего цикла газового двигателя: Автореферат дисс. ...канд. техн. наук. - Саратов, 1963. - 20 с.

67. Хачиан А.С. Применение различных топлив и энергетических установок в автомобилях будущего // Двигателестроение. - 2004. - №1. - С. 28-31.

68. Хачиян A.C., Синявский В.В. Расчет и анализ действительного цикла дизеля. - М.: МАДИ, 2004. - 52с.

69. Хачиян A.C., Синявский В.В. Расчет цикла четырехтактного газового двигателя. - М.: МАДИ, 2001. - 48 с.

70. Хмельницкий А.П. Анализ теоретического цикла газового двигателя. -М.: Издательство Академии Наук СССР, 1955. - 68с.

71. Чирков С.Н. Комплексный анализ процесса смесеобразования в дизельных ДВС: Автореферат дисс. ...докт. техн. наук. - Барнаул, 1997.-59 с.

72. Численный анализ влияния формы камеры сгорания на турбулентное движение и сгорание газа в цилиндре дизеля / Р.З. Кавтарадзе, А.И. Гайворонский, A.B. Шибанов и др. - Труды четвертой Российской

национальной конференция по теплообмену. - Москва, 2006. - Том 3. - С. 246-249.

73. Шкаликова В.Н., Патрахальцев Н.Н. Применение нетрадиционных топлив в дизелях. - М.: Издательство РУДНб 1993. - 64 с.

74. Энергетические установки с газовыми поршневыми двигателями / Под ред. Л.К. Коллерова. - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд- ние, 1979.-248 с.

Зарубежные издания

75. Alkidas A. C., Puzinauskas P. V., Peterson R. C. Combustion and heat transfer studies in a spark-ignited multivalve optical engine, SAE Paper 900353, 1990.

76. Akira Harada, Naoki Shimazaki, Satoru Sasaki. The effects of mixture formation on premixed lean diesel combustion // SAE Paper. - Detroit. - 1998. -№980533. - W.P.

77. Al-Alousi Y. H., Karim G. A. Some consideration of cyclic variations in spark ignition engines fuelled with gaseous fuels. SAE Paper 840032, 1984.

78. Amsden, A. A., P. J. O'Rourke, and T. D. Butler. KIVA-II: A Computer Program for Chemically Reactive Flows with Sprays. Los Alamos National Laboratory Report LA-11560-MS, Los Alamos National Laboratory, 1989.

79. Anderson R. W., Asik J. R. Ignitability experiments in a fast burn, lean burn engine. SAE Paper 830477, 1983.

80. Andreassi L., Cordiner S., Rocco V. Analysis of combustion instability

phenomena in a CNG-fiieled heavy-duty turbocharged engine // SAE Paper. -Orlando. - 2001. - №2001-01-1907. - W.P.

81. ANSYS Chemkin-Pro 19.2 Theory Manual. ANSYS Inc., August 2018.

82. ANSYS FORTE 19.2 Theory Manual. ANSYS Inc., August 2018.

83. ANSYS FORTE 19.2 User's Guide. ANSYS Inc., August 2018.

84. ANSYS Model Fuels Library. Report. ANSYS Inc., 2015.

85. B. Khalighi, R. B. Rask, Motors Liquidation Co. Variable swirl inlet port // US patent № 4827883, 15.04.1988.

86. Bates S. C. Flame imaging studies of cycle-by-cycle combustion variation in a SI four-stroke engine. SAE Paper 892086, Vol. 98, No. 3, 1989.

87. Baritaud T. A. Combustion and fluid dynamic measurements in a spark ignition engine: effects of thermochemistry and velocity field; turbulent flame speeds. SAE Paper 892098, 1989.

88. Belaire R. C., Davis G. C., Kent J. C., Tabaczynski J., Combustion chamber effects on burn rates in a high swirl spark ignition engine, SAE Paper 830335, 1983.

89. Ben L., Raud-Ducros N., Truquet R. Influence of Air/Fuel Ratio on Cyclic Variation and Exhaust Emission in Natural Gas SI Engine // SAE Paper. - Costa Mesa. - 1999. -№1999-01-2901. - W.P.

90. Beaty K., Egnell R., Ekelund M. Development of a low Emission Volvo 9.GL Natural Gas fueled Bus Engine // SAE Paper. - W.C. - 1992.-№921554.-W.P.

91. Blank D., Pouring A., Jiang Lu. Methanol combustion in low compression ratio D.I. engines enabled by Sonex piston design// SAE Paper. - Detroit. - 2001. -№2001-01-1197. - W.P.

