2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.25515/pmi.2018.1.50 pmi-11917 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/11917 Электромеханика и машиностроение Electromechanics and mechanical engineering Research of heat generation indicators of gas engines Исследования показателей тепловыделения газовых двигателей Didmanidze O. N. Дидманидзе О. Н. Didmanidze O. N. didmanidze@rgau-msha.ru Российский государственный аграрный университет им. К.А.Тимирязева (Москва, Россия) Russian State Agrarian University K.A.Timiryazev (Мoscow, Russia) Afanasev A. S. Афанасьев А. С. Afanasev A. S. a.s.afanasev@mail.ru Санкт-Петербургский горный университет (Санкт-Петербург, Россия) Saint-Petersburg Mining University (Saint-Petersburg, Russia) Khakimov R. T. Хакимов Р. Т. Khakimov R. T. haki7@mail.ru Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (Санкт-Петербург, Россия) Saint-Petersburg State Agrarian University (Saint-Petersburg, Russia) 22 02 2018 2018 229 50 55 10 09 2017 10 11 2017 22 02 2018 © 2018 О. Н. Дидманидзе, А. С. Афанасьев, Р. Т. Хакимов © 2018 O. N. Didmanidze, A. S. Afanasev, R. T. Khakimov 2018 О. Н. Дидманидзе, А. С. Афанасьев, Р. Т. Хакимов O. N. Didmanidze, A. S. Afanasev, R. T. Khakimov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/11917

В комплексной стратегии возрождения производства оборудования для горной промышленности и обеспечении ее конкурентоспособности предусмотрено широкое использование газовых двигателей различного назначения. Экспериментальные исследования рабочего цикла газового двигателя являются одной из основных задач при определении характеристики тепловыделения. Для этого на различных режимах были зафиксированы индикаторные диаграммы, которые были подвергнуты анализу с целью определения основных параметров, характеризующих внутрицилиндровые процессы. Согласно программе эксперимента были определены максимальное давление цикла, скорость нарастания давления, характеристика тепловыделения, показатели первой фазы тепловыделения, продолжительность второй фазы сгорания, а также влияние угла опережения зажигания на период воспламенения. Представлены результаты экспериментального исследования влияния рабочего процесса газового двигателя с учетом изменения угла опережения зажигания на период воспламенения и определены параметры максимального давления цикла, скорости нарастания давления и характеристики тепловыделения. При обработке данных построены интегральные характеристики, рассчитаны параметры рабочего цикла и определена динамика тепловыделения двигателя.

A comprehensive strategy for reviving the production of mining industry equipment and ensuring its competitiveness includes the wide use of gas engines for various purposes. Experimental studies of the working cycle of a gas engine are one of the main tasks in determining the heat generation characteristics. To this end, indicator charts were recorded in various modes, which were subjected to analysis in order to determine the key parameters characterizing intra-cylinder processes. According to the experimental program, the maximum cycle pressure, the rate of pressure build-up, the heat generation characteristic, the first heat generation phase, the duration of the second combustion phase, and the effect of the ignition advance angle for the ignition period were determined. The results of an experimental study of the influence of gas engine working process with allowance for the change in the ignition advance angle for the ignition period are described and the parameters of the maximum cycle pressure, the rate of pressure build-up, and the heat generation characteristics are determined. In the processing of data, integral charts are constructed, the working cycle parameters are calculated, and the dynamics of the engine heat generation is determined.

