Совершенствование рабочих процессов судовых двухтопливных дизельных двигателей путем реализации глубокого цикла Миллера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, кандидат наук Ватолин Дмитрий Сергеевич

• Ватолин Дмитрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Ватолин Дмитрий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХТОПЛИВНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Экологические и экономические предпосылки применения двухтопливных дизельных двигателей на морском флоте

1.2 Анализ опыта конвертирования двигателей и опыта создания двухтопливных дизелей

1.3 Анализ требований и опыта комплектации систем контроля и управления судовых энергетических установок с двухтопливными дизельными двигателями

1.4 Особенности применения СПГ в качестве топлива

1.5 Общая характеристика проблемы и постановка задач исследования

2 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПРОТЕКАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВУХТОПЛИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1 Процесс воспламенения топлива

3.2 Характеристика отдельных периодов процесса сгорания в дизеле

3.3 Описание рабочего цикла

3.4 Режимы эксплуатации

3.5 Анализ рабочего процесса

3.6 Процессы смены вида топлива

3.7 Выводы по произведенному анализу

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

4.1 Обоснование и выбор модели термодинамического расчета ДВС

4.2 Построение модели серийного двигателя MAN 8L51/60DF

4.3 Верификация модели

4.4 Моделирование повышения давления наддува

4.5 Создание объемной CFD-модели

5 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ СУДОВОГО ДВУХТОПЛИВНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ РАБОТАЮЩЕГО

ПО УГЛУБЛЕННОМУ ЦИКЛУ МИЛЛЕРА

5.1 Система изменения фаз газораспределения

5.2 Организация рабочего процесса

5.3 Приемистость двигателя по нагрузке

5.4 Работа двигателя с VCM по винтовой характеристике

5.5 Контроль детонаций

5.6 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одной из основных мировых тенденций в области энергетики является переход с нефтяных и угольных видов топлива на природный газ, в виду того, что это более дешевый и более экологичный источник энергии.

Не остается в стороне и судовая энергетика. Для нее решение проблемы использования природного газа в качестве топлива для судовой энергетической установки (СЭУ) началось во второй половине прошлого века, в связи с закладкой первого танкера-метановоза «Methane Princess». Характерную для таких судов проблему утилизации испарившегося газа начали решать использованием его в качестве топлива для СЭУ. С тех пор для каждой новой серии LNG-танкеров разрабатывались более совершенные и экономичные энергетические установки. На сегодняшний день насчитывается более 400 танкеров перевозящих сжиженный природный газ (СПГ), не говоря о судах другого типа использующих СПГ в качестве топлива.

Ввиду высокой эффективности, большее распространение среди главных двигателей для LNG-танкеров получили дизельные двигатели, способные работать как на дизельном топливе, так и на природном газе. Дополнительным стимулом их распространения на остальном флоте послужило ужесточение экологических норм до уровня IMO Tier III, вступившее в силу в 2016 г.

Производители судовых двухтопливных дизелей (ДД) достигли больших успехов как в создании новых, так и в конвертации существующих двигателей. Однако остался нерешенным целый ряд вопросов в области устойчивости рабочего процесса. Для решения указанных проблем требуется разработка методик, позволяющих достоверно просчитать рабочие процессы двухтопливного двигателя (в том числе переходные) еще на стадии проектирования.

Таким образом, тему настоящей диссертационной работы, направленную на разработку методов обеспечения устойчивости рабочих процессов (в том числе переходных) следует считать актуальной.

Степень разработанности темы. На протяжении многих лет ведутся

работы по созданию газовых и газодизельных двигателей внутреннего сгорания. В нашей стране этим занимались: Аксенов Д.Т., Генкин А.И., Струнге Б.Н., Васильев Ю.Н., Балакин В.И., Нижник М.Е. и т.д. Однако ввиду внутренних проблем, происходивших в конце прошлого века в нашем государстве, практически все разработки и исследования в этой области прекратились. Наиболее передовыми исследованиями в мире в области судовых двухтопливных дизельных двигателей занимаются такие специалисты как К. Кристен, Д. Бранд (ABB Turbo Systems Ltd.), Ф. Милло, Г. Лаврино (Politecnico di Torino), А. Кафари (Wartsila), Д. Клауснер, К. Трапп, Г. Шаумбергер, (GE Jenbacher GmbH), а также разработчик таких фирм как Caterpillar, Daihatsu Diesel Mfg. Co., Ltd., MAN Diesel & Turbo SE, Winterthur Gas & Diesel Ltd. и т.д.

Несмотря на большой объем выполненных теоретических и экспериментальных исследований, двухтопливный двигатель способный работать на винт фиксированного шага (ВФШ) во всем диапазоне нагрузок и в то же время соответствовать экологическим нормам IMO Tier III, пока так и не был создан.

Целью работы является формирование научно-обоснованных технических решений по организации рабочих процессов серийного судового двухтопливного дизеля по глубокому циклу Миллера для уменьшения вероятности начала детонаций, уменьшения эмиссии NOx и расширения диапазона его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели работы сформулированы следующие задачи исследования:

1. Выполнить анализ перспективных направлений развития конструкции и основных эксплуатационных параметров судовых ДД и обосновать выбор показателей и конструктивных решений, подлежащих расчетно-теоретической проработке.

2. Провести натурное экспериментальное исследование по оценке влияния различных эксплуатационных факторов на основные показатели рабочего процесса судовых ДД.

3. Провести моделирование рабочих процессов двухтопливного двигателя с изучением возможности повышения его эффективности и снижения вероятности

начала детонационного сгорания топлива при реализации глубокого цикла Миллера.

4. Разработать основные теоретические положения работы двухтопливного дизельного двигателя по глубокому циклу Миллера на ВФШ.

5. Определить основные критерии для возможности обнаружения детонационного сгорания топлива и разработать алгоритмы нормализации рабочего процесса.

Объект исследований: серийный судовой двигатель фирмы MAN Diesel & Turbo SE модели MAN 8L51/60DF, мощностью 8,0 МВт и с частотой вращения коленчатого вала 514 мин-1.

Предмет исследования: совершенствование рабочих процессов двигателя и параметров наддува во всем диапазоне нагрузок и изучение их влияния на появление детонационных процессов в двухтопливном дизеле.

Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследования. Произведен анализ эксплуатационных данных серийного судового двухтопливного дизеля и выполнена их статистическая обработка. На основе математического моделирования были разработаны методы повышения эффективности двигателя и уменьшения вероятности детонаций газового топлива путем применения глубокого цикла Миллера, а также приведены конструктивные рекомендации для реализации проектируемых и модернизации существующих

ДД.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов, содержащихся в диссертации, подтверждена результатами математического моделирования, производимого с помощью программного обеспечения ведущих мировых производителей двигателей внутреннего сгорания. В работе использовались аналитические методы. Для анализа эксплуатационных характеристик объекта исследования применялись методы статистической обработки данных. Для измерений рабочих параметров использовалась аппаратура, одобренная Международной Ассоциацией Классификационных Обществ (International Association Classification Societies - IACS), а также

соответствующая требованиям ГОСТ Р 53639-2009, ГОСТ 10448-2014 и ISO 15550:2016, ISO 3046-3:2006 по проведению стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания. Результаты моделирования согласуются с ранее произведенными экспериментами разработчиков компаний Wartsila и ABB Turbo Systems Ltd. Результаты работы внедрены в трех госбюджетных НИР, выполненных на кафедре ДВС и АСЭУ ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова в период с 2016 по 2020 гг.

Научная новизна работы заключается в:

1) обработке эксплуатационных статистических данных по режимам и показателям работы ДД, полученных в условиях эксплуатации, на газовом и дизельном видах топлива;

2) разработке метода формирования научно-обоснованных технических решений по уменьшению вероятности наступления детонационного сгорания и совершенствованию рабочего процесса судовых ДД на основе обработки статистической информации по режимам их работы в эксплуатации, физического и математического моделирования процессов в рабочих цилиндрах и системе наддува;

3) разработке теоретических зависимостей между характеристиками турбонаддува, рабочими процессами в цилиндре и параметрами выходной мощности двигателя при работе двигателя по глубокому циклу Миллера.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) систематизации перспективных конструктивных решений и новых теоретических положений по развитию судовых ДД;

2) предлагаемые в работе методы дают возможность определения требований к организации рабочего процесса и методам его регулирования для проектируемого двигателя еще до создания прототипа;

3) разработанные методы дают возможность модернизации существующих серийных двухтопливных дизельных двигателей с целью увеличения их экономичности и детонационной стойкости с минимальными изменениями в конструкции.

Методология и методы исследования.

Теоретической и методологической базой исследования послужили результаты фундаментальных и прикладных исследований в области статистического анализа, моделирования и прогнозирования, теории рабочего процесса ДВС и апробированные практикой расчетные методы определения их основных параметров.

Для обоснования выдвинутых в диссертации положений применялись методы математических и экспериментальных исследований, а также апробированные практикой расчетные методы определения их основных параметров судовых двигателей внутреннего сгорания.

Положения, выносимые на защиту:

1) результаты анализа перспективных направлений развития судовых ДД и обоснование целесообразности реализации их рабочего процесса по принципу глубокого цикла Миллера;

2) информационно-статистические данные по режимам и параметрам рабочего процесса ДД, являющиеся основой для разработки рекомендаций по уменьшению вероятности наступления детонационного сгорания и совершенствования их рабочего процесса;

3) методика расчета рабочих процессов двухтопливного двигателя, основанная на совместном использовании статистической обработки эксплуатационных данных и компьютерных моделей;

4) теоретические зависимости между характеристиками турбонаддува, рабочими процессами в цилиндре и параметрами выходной мощности двигателя при работе двигателя по глубокому циклу Миллера;

5) комплекс рекомендаций по совершенствованию контроля детонационных процессов в рабочих цилиндрах.

Степень достоверности.

Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными, полученными в работе, не противоречат опыту эксплуатации судовых

энергетических установок и известным положениям областей знаний: теория двигателей внутреннего сгорания, теория планирования эксперимента, методы статистической обработки данных, дисперсный и корреляционный анализ; базируются на использовании в экспериментальных работах установок и приборов, обеспечивающих высокую точность измерений, достаточном объеме выборок и их статистическим анализом.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование рабочих процессов судовых двухтопливных дизельных двигателей путем реализации глубокого цикла Миллера»

Апробация работы.

Основные результаты работы опубликованы в 12 работах, 3 из них опубликованы в рекомендованных изданиях ВАК, 2 из которых опубликованы на ресурсе Web of Science. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены научной общественностью на: 7-й межотраслевой научно-техническая конференции «Актуальные проблемы морской энергетики» (13-14 февраля 2018 г., СПбГМТУ), на 9-й межвузовской научно-практической конференции аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (23 мая 2018 г., ГУМРФ), на национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова» (10 сентября - 20 октября 2018 г., ГУМРФ), на 6-м Международном Балтийском морском форуме (3 - 6 сентября 2018 г., Калининград), на 10-й межвузовской научно-практической конференции аспирантов, студентов и курсантов (22 мая 2019 г., ГУМРФ), на 9-й Международной научно-технической конференции (20-21 февраля 2020 г., СПбГМТУ).

Объем работы - диссертация состоит из введения, 5-ти разделов, заключения, списка литературы из 67 источников, содержит 14 таблиц, 99 рисунков на 146 страницах.

1 ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХТОПЛИВНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1 Экологические и экономические предпосылки применения двухтопливных дизельных двигателей на морском флоте

В 2010 г. на 58 сессии Международной Морской Организации (International Maritime Organization - IMO) было принято пересмотренное Приложение VI к МАРПОЛ 73/78, которое впоследствии вступило в силу 01.01.2011 г. Ратификация данной поправки значительно ограничила эмиссию оксидов азота (NOx) от судовых дизельных двигателей в так называемых «особых зонах» (Nitrogen Oxides Emission Control Areas - NECA), в которые входят Североамериканское побережье Канады и США, а также Балтийское и Северное моря, к 01.01.2016 г. При этом необходимо отметить, что в зоне NECA Балтийского моря введение требований IMO Tier III было отложено на пять лет и перенесено на 01 января 2021 г., т.к. анализ состояния разработок технологий в Европе по сокращению выбросов NOx показал неготовность изготовителей двигателей к выпуску продукции, соответствующей заявленным нормативам. Принятый для этих особых зон стандарт IMO Tier III регламентирует уровень эмиссии оксидов азота на уровне 3,4—2,0 г/кВтч.

Динамика изменения выбросов NOx судовыми дизельными двигателями на ближайшую перспективу представлена в таблице 1.1 и рисунке 1.1.