92. Bolt J. A., Harrington D. L. The effects of mixture motion upon the lean limit and combustion of spark-ignited mixtures, SA E Paper 670467, 1967.

93. CHEMKIN-PRO, Reaction Design: San Diego, 2008.

94. Chen Q. Effect of Pressure on the Oxidative Coupling of Methane in the Absence of Catalyst//AIChE journal. - 1994. - V. 40. - № 3. - P. 521-535.

95. Cole D. E., Mirsky W. Mixture motion - its effect on pressure rise in a combustion bomb: a new look at cyclic variation. SAE Paper 680766, 1968.

96. Daily J. W. Cycle-to cycle variatiations: a chaotic process:, SAE Paper 870165, Vol. 96, No. 4, 1987.

97. Davis G. C., Borgnakke C. The effect of in-cylinder flow processes (swirl, squish and turbulence intensity) on engine efficiency - model predictions, SAE Paper 820045, 1982.

98. Dean A.M. Profiles of CH2O in CH2O-O2-Ar mixture //Combustion and Flame. - 1980. - V.37. - P.41.

99. DeHong Zhang, Frankel S. Optimization of natural gas engine performance by multidimensional modeling // SAE Paper. - Peoria. - 1997.-№971567.-W.P.

100. Dietrich W.R., Grundman W., Langeloth G. Pollutant Reduction on Stationaru S.I. Engines from Motoren - Werke Mannhiem for Operation on Natural Gas Applying the Lean - Burn Principle.

101. Dirrenberger P., Le Gall H., Bounaceur R., Herbinet O., Glaude P.-A., Konnov A., Battin-Leclerc F. Measurements of Laminar Flame Velocity for Components of Natural Gas. Energy Fuels 2011, 25, 3875-3884.

102. Dumitrescu C. E., Padmanaban V., Liu, J. (May 29, 2018). "An Experimental Investigation of Early Flame Development in an Optical Spark Ignition Engine Fueled With Natural Gas." ASME. J. Eng. Gas Turbines Power. August 2018; 140(8): 082802. https://doi.org/10.1115/1.4039616

103. Dyer T. M. Characterization of one-and two-dimensional homogeneous combustion phenomena in a constant volume bomb, SAE Paper 790353,1979.

104. Edited by Roy G.D., Frolov S.M., Starik A.M. Combustion and Atmospheric Pollution. - Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2003. - 680p.

105. Fan, L., and Reitz, R. D., Elektrochem. Angew. Phys. Chem., 46: 601, 1940.

106. FIRE v8.3 CFD SOLVER. // Manual. - Graz. - 2004. - W.N. - 140p.

107. Fiveland S., Assanis D. A Four-Stroke Homogeneous Charge Compression Ignition Engine Simulation for Combustion and Performance Studies // SAE Paper. - Detroit. - 2000. - №2000-01- 0332.-W.P.

108. Gisoo Hyun, Daeyup Lee, Shinichi Goto. KIVA simulation for mixture formation processes in an in-cylinder-injected LPG SI engine // SAE Paper. - Baltimore. - 2000. - №2001-01-2805. - W.P.

109. Gisoo Hyun, Mitsuharu Oguma, Shinichi Goto. CFD study of an LPG DI SI engine for heavy-duty vehicles // SAE Paper. - Reno. - 2002. - №2002-01-1648.-W.P.

110. Golub A. Modeling NOx Formation in a Small Bore, Lean Natural Gas, Spark Ignition Engine // SAE Paper. - Toronto. - 1999. - №1999- 01-3480.-W.P.

111. GRI-Mech 3.0 Combustion mechanism [Электронный ресурс]. -Режим доступа. http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/version30/text30.html

112. Gulder O. L., Correlations of Laminar Combustion Data for Alternative S.I. Engine Fuels, SAE Technical Paper 841000, SAE Technical Paper Series, 1984.

113. Gueloer O. L. Turbulent premixed combustion modelling using fractal geometry. 23rd Symposium (International) on Combustion, The Combust. Inst., 1990.

114. Gouldin F. C. Combustion and Flame 68, 1987.

115. Groff E. G., Sinnamon J. F. The effects of ignition location in a swirl field on homogeneouscharge combustion, SAE Paper 821221, 1982

116. H. Aupor, W. Muller, Motoren Werke Mannheim AG Vorm Benz ABT Stat Motorenbau. Intake spiral device and/or turbulence device for combustion engines // US patent № 4760821, 05.03.1985.

