Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат технических наук Яковлев, Сергей Валентинович

• Яковлев, Сергей Валентинович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Яковлев, Сергей Валентинович

ВВЕДЕНИЕ

1 КИНЕТИКА ГОРЕНИЯ РАСПЫЛЕННОГО ТОПЛИВА

1.1 Предпламенные этапы сгорания

1.1.1 Физический этап сгорания

1.1.2 Активация

1.1.3 Химический этап сгорания

1.2 Фазовые характеристики процесса сгорания

1.2.1 Период задержки самовоспламенения

1.2.2 Период сгорания в процессе топливоподачи

1.2.3 Период диффузионного сгорания и догорания продуктов неполного сгорания после окончания впрыскивания топлива

1.3 Выводы, цели, задачи исследования

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Методика эксперимента. Измерение и обработка экспериментальных данных

2.3 Оценка погрешностей измерений и обработки опытных данных

2.4 Выводы

3 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ТОПЛИВО-ПОДАЧИ С СИСТЕМОЙ COMMON RAIL НА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ И СГОРАНИЕ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ И СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Исследование процесса впрыска топлива оптическим методом

3.1.1 Раскрытие топливной струи

3.1.2 Длина и площадь струи распыленного топлива

3.1.3 Динамика яркостных зон струи распыленного топлива

3.1.4 Скорости фронта струи распыленного топлива

3.2 Результаты моторных исследований с системой

Common Rail

3.2.1 Анализ результатов моторных исследований

3.3 Выводы

4 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И СОДЕРЖАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ ДИЗЕЛЯ 74 4.1 Обзор и анализ существующих методов математического моделирования рабочих процессов и выбросов токсичных веществ с отработавшими газами дизелей

4.1.1 Математические модели физических процессов

в камере сгорания дизеля

4.1.2 Математические модели образования токсичных веществ в камере сгорания дизеля

4.2 Выбор и уточнение математической модели рабочего процесса и выбросов токсичных веществ с отработавшими газами дизеля с системой топливоподачи Common Rail

4.3 Инженерный метод расчета задержки воспламенения топлива в дизеле с системой топливоподачи повышенного давления Common Rail

4.4 Результаты расчетно-теоретического исследования

4.5 Выводы по результатам расчетно-теоретического

исследования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

& - удельный индикаторный расход топлива, г/(кВт-ч);

ge - удельный эффективный расход топлива, г/(кВт-ч);

Ов - расход воздуха, кг/ч;

вт - расход топлива, кг/ч;

п - частота вращения коленчатого вала, мин"1;

]МС - эффективная мощность, кВт;

Т; - индикаторная температура;

г|| - индикаторный КПД;

г|е - эффективный КПД;

г|м - механический КПД;

Мк - крутящий момент, Нм;

р; - среднее индикаторное давление, МПа;

Р2 - максимальное давление в цилиндре, МПа;

Ре - среднее эффективное давление в цилиндре, МПа;

Рк - давление наддува (дизеля с наддувом - после компрессора, дизеля

с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха), МПа;

9П

ё 4 - относительная плотность при 297К; т^ - молекулярная масса, кг/моль;

Тт - средняя объёмная температура кипения по характеристикам разгонки топлива, К;

Тм - средняя молекулярная температура кипения, К;

Ткг - критическая температура фазового перехода жидкого топлива в пар, К;

ркг- критическое давление фазового перехода жидкого топлива в пар,

МПа;

ВМТ - верхняя мертвая точка;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

кпд- коэффициент полезного действия;

кс- камера сгорания;

ло- локальный объём

нмт- нижняя мертвая точка;

пдвс - поршневой двигатель внутреннего сгорания;

пкв- поворот коленчатого вала;

тнвд- топливный насос высокого давления

ТПА- топливоподающая аппаратура

ТАНД- топливная аппаратура непосредственного действия

ЭГФ- электрогидравлическая форсунка

CR- Common Rail

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. ДВС - один из основных источников энергии для человечества. В данный момент ДВС является основным преобразователем энергии химических связей углеводородного топлива в механическую работу и, следовательно, основным потребителем нефтепродуктов. Постоянная модернизация существующих и выпускаемых дизелей представляется важнейшей составляющей комплексной программы научно-технического прогресса в энергетике страны. Современная модернизация дизелей - это задачи, направленные на повышение мощностных, экономических показателей двигателей, а также на снижение токсичности ОГ. Показатели дизеля во многом зависят от работы то-пливоподающей аппаратуры. Одним из эффективных способов решения проблем модернизаций - это применение топливоподающих систем с электронным управлением типа CR, обеспечивающие высокое качество смесеобразования за счет повышенного давления впрыска и гибкое управление законом топливопо-дачи. Указанной проблеме посвящены работы Н.А. Иващенко, В.А. Вагнера, JI.B. Грехова B.C. Мурзина, A.JI. Маслова, Е.А. Лазарева, М.В. Мазинга, О.В. Олисевича, В.В. Курманова, Г.В. Мельника, В. М. Славуцкого, Ю. В. Белозубо-ва, 3. В. Каныгина и др. Анализ современного состояния российского дизеле-строения показывает, что отрасль несколько лет находится в кризисе. Отечественные системы CR только начинают разрабатываться и нуждаются в научных исследованиях и опытно-конструкторских работах, которые позволяют выбрать конструктивные параметры. Применяемые методы доводки дизелей ориентированы на ТАНД, так как динамика распыленной топливной струи системы CR отличается от ТАНД, то необходимо уточнение этих методик.

Цели исследования - повышение экономичности и снижение токсичности дизеля с топливоподающей системой CR.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

- разработка опытной установки с топливоподающей аппаратурой повышенного давления типа СЯ;

- исследование на безмоторном стенде динамики и структуры распыленной топливной струи для системы СЯ;

- проведение моторных испытаний и сравнительного анализа рабочего процесса дизеля при его работе с топливоподающей аппаратурой повышенного давления типа СЯ и с ТАНД;

- уточнение блока математической модели рабочего процесса дизеля и проведение численных исследований рабочего процесса дизеля с системой топ-ливоподачи СЯ.

Объект исследования: рабочий процесс дизеля размерностью 13/14 с системой топливоподачи СЯ.

Предмет исследования: процессы, формирующие экономические и экологические характеристики дизеля с системой топливоподачи типа СЯ.

Методика исследования. Исследования проведены на основе использования методов теории двигателей и математического моделирования. Методика исследования предусматривала сочетание натурных испытаний с численным экспериментом.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивалась:

- использованием современных поверенных измерительно-регистрирующих приборов;

- применением апробированных методик и стендовых испытаний дизеля, соответствующих государственным стандартам;

- удовлетворительным совпадением расчётных результатов с данными, полученными экспериментально.

Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых на защиту:

- получены экспериментальные характеристики топливной струи системы

CR;

- получены экспериментальные характеристики рабочего процесс дизеля с системой CR на базе одноцилиндровой установки УК-2 с объёмно-плёночным смесеобразованием;

- предложен инженерный метод расчёта задержки воспламенения с более полным учётом физико-химических процессов.

Практическая ценность исследования и реализация результатов работы. Данные исследования использованы:

• при выполнении работ по государственному контракту № 02.740.11.0075 «Обеспечение высокоэффективных процессов смесеобразования и сгорания в дизелях, работающих на традиционных и биотопливах, с использованием системы Common Rail повышенного давления»;

• ОАО ХК «Барнаултрансмаш» (г. Барнаул) - при разработке модификаций дизелей;

• ЗАО «АЗПИ» (г. Барнаул) - при разработке модификаций ЭГФ;

• студентами и аспирантами при выполнении дипломных проектов и в диссертационных работах.

Апробация работы. Основные результаты данной работы были представлены на: Международной конференции Двигатель-2010, посвященной 180-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2010г.); научно-технической конференции «5-е Луканинские чтения. Решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (г.Москва, 2011г.); 16 Международном конгрессе двигателестроителей (Харьков - Рыбачье - Украина, 2011г.); научно-технической конференции «Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин» (г. Челябинск, 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано десять печатных работ, в том числе три - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и содержание работы. Диссертация содержит 116 с. текста, 29 рисунков, 3 таблицы и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы.

Первая глава посвящена анализу горения распыленного топлива, зависимости структуры, формы распыленной топливной струи на качество смесеобразования, а так же рассмотрены проблемы и перспективы улучшения энергоэкологических характеристик дизелей с системой CR. Сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена описанию разработанной экспериментальной установки для исследований параметров распыленной топливной струи и показателей рабочего процесса дизеля с системой топливоподачи CR и с ТАНД, описанию методики проведения эксперимента и точности измерений.

В третьей главе выполнено сравнительное исследование и получены результаты по динамике распыленной топливной струи, по её структуре для ТАНД (максимальное давление впрыска 60 МПа) и для системы CR (давление впрыска до 180 МПа). Проведены моторные испытания, выполнена сравнительная оценка работы дизеля с системой CR и с ТАНД по показателям экономичности, токсичности ОГ и тепловыделения.

Представлены выводы и рекомендации по результатам экспериментального исследования.

В четвёртой главе рассмотрены математические модели рабочего процесса и модели образования токсичных веществ в ОГ дизелей. Дан обзор и сделан критический анализ существующих методов. Выбрана и уточнена математическая модель рабочего процесса и образования вредных веществ в камере сгорания дизелей с учетом системы топливоподачи CR, проведено численное исследование по уменьшению окислов азота с применением многостадийного цикла топливоподачи. По результатам исследования динамики топливной струи с учетом противодавления были получены коэффициенты дальнобойности топливной струи CR для эмпирического выражения А.С. Лышевского, которое используется в выбранной программе. Представлен разработанный инженерный

метод расчета задержки воспламенения топлива с более полным учётом физико-химических процессов.

Представлены выводы и рекомендации по результатам расчетно-теоретического исследования.

В заключении представлены общие выводы и рекомендации, вытекающие из проведённого исследования.

1 КИНЕТИКА ГОРЕНИЯ РАСПЫЛЕННОГО ТОПЛИВА

Горение распыленного жидкого топлива представляет собой сложный физико-химический процесс его окисления, протекающий с интенсивным выделением теплоты и характеризующийся значительным повышением температуры продуктов окисления.

Горение жидких топлив происходит в парогазовой фазе, так как температура кипения жидких топлив ниже температуры их самовоспламенения, то есть энергия химических связей больше энергии необходимой на испарение.

Процесс горения в дизеле - это сложный по своей природе процесс, так как он нестационарный, быстротечный и многоочаговый, с накладывающимися друг на друга такими процессами как испарение топлива, смесеобразование и распространение пламени. Впрыскивании жидких топлив в нагретый воздух в виде мелких капель, которые испаряются и перемешиваются с окислителем, не даёт гомогенную смесь во всём объёме камеры сгорания (как по составу, так и по температуре), так как время, отводимое на процесс смесеобразование ничтожно мало. В центре распыленной струи смесь получается очень богатой, а вблизи внешних границ струи - обеднённой. Необходимо учитывать тот факт, что теплота, затрачиваемая на испарение жидкого топлива и нагревания его паров до равновесной с воздухом температуры, забирается из того же воздуха. Например, при начальной температуре воздуха 600 °С равновесная температура стехиометрической смеси дизельного топлива составляет около 510 °С, а при аН),5 — около 460 °С [14].

Итак, температура смеси в переобогащённых зонах значительно ниже, поэтому первичные очаги воспламенения обычно возникают вблизи внешних границ факела распыленного топлива в зонах, отвечающих местным значениям а=1, где охлаждающее влияние испарения меньше, а удельное тепловыделение на единицу массы смеси максимально [14]. Далее от первичных очагов пламя распространяется на соседние объёмы менее подготовленной смеси.

Следовательно, её скорость распространения зависит от готовности смеси в общей своей массе к самовоспламенению.

1.1 Предпламенные этапы сгорания

В дизелях процесс самовоспламенения топлива начинается с предпламенного периода, с момента поступления топлива в камеру сгорания. Этот этап связан с процессами развития струи, смесеобразования и активации топлива. Для начала реакции самовоспламенения необходимы условия, заключающиеся в создании такого энергетического состояния заряда, чтобы образовалась минимальная концентрация активных молекул кислорода с повышенной энергией, которая обеспечила бы начало цепных реакций и наличие углеводородов в газообразной фазе с достаточной температурой нагрева. Химическое превращение осуществляется в условиях обязательно сопутствующих ему физических процессов тепло- и массообмена.

Предпламенный процесс происходит в три этапа [95, 97, 98]:

- создание молекулярного контакта между горючим и окислителем -физический этап (связанный с передачей энергии от горячих молекул воздуха к холодным молекулам углеводородов);

- второй этап (промежуточный), связанный с активацией углеводородов;

- взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции -химический этап.

Таким образом, длительность предпламенного процесса (задержку самовоспламенения) можно рассчитать по формуле:

(1.1)

где т1ф - физическая составляющая задержки воспламенения,

т1Л - составляющая активации задержки воспламенения,

т1Х - химическая составляющая, связанная с накоплением активных центров для образования теплового взрыва.

1.1.1 Физический этап

Этот этап начинается от поступления топлива в камеру сгорания до смешения топлива с окислителем. Физический этап является подготовительным и характеризуется прогревом, испарением и перемешиванием паров топлива с окислителем. Скорость данного этапа зависит от скорости расходования жидкой фазы, то есть от скорости испарения топлива, которая в свою очередь зависит от количества тепла, подводимого к топливу [87].