Таблица 1.1 - Предельные значения выбросов NOx по IMO

Период действия NOx, г/(кВт ч) при номинальной частоте вращения n, мин-1 Испытательная процедура

n<130 130< n<2000 n >2000

Tier I (01.01.2000-01.01.2011) 17,0 45-n"0'2 9,84 4-ступенчатые циклы E2, E3 (ISO 8178/4) цикл D2

Tier II (01.01.2011-01.01.2016) 14,36 44-n"0'23 7,66

Tier III (В зонах ECA после 01.01.2016) 3,4 9-n"0'2 1,97

01-1-1-1-1-1-1-1-1-1 I I

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

n, мин"1

Рисунок 1.1 - Предельные значения выбросов NOx по IMO

Требования по соблюдению уровня выбросов оксидов азота (NOx) за пределами NECA останутся на уровне IMO Tier II.

Действующие области NECA, а так же зоны в которых возможно введение аналогичных требований изображены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Расположение зон ECA

Кроме ограничения выбросов оксидов азота, требованиями 1МО ограничиваются также выбросы оксидов серы. При этом следует отметить, что на выбросы 80х (в отличие от ЫОХ) процесс сгорания топлива сам по себе никак не влияет. Вся сера, попавшая с топливом в камеру сгорания, уходит в атмосферу в

виде SOx. На содержание серы в топливе завод-изготовитель двигателя повлиять не в состоянии. Это значит, что уменьшить выбросы SOx возможно за счет использования малосернистого топлива или очистки ОГ. 01 января 2020 года произошло снижение допустимого уровня содержания серы в топливе с 3,5% до 0,5% вне специальных районов, а уровень, установленный для Sulphur Emission Control Area (SECA), остался на прежнем уровне - 0,1%.

В дополнение к международным нормам, на территории Российской Федерации действуют следующие государственные стандарты на выбросы вредных веществ и дымность отработавших газов [2, 3, 4].

Существующие на данный момент методы снижения эмиссии оксидов азота в ОГ делятся на первичные и вторичные. Первичные мероприятия направлены на совершенствование процессов смесеобразования и сгорания топлива, улучшение характеристик турбонаддува и впрыска топлива, а так же реализацию применения альтернативных видов топлива, таких как природный газ. Вторичные мероприятия направлены на разработку таких технологий как рециркуляция отработавших газов (Exhaust Gas Recirculation - EGR), применение водо-топливных эмульсий, каталитическая очистка ОГ (Selective Catalytic Reduction -SCR) и др. Эффективность различных способов снижения выбросов NOx показана на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Эффективность различных способов снижения выбросов ЫОх 1 - Организация рабочих процессов; 2 - Применение природного газа;

3 - Рециркуляция ОГ; 4 - Использование водотопливной эмульсии; 5 - Увлажнение наддувочного воздуха; 6 - Каталитическая очистка ОГ

Как видно из диаграммы, изображенной на рисунке 1.3, наиболее перспективными способами снижения уровня загрязнения окружающей среды являются методы 1 и 3, применение природного газа в качестве топлива и каталитическая очистка ОГ соответственно.

У двигателей с SCR имеются значительные недостатки как в самой технологии, так и в требованиях к эксплуатации, а именно [5]:

- большие габариты и вес реакторов, сопоставимые с габаритами двигателя вследствие низких скоростей процесса каталитического восстановления окислов до элементарного азота (рисунок 1.4);

Рисунок 1.4 - Стандартная комплектация системы SCR

- неполное соответствие «температурного окна» реакции с температурой отработавших газов судового дизеля, в особенности на режимах работы с малой нагрузкой, что заметно снижает эффективность процесса, вплоть до его прекращения;

- опасность появления в выпускной системе дизеля, не вступившего в реакцию газообразного аммиака, не менее токсичного, чем NOx, из-за работы двигателей на режимах с низкой и переменной нагрузкой и с учетом тепловой инерции катализаторов;

- необходимость хранения запаса восстанавливающего реагента (32,5% водного раствора мочевины специального качества) в количестве не менее 20% от запаса топлива;

- высокие эксплуатационные риски необратимой дезактивации и необходимость преждевременной замены дорогостоящего катализатора вследствие низкого качества топлива или при авариях в топливной системе или в системе наддува;

- дополнительное выделение углекислого газа (суммарно до 3%) из-за дополнительного расхода топлива вследствие повышения противодавления выпуску, а также в процессе гидролиза водного расхода мочевины;

а так же,

- высокая, относительно природного газа, стоимость топлива MGO имеющая тенденцию к повышению.

В связи с изложенным, на современном рынке судового двигателестроения в последние годы внимание всех изготовителей сосредоточено на разработке двухтопливных дизельных двигателей, способных работать как на жидком, так и на газовом топливе.

Это обусловлено несколькими причинами: во-первых, необходимостью выполнения вступающих в силу требований IMO Tier III, a, во-вторых, относительной дешевизной и перспективностью газового топлива. Согласно данным предоставленными [6] одна метрическая тонна MGO в среднем стоит 580 USD и тенденции последних лет предполагают дальнейшее увеличение роста цен (рисунок 1.5). В отличие от дизельного топлива, стоимость LNG имеет динамику к снижению. На данный момент, 1 миллион британских термических единиц

Л

(MMBtu) эквивалентен 28,02 м природного газа (0,000293071 кВтч) и стоит в

среднем 6,2 USD, что в пересчете по теплотворной способности дает 247 USD за 42700 МДж от СПГ против 580 USD за аналогичное количество энергии от MGO.

Рисунок 1.5 - Динамика изменения цен на различные виды топлива за последние

годы

Кроме указанных обстоятельств в России применение СПГ в качестве топлива все больше рассматривается как серьезная альтернатива и дизельному топливу (МОО) и газойлям (МОО). Об этом свидетельствует принятие Госпрограммы «Развитие транспортной системы» [7], которая предусматривает создание условий для использования сжиженного природного газа для обеспечения работы судовых энергетических установок на морском и речном транспорте; развитие объектов газозаправочной инфраструктуры для хранения и бункеровки сжиженного природного газа в морских портах и на внутренних водных путях; стимулирование исследований по разработке и производству морских и речных судов, использующих сжиженный природный газ для обеспечения работы энергетических установок. Программу планируется реализовать в один этап в период с 2018 по 2022 гг.

В развитие госпрограммы ПАО Газпром предполагает следующие сценарии спроса на бункер СПГ в Балтийском / Северном море в 2011-2030 гг. [8] (см. рисунок 1.6):

- Случай 1: LNG $ 15,73 / MMBtu - эквивалентная цена использования ЮО с системой очистки скрубберами.

- Случай 2: СПГ $ 20,25 / ММБШ - эквивалентная цена использования МОО. (Поставка СПГ слишком дорогостоящая, пределы серы принимаются только на основе регулирования)

- Случай 3: СПГ $ 13,62 / ММБШ - эквивалентная цена использования ЮО. (СПГ сильно стимулируется, топливный переключатель производится на основе лучшей экономики).

- Случай 4: СПГ $ 15,73 / ММБШ - эквивалентная цена использования ЮО из-за отстающей экономики и снижения спроса.

Рисунок 1.6 - Предполагаемые сценарии развития использования СПГ в качестве

топлива в Балтийском/Северном морях

На фоне всех этих факторов, все большее распространение на флоте получают газодизели или Dual Fuel Diesel Engine (DFDE). 10-15 лет назад суда-газоходы строились в единичных экземплярах для экспериментальной отработки новой технологии. Также ограничению распространения двигателей внутреннего сгорания работающих на газу способствовало отсутствие требований к их

постройке у Международной Ассоциации Классификационных обществ (МАКО), что, соответственно, не позволяло подвести DFDE под требования какого-либо Регистра. Однако, появление соответствующих требований МАКО позволило уже в 2007 году начать проектирование и постройку судов с газовыми ДВС одобренных Lloyd's Register [9]. У Российского Морского Регистра Судоходства (РМРС) эти требования отражены в [10, 11]. На данный момент построено около 400 LNG-танкеров. Помимо этого, на конец 2017 года в мире уже было построено около 200 судов на природном газе - паромов, танкеров, оффшорных, транспортных и прогулочных судов. В ближайшие несколько лет - только реализация уже принятых планов строительства судов-газоходов различных типов приведет к росту их общего количества как минимум до 250-300 единиц (рисунок 1.7).

наСПГ на КПГ на СУГ

Всего на газе

')- по данным ИНТАРИ

Рисунок 1.7 - Количество судов-газоходов и перспективы их развития

Количество судов c DFDE начало стремительно увеличиваться после внедрения технологии типа LNGPac (рисунок 1.8), которую сейчас активно разрабатывают и продвигают такие компании как Wartsila [12], Rolls Royce и т.д. Если раньше подобные двигатели устанавливались исключительно на танкерах-газовозах, использующих испарения метана из грузовых танков (Boil-off), то благодаря этим системам стало возможным использование СПГ на различных типах судов.

Рисунок 1.8 - Принципиальная схема технологии ЬКОРае и общий вид установки

Идея технологии ЬКОРае заключается в том, чтобы перевозить сжиженный природный газ (СПГ) в криогенном танке напорного типа, при этом температура СПГ при давлении 5 бар будет составлять ~ -134°С. На выходе из танка установлены теплообменные аппараты для подогрева СПГ перед подачей в дизель. Подогрев метана необходим в первую очередь для того, чтобы газ на входе в двигатель был «сухим». Во-вторых, в зависимости от расхода газа на двигатель регулируется испаряемость газа в танке, СПГ подается в испаритель и в виде газа возвращается обратно в танк, тем самым поддерживается необходимый расход газа и постоянное давление в танке. При использовании дизелей с системой подачи газа низкого давления, нет необходимости в установке каких либо специализированных компрессоров для поднятия давления газа перед подачей в двигатель. Давление газа в криогенном танке обеспечивает гарантированную подачу газа в рабочие цилиндры дизеля.

1.2 Анализ опыта конвертирования двигателей и опыта создания

двухтопливных дизелей

Двигатели, работающие на газовом топливе, разрабатывались еще с середины прошлого века, как в нашей стране, так и за рубежом. Результаты этих исследований нашли отражение в следующих работах: [13, 14, 15, 16] и др. Однако, первоначально из-за отсутствия технологий по перевозке и подготовке газа на судах, a в последствие из-за отсутствия соответствующих требований МАКО, газовые ДВС на флоте широкого применения не получили. Появление требований МАКО к DFDE дало новый толчок к исследованиям в этой области. На текущий момент, требования к судам, оснащенным DFDE, регламентируются требованиями Международной Ассоциации Классификационных Обществ (International Association Classification Societies - IACS), а также IGF (IMO Convention «International Gas-Fuelled Ships Code» (interim guidelines of safety for natural gas-fuelled engine installations, IMO Resolution MSC. 285(86))) - [17] и IGC (IMO Convention «International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk») Code [18]. Компании, занимающиеся постройкой двигателей для морских судов, уделяют значительное внимание исследованиям в этой области. Разработками в области применения природного газа на морском флоте занимаются такие зарубежные исследователи как К. Кристен, Д. Бранд (ABB Turbo Systems Ltd.), Ф. Милло, Г. Лаврино (Politecnico di Torino), А. Кафари (Wartsila), Д. Клауснер, К. Трапп, Г. Шаумбергер (GE Jenbacher GmbH). Результаты их исследований отражены в следующих работах: [19, 20, 21].

В 2014 г. компания MAN Diesel & Turbo SE успешно произвела первую конвертацию уже эксплуатирующегося на судне «Rasheeda», судоходной компании «Nakilat», двигателя серии МЕ до двухтопливной версии ME-GI (рисунок 1.9) [22].

Для работы на жидком топливе и для запального впрыска используется штатная топливная система. Это упрощает конструкцию, но не позволяет

значительно сократить расход жидкого топлива на запальное зажигание, доля которого, для данного типа двигателей, составляет 5-8 %.

Рисунок 1.9 - Компоненты модификации дизеля

Для данного типа газодизельных ДВС рассматривается два режима:

- при постоянной подаче запального топлива, когда на режиме пуска и малых нагрузок двигатель работает на жидком топливе (МОО/МОО). Начиная с 25%-ой нагрузки устанавливается постоянная запальная подача жидкого топлива, а необходимая мощность регулируется путем изменения количества газа, подаваемого в цилиндр.

- при использовании всего располагаемого газа, когда на малых и средних нагрузках двигатель работает на жидком топливе. На высоких нагрузках весь испарившийся газ поступает в цилиндры, а необходимая мощность регулируется путем изменения цикловой подачи жидкого топлива.

- переход с одного вида топлива на другой, как и переход с режима на режим, осуществляется автоматически без снижения мощности во всем диапазоне нагрузок двигателя. Оборудование для подачи ГТ под высоким давлением включает в себя компрессоры, теплообменные аппараты, систему подвода ГТ к

рабочим цилиндрам, модули управления подачей газа и газовые форсунки (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 - Газовая форсунка дизеля MAN Diesel & Turbo SE типа ME-GI

Основные характеристики смены жидкого топлива газообразным на двигателях серии ME-GI представлены в таблице 1.2.

Главным недостатком подобной конвертации является то, что двигатели с системой подачи газа высокого давления не способны достичь чистоты выбросов требуемой IMO Tier III, что лишает применение СПГ как топлива его главного преимущества - экологичности.

Компания Winterthur Gas & Diesel Ltd. (WinGD) создала двухтактный сверхдлинноходовой двигатель с системой подачи газа низкого (от 10 до 16 бар) давления типа X-DF. У данного типа двигателей, доля пилотного топлива на номинальной нагрузке, в режиме Gas Mode составляет ~1% от общего тепловыделения в цилиндре и уровень токсичности ОГ удовлетворяет требованиям IMO Tier III.

В данной модели клапаны подачи газа в цилиндр находятся в средней части цилиндровой втулки (рисунок 1.11), что позволяет уменьшить давление подаваемого газа, a так же дает газу возможность принять участие в такте сжатия, что улучшает качество топливо-воздушной смеси и повышает эффективность ее сгорания.

Таблица 1.2 - Основные характеристики двигателей MAN серии ME-GI при

переходе на газ [23]

Параметр Значение

Особенности конструкции и организации рабочего процесса Высокого давления

Мощность на газовом топливе 100% от Режг

Чувствительность к качеству газа (метановое число) нет

Чувствительность к температуре воздуха на входе нет

Доля запального топлива 3.5%

Наличие отдельной системы запального впрыска Нет

Возможность использования MGO как запального Да

Возможность использования MGO как резервного Да

Возможность работы на двух топливах одновременно (кроме запального) Да

Смесеобразование Без перемешивания

Давление подводимого газового топлива 30,0 МПа

Максимальное давление цикла Без изменений

Возникновение детонации при изменении нагрузки Нет

Вероятность пропуска воспламенения Нет

Вероятность взрыва в подпоршневом пространстве Нет

Вероятность взрыва в выпускном ресивере Нет

Вероятность утечек газа в машинное отделение Высокая

Эффективный КПД на газовом топливе Возрастает

Эффективный КПД на жидком топливе Без изменений

Соответствие нормам выбросов IMO по N0 Tier II

Выбросы СО2 с отработавшими газами г/(кВтч) 452,4

Выбросы метана с отработавшими газами г/(кВтч) = 0,5

GWP(потенциал глобального потепления в экв. СО2) от ЖТ Ниже на 23%

Возможность перехода с одного топлива на другое под нагрузкой Без ограничений

Реакция двигателя на изменение нагрузки Без изменений

Газ в цилиндр подается через специальный клапан Gas Admission Valve (GAV) (рисунок 1.12), который приводится в действие системой управления двигателя, регулирующей подачу газа в зависимости от необходимой мощности и частоты вращения. Клапан имеет сервопривод, который открывает его, при подаче сигнала от системы управления и закрывается возвратной пружиной, при исчезновении сигнала. Шток клапана уплотняется маслом, во избежание

протечек. GAV имеет датчик положения клапана, который даст команду в систему управления на быстрый переход с газа на топливо (Quick Change Over -QCO), если клапан зависнет в открытом или промежуточном положении.

Сжатие/бпрыск Воспламенение-^

газа Расширение

Рисунок 1.11 - Принцип работы двигателя WinGD типа X-DF

Cepftonpuftod

Рисунок 1.12 - Клапан подачи газа (GAV)

Для улучшения воспламенения пилотного топлива, запальные форсунки имеют вихрекамерное исполнение (рисунок 1.13), так как для поддержания детонационной стойкости, степень сжатия в подобных двигателях снижена до

е ~ 12, и необходимо оптимизировать воспламенение пилотного топлива, чтобы гарантированно исключить пропуск вспышки.

Рисунок 1.13 - Вихрекамерная запальная форсунка

Компания WinGD заявляет, что в двигателях типа Х-ЭБ реализованы значительные уменьшения уровней эмиссии по сравнению с дизельными двигателями: СО2 - на 30%, ЫОх - на 85%, БОх - на 99%, твердых частиц (РМ) -95% (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14 - Уровни эмиссий вредных веществ в дизельных двигателях и в

двигателях WinGD типа Х-ЭБ

Первые серийные двигатели этого типа были установлены на LNG-танкерах в 2017 г. А в 2019 г. первые двигатели, работающие совместно с системой

LNGPac были поставлены ПАО «Совкомфлот» для установки на нефтеналивных танкерах типа Aframax [24].

Однако у сверхдлинноходовых двигателей, как у двигателей, работающих на гребной винт (ГВ), во время маневров есть один существенный недостаток в плане сгорания топлива, повышенное количество случаев неконтролируемого сгорания газа - детонаций (knocking). Исследования детонационных процессов, основанные на математическом моделировании, показали, что помимо температуры рабочего тела, давления в цилиндре, соотношения топливо/воздух, важное значение в возникновении детонационного сгорания имеет время нахождения несгоревшей газо-воздушной смеси в рабочем цилиндре. Чем больше промежуток нахождения газо-воздушной смеси при определенных значениях давления и температуры, тем выше вероятность наступления детонационных процессов. Именно по этой причине организация рабочих процессов ДД пониженной частоте вращения коленчатого вала и высоком значении среднего эффективного давления Рте (т.е. при повышенном крутящем моменте) представляет собой серьезную проблему.

Поэтому широкое распространение получили системы электродвижения с гребными электродвигателями (ГЭД) работающими на винт фиксированного шага (ВФШ) и с генераторами, приводимыми от четырехтактных двухтопливных дизелей с системой подачи газа низкого давления (5,5 бар). Компании MAN Diesel & Turbo SE и Wartsila производят четырехтактные среднеоборотные дизеля типа DF с эффективным КПД до 44% [24].

Компания MAN Diesel & Turbo SE предлагает конструкцию дизеля, в котором подача газа в цилиндр производится вместе с подачей продувочного воздуха (рисунок 1.15) [25]. Во время такта наполнения цилиндра новым зарядом воздуха, по каналу, проходящему через впускной коллектор, посредством соленоидного клапана подачи газа (Solenoid Gas Admission Valve - SOGAV) (рисунок 1.16), метан подается через впускные клапана в рабочий цилиндр. Количество газа, подаваемое в цилиндр, регулируется изменением

продолжительности открытия клапана. Время открытия клапана измеряется в миллисекундах (от 1 до 35).

^ В ■

Рисунок 1.15 - Система подачи топлива в цилиндр дизеля фирмы MAN Diesel &

Turbo SE типа DF

Для такого способа подачи газа достаточно гарантировано превышать давление воздуха в продувочном ресивере. С этой целью система управления поддерживает давление газа перед SOGAV на 1,5 бар выше давления наддувочного воздуха.

Рисунок 1.16 - Клапан подачи газа (SOGAV)

В отличие от дизелей типа ME, при работе на газу для подачи запальной порции топлива используется не основная форсунка, а специальная запальная форсунка, работающая с постоянным расходом топлива (-143 мг/цикл для двигателей MAN 51/60DF).

Для рассматриваемого двигателя среднее эффективное давление составляет 19 бар [25]. В двигателе применен одноступенчатый турбонаддув. Рабочий процесс организован по умеренному циклу Миллера. Фазы газораспределения являются фиксированными. Степень сжатия имеет относительно низкое значение (s=13,3) для этого типоразмерного ряда. Ее снижение обусловлено типом применяемого топлива и возможностью начала детонационного сгорания в режиме Gas Mode. Понижение степени сжатия s влечет за собой понижение КПД цикла. Особенно сильно это сказывается в режиме Diesel Mode, где двигатели аналогичного типоразмера имеют степень сжатия s=16. Для сравнения, на рисунок 1.17 приведены развернутые индикаторные диаграммы, снятые с двигателя MAN 8L51/60DF.

Рисунок 1.17 - Развернутые индикаторные диаграммы, снятые с двигателя MAN

8L51/60DF

Максимальное давление сжатия для этого типа двигателей ~20% ниже, чем для аналогичных по мощности двигателей работающих исключительно по циклу Тринклера (для дизелей MAN 48/60B максимальное давление сгорания составляет 195 бар, против 155 бар при работе на газу и 135 бар при работе на жидком топливе у MAN 51/60DF). Чтобы скомпенсировать уменьшение максимального давления сгорания, у двухтопливных дизельных двигателей приходится увеличивать диаметр цилиндра для сохранения эффективной мощности.

Двухтопливные дизеля компании MAN Diesel & Turbo SE способны перейти в режим работы на газовом топливе в диапазоне нагрузок от 20 до 100 % и поддерживать этот режим при нагрузках не менее 15 % и не более 100 %. Процесс перехода с жидкого топлива на газообразное происходит посредством

постепенного замещения одного вида топлива другим (рисунок 1.18а). Продолжительность перехода составляет ~5 минут. Переход с газового топлива на дизельное осуществляется обратным образом.

о) " /- % Газ

Рисунок 1.18 - Режимы смены топлива: а) МОО - Газ; б) РСО: Газ - МОО

На рис. 1.18б изображен процесс мгновенного перехода с газа на дизельное топливо (РСО). Такой переход инициируется при нагрузке двигателя менее 15% или по защитному сигналу от системы управления двигателя.

Стоит отметить, что компания Wartsila успешно наладила конвертацию своих четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей для работы на газовом топливе.

Предлагается три возможных вариации конвертации: двухтопливная с пилотным впрыском - ЭБ; газовая с искровым зажиганием - БО; и газодизельная с возможностью поддержания различного соотношения газ/жидкое топливо - ОЭ.

На рисунке 1.19 представлен неполный список конвертированных двигателей фирмы Wartsila [12].

References

Sold engine conversions worldwide

Project Name Country Year Conversion type Status

Tintrofa Portugal 2004 1 X 12V32HFO=> 12V34SG Finalized

Almeida Portugal 2004 1 X 12V32 HFO 12V32DFC Finalized

Teartii Portugal 20D5 1 X 12V32 HFO 12V32DFC Finalized

Century Power Pakistan 20D5 3 x 12V32 HFO 12V32DFC Finalized

Denizii Turkey 2006 1 X 16V46HFO=> 16V50DF Finalized

Cerestar German 2006 1 X 16V46 HFO =} 16V50DF Finalized

Batamindo! Indonesia 2005 5 x 18V32 HFO => 18V32DFC Finalized

Batamindo il Indonesia 2006 7 x 18V32 HFO 18V32DFC Finalized

Batomindo III Indonesia 2007 4 x 18V32 HFO 18V32DFC Finalized

Arenko Turkey 2006 2 x 18V32HFO => 18V34SG Finalized

Crescent Textile Mills Pakistan 2007 1 X 16V32 HFO => 16V32DFC Finalized

Bilag India 2007 1 X 18V32 HFO 18V32DFC Finalized

Lucky Cement Pakistan 2008 3 x 12V-46 HFO 12V50DF Finalized

Lucky Cement Pakistan 2008 7 x 18V32 HFO => 18V32DFC Finalized

Gera Brazil 2009 5 x 18V46HFO => 18V46GO Ongoing

Manuara Brazil 2009 5 x 18V46HFO=> 18V46GD Ongoing

Christine Roha Brazil 2009 5 x 18V46 HFO 18V46GD Ongoing

Aksa Turkey 2009 6 X 18V46HFO => 18V46GD Ongoing

Takna Peru 2009 4 x 18V32 HFO 18V34SG Finalized

Cengiz Turkey 2010 7 x 18V46HFO=> 18V50DF Ongoing

62 ©Wartsila April2012-V Potapov.Wärtsilä WARTSILA

Рисунок 1.19 - Список конвертированных двигателей фирмы Wartsila

1.3 Анализ требований и опыта комплектации систем контроля и управления судовых энергетических установок с двухтопливными

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ватолин Дмитрий Сергеевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Международная конвенция по предотвращению загрязнения морской среды МАРПОЛ 73/78 // СПб.: ЦНИИМФ, 2012. - 762 а

2. ГОСТ 31967-2012. Межгосударственный стандарт. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=OTN&n=19258#0979752 1122145196 (дата обращения 27.01.2020).

3. ГОСТ 24028-2013. Межгосударственный стандарт. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultantru/cons^gi/online.cgi?req=doc&base=OTN&n=6898#07875931 311470714 (дата обращения 27.01.2020).

4. ГОСТ Р ИСО 11614-2011. Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия. Прибор для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока в отработавших газах. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200085843 (дата

http://www.consultantru/cons^gi/online.cgi?req: обращения 21.01.2018).

8. GAZPROM G4T. LNG bunker supply and infrastructure development by Gazprom. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://slideplayer.com/slide/5801252/ (дата обращения 21.01.2018).

9. Lloyd's Register. Rules and Regulations. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.lr.org/ru-ru/rules-regulations/ (дата обращения 24.05.2020).

10. Правила классификации и постройки судов для перевозки сжиженных газов наливом. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rs-class.org/news/general/rs-opublikoval-novuyu-redaktsiyu-pravil-klassifikatsii-i-postroyki-sudov-dlya-perevozki-szhizhennykh/ (дата обращения 27.01.2020).

11. Правила классификации и постройки морских судов. Часть XV. Автоматизация. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lk.rs-class.org/regbook/getDocument2?type=rules&d=D39E15B5-C7D6-404A-A8A8-38BFBD630E48&f=2-020101-124-15 (дата обращения 27.01.2020).

12. Wartsila LNGPac. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.wartsila.com/products/marine-oil-gas/gas-solutions/fuel-gas-handling/wartsila-lngpac (дата обращения 23.01.2018).

13. Аксенов, Д. Т. Газовые двигатели ГД100 и агрегаты на их базе / Д. Т. Аксенов, К. И. Генкин, Б. Н. Струнге. - Ленинград, Недра, 1970. - 328 с.

14. Балакин, В. И. Применение газообразных топлив в двигателях внутреннего сгорания. Обзорная информация / В. И. Балакин, М. Е. Нижник. - М: ЦНИИТЭИтяжмаш. - 1983. - Вып. 5. - 32 с.

15. Васильев, Ю.Н. Газовые и газодизельные двигатели. / Ю. Н. Васильев, Л. С. Золотаревский, С. И. Ксенофонтов // Москва: ВНИИЭгазпром. - 1992. - 127 с.

16. Васильев, Ю.Н. Транспорт сжиженного газа танкерами / Ю. Н. Васильев, Я.С. Мкртчан, И. А. Трегубов, И. Г. Беляев // Газовая промышленность. - 1979. -№3. - С. 44-61.

17. IMO Convention «International Gas-Fuelled Ships Code» (interim guidelines of safety for natural gas-fuelled engine installations, IMO Resolution MSC. 285(86)). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.iacs.org.uk/download/3966 (дата обращения 27.01.2020).

18. IMO Convention «International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. imo. org/en/Publications/Documents/Supplements%20and%20CDs/English/ IGC 2003sup.pdf (дата обращения 27.01.2020).

19. Klausner, J. The gas engine of the future innovative combustion and high compression ratios for highest efficiencies / J. Klausner, C. Trapp, H. Schaumberger // CIMAC Congress, Bergen. - 2010. - № 312. - 14 p.

20. Christen, C. IMO Tier 3: Gas and Dual Fuel Engines as a Clean and Efficient Solution / C. Christen, D. Brand // CIMAC Congress, Shanghai. - 2013. - № 187. - 16 p.

21. Millo, F. Knock in dual fuel engines: A comparison between different techniques for detection and control / F. Millo, G. Lavarino, A. Cafari // CIMAC Congress, Bergen. - 2010. - № 312. - 15 p.

22. Qatar Champions LNG as Cleaner Marine Fuel // Diesel Facts. - 2014. - №1. -Pp. 1-2.

23. Анализ современных подходов к проблеме создания судовых малооборотных газодизельных двигателей. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

https://www.researchgate.net/publication/337159769 ANALIZ SOVREMENNYH PO DHODOV K PROBLEME SOZDANIA SUDOVYH MALOOBOROTNYH GAZO DIZELNYH DVIGATELEJ (дата обращения 15.10.2020).

24. SCF Group chooses WinGD's X-DF technology for the first ever gas-powered Aframax tanker. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.wingd.com/en/news-media/media/press-releases/scf-group-chooses-wingd%E2%80%99s-x-df-technology-for-the-first-ever-gas-powered-aframax-tanker/ (дата обращения 21.02.2018).

25. 51/60DF - The Clean Choice. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://powerplants.man-es.com/products/dual-fuel-engines/51-60dfMAN L51/60 DF Propulsion // http: //marine. man. eu/docs/default-

source/shopwaredocumentsarchive/man-151 -60df.pdf?sfvrsn=7 (дата об-ращения 28.01.2018).

26. SaCoSone MMS. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //marine. mandieselturbo. com/docs/default-source/shopwaredocumentsarchive/sacosone-

mms5c257e9e26ca4c8a967d9de4e78e1c2e.pdf?sfvrsn=2 (дата обращения 04.02.2018).

27. Wartsila 50DF. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.wartsila.com/products/marine-oil-gas/engines-generating-sets/dual-fuel-engines/wartsi1a-50df (дата обращения 10.02.2018).

28. Safety Concept - Marine. Dual-fuel engines // MAN Diesel & Turbo. Augsburg. - 2015. - 118 p.

29. «Norman Lady» Cargo Operating Manual. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

https://www.pfri.uniri.hr/~rudan/Publikaciie/Norman%20Lady%20Cargo%20Manual.p df (дата обращения 15.02.2018).

30. Bockhoff, N. Operational experience of the51/60DF from MAN Diesel & Turbo SE / N. Bockhoff // CIMAC Congress, Bergen. - 2010. - № 37. - 29 p.

31. Правила классификации и постройки морских судов. Часть IX. Механизмы. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rs-class.org/upload/iblock/853/8538085d61aaa742f5cb5e52cbd47a33.pdf (дата обращения 15.04.2019).

32. MAN 51/60DF. Project Guide - Marine. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://marine.man-es.com/docs/librariesprovider6/4-stroke-project-guides/man-51-60df-imo-tier-ii-imo-tier-iii-marine.pdf?sfvrsn=966f1098_5 (дата обращения 25.05.2020).

33. ГОСТ Р 53639-2009 (ИСО 3046-3:2006, ИСО 15550:2002) Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Приемка. Методы испытаний. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200080198 (дата обращения 29.0.2020).

34. ГОСТ 10448-2014 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Приемка. Методы испытаний (с Изменением N 1) . [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200123493 (дата обращения 29.0.2020).

35. ISO 15550:2016. Internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine power — General requirements. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https: //www.iso.org/standard/70030. html (дата обращения 29.0.2020).

36. ISO 3046-3:2006. Reciprocating internal combustion engines — Performance — Part 3: Test measurements. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.iso.org/ru/standard/37496.html (дата обращения 29.0.2020).

37. Хандов, З. А. Судовые двигатели внутреннего сгорания / З. А. Хандов. - М: Транспорт, 1975. - 368 с.