117. Hadded O., Denbratt I. Turbulence characteristics of tumbling air motion in four-valve S.I. engines and their correlation with combustion parameters, SAE Paper 910478, 1991.

118. Hamamoto Y., Tomita E., Tanaka Y., Katayama T. The effect of swirl on spark-ignition engine combustion. International Symposium on Diagnostics and Modeling of Combustion in Reciprocating Engines, Tokyo, September, 1985.

119. Han Z., R. D. Reitz. A Temperature Wall Function Formulation for Variable-density Turbulence Flows with Application to Engine Convective Heat Transfer Modeling. International Journal of Heat Mass Transfer, 40, 3, pp. 613625, 1997.

120. Hattori T., Goto K., Ohigashi S., Study of spark ignition in flowing lean mixtures. Institute of Mechanical Engineering Conference on Fuel Economy and Emissions of Lean Burn Engines, London, June 1979.

121. Herweg R., Begleris P. H., Zettlitz A., Ziegler G. F. W. Flow field effects on flame kernel formation in a spark-ignition engine, SAE Paper 881639, Vol. 97, No. 3, 1988.

122. Herweg, R. and Maly, R. R., A Fundamental Model for Flame Kernel Formation in S.I. Engines, SAE Technical Paper Series, 1992.

123. Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, 1988.

124. Hill P. G. Combustion Flame 72, 1988.

125. Hill P. G., Kapil A. Combust. Flame 78, 1989.

126. Hirotomi T., Nagayama I., Kobayashi S. Study of induction swirl in a spark ignition engine, SAE Paper 810496, 1981.

127. Hoult D. P., Nguyen V. H. A turbulent burning law derived from combustion experiments. International Symposium on Diagnostics and Modeling of Combustion in Reciprocating Engines, Tokyo, September 1985.

128. Inoue T., Iguchi S., Yamada T. In cylinder gas motion, mixture formation and combustion of 4-valve lean burn engine. 9th International Wienna Motor Symposium, VDI No. 99, pp. 200-218, 1988.

129. Inoue T., Nakanishi K., Noguchi H., Iguchi S. The role of swirl and squish in combustion of the SI engine, VDI-Berichte No. 370, pp. 181-188, 1980.

130. Johansson B. Influence of the Velocity Near the Spark Plug on Early Flame Development // SAE Paper. - W.C. - 1993. - №930481. - W.P.

131. Johansson B., Olsson K. Combustion Chambers for Natural Gas SI Engines. Part I: Fluid Flow and Combustion // SAE Paper. - W.C. - 1995.-№950469.-W.P.

132. K. Kirchweger. Inlet port for internal combustion engines, in particular for diesel engines // US patent № 3868940, 15.09.1972.

133. K. Olsson., B. Johansson. Combustion Chambers for Natural Gas SI Engines. Part 2: Fluid Flow and Combustion // SAE 950517. - Pp. 1-13.

134. Keck J. C., Heywood J. B. Early flame development and burning rates in spark ignition engines and their cyclic variability, SAE Paper 870164, Vol. 96, No. 4, 1987.

135. Kent J. C., Mikulec A., Rimal L., Adamczyk A. A., Mueller S. R., Stein R. A., Warren C. C. Observations of the effects of intake-generated swirl and tumble on combustion duration. SAE Paper 892096, Vol. 98, No. 3, 1989.

136. Kerstein A. R. Combust. Sci. Technol. 60, 1988.

137. Kevin D. Beaty, Rolf Egnell, Mats Ekelund. Development of a low Emission Volvo 9.6GL Natural Gas fueled Bus Engine, SAE Technical Paper 921554, 1992, Pp. 1-12.

138. Kido H., Wakuri Y., Ono S., Murase, E. Bulletin of the JSME 23 (186), December 1980.

139. Kingston Jones M.G., Heaton M.D. Nebula Combustion System for Lean Burn Spark Ignited Gas Engines // SAE Paper. - W.C. - 1989. - №890211.-W.P.

140. Kozachenko L. S., Kuznetsov I. C., Combust. Exp. Shock Waves 1, 22, 1965.

141. Kyriakides S. C., Glover A. R. A study of the correlation between in-cylinder air motion and combustion in gasoline engines. Institute of Mechanical Engineering, 1988.

142. Lancaster D.R., Krieger R.B., Sorenson S.C. Effects of Turbulence on Spark-Ignition Engine Combustion // SAE Paper. - W.C. - 1976. - №760160.-W.P.

