Разработка технологии определения и снижения тепловых нагрузок в камере быстроходного дизеля транспортного назначения, конвертируемого на природный газ

2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
2.1. Моделирование рабочего процесса и теплообмена, проведение численных экспериментов для базового дизеля и двух вариантов конвертированного на газ двигателя:
а) газовый двигатель с искровым зажиганием газо-воздушной смеси;
б) газодизель, где зажигание газо-воздушной смеси осуществляется впрыскиванием в цилиндр запальной дозы дизельного топлива (газожидкостный цикл).
2.2. Верификация предложенных моделей рабочего процесса и теплообмена.
2.3. Экспериментальные исследования рабочего процесса и теплообмена для базового двигателя и обоих вариантов конвертированного на газ дизеля, предусматривающие индицирование двигателей и измерение локальных температур огневого днища поршня.
2.4. Обоснование и выбор способа конвертирования на природный газ двигателя, формы камеры сгорания и конструкции поршня, обеспечивающих снижение тепловых нагрузок на тепловоспринимающих поверхностях камеры сгорания.
3. Результаты:
3.1. Разработана оригинальная модель нестационарного радиационно-конвективного теплообмена в камерах сгорания поршневых двигателей, позволяющая определить локальные тепловые нагрузки на основные детали двигателя. Впервые поставлена и решена задача расчета теплообмена с учетом взаимодействия лучистых и конвективных тепловых потоков в цилиндре двигателя. Разработанная модель позволяет оценить эффективность конвертирования дизеля на природный газ при достаточной топливной экономичности и высокой экологичности газового двигателя.
3.2. Определены тепловые нагрузки в камерах сгорания в случае различных вариантов конвертирования дизелей на газ, исследованы трехмерные температурные поля поршня. Оценено влияние способов конвертирования на тепловое состояния газового двигателя, в результате чего выбран наиболее эффективный из этих способов для практического осуществления.
3.3. Проведены экспериментальные исследования рабочего процесса и нестационарного теплообмена в базовом и конвертированных на газ модификациях двигателя. Сняты индикаторные диаграммы и замерены локальные температуры на тепловоспринимающих поверхностях деталей, в частности поршня. Полученные экспериментальные данные были использованы как для верификации предложенных моделей, так и для установления допустимого уровня форсирования по мощности конвертированных на газ двигателей.
3.4. В результате проведенных работ создан научно-технический задел, наличие которого необходимо для проведения опытно-конструкторских работ с целью создания и внедрения на транспорт поршневых двигателей, использующих в качестве топлива природный газ.
3.5. Подтверждено, что конвертирование на природный газ обеспечивает снижение эффективного удельного расхода топлива и улучшение экологических характеристик транспортных двигателей, что необходимо при ограниченных запасах природного топлива и современном состоянии окружающей среды.
  Выполнение данного проекта способствует дальнейшему инновационному развитию российских технологии в направлении создания энергоэффективных двигателей для транспортных средств