ЗАВИСИМОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ОТ СОСТАВА СМЕСИ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ В ДВИГАТЕЛЕ, РАБОТАЮЩЕМ НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ

Наталья Михайловна Смоленская

Аннотация


Режим холостого хода для двигателей с искровым зажиганием характеризуется значительной неравномерностью протекания процесса сгорания, которая обуславливается тем, что свежая горючая смесь сильно разбавляется остаточными газами. Характеристика го-рючести этих газов, в значительной мере определяется предшествующим циклом сгорания. Исследования состояли из стендовых испытаний на двигателе ВАЗ-2111 на режиме холостого хода и термодинамического анализа трех последовательных индикаторных диа-грамм, полученных экспериментально, отражающих цикл до пропуска зажигания, цикл с пропуском и цикл после пропуска зажигания. В результате термодинамического анализа определены характеристики изменения работы и внутренней энергии цикла для каждого интервала индикаторной диаграммы размером в один градус поворота коленчатого вала.
На основании этого получена характеристика активного тепловыделения для всех исследуемых циклов. Представленные результаты термодинамического анализа процесса сгорания позволяют с большей точностью оценить влияние состава газового топлива на характеристику тепловыделения, так как анализ изменения внутренней энергии проводился по авторской методике, позволяющей провести её оценку без определения температуры и количества рабочего тела, которые при сильном дросселировании являются практически неизвестными параметрами. Полученные результаты показали влияние состава газового топлива и пропуска зажигания на активное тепловыделение и эффективность повышения стабильности сгорания на экономичность работы двигателя. В связи с этим работа посвя-щена анализу характеристики тепловыделения при экспериментальных исследованиях новых альтернативных газовых топлив, состоящих из природного газа и водорода, который позволит лучше понять и быстрее перейти к этапу проектирования новых двигателей с по-вышенной эффективностью процесса сгорания на режиме холостого хода. Это является безусловно важной задачей, так как современные тенденции по снижению токсичности автомобильных ДВС заставляют переходить на газовые виды топлива.


Ключевые слова


сжатый природный газ; водород; процесс сгорания; характеристика тепловыделения; ДВС; холостой ход.

Полный текст:

PDF

Литература


The composition of combustion products formed from gasoline-hydrogen-air mixtures in a constant-volume spherical chamber / L.N. Bortnikov, D.A. Pavlov, M.M.Rusakov, A.P. Shaikin // Russian Journal of Physical Chemistry B. – 2011. – Vol. 5. – Iss. 1. – Р. 75–83. DOI: 10.1134/ S1990793111010039

Influence of fuel hydrogen additives on the characteristics of a gas-piston engine under changes of an ignition advance angle / Y.F. Gortyshov, V.M. Gureev, R.S. Misbakhov, I.F. Gumerov, A.P. Shaikin // Russian Aeronautics. – 2009. – Vol. 52. – Iss. 4. – Р. 488–490. DOI: 10.3103/S1068799809040199

Кавтарадзе, Р.З. Теория поршневых двигателей. Спец. главы: учебник для вузов/ Р.З. Кав-тарадзе. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 720 с.

Fu, J.Q. Energy and exergy analysis on gasoline engine based on mapping characteristics experiment / Fu J.Q. et al. // Appl Energy. – 2013. – Vol. 102. – Р. 622–30. – https://doi.org/10.1016/j.apenergy. 2012.08.013.

Coney, M.W. A thermodynamic analysis of a novel high efficiency reciprocating internal combustion engine – the isoengine / M.W. Coney, C. Linnemann, H.S. Abdallah // Energy. – 2004. – Vol. 29. – Iss. 12–15. – Р. 2585–600. – https://doi.org/10.1016/j.energy.2004.05.014.

Smolenskaya, N.M. Research of polytropic exponent changing for influence evaluation of actual mixture composition on hydrocarbons concentration decreasing on deep throttling operation / N.M. Smolenskaya, V.V. Smolenskii, I. Bobrovskij // IOP Conf. Ser. Earth and Environmental Science. – 2017. – Vol. 50. – 012016. DOI: 10.1088/1755-1315/50/1/012016

Вибе, И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. Скорость сгорания и рабочий цикл двига-теля/ И.И. Вибе. – Свердловск: Машгиз, 1962. – 271 с.

Heywood, J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill / J.B. Heywood. – New York: McGraw-Hill, 1988. – 931 p.

Smolenskaya, N.M. Modelling of the combustion velocity in UIT-85 on sustainable alternative gas fuel / N.M. Smolenskaya, N.V. Korneev // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – Vol. 66. – 012016. DOI:10.1088/1755-1315/66/1/012016

Кутенёв, В.Ф. Улучшение эффективности работы двигателя с искровым зажиганием в период холодного пуска и прогрева путем использования химически активных веществ/ В.Ф. Кутенёв, В.М. Фомин, В.Ф. Каменев// Труды НАМИ. 2013.  №252. – С. 42–61.

Корнеев, Н.В. Модель средней скорости распространения фронта пламени природного газа с добавками водорода для одноцилиндровой установки УИТ-85 имитирующей режимы хо-лостого хода/ Н.В. Корнеев, Н.М. Смоленская// Естественные и технические науки. – 2014. – №9–10. – С. 167–171.

Применение водорода для повышения полноты сгорания ТВС на режимах пуска и прогре-ва/ Л.Н. Бортников, Д.А. Павлов, М.М. Русаков, В.В. Смоленский// Естественные и технические науки. 2013.  №1.  С. 346350.

Numerical investigation of the effect of injection timing under various equivalence ratios on energy and exergy terms in a direct injection SI hydrogenfueled engine / A. Nemati, V. Fathi, R. Barzegar,

S. Khalilarya // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. – Iss. 2. P. 11891199. – https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.10.083.

Sipeng, Zhu. Thermodynamic analysis of an in-cylinder waste heat recovery system for internal combustion engines / Sipeng Zhu, Kangyao Deng, Shuan Qu // Energy. – 2014. – Vol. 67. – Iss. 1. – P. 548–556. – https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.02.006.

Chintala, V. Assessment of maximum