143. Liang, L. and R. D. Reitz. Spark Ignition Engine Combustion Modeling Using a Level Set Method with Detailed Chemistry, SAE Technical Paper 2006-01-0243, SAE Technical Paper Series, 2006.

144. Liang, L., Reitz, R.D., Iyer, C.O. and Yi, J., Modeling Knock in Spark-Ignition Engines Using a G-equation Combustion Model Incorporating Detailed Chemical Kinetics, SAE Technical Paper 2007-01-0165, SAE Technical Paper Series, 2007.

145. Liu J, and Dumitrescu, CE. Lean-Burn Characteristics of a Heavy-Duty Diesel Engine Retrofitted to Natural Gas Spark Ignition. Proceedings of the ASME 2018 International Mechanical Engineering Congress and Exposition.

Volume 6A: Energy. Pittsburgh, Pennsylvania, USA. November 9-15, 2018. V06AT08A019. ASME. https://doi.org/10.1115/IMECE2018-87761

146. Liu J., and Dumitrescu, C. E. Numerical Simulation of Re-Entrant Bowl Effects on Natural-Gas Spark-Ignition Operation. ASME. J. Eng. Gas Turbines Power. June 2019; 141(6): 061023. https://doi.org/10.1115/1.4043030

147. Liu J., Cosmin E. Dumitrescu. 3D CFD simulation of a CI engine converted to SI natural gas operation using the G-equation. Fuel, Volume 232, 2018, Pages 833-844.

148. Liu J., Szybist, J., and Dumitrescu, C., Choice of Tuning Parameters on 3D IC Engine Simulations Using G-Equation, SAE Technical Paper 2018-010183, 2018, doi: 10.4271/2018-01-0183.

149. Ludwig P. Die Untersuchung der ortlichen Warmeubertragung in grossen Dieselmotoren unter besonderer Berücksichtigung der Strahlung mit Hilfe der Zonnenmethode // Schiffbauforschung. - 1981. - N1. - S.3-11.

150. Mantzaras J., Felton P. G., Bracco F. V. Combust. and Flame 877, 1989.

151. Matsushita S., Inoue T., Nakanishi K., Okumura T., Isogai K. Effects of helical port with swirl control valve on the combustion and performance of SI engine, SAE Paper 850046, 1985.

152. Matthew J. H. The influence of fluid motion on flame kernel development and cyclic variation in a spark ignition engine, SAE Paper 890991, Vol. 98, Section 4, 1989.

153. Mayo J. The effect of engine design parameters on combustion rate in spark-ignited engines, SAE Paper 750355, 1975.

154. Mikulec A., Kent J. C., Adamczyk A. A., Rimal L. Effects of intake port configuration on induction-generated swirl in a piston engine: a water analog experiment using particle tracking velocimetry. 2nd International Symposium on Fluid Control, Measurement, Mechanics and Visualization, Sheffield University, England, September 5-9, 1988.

155. Mikulec A., Kent J. C., Tabaczynski R. J. The effect of swirl on combustion in a pancake chamber spark ignition engine: the case of constant kinetic energy, SAE Paper 880200, 1988.

156. Nagao A., Tanaka K. The effect of swirl control on combustion improvement of spark ignition engine. Institute of Mechanical Engineering, 1983.

157. Nagayama I., Araki Y., Iloka Y. Effects of swirl and squish on S.I. engine combustion and emission. SAE Paper 770217, 1977.

158. North G. L., Santavicca D. A. Combust. Sci. and Tech. 72, 1990.

159. Ohyama Y., Ohsuga M., Kuroiwa H. Study on mixture formation and ignition process in spark ignition engine using optical combustion sensor, SAE Paper 901712, 1990.

160. Okumura T., Iwashita Y. Toyota Motor Corp. Internal combustion engine cylinder head variable swirl siamese type intake port structure, with auxiliary straight passage, pointing at spark plug, leading from mixture intake to downstream end of straight intake port // US patent № 4669434, 24.07.1985.

161. Patankar S., Baliga B. A New Finete-Difference Scheme for Parabolic Differential Equations // Heat Transfer. - 1978. - W.N. - 27p.

162. Peters N. A spectral closure for premixed turbulent combustion in the flamelet regime // Journal of Fluid Mechanics. - 1992. - Vol. 242. - P. 611-629.

163. Peters, N., Turbulent Combustion, Cambridge University Press: Cambridge, UK, 2000.

164. Peterson E.L., Davidson D.F., Rohrig M., Hanson R.K., Bowman C.T. High-pressure methane oxidation behind reflected shock waves // Twenty-Sixth Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute. - 1996. - P. 799-806

165. Pischinger S., Heywood J. B. How heat losses to the spark plug electrodes affect flame kernel development in an SI-engine. SAE Paper 900021, 1990.

engine emission potentials // SAE Paper. - Detroit. - 2002. - №2002-01-0373. -W.P.

167. Radhakrishnan K., Heywood J. B. Combust. and Flame 42, 19, 1981.

168. Rauckis M. J., Maclean W. J. Combust. Sci. Tech., 19, 1979.

169. S. Jiang Parameter Analysis of Diesel Helical Intake Port Numerical Design / S. Jiang., S. Zhu, H. Wen, S. Huang // International Conference on Future Energy, Environment, and Materials. - 2012. - P. 558-663.

170. Santavicca D. A., Liou D., North G. L. A fractal model of turbulent flame kernel growth, SAE Paper 900024, 1900.

171. Sausa R.C. Detailed structure of a low pressure, stoichiometric H2/N2O/Ar flame //Combustion and Flame. - 1993. - V. 94. - P. 407-425.

172. Scott D. Automotive Engineering, 84 (6), 22-26, June 1976.

173. Singh M.K., Moore Jr J.S. Preliminary assessment of the availability of U.S. natural gas resources to meet U.S. transportation energy demand // SAE Paper. - Hyatt Crystal City. - 2002. - №2002-01- 1926.-W.P.

174. Stan C., Troeger R., Guenther S. Internal mixture formation and combustion—From gasoline to ethanol // SAE Paper. - Detroit. - 2001. - №200101-1207. - W.P.

175. Schwarz H. Ignition systems for lean burn engines. Institute of Mechanical Engineering Conference on Fuel Economy and Emissions of Lean Burn Engines, London, June 1979.

176. Sztenderowicz M. L., Heywood J. B. Mixture nonuniformity effects on S.I. engine combustion variability, SA E Paper 902142, 1990.

177. Tan, Z.; Reitz, R.D., "An Ignition and Combustion Model for Spark Ignition Engine Multi-dimensional Modeling," Combustion and Flame. - 2006. -Vol. 145. - P. 1-15.

178. Tanaka K., Kobayashi K., Kawasaki K. Combustion improvement technique in Mazda engine, VDI No., 370, 1980.

179. T. Naganuma, M. Iko, T. Sakonji, F. Shoji. Basic Research on Combustion Chambers for Lean Bum Gas Engine, 1992 Int. Gas Research Conf.

180. Teresa Donateo, Federica Tornese, Domenico Laforgia. Computer-aided conversion of an engine from diesel to methane. Applied Energy, Volume 108, 2013, Pages 8-23.

181. Verma, I., Bish, E., Kuntz, M., Meeks, E. et al. CFD Modeling of Spark Ignited Gasoline Engines- Part 1: Modeling the Engine under Motored and Premixed-Charge Combustion Mode. SAE Technical Paper 2016-01-0591, 2016, doi: 10.4271/2016-01-0591.

182. Verma, I., Bish, E., Kuntz, M., Meeks, E. et al., CFD Modeling of Spark Ignited Gasoline Engines- Part 2: Modeling the Engine in Direct Injection Mode along with Spray Validation. SAE Technical Paper 2016-01-0579, 2016, doi: 10.4271/2016-01-0579.

183. Wakuri Y., Kido H., Ono S., Nakashima K., Murase, E. Bulletin JSME 24 (188) p. 396, 1981.

184. Williams F.A., Li S.C. Some basic considerations of pollutant emission and knock in internal combustion engines // SAE Paper. - Detroit. - 2000. -№2000-01-0647. - W.P.

185. Witze P. O., Hall M. J., Wallace J. S. Fiberoptic instrumented spark plug for measuring early flame development in spark ignition engines, SAE Paper 881638, Vol. 97, No. 3 1988.

186. Witze P. O. The effect of spark location on combustion in a variable-swirl engine, SAE Paper 820044, 1982.

187. Witze P. O., Vilchis F. R. Stroboscopic laser shadowgraph study of the effect of swirl on homogeneous combustion in a spark-ignition engine, SAE Paper 810226, 1981.

188. W.R. Dietrich, W. Grundman, G. Langeloth. Pollutant Reduction on Stationaru S.I. Engines from Motoren - Werke Mannhiem for Operation on Natural Gas Applying the Lean — Bum Principle. — MTZ, Motortechniche Zeitschrift. 47, 1986,3. - Pp. 83-87.

189. Yiquan Huang, Qingyun Su, Zheng Huang. Simulating Analysis of Methanol Combustion Process and Variations of Cycle to Cycle in Diesel Engine // SAE Paper. - Orlando. - 2001. - №2001-01-1985. - W.P.

190. Young M. B. Cyclic dispersion in the homogeneouscharge spark-ignition engine - a literature survey. SAE Paper 810020, 1980.

191. Z. Han, J. Yang, R. Walter Anderson, Ford Global Technologies LLC. Method and apparatus for inducing swirl in an engine cylinder by controlling engine valves // US patent № 6397813, 28.04.2000.

192. Z. Tan An ignition and combustion model based on the level-set method for spark ignition engine multidimensional modeling / Z. Tan, R. D. Reitz // Combustion and Flame. - 2006. - Vol. 145. - P. 1-15.

193. Ziegler G. F. W., Schaudt R. A., Herweg R. The influence of spark plug orientation on flame kernel, SAE Paper 865031, 1986.

Приложение А

Акты о внедрении результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ:

Главный конструктор по перспективным разработкам ООО «УДМЗ» Д.К. Ивановский

Справка о внедрении

О внедрении результатов диссертации аспиранта Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» Пацея Павла Сергеевича по теме «Улучшение топливно-экономическнх и экологических показателей газового двигателя применением закрутки заряда на впуске и выбором формы камеры сгорания».

ООО «УДМЗ» подтверждает данным документом факт успешного применения в работе по разработке газопоршневых двигателей с искровым зажиганием материалов диссертационного исследования Павла Сергеевича Пацея, следующих:

• Методика оценочного влияния конструктивных изменений и параметров топливоздушной смеси и момента подачи искрового зажигания на тактико-технические характеристики газопоршневого двигателя, основанная на нестационнарной трехмерной математической модели рабочего процесса газопоршневого двигателя.

• Рекомендаций при выборе конструкционных изменений по двигателю (степени сжатия, формы камеры сгорания, проточных частей системы газообмена) и параметров по настройкам рабочего процесса (УОЗ) при переводе дизельного двигателя на газовое топливо для выполнения требований по топливной-экономичности, отсутствия детонации и действующих требований по содержанию вредных веществ в отработавших газах.

Справка выдана для представления в диссертационный совет.

Начальник отдела «Отдел расчетных исследований и цифровых двойников » ООО «УДМЗ»

Общество с ограниченной ответственностью «Уральский дизель-моторный завод» (ООО «УДМЗ») 620017, г. Екатеринбург, ул. Фронтовых Бригад, 18 Тел.: [phone] Факс: [phone] E-mail: [e-mail]

ДДП^ Морские Пропульсивные Системы

1чг11 IV* Судовое оборудование, электроэнергетика

Россия, 198095, г.Санкт-Петербург, Митрофаньевское шоссе, 2/1, БЦ «Адмирал» т.: + 7(812)441-38-07, ф.:[phone], [e-mail], www.mpsystems.ru

О внедрении результатов диссертационного исследования аспиранта кафедры «Инжиниринг силовых установок и транспортных средств» Института энергетики и транспортных систем ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» Пацея Павла Сергеевича «Улучшение топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя применением закрутки заряда на впуске и выбором формы камеры сгорания»

Настоящим документом подтверждается факт успешного использования в деятельности ООО «Морские пропульсивные системы» материалов диссертационного исследования П.С. Пацея при проектировании газопоршневых двигателей с искровым зажиганием, а именно:

• Методика расчетного исследования влияния конструктивных (форма камеры сгорания, форма впускных каналов, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха) параметров на топливно-экономические и экологические показатели газового двигателя, основанная на СЮ моделировании рабочего процесса в поршневом газовом двигателе;

• Практические рекомендации по оптимальному сочетанию конструктивных (форма камеры сгорания, форма впускных каналов) и регулируемых (угол опережения зажигания) параметров, способствующих улучшению топливно-экономических и экологических показателей газового двигателя.

Ведущий конструктор </_ /Андреенко Д. В./

Данный документ является интеллектуальной собственностью ООО «Морские пропульсивные системы» и не может использоваться другими лицами без согласия правообладателя (ст. 1229 ГК рф)

«УТВЕРЖДАЮ»

Главный конструктор ООО «МПС» Чернышев В.С.

Справка о внедрении

РХ BRUNVOLL

♦«ДО

Steerprop

DEUTZ

SCHüRCH FINNOY Ingeteam QiflSDN) JF-JM*