38. Басевич, В. Я. Физико-химическая природа воспламенения в двигателях с воспламенением от сжатия / В. Я. Басевич, A. C. Соколик // Труды конференции по поршневым двигателям. Доклады на конференции по поршневым двигателям. - Изд-во АН СССР, 1956. - С. 132-165.

39. Konigsson, F. Advancing the limits of Dual Fuel Combustion. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www. diva-portal.org/ smash/ get/diva2:533308/FULLTEXT01.pdf (дата обращения 10.08.2018).

40. Combustion modelling of six cylinder Dual Fuel engine (Diesel +LNG). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.iraj.in/journal/journal file/journal pdf/2-416-1516181687121-126.pdf

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890404000627?via%3Dihub# (дата обращения 28.06.2019).

43. Codan E., Vlaskos I. Turbocharging medium speed diesel engines with extreme Miller timing // [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://library.e.abb.com/public/bb370e9ea2e5e464c12578800056520c/ABB%20Turbo charging_Turbocharging%20medium%20speed%20diesel%20engines.. ..pdf (дата обращения 19.05.2020).

44. Ведрученко, В. Р. Альтернативные виды топлива для судовых дизелей/ Р.В. Ведрученко. - Омск: Омский институт водного транспорта (филиал) ФБОУ ВПО «НГАВТ», 2012. - 172 с.

45. Бараз, В. Р. Использование MS Excel для анализа статистических данных: учеб. пособие / В. Р. Бараз, В. Ф. Пегашкин; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», Нижнетагил. тех. ин-т (филиал). 2-е издание., перераб. и доп. - Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 214. - 181 с.

46. Миргород, В.Ф. Особенности применения трендовых статистик при обработке данных в системах технической диагностики / В. Ф. Миргород, Г. С. Ранченко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2005. - № 4. - С. 25-27.

47. Колемаев, В. А. Теория вероятности и математическая статистика / В. А. Колемаев, О. В. Староверов, В. В. Торундаевский. - М.: Высш. шк., 1991. - 400 с.

48. Vaarasto M. Experience of 2-stage turbocharged engines / M. Vaarasto, B. Hallback, D. Delneri, T.Raikio // CIMAC Congress, Helsinki. - 2016. - № 191. - 10 p.

49. MAN Diesel & Turbo Presents Two Staged Gas Engine Range at Power-Gen Europe. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.corporate.man.eu/man/media/content medien/doc/global corporate websit e_1/presse_und_medien_1/1506_MDT_PR_Pre_Power_Gen_EN_FINAL.pdf (дата обращения 17.08.2018).

50. Behr, T. Second generation of two-stage turbocharging Power2 systems for medium speed gas and diesel engines / T. Behr, M. Kahi, A. Reichl, M. Hubacher // CIMAC Congress, Shanghai. - 2013. - № 187. - 12 p.

51. Codan, E. Two-stage turbocharging flexibility for engine optimization / E. Codan, et al. // CIMAC Congress, Bergen. - 2010. - Paper № 293. - 16 p.

52. Gisiger, M. VCM. The key for enhancing gas engines for demanding applications / M. Gisiger // CIMAC Cascades, London. - 2014. - 19 p.

53. Raikio, T. Design and first application of a 2-stage turbocharging system for a medium-speed diesel engine / T. Raikio, B. Hallback, A. Hjort // CIMAC Congress, Bergen. - 2010. - № 82. - 11 p.

54. Кулешов, А. С. Развитие методов расчета и оптимизация рабочих процессов ДВС: дис. ... д-ра техн. наук: 05.04.02 / Кулешов Андрей Сергеевич. - М., 2011. -235 с.

55. Kolade, B. Coupled 1-D/3-D Analysis of Fuel Injection and Diesel Engine Combustion / B. Kolade, T. Morel, Song-Charng Kong // SAE Tech. Pap. Ser. - 2004. -N 2004-01-0928. - Pp. 1-10.

56. FIRE™ Users Manual Version 2017. AVL List GmbH Graz, Austria, 2017. (License Agreement for Use of the Simulation Software AVL FIRE™ between Admiral Makarov SUMIS and AVL List GmbH, 2019).

57. TCA Turbocharger. The Benchmark. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://turbocharger.man-es.com/docs/default-source/shopwaredocuments/tca-turbochargerf451d068cde04720bdc9b8e95b7c0f8e.pdf?sfvrsn=81b197c6 3 (дата обращения 29.0.2020).

58. Вибе, И. И. Новое о рабочем цикле двигателей / И. И. Вибе - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. - 1962. - 273 с.

59. TCX. Exponential turbocharging. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://turbocharger.man-es.com/docs/default-

source/shopwaredocuments/tcx.pdf?sfvrsn=865b2e42_3 дата обращения:

(27.02.2020).

60. Vaarasto, M. Experience of 2-stage turbocharged engines / M. Vaarasto, B. Hallback, D. Delneri, T.Raikio // CIMAC Congress, Helsinki. - 2016. - №191. - 10 p.

61. Candel S. and Poinsot T. Flame Stretch and the Balance Equation for the Flame Area. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/232885873 Flame Stretch and the Balance _Equation_for_the_Flame_Area (дата обращения: 13.05.2020).

62. Delhaye B. and Cousyn B. «Computation of Flow and Combustion in Spark Ignition Engine and Comparison with Experiment». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/961960/ (дата обращения: 13.05.2020).

63. Pierik, R. Design and Development of a Mechanical Variable Valve Actuation System / R. Pierik, J. Burkhard // SAE Technical Paper 2000-01-1221. SAE. - 2000. -12 p.

64. Sellnau, M. Two-Step Variable Valve Actuation for Fuel Economy, Emissions, and Performance / M. Sellnau, E. Rask // SAE Technical Paper 2003-01-0029. SAE International. - 2003. - 16 p.

65. Fukuzawa, Y. Development of High Efficiency Miller Cycle Gas Engine / Y. Fukuzawa, H. Shimoda, Y. Kakuhama, E. Hiroyuki, K. Tanaka // Mitsubishi Heavy Industries, Technical Review. - 2001. - Vol. 38. - Pp. 146-150.

66. Kiga, S. Development of Innovative Variable Valve Event and Lift (VVEL) System / S. Kiga, Y. Mae, Y. Akasaka, K. Tomogane // SAE Technical. SAE International. - 2007. - 19 p.

67. Лукшо, В. А. Комплексный метод повышения энергоэффективности газовых двигателей с высокой степенью сжатия и укороченными тактами впуска и выпуска: дисс. ... д-ра тех. наук: 05.04.02 / Лукшо Владислав Анатольевич. - М., 2015. - 369 с.