Распыливание топлива, то есть дробление струи на мелкие капли, резко увеличивает поверхность жидкости, что ускоряет процессы тепло- и массообмена между нагретым воздухом (окислителем) и топливом. Снижение размеров частиц обеспечивает их нагревание и испарение в короткие промежутки времени.

1.1.2 Активация

В момент активации процессы диссоциации и окисления незначительны [98]. Начало данного процесса отсчитывают от момента полного перемешивания топлива и окислителя до возбуждения и окисления молекул углеводородов, до появления «холодного» пламени [87]. Изменение температуры при образовании «холодного» пламени имеет локальный характер, поэтому изменения давления относительно основного процесса невелики. Таким образом,

Т1А = Ьвм + ТЮМ , (1-2)

где тшм - время, затраченное на возбуждение молекул углеводородов; тюм - время, затраченное на окисление молекул углеводородов.

Возбуждение молекул происходит, когда при сближении молекул азота или кислорода с молекулами углеводородов происходит деформация потенциального поля, энергия которого трансформируется в колебательную энергию атома водорода или углерода, в зависимости от точки соприкосновения сталкивающихся молекул, то есть поступательная энергия

одной молекулы переходит в колебательную энергию другой молекулы. Причём если молекула азота или кислорода обладает колебательной энергией, то дополнительно осуществляется колебательно-колебательный переход.

Окислительные процессы протекают по другому механизму. Молекула кислорода с высокой кинетической энергией, преодолев упругость потенциального поля, приближается к атому водорода на необходимое расстояние, и их электронные оболочки взаимодействуют. В результате перестроения электронной плотности и атомов молекулы образуется переходной (возбуждённый) комплекс, или новая молекула окисей или перекисей, которая при следующем соударении с любой частицей распадается на активные радикалы. Такой комплекс или вновь образованная молекула может разрушаться при одном эффективном столкновении, в этом случае для разрушения молекул требуется энергия значительно меньшая, чем энергия связи [98].

8 10

Процесс активации очень быстрый, протекает со скоростями 10 ... 10 с"1, он зависит от энергетического состояния заряда и от структуры и состава углеводородной молекулы (от сорта топлива), то есть от свойств

углеводородов. Величина т 1А очень малая, на четыре-пять порядков меньше т1ф и ?IX , поэтому в расчётах ею пренебрегают [98].

1.1.3 Химический этап

Данный этап связан с накоплением активных центров для образования теплового взрыва. Длительность этого этапа характеризуется как время до появления «горячего» пламени после появления « холодного» пламени [87].

Скорость химического этапа определяется изменением во времени концентрации реагирующих веществ или образующихся продуктов реакции. Концентрация измеряется числом молей данного вещества V в единице объема V, то есть С=у/¥, или числом молекул в единице объема Z=C7VА, где Л/"а=6,02' 1023 число Авогадро. По закону действующих масс:

с1С/с1т=-КС, (1.3)

где К- константа скорости реакции, которая вычисляется по закону Аррениуса:

К=СОШГ£-£/*Г, (1.4)

где Е - энергия активации; ^=8,314 Дж/(г'моль°С) - газовая постоянная, Т -температура. Из выше представленного видно, что скорость химической реакции зависит от температуры и свойств топлива.

1.2 Фазовые характеристики процесса сгорания

В рабочем процессе дизеля после периода задержки воспламенения, пламя распадается на отдельные очаги вокруг локальных скоплений топлива, а также вокруг паровых оболочек отдельных испаряющихся капель. Местные плотные скопления капельно-жидкого топлива образуются в ядре струи, в ее переднем фронте, а также вблизи боковых стенок камеры сгорания при большой дальнобойности струй.

Из сказанного вытекает, что в дизелях значительную роль играют процессы развития пламени в двухфазной системе [83]. Можно выделить следующие основные особенности диффузионного пламени в двухфазной смеси.

Термохимическое преобразование паров топлива, диффундирующих от поверхности капли или локального скопления жидкого топлива в светящуюся зону пламени, происходит при быстром и значительном изменении температуры вдоль траектории движения частиц, что определяет сложность и быстротечность химических процессов, их неравновесность. Поскольку давление газов в цилиндре дизеля намного превышает критическое давление фазового перехода жидкого топлива в пар (см. таблицу 1.1), поверхностный слой горящей капли быстро прогревается до температуры, близкой к критической (около 700 К). На стенках камеры сгорания температура топливной пленки может быть и ниже указанной. Температура светящейся зоны пламени достигает 2500—2700 К, такая зона устанавливается на расстоянии

3— 5 радиусов капли от ее поверхности [73]. Все это и обусловливает то, что в

16

зазоре между фронтом пламени и поверхностью жидкого топлива возникает огромный градиент температуры.

Таблица 1.1

Топливо Л Т 1 т Тм Ткг Ркг А В

ДЛ 0,846 200 537 527 718 1,5 2636 5356

ДЗ 0,848 190 525 515 709 1,6 2523 5220

На механизм химического превращения углеводородов, диффундирующих от поверхности капли, определяющее влияние оказывает кислород, проникающий через фронт пламени к поверхности капли. Это подтверждается, в частности, исследованиями И. В. Беспалова, изучавшего горение пропана, вдуваемого через пористые (перфорированные) стенки в поток атмосферного воздуха [9]. Было установлено, что кислород не расходуется целиком в зоне с коэффициентом избытка воздуха а = 1, а часть его проникает через эту зону к стенке и остается в свободном состоянии даже у самой стенки. Проникновение кислорода через фронт пламени автор объясняет тем, что при больших градиентах концентраций и температур во фронте пламени окислитель и топливо могут взаимно продиффундировать через поверхность а = 1, частично или целиком не прореагировав. В условиях дизеля проникновение кислорода к поверхности жидкого топлива, охваченного пламенем, становится тем более вероятным, если учесть малую долю парциального давления паров топлива (не более ркГ~1,5—1,6 МПа) в общем давлении газов, малые расстояние и продолжительность диффузии паров топлива в зону горения, соизмеримость скоростей диффузии и сложного многостадийного химического превращения тяжелых углеводородов.

Благодаря высокой начальной температуре паров топлива, их быстрому прогреву и контакту с кислородом происходит интенсивная деструкция молекул топлива (разложение, полимеризация, дегидрогенизация) и многостадийное окисление углеводородов, движущихся к фронту пламени. На

первой стадии быстро уменьшается концентрация углеводородов СпНт и интенсивно образуются СО, Н2, концентрация которых достигает максимума вблизи высокотемпературного фронта пламени. Затем во фронте пламени происходит интенсивное выгорание СО, Н2. Концентрация С02 достигает максимума, после чего она снова уменьшается вследствие диффузии углекислого газа в окружающую среду. Многостадийное окисление углеводородов в пламени подтверждается также другими исследованиями [16].

Высокотемпературная светящаяся зона пламени располагается в области богатой горючей смеси, в которой достигается максимальная скорость выгорания СО, Н2, а также других продуктов термического распада и окисления углеводородов. Как установлено в исследовании [9], при сжигании пропана зона максимального тепловыделения, т. е. фронт диффузионного пламени, располагается в области средних значений коэффициента избытка воздуха (а ~ 0,6). Экспериментальные исследования горения однородных гомогенных смесей показывают, что именно при а = 0,5...0,6 достигается максимальная скорость распространения пламени в смесях с СО, Н2, а в смесях с углеводородами максимум скорости наблюдается при а = 0,8...0,9 [14]. Поэтому вероятностной областью расположения светящегося высокотемпературного фронта пламени вокруг локальных очагов диффузионного горения жидких углеводородных топлив является слой смеси с а = 0,6...0,9.

Выгорание СО, Н2 в высокотемпературной зоне пламени не может быть полным. Поэтому, как следует из рисунка 1.1, в момент достижения максимальной температуры пламени в силу недостатка кислорода при а = 0,6 выгорает около 35 % СО, а из зоны стехиометрического состава смеси (а = 1), где теоретически должно заканчиваться диффузионное горение, в окружающую среду поступает еще около 30 % невыгоревшей окиси углерода. Все это объясняется быстротечностью диффузии и химических процессов, неравновесностью химических реакций. Установлено [90], что в пламени,

богатом углеводородами или водородом, концентрация свободных атомов и радикалов ОН, Н, О в тысячи раз может превышать равновесную;

За пределы светящегося фронта пламени в окружающую среду диффундирует значительная доля СО (связывающая до 40 % углерода топлива), невыгоревший водород (в количестве, равном примерно половине мольного количества СО), некоторое количество углеводородов и углеродных частиц, а также активные частицы — свободные атомы и радикалы. Догорание СО, Н2, углеводородов и углеродных частиц за пределами фронта пламени происходит значительно медленнее, чем в пламени. В связи с этим продукты неполного сгорания топлива могут длительное время присутствовать в объеме цилиндра. К таким продуктам здесь добавляются также продукты термических превращений и частичного окисления углеводородов, образовавшихся при испарении топлива без горения в зонах с повышенной концентрацией продуктов сгорания или с недостаточной для горения концентрацией паров, а также в низкотемпературных пристеночных зонах камеры сгорания.

Таким образом, диффузионное горение неоднородной двухфазной смеси представляет сложный комплекс физико-химических процессов, причем скорость диффузионного сгорания распыленного топлива в дизелях лимитируется в основном испарением (фазовым превращением) топлива, тепло- и массопереносом, динамикой изменения полей концентраций и температур в топливном факеле и цилиндре [14].

В связи с концентрационной неоднородностью и гетерогенностью смеси скорость сгорания топлива на различных стадиях процесса горения и в различных зонах цилиндра лимитируется в основном скоростью какого-либо из трех процессов: испарения, диффузии или химического реагирования. Влияние этих физических и химических процессов на скорость развития цепных реакций можно учесть через концентрацию в зоне горения лимитирующего компонента — паров топлива, кислорода или активных центров. Для этого необходимо определить граничные и дополнительные условия, отражающие специфику

различных стадий сгорания топлива в цилиндре дизеля. С этой целью процесс сгорания разделён на четыре периода, различающихся физико-химическими условиями (рисунок 1.1):

I задержку воспламенения,

II сгорание в процессе топливоподачи,

III развитое диффузионное горение после окончания впрыскивания топлива,

IV догорание паров топлива и продуктов неполного сгорания после испарения всего топлива [46].

1 dx i п ВМТ ш IV

dx Г 1 V 1 А 1 f У У W / / /

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Яковлев, Сергей Валентинович

Результаты исследования используются и внедрены:

- в работе по государственному контракту № 02.740.11.0075 «Обеспечение высокоэффективных процессов смесеобразования и сгорания в дизелях, работающих на традиционных и биотопливах, с использованием системы Common Rail повышенного давления»;

- ХК «Барнаултрансмаш» (г. Барнаул) - при разработке модификаций дизелей;

- ЗАО «АЗПИ» (г. Барнаул) - при разработке модификаций ЭГФ ;

- студентами и аспирантами при выполнении дипломных проектов и в работах над диссертациями.

Заключение

В работе проведена оценка влияния распыленной топливной струи дизельного двигателя с системой топливоподачи СЯ на его экономические и экологические характеристики. Выявлены особенности работы дизеля с данной системой топливоподачи. Обоснован выбор математической модели рабочего процесса поршневого ДВС, которая отражает основные особенности его функционирования с системой топливоподачи типа СИ с точки зрения экономии топлива и токсичности ОГ. Предложено использовать данную модель рабочего цикла на основе термодинамического подхода, которая реализованная в программе "ДИЗЕЛЬ РК". Предложено уточнение к данной модели: по коэффициентам дальнобойности топливной струи для СЯ, по расчёту задержки воспламенения.

В результате настоящего исследования достигнута цель по улучшению экономических и экологических характеристик дизеля интенсификацией процесса смесеобразования и сгорания за счёт повышенного давления впрыска, и выявлено следующее:

1. На основании оптического метода исследования процесса топливоподачи установлено, что при переходе с ТАНД на систему топливоподачи СЯ её распыленная струя дизельного топлива имеет увеличенный угол раскрытия, длину, площадь, обладает более равномерной структурой. В результате, чего такая распыленная топливная струя охватывает больший объем камеры сгорания.

2. По данным стендовых испытаний установлено, что рабочий процесс с системой СЯ обладает лучшими экономическими показателями (на номинальном режиме улучшение составляет 13,7%, для системы СЯ при рр140 МПа) по причине сокращения периода задержки самовоспламенения; увеличения максимальной скорости тепловыделения; приближения максимума скорости к ВМТ, а так же установлено, что в ОГ уменьшается содержание продуктов неполного сгорания (С на 64%, СО на 48%) и увеличивается концентрация окислов азота на 59 %.

3. По результатам численного исследования относительно ТАНД установлено, что с применением 4-х стадийного цикла топливоподачи для системы CR количество окислов азота снижаются на 3 %, экономичность выше на 6,4 %, количество сажи в ОГ снижается на 85 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Яковлев, Сергей Валентинович, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автомобильные двигатели / Под ред. М. С. Ховаха. - М.: Машиностроение, 1977.

2. Автомобильные двигатели: Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования / В. Р. Бурячко, А. В. Гук. - СПб.: НПИКЦ, 2005. - 292 с.

3. Автотранспортные потоки и окружающая среда / Под ред. В.Н. Луканина. - М.: ИНФРА, 1998. - 408 с.

4. Алексеев В. П. Физические основы процессов в камерах сгорания поршневых ДВС / В. П.Алексеев, Д. Н Вырубов Д. Н. // Учебное пособие - М.: МВТУ, 1977. - 84 с.

5. Анализ технического уровня и тенденции развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р. И. Давтяна. - М.: Информцентр НИИД, 1998. - Вып. 26. - 92 с.

6. Балагин В. И. Топливная аппаратура быстроходных дизелей / В. И. Балагин, А. Ф. Еремеев, Б. Н. Семенов // - Л., Машиностроение, 1967.

7. Белов С. В. Энергия: экономика, техника, экология // 1986. - №2. - с. 48 — 54.

8. Белявцев А. В. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: конструктивные особенности и эксплуатация / А. В. Белявцев, А. С. Процеров // - М.: Росагропромиздат, 1988. - 223 с.

9. Беспалов И.В. Структура зоны горения в турбулентном пограничном слое у проницаемой стенки / И.В. Беспалов // - В. кн.: Вопросы теории горения.- М., Наука, 1970.- с 29-40.

Ю.Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигтелях. - М.: Машиностроение, 1969.-248с.

П.Васильев A.A. Задержка воспламенения в многотопливных смесях / Физика горения и взрыва.- 2007, - №3. - с.42-46.

12.Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. Изд. второе, дополненное. - М.: Колос, 1967.- 159 с.

13.Вихерт М. М. Топливная аппаратура автомобильных дизелей / М. М. Вихерт, М. В. Мазинг // - М.: Машиностроение, 1978. - 177 с.

И.Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.

15.Гауптман 3. Органическая химия / 3. Гауптман, Ю. Грефе, X. Ремане // Пер. с нем. / Под ред. проф. Потапова В. М. - М.: Химия, 1979. - 832 с.

16.Гольдшлегер У. И. О механизме и закономерностях воспламенения и горения капель углеводородных топлив / У. И. Гольдшлегер, С. Д. Амосов // - Физика горения и взрыва, 1977.- №6. - с 873-821.

17.Гончар Б.М. Численное моделирование рабочего процесса дизелей / Б.М. Гончар // Энергомашиностроение. 1968. - №7. - С. 28-41.

18.Григорьев М. А. Какими будут дизели / М. А. Григорьев, В. К. Ванин // Автомобильная промышленность. 1995. - №3. - с. 20. ..21.

19.Гришпалов А. 3. Аналитическая модель развития факела распыленного жидкого топлива в неподвижной газовой среде / А. 3. Гришпалов, С. А. Романов, Ю. Б. Свиридов // - Л. - Труды ЦНИТА, 1975. - вып. 64.

20.Гришпалов А. 3. О расчете развития неиспарившегося факела распыленного жидкого топлива по заданной характеристике впрыска / А. 3. Гришпалов, С. А. Романов, Ю. Б. Свиридов // - Л. - Труды ЦНИТА, 1975. - вып. 68.

21.Гуреев A.A., Камфер Г.М. Испаряемость топлив для поршневых двигателей / A.A. Гуреев, Г.М. Камфер // М.: Химия, 1982.- 264с.

22.ГОСТ 10150-88 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1988.

23. ГОСТ 17.2.2.05-97 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами

дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. - М.: Изд-во стандартов, 1997.

24. ГОСТ 18509-88 Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1988.

25.ГОСТ Р 41.24-2003 (Правила ЕЭК ООН № 24) Единообразные предписания, касающиеся: I. Сертификации двигателей с воспламенением от сжатия в отношении дымности; II. Сертификации автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением от сжатия, сертифицированных по типу конструкции; III. Сертификации автотранспортных средств с двигателями с воспламенением от сжатия в отношении дымности; IV. Измерения мощности двигателей. -М.: Изд-во стандартов, 2003.

26.ГОСТ Р 41.96-2005 (Правила ЕЭК ООН № 96) - Единообразные предписания, касающиеся двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах и внедорожной технике, в отношении выброса вредных веществ этими двигателями. - М.: Изд-во стандартов, 2005.

27.ГОСТ 17.2.2.02-98 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. — М.: Изд-во стандартов, 1998.

28. ГОСТ Р 51249-99 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. - М.: Изд-во стандартов, 1999.

29. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / С. И. Ефимов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.: Под общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. - 3-6 изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.

30. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / С. И. Ефимов, Н. А. Иващенко, В. И.

Ивин и др.: Под общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. - 3-6 изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.

31.Дизельные двигатели А-01, А-01М и А-41. Устройство, эксплуатация, ремонт. М.: Колос, 1972.

32.Енохович A.C. Справочник по физике. М.: Высш. шк., 1977.

33.Еськов A.B., Гибельгауз С.И., Яковлев C.B. Регистрация и изменение длины топливных струй для различных давлений / Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе: тезисы докл. научн.-техн. конф. 5-е Луканинские чтения. - М.: МАДИ, 2011.- С. 122.

34.3айдель А. Н. Погрешности измерения физических величин. - Л.: Наука, 1985.- 112 с.

35.3айдель А. Н. Элементарные оценки ошибок измерений. - Л.: Наука, 1968.-96 с.

36. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания / В.А. Звонов - М.: Машиностроение, 1973. - 200 с.

37.Звонов В.А. Анализ европейских норм на выбросы вредных веществ с отработавшими газами автомобильных дизелей / В.А. Звонов, Л.С. Заиграев // Автошляховик Укрйни, 1996. - № 2. - С. 2-5.

38.Зельдович Я.Б.,. Окисление азота при горении / Я.Б. Зельдович, П.Я. Садовников, Д.А. Франк-Каменецкий // - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. -148с.

39.Зельдович Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблат, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе // - М.: Наука, 1980.- 478с.

40. Иванченко В.И. Машинно-ориентированные методы расчета комбинированных двигателей / В.И. Иванченко, В.И. Каплан, К.Б. Цыретдоров. - М.: Машиностроение, 1978. - 168 с.

41.Иващенко Н. А., Вагнер В. А., Грехов Л. В. Моделирование процессов топливоподачи и проектирование топливной аппаратуры дизелей / Н. А.

Иващенко, В. А. Вагнер, JI. В. Грехов // - Барнаул-М.: Изд-во Алт ГТУ им. И. И. Ползунова, 2002. - 166 с.

42.Иващенко H.A. Математическое моделирование и методика расчета мгновенного сажевыделения в дизелях с неразделенной камерой сгорания. / Рабочие процессы дизелей: Учебное пособие / H.A. Иващенко, В.А. Вагнер, В.И. Русаков, A.J1. Новоселов // Под ред. В.А. Вагнера, Н.А.Иващенко, Д.Д. Матиевского. Совместное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана и АлтГТУ им. И. И. Ползунова. Изд-во АлтГТУ - 1995. -С. 95-110.

43.Исерлис Ю.Э. Системное проектирование двигателей внутреннего сгорания / Ю.Э. Исерлис, В.В. Мирошников // - Л.: Машиностроение, 1981.-255 с.

44.Испытания двигателей внутреннего сгорания. Стефановский Б. С., Кореи Е. К. и др. М.Машиностроение, 1972. - 378 стр.

45.Исследование динамики развития струи распыленного дизельного топлива / Еськов A.B., Гибельгауз С.И.; Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2011.-98 с.

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

47.Конструирование и производство топливной аппаратуры тракторных дизелей. В. Г. Кислов и др. М.: Машиностроение, 1971. - 302 с.

48.Кулешов A.C. Особенности и закономерности образования сажи, окислов азота и углерода в дизелях // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тезисы докладов V науч.-практ. сем. // A.C. Кулешов, Н.Ф. Разлейцев, A.A. Прохоренко. -Владимир: Изд-во ВПИ, 1995. - С.71-72.

49. Кулешов A.C. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛБ-РК. Описание математических моделей, решение оптимизационных задач. М., МГТУ им. Баумана, 2004. - 123 с.

50.Кумагаи, С. Горение / С. Кумагаи // пер. с япон.- М.: Химия, 1979.- 202 с.

51.Кутовой В. А. Впрыск топлива в дизелях. М.: Машиностроение, 1981. -165 с.

52.Кутовой В. А. Распыливание топлива дизельными форсунками. - Труды научно-исследовательской лаборатории двигателей, 1969. - т. 8.

53.Кухарев М. Н. Исследование распыливания топлива применительно к быстроходным дизелям. - Труды НАМИ, 1959. - вып. 87.

54.Лазарев Е.А. Основные принципы, методы и эффективность средств совершенствования процесса сгорания топлива для повышения технического уровня тракторных дизелей. Учебное пособие / Е.А. Лазарев. - Челябинск: ЧГТУ, 1995. - 215 с.

55.Лышевский А. С. Питание дизелей. - Новочеркасский политехнический институт, 1974. - 466 с.

56.Лышевский А. С. Распыливание топлива в судовых дизелях. Л., «Судостроение», 1971. - 248 с.

57.Лышевский А. С. Системы питания дизелей. М.: Машиностроение, 1981. -216 с.

58.Лышевский A.C. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками. - М.: Машгиз, 1963. - 180 с.

59.Макушев Ю. П. Системы питания быстроходных дизелей: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. - 181 с.

60.Малозёмов A.A. Разработка методов и технических решений по улучшению экологических параметров транспортных дизелей / A.A. Малозёмов, Л.А. Ашихмина, В.Н. Бондарь и др.. Отчет о НИОКР. -Челябинск: ООО «ФУМНПЦ», 2006. - 83 с.

61.Малявский Л.В. Товарные нефтепродукты. Справочник. - М.: Химия, 1971.

62.Марков В. А., Кислов В. Г., Хватов В. А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей. - М.: Изд-во МГТУ. - 1997. - 160 с.

63.Математическое моделирование и исследование процессов в ДВС. Учебное пособие. / С.И. Алексеенко, В.В. Арапов, B.C. Бабкин.и др.;

Под. ред. В.А. Вагнера, H.A. Иващенко, В.Ю. Русакова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1997. - 198 с.

64.Матиевский Д.Д. Исследование тепловыделения и показателей работы тракторного дизеля 413/14 с полуразделенной камерой сгорания.-Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Барнаул, 1971. - 287 с.

65. Матиевский Д.Д. Рабочие процессы в ДВС: Учебное пособие / Д.Д Матиевский // - Барнаул: АлтПИ, 1983. - 84 с.

66.Матиевский Д.Д., Сеначин П.К., Сеначин А.П. Моделирование задержки воспламенения топлива в дизеле // Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова.- 2001. - №> 3.. с. 64-68.

67.Миртов Б.А. Газовый состав атмосферы Земли и методы его анализа.-М.: Изд-во АН СССР, 1968,- 592 с.

68.Монин A.C. Статистическая гидромеханика: теория турбулентности / A.C. Монин, A.M. Яглом // - М.: Наука, 1992. - 695 с.

69.Новиков JI.A. Современные и перспективные технологии для организации малотоксичной работы двигателей / JI.A. Новиков // Двигателестроение. 2004. - № 1. - С. 7-15.

70. Новоселов A.JI. Основы инженерной экологии в двигателестроении: Учебное пособие / A.JI. Новоселов, А.А Мельберт, C.J1. Беседен // Под ред. A.JI. Новоселова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1993. - 98 с.

71. Новоселов A.JI. Снижение токсичности автотракторных дизелей: Учебное пособие / A.JI. Новоселов, C.B. Новоселов, A.A. Мельберт, A.B. Унгефук // Под ред. А.Л.Новоселов. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1996. -122 с.

72. Новоселов А.Л. Снижение вредных выбросов автомобильных двигателей в атмосферу / А.Л. Новоселов, В.Ф. Мироненко, А.Н. Токарев и др. // Под.ред. А.Л. Новоселова - Барнаул: Алт. краев, правл. Союза НИО СССР, 1988. -98с.

73.Основы горения углеводородных топлив. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.644 с.

74. Охрана окружающей среды: модели социально-экономического прогноза / Д.П. Ананиашвили, JI.A. Барский, К.Г. Гофман и др. - М.: Экономика, 1982. - 224 с.

75.Павлидис, Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений / Т. Павлидис. - М.: Мир, 1981. - 84 с.

76.Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. Учеб. пособие. - Л.: Изда-во Ленингр. Ун-та, 1983. - 244с.

77. Петриченко P.M. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС: Алгоритмы прикладных программ: Учебное пособие / P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков // - Л.: Машиностроение, 1990. - 328 с.

78.Писаренко А. П., Хавин 3. Я. Курс органической химии: Учебник для нехим. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. / А. П. Писаренко, 3. Я. Хавин // - М.: Высш. шк., 1985. - 527 с.

79.Подача и распыливание топлива в дизелях / И. В. Астахов, В. И. Трусов, А. С. Хачиян, Л. Н. Голубков. — М.: Машиностроение, 1972. - 260 с.

80. Поликер Б.Е. О повышении экономичности и снижении токсичности отработавших газов дизелей / Б.Е. Поликер, ЛЛ. Михальский // Грузовик, 1997. - № 10. - С. 29-31

81. Программный комплекс для расчёта и оптимизации двух- и четырёхтактных КДВС / Кулешов A.C., Каримов А.Н., Разлейцев Н.Ф. и др. // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тезисы докладов V науч.-практ. сем. - Владимир: Изд-во ВПИ. - 1995. - С. 31-33

82.Пурмаль А.П. А,Б,В,... Химической кинетики. М.: ИКЦ «Академкнига» 2004.- 277 с.

83.Разлейцев Н. Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. - Харьков: Вища школа, 1980. - 168 с

84.Разлейцев Н.Ф. Исследование процесса образования вредных веществ в дизелях / Н.Ф. Разлейцев, И.В. Парсаданов, A.A. Прохоренко // Улучшение эксплуатационных качеств тепловых двигателей: Сб. науч. тр. - ТГАТА. - 1995. - С. 21-22.

85.Райков И. Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. Учебник для вузов. М.: Высш. Школа, 1975.

86.Расчетно-экспериментальные исследования топливоподающих систем дизеля типа 8V13/15 с целью оптимального сочетания конструктивных и регулировочных параметров топливной аппаратуры: Отчет о научно-исследовательской работе/ Павлодарский индустриальный институт; № ГР 0029319; Инв. № Б- 683718. - Павлодар, 1986.

87.Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. Л., «Машиностроение», 1972. - 224 с.

88.Свиридов Ю.Б. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей / Ю.Б. Свиридов, Л. В. Малявинский, М. М. Вихерт // - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - 248 с.

89.Свистула А.Е. Выбор оптимальных параметров топливоподающей аппаратуры двигателей постоянной мощности / А.Е. Свистула, Д.Д. Матиевский // Совершенствование быстроходных дизелей Межвуз.сб. АлтПИ.-Барнаул, 1991. - С. 57-65.

90.Семёнов H.H. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. -М.: Знание, 1969. - 94 с.

91.Сеначин А.П., Сеначин П.К. Расчет задержки воспламенения топлива в дизеле на основе уравнения глобальной химической кинетики (DIESEL-AUTOIGNITION) // Свид-во о ГР программы для ЭВМ № 2011611881 / ГОУ ВПО «Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова» (АлтГТУ) (RU).-Заявка №2011610139 от 11.01.2011.- Зарегистрировано в Реестре 28.02.2011.

92.Сеначин А.П. Определение глобальной кинетики дизельного топлива численным решением обратной задачи динамики самовоспламенения в дизеле / А.П. Сеначин, A.A. Коржавин, П.К. Сеначин // Ползуновский вестник.- 2009.- № 4.- С. 155-165.

93.Сеначин П.К. Метод расчета исходного состава газовой смеси в дизеле / П.К. Сеначин, Д.Д. Матиевский, А.П. Сеначин // Повышение экологической безопасности автотракторной техники: Сборник статей / Под ред. A.JI. Новоселова / Академия транспорта РФ.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2001.- С. 6-10.

94. Сеначин П.К. Моделирование процессов самовоспламенения и горения в ограниченных объемах и двигателях внутреннего сгорания / П.К. Сеначин // Дисс. ... докт. техн. наук / АлтГТУ им. И.И. Ползунова. Барнаул, 1998. - 396 с.

95.Сербинов А. И. Роль физических и химических процессов при самовоспламенении распыленных жидких топлив. М.: Изд-во АН СССР, 1961.

96.Системы топливоподачи автомобильных и тракторных двигателей/ И. М. Ленин, О. М. Малашкин, Г. И. Самоль, А. В. Костров - М.: Машиностроение, 1976. - 287 с.

97. Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности / Ф.И.Абрамчук, А.П.Марченко, Н.Ф. Разлейцев и др. Под ред. А.Ф. Шеховцова. - К.: Тэхника, 1992. - 272 с.

98.Сомов В.А., Ищук Ю.Г. Судовые многотопливные двигатели.- Л.: Судостроение, 1984. -240 с.

99.Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен. М.: Машиностроение, 1985.

100. Теория двигателей внутреннего сгорания/ Н. X. Дьяченко, А. К. Костин, Б. П. Пугачев и др. Л.: Машиностроение, 1974. - 551 с.

101. Тодес О.М. Адиабатический тепловой взрыв // Журнал физической химии.- 1933,- Т. 4, вып. 1.- С. 71-75.

102. Топливные системы и экономичность дизелей / И. В. Астахов, В. И. Трусов, Л. Н. Голубков и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

103. Трусов В. И. Форсунки автотракторных дизелей / В. И. Трусов, В. П. Дмитренко, Г. Д. Масляный // — М.: Машиностроение, 1977.

104. Файнлеб Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. - Л.: Машиностроение, 1974.- 264 с.

105. Фомин Ю. Я., Никонов Г. В., Ивановский В. Г. Топливная аппаратура дизелей: Справочник - М.: Машиностроение, 1982. - 168 е., ил. 69.

106. Фристом P.M. Структура пламени / P.M. Фристом, A.A. Вестенберг // -М., Металлургия, 1969.- 334 с.

107. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука / Р. Шеннон // - М.: Мир, 1978. - 53 с.

108. Экспериментальный моторный комплекс с системой топливоподачи типа «Common Rail» для дизельных двигателей размерностью D/S=130/140 / С.П. Кулманаков, A.B. Шашев, C.B. Яковлев, С.С. Кулманаков // Сборник научных трудов международной конференции Двигатель 2010: сб. ст. / МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М., 2010. - С. 338341.

109. Яровой С. С. Методы расчета физико-химических свойств углеводородов. М.: Химия, 1978.

110. Amsden A. KIVA-3V, release 2, improvements to KIVA-3V / A. Amsden // Los Alamos national laboratory, May 1999. - P. 71-88.

111. AURORA Application User Manual. Modeling steady or transient reactor networks, including plasmas, with gas and surface reactions. CHEMKIN Collection/ Reaction Design. - 2003.

112. AVL BOOST Cycle Simulation. Product description. AVL LIST GMBH. 2005.

113. AVL Fire. 3D Flow Analysis. Product description. AVL LIST GMBH. 2005.

114. Deardorff J.W. A numerical study of three-dimensional turbulent channel flow at large Reynolds numbers / J.W. Deardorff // J. Fluid Mech. - 41. -1970-P. 453-480.

115. Golovichev V. Revising «Old» Good Models: Detailed Chemistry Spray Combustion Modeling Based on Eddy Dissipation Concept / V. Golovichev // 5th International Conference «Internal Combustion Engines» September 2327, 2001, Capri-Naples, Italy. - .P. 136-141.

116. Golovitchev V. 3-D Diesel Spray Simulations Using a New Detailed Chemistry Turbulent Combustion Model / V. Golovitchev, N. Nordin, R. Jarnicki, J. Chomiak // Chalmers university of technology. Department of Thermo and Fluid Dynamics. Goteborg, 1999. - P. 98-106.

117. Golovitchev V., Nordin N., Jarnicki R., and Chomiak J. 3-D Diesel Spray Simulations Using a New Detailed Chemistry Turbulent Combustion Model. CEC/SAE International Spring Fuels & Lubricants Meeting & Exposition, 1922 June 2000, Paris. - P. 164-175.

118. GT-POWER. The Industry Standard. Product description. Gamma Technologies. 2005.

119. Gustavsson J. Spray Combustion Simulation Based on Detailed Chemistry Approach for Diesel Fuel Surrogate Model / J. Gustavsson, V. Golovitchev // SAE Paper № 20030137, 2003. - P. 343-349.

120. Hampson G. J. Development of NOx and Soot Models for Multidimensional Diesel Combustion / G. J. Hampson, R. D. Reitz // ASME International Joint Power Generation Conference, Minneapolis, MN, 1995. - P. 62-69.

