МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ СГОРАНИЯ И ЕГО СВЯЗЬ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ СГОРАНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены результаты исследования возможной взаимосвязи максимального давления сгорания, характеризующего эффективность тепловыделения, с основными характеристиками сгорания в поршневых ДВС. При проведении экспериментов для изменения характеристик распространения пламени в бензовоздушную смесь добавлялся водород в количестве 3 и 5 % от массового расхода топлива, а также изменялась турбулентность рабочего тела при использовании двух значений частот вращения коленчатого вала. Определены зависимости максимального давления сгорания Pzmax топливно-воздушной смеси (ТВС) и величины ионного тока пламени в зоне, наиболее удаленной от свечи зажигания, от состава бензовоздушной смеси с добавками водорода при ее горении в камере сгорания переменного объема. Добавка водорода приводит к сокращению времени сгорания, росту величины ионного тока и максимального давления сгорания ТВС. Рассмотрены основные характеристики сгорания: время, ионный ток, объем в момент достижения максимума давления, турбулентность, частота вращения коленчатого вала - и их влияние на величину максимального давления сгорания. Определена взаимосвязь максимального давления сгорания с величиной ионного тока, отражающей интенсивность химических реакций горения в зоне, наиболее удаленной от свечи зажигания, а также с объемом завершения сгорания. Экспериментальные точки с высокой степенью точности соединяются одной кривой. Полученные экспериментальные зависимости могут быть представлены в виде полинома 2-го порядка. Определено влияние изменения турбулентности за счет смены частоты вращения коленчатого вала на Pzmax. Предложена эмпирическая математическая зависимость, связывающая максимальное давление сгорания и частоту вращения коленчатого вала. Зная максимальное значение давления сгорания на одном скоростном режиме и используя полученную зависимость, можно прогнозировать значение его величины для всего диапазона скоростных режимов работы двигателя.

Об авторах

А. П. Шайкин

Тольяттинский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a_shajkin@mail.ru
Россия

А. Д. Дерячев

Тольяттинский государственный университет

Email: proscripts@mail.ru
Россия

М. В. Сазонов

Тольяттинский государственный университет

Email: dvs-tech@yandex.ru
Россия

С. С. Хлопоткин

Тольяттинский государственный университет

Email: xlopotkin_sergo@icloud.com
Россия

Список литературы

  1. Орлин А.С., Круглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Изд. 4-е. перераб. и дом. М.: Машиностроение, 1990. 289 с.
  2. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателя. М.: Машгиз, 1962. 271 с.
  3. Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов. Челябинск: ЮУрГУ, 2006. 382 с.
  4. Li Y., Jia M., Chang Y., Kokjohn S.L., Reitz R.D. Thermodynamic energy and exergy analysis of three different engine combustion regimes // Applied Energy. 2016. Vol. 180. P. 849-858.
  5. Li H., Gatts H., Liu S., Wayne S., Clark N., Mather D. An Experimental Investigation on the Combustion Process of a Simulated Turbocharged SI Natural Gas Engine Operated on Stoichiometric Mixture // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2017. Vol. 140. № 9. P. 091504.
  6. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968. 311 с.
  7. Smolenskya N.M., Korneev N.V. Modelling of the Combustion Velocity in UIT-85 on sustainable Alternative Gas Fuel // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 66. № 1. P. 012016.
  8. Иноземцев Н.Н. Ионизация в ламинарных пламенах // Известия АН СССР. Отделение технических наук. Энергетика и автоматика. 1960. № 2. С. 59-66.
  9. Andersson I. Cylinder Pressure and ionization current modelling for spark ignited engines. Doctoral thesis № 962. Linkoping, 2002. 93 p.
  10. Smolenskya N.M. The Electrical Conductivity of the Flame Front, as a Characteristic of the Rate of heat Release and Composition if Gas Fuel in SI Engines // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 115. № 1. P. 012309.
  11. Corcione F.E., Vaglieco B.M., Merola S.S. Evaluation of Knocking Combustion by an Ion Current System and Optical Diagnostics of Radical Species // The Proceedings of the International symposium on diagnostics and modeling of combustion in internal combustion engines. 2004. Vol. 2005. P. 487-495.
  12. Smolenskaya N.M., Smolenskii V.V. Modelling the average velocity of propagation of the flame front in a gasoline engine with hydrogen additives // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 115. № 1. P. 012016.
  13. Smolenskaya N.M., Smolenskii V.V. Increase in the thermodynamic efficiency of the working process of spark-ignited engines on natural gas with the addition of hydrogen // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 121. № 5. P. 052009.
  14. Шайкин А.П., Ивашин П.В., Дерячев А.Д. Исследование взаимосвязи тока ионизации и максимального индикаторного давления при сгорании бензовоздушной смеси, обогащённой водородом // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2017. № 1. С. 30-35.
  15. Ясников И.С., Ивашин П.В., Шайкин А.П. К вопросу о турбулентном распространении пламени в замкнутом объеме // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. № 11. С. 39-43.
  16. Shaikin A.P., Bobrovskij I.N., Deryachev A.D., Ivashin P.V., Galiev I.R., Tverdokhlebov A.Y. Use of Ionization Sensors to Study Combustion Characteristics in Variable Volume Chamber // GloSIC 2018: Proceedings 2018 Global Smart Industry Conference. 2018. P. 8570082.
  17. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 352 с.
  18. Johansson B., Olsson K. Combustion Chambers for Natural Gas SI Engines Part I: Fluid Flow and Combustion // SAE Technical Paper Series. 1990. № 950469. P. 1-15.
  19. Шайкин А.П., Галиев И.Р. О связи хемиионизации пламени температурой и давлением в камере сгорания переменного объёма // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. № 4. С. 91-100.
  20. Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р., Дерячев А.Д. Характеристики распространения пламени и их влияние на образование несгоревших углеводородов и оксида азота в отработавших газах при добавке водорода в топливно-воздушную смесь энергетических установок с искровым зажиганием. Самара: Самарский научный центр РАН, 2016. 203 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах