Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)
Транспорт
Дисертация
  • формат doc
  • размер 802,92 КБ
  • добавлен 03 сентября 2015 г.
Галышев Ю.В. Конвертирование рабочего процесса транспортных двс на природный газ и водород
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - Санкт-Петербург, 2010. – 34 с.
Специальность: 05.04.02 – Тепловые двигатели
Целью работы является разработка теоретических основ, комплекса методов и средств для улучшения энергоэкономических и экологических показателей двигателей конвертированием рабочего процесса на природный газ и водород.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
анализ физико-химических и моторных свойств различных альтернативных топлив для ДВС, способов их получения, хранения, систем топливоподачи;
разработка математической модели нестационарного течения газа в цилиндре ДВС и анализ с ее помощью возможности осуществления эффективного расслоения топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя с непосредственным впрыском газа;
разработка математических моделей рабочего процесса газодизеля и бензоводородного двигателя, и на основе расчетно-теоретического исследования выбор способов рационального регулирования составов топливовоздушных смесей двигателей, работающих на природном газе и водородсодержащих топливных смесях;
разработка топливной системы, обеспечивающей улучшение параметров подачи запального топлива для газодизеля;
создание испытательных стендов и экспериментальное исследование топливной аппаратуры и рабочего процесса газодизеля 6Ч15/18 и бензоводородного двигателя 4Ч 7,6/8,0;
разработка и исследование опытных образцов силовых установок с двигателями, работающими на природном газе и водороде.
Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту:
математическая модель нестационарного течения рабочего тела в цилиндре ДВС на тактах выпуска, наполнения, сжатия и смесеобразования; новые данные о газодинамических процессах происходящих в четырехтактном газовом двигателе с послойным смесеобразованием;
модель сгорания и тепловыделения в газодизеле и зависимости для определения ее параметров;
конструкция топливной системы газодизеля со специальной форсункой, имеющей в одном корпусе два распылителя с различными сечениями сопловой части, которая обеспечивает улучшение процесса подачи запального топлива;
зависимости для определения характеристик тепловыделения и математическая модель рабочего процесса бензоводородного двигателя;
границы возможного варьирования составов водородосодержащих топливных смесей с учетом обеспечения воспламеняемости и недопущения аномального сгорания;
принципы выбора рациональных составов многокомпонентной водородосодержащей топливной смеси в широком диапазоне режимов на основе математического моделирования рабочих процессов и токсичности отработавших газов;
новые схемы водородного питания двигателя, защищенные авторскими свидетельствами.
Достоверность результатов исследований достигается разработкой математических моделей на основе фундаментальных законов и уравнений механики, термодинамики, газодинамики, физической обоснованностью принятых допущений и подтверждается согласованием результатов расчета с экспериментальными данными. Достоверность результатов эксперимента обуславливается соблюдением действующих стандартов РФ, использованием поверенных и аттестованных измерительных приборов и оборудования.
Практическая значимость. Предложены практические рекомендации, обеспечивающие повышение эффективности теплоиспользования и снижения токсичности отработавших газов:
форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания и газовой форсунки, угол опережения, продолжительность и давление впрыска газа, обеспечивающие эффективный рабочий процесс газового двигателя с послойным смесеобразованием при непосредственном впрыске газа;
конструктивные параметры опытной топливной системы судового газодизеля с двухсопловой форсункой, обеспечивающей улучшение процесса подачи запального топлива.
рациональные зависимости состава смеси и угла опережения впрыска дизельного топлива при работе судового газодизеля по винтовой характеристике, обеспечивающие минимизацию эмиссии оксидов азота с учетом требований по экономичности;
характеристики регулирования состава смеси двигателя, работающего на бензине с добавками водорода и водяного пара, и система топливоподачи, реализующая данные характеристики.
Реализация результатов работы. Результатами реализации работы являются разработанные системы питания и конвертированные на природный газ и водород, следующие транспортные двигатели, прошедшие всесторонние испытания:
газодизель 6Ч 15/18, используемый в качестве главного судового двигателя на первом в России пассажирском судне - газоходе проекта Р51 "Нева – 1" Санкт-Петербургского Пассажирского порта. На газодизеле реализован полученный расчетно-экспериментальным путем закон регулирования состава смеси;
бензиновые двигатели ВАЗ - 2106 и ЗМЗ – 24, переведенные на работу с добавками водорода и водяного пара. Макетный образец автомобиля УАЗ-452В с малотоксичной моторной установкой и автономным генератором водорода демонстрировался на ВДНХ СССР.
Эксплуатационные испытания пассажирского судна-газохода и водородного автомобиля показали надежность работы элементов систем питания, значительное снижение токсичности ОГ и расхода жидкого топлива.
Разработанные математические модели и программы внедрены в конструкторских отделах ОАО "Звезда" и ООО ЦНИДИ. Научные и технические материалы работы используются в учебном процессе СПбГПУ на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания".
Реализация работы подтверждена соответствующими актами внедрения.
Похожие разделы
  1. Академическая и специальная литература
  2. Топливно-энергетический комплекс
  3. Альтернативная энергетика
  4. Двигатели Стирлинга
  1. Академическая и специальная литература
  2. Топливно-энергетический комплекс
  3. Теплотехника
  1. Академическая и специальная литература
  2. Топливно-энергетический комплекс
  3. Техническая термодинамика
  1. Академическая и специальная литература
  2. Транспорт
  3. Авиационные двигатели
  1. Академическая и специальная литература
  2. Транспорт
  3. Железнодорожный транспорт
  4. Автономный тяговый подвижной состав и вспомогательные агрегаты на базе ДВС
  1. Академическая и специальная литература
  2. Транспорт
  3. Периодика по транспорту
  4. Двигатели внутреннего сгорания
  1. Академическая и специальная литература
  2. Транспорт
  3. Судостроение
  4. Судовые энергетические установки
  1. Академическая и специальная литература
  2. Транспорт
  3. Судостроение
  4. Судовые энергетические установки
  5. Судовые электроэнергетические установки
  1. Прикладная литература
  2. Досуг
  3. Домашнему мастеру
  4. Самодельные транспортные средства и механизмы
  1. Прикладная литература
  2. Досуг
  3. Моделизм и диорамостроение
  4. Авиамоделизм