121. Han Z. Mechanism of Soot and NOx Emission Reduction Using Multiple-Injection in a Diesel Engine. / Z. Han, A. Uludogan, G. Hampson, R. Reitz // Engine Research Center University of Wisconsin-Madison, 1996. - P. 93-101.

122. HiroyasuH. Development and use of a spray combustion modeling to predict diesel engine efficiency and pollutant emissions / H. Hiroyasu, T. Kadota, M. Arai // Bulletin of the JSME - Vol.26. - No.214, April, 1983. P. 79-88.

123. Hiroyasu H. Use of a spray combustion modeling to predict diesel engine ! efficiency / H. Hiroyasu // Bulletin of the JSME, Vol.26, No.215, June, 1983.

-P. 11-23.

124. IFP-C3D User Manual - Version 1.2 LMS Imagine, 2005.

125. Jennifer C. Reitz MODELING SPRAY Atomization With The Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor Hybrid Model / C. Jennifer, R. Beale // Engine Research Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, USA, 2001. P. 98-105.

126. Nishida K. Simplified Three-Dimensional Modeling of Mixture Formation and Combustion in a Di Diesel Engine / K. Nishida, H. Hiroyasu // SAE Paper 890269 February 1989. - 13-20.

127. Ogink R. Applications and Results of a User-Defined, Detailed-Chemistry HCCI Combustion Model in the AVL BOOST Cycle Simulation Code / R. Ogink // Int. User Meeting 2003, AVL, 14-15 October 2003, Graz, Austria. -P. 52-59.

128. Ong S. The Development And Application of a Diesel Ignition And Combustion Model For Multidimensional Engine Simulations Society Of Automotive Engineers / S. Ong, H. Zhiyu, R. Reitz. - Vol. 104. - No3. - New York: Etats-Unis 1995, P. 502-518.

129. Performance simulation and gas dynamics. // WAVE. Product description. Ricardo Software, 2004.

130. Seiser H. Extinction and Autoignition of n-Heptane in Counterflow Configuration / H. Seiser, H. Pitsch, K. Seshadri, W. Pitz, H. Curran. // Proceedings of the Combustion Institute. - Vol. 28. - 2000. - P. 2029-2037.

131. Software R. VECTIS CFD Release 3.4 Theory Manual / R. Software. -Ricardo Consulting Engineers Ltd., 1999. - P. 77-85.

132. Song-Charng Kong. Implementation Of Uw-Erc Spray And Combustion Models To Star-Cd For Engine Simulations / Song-Charng Kong, J. Christopher, R. Rutland, D. Reitz // Engine Research Center, University Of Wisconsin-Madiso, 2001. P/ 59-68.

133. STAR/KINetics CFD for non-equilibrium reacting flow. CD adapco Group, 2004.

134. STAR-CD version 3.15. Methodology. Computational Dynamics Limited: 2001.

135. Wang H. A Detailed Kinetic Modeling Study of Aromatics Formation in Laminar Premixed Acetylene and Ethylene Flames / H. Wang, M. Frenklach // Combustion and Flame. - 110. - 1997. - P. 173-221.

136. Westbrook С. K. Thermodynamic and Physical internal combustion engine simulation / С. K. Westbrook, F. L. Dryer // Combust. Sci. Technol. - 27 -1981. - P. 44-51.

137.Willard W. Pulkrabek Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine // Prentice Hall, Upper Saddle River. New Jersey, 2003. P. 111-119.

138. Научная электронная библиотека disserCat / Режим доступа: http://www.dissercat.com/content, свободный. -Загл. с экрана,- Яз. рус.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И.И. ПОЛЗУНОВА» (АлтГТУ)

УТВЕРЖДАЮ ,учно-инновационной работе арственного технического итета им. И.И. Ползунова I д.т.н., профессор !/__А. А. Ситников

использования научных результатов диссертационной работы C.B. Яковлева «Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail»

Результаты диссертационной работы C.B. Яковлева, а именно: методики исследования распыленной топливной струи, приняты к использованию на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания» АлтГТУ при выполнении работ по государственному контракту № 02.740.11.0075 «Обеспечение высокоэффективных процессов смесеобразования и сгорания в дизелях, работающих на традиционных и биотопливах, с использованием системы Common Rail повышенного давления».

Результаты диссертационного исследования: экспериментальные данные по регулировочным, нагрузочным и скоростным характеристикам двигателя, оборудованного системой Common Rail повышенного давления, используются при чтении лекций по дисциплинам «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в ДВС», «Системы двигателей» и в научно-исследовательских работах аспирантов и сотрудников кафедры ДВС.

И.о. заведующего кафедрой «Двигатели внутреннего сгорания», д.т.н., профессор

Е. Свистула

Утверждаю: И.о. генерального директора

f /2012г.

г.» 1 4 i___lï ......s

ОАв*ХК»«Барнау^рансмаш»

В.Д.Пенкин

АКТ

Об использовании результатов научно-исследовательской работы

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Яковлева C.B. «Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail», выполненной на кафедре ДВС Алтайского Государственного технического университета им. И.И. Ползунова используются Центральным конструкторским бюро (ЦКБ) при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по повышению технико-экономических показателей дизелей размерностью ЧН 15/15 и Ч 15/18 за счет применения перспективной системы топливоподачи, а именно:

- результаты исследования динамики топливной струи системы топливоподачи Common Rail при выборе камеры сгорания проектируемого двигателя УТД-32Т;

- результаты моторных исследований при выборе регулировочных параметров для проектируемых дизелей с системой топливоподачи Common Rail;

- методика расчета задержки воспламенения топлива для моделирования рабочего процесса дизелей.

Главный конструктор

ОАО ХК «Барнаултрансмаш»

ffS

JSC ALTAI PRECISION COMPONENTS PLANT

АЛТАЙСКИЙ ЗАВОД ПРЕЦИЗИОННЫХ ИЗДЕЛИИ

Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания

Утверждаю

«Алтайский завод прецизионных изделий»

656023, Россия, г. Барнаул, пр. Космонавтов, 6/2 Факс: [phone] | телефон: [phone] www.azpi.ru | e-mail: [e-mail]

Managing company «ALTAI PRECISION COMPONENTS PLANT» Ltd

6/2 Kosmonavtov, Barnaul, 656023, Russia Fax: [phone] | Tel: [phone] www.azpi.ru | e-mail: [e-mail]

Исх.№

от

На №

АКТ

Об использовании результатов научно-исследовательской работы

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Яковлева C.B. «Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail», выполненной на кафедре ДВС Алтайского Государственного технического университета им. И.И. Ползунова, приняты к использованию:

• результаты оптического исследования топливных струй CR и уточненные коэффициенты эмпирических выражений динамики топливных струй CR используются при расчете и разработки модификаций электрогидравлических форсунок.

Главный конструктор

О.В. Дробышев

m