 Ключевые слова gas engine heat generation combustion excess air coefficient indicator charts full load curve effective coefficient of performance temperature intra-cylinder processes throttling gas-air mixture Keywords газовый двигатель тепловыделение сгорание коэффициент избытка воздуха индикаторные диаграммы внешняя скоростная характеристика эффективный КПД температура внутрицилиндровые процессы дросселирование газовоздушная смесь Афанасьев А.С. Влияние режимов использования дизеля на дымность отработавших газов / А.С.Афанасьев, Р.Т.Хакимов, С.М.Загорский // Технико-технологические проблемы сервиса. 2014. № 2 (28). С. 56-58. Афанасьев А.С. Моделирование процессов энергопреобразования дизельных двигателей / А.С.Афанасьев, А.А.Третьяков // Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 839-844. Афанасьев А.С. Обоснование режимов оценки экологической безопасности дизелей автомобильной техники / А.С.Афанасьев, Р.Т.Хакимов, С.М.Загорский // Вестник Таджикского технологического университета. 2015. № 3 (31). С. 225-227. Асланян Г.С. Программа расчета состава, термодинамических и переносных свойств многокомпонентных химически реагирующих гетерогенных систем / Г.С.Асланян, П.П.Иванов, С.С.Мунвез. Препринт ИВТАН. № 2-374. М.: ИВТАН, 1994. 54 с. Дидманидзе О.В. Энергетические установки автомобиля нового поколения / О.В.Дидманидзе, С.А.Иванов, С.В.Козлов // Приводная техника. 2014. № 4. С. 36-53. Долганов К.Е. Система питания и регулирования для переоборудования дизелей в газодизели / К.Е.Долганов, А.А.Лисовал, Ю.И.Колесник // Двигателестроение. 1995. № 2. С. 6-10. Жоу Д. Расширенная необратимая термодинамика / Д.Жоу, Х.Касас-Баскес, Дж.Лебон. М. – Ижевск: НИЦ «Регу-лярная и хоатическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2006. 528 с. Зайченко В.М. Пиролиз на углеродных матрицах / В.М.Зайченко, И.Л.Майков. М.: ООО «Издательский дом Недра», 2014. 235 с. Интервью с генеральным директором НП «Горнопромышленники России» А.П.Вержанским // Горная промышлен-ность. 2017. № 6 (136). С. 30. Иссерлин А.С. Основы сжигания газового топлива: Справочное руководство. Л.: Недра, 1980. 263 с. Кочинев Ю.Ю. Техника и планирование эксперимента / Ю.Ю.Кочинев, В.А.Серебренников. Л.: ЛПИ, 1986. 70 с. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов. 7-е изд. М.: Дрофа, 2003. 840 с. Майков И.Л. Математическое моделирование. Гидродинамика. Химическая кинетика. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. 215 с. Математическое моделирование гидродинамики и теплообмена в движущихся жидкостях: Монография / И.В.Кудинов, В.А.Кудинов, А.В.Еремин, С.В.Колосенков; под. ред. Э.М.Карташова. СПб: Лань, 2015. 208 с. Михеев В.П. Газовое топливо и его сжигание. Л.: Недра, 1966. 327 с. Николаенко А.В. Математическое моделирование и расчет рабочего процесса газовой модификации дизеля // А.В.Николаенко, Р.Т.Хакимов // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. СПб: СПбГАУ, 2006. С. 363-387. Николаенко А.В. Энергетические установки и машины. Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. пособие / А.В.Николаенко, В.С.Шкрабак. СПб: СПбГАУ, 2004. 438 с. Прибытков И.А. Теоретические основы теплотехники / И.А.Прибытков, И.А.Левицкий. М.: Академия, 2004. 464 с. Русинов Р.В. Двигатели автомобилей и тракторов. Устройство и расчет систем двигателей. СПб: СПбГТУ, 1998. 120 с. Хакимов P.Т. Влияние характеристик выгорания на показатели рабочего цикла газового двигателя при использова-нии электронной системы управления // Грузовик. 2008. № 4. С. 27-29. Цой П.В. Системные методы расчета краевых задач тепломассопереноса. М.: Изд-во МЭИ, 2005. 568 с. Шашков А.Г. Волновые явления теплопроводности: системно-структурный подход / А.Г.Шашков, В.А.Бубнов, С.Ю.Яновский; 2-е изд., доп. М.: Едиториал УРСС, 2004. 296 с. Liss W.E. Natural Gas as a Stationary Engine and Vehicular Fuel / W.E.Liss, W.H.Thrasher. SAE Technical Paper 912364. v. SP-888, 1991. URL: www.doi.org/104271/912364 (date of access 5.05.2017). Strategic assessment aspect of vehicles' technical condition influence upon the ecosystem in regions / R.Khakimov, S.Shirokov, A.Zykin, E.Vetrova. // Transportation Research Procedia 12th International Conference «Organization and Traffic Safety Management in Large Cities», SPbOTSIC-2016. 2017. P. 295-300. Study on Performance and Exhaust Gas Characteristics of Directly Injected CNG Engine / W.Lee, Doo-Sung Baik, T.Rogers, P.Petersen // International Journal of Bio-Science and Bio-Technology. 2014. Vol. 6. N 2. P.179-186. Weaver С.S. Dual Fuel Natural Gas/Diesel Engines: Technology, Performance, and Emissions / С.S.Weaver, S.H.Turner. SAE Paper Number 940548, 1994. URL: www.doi.org/104271/940548 (date of access 5.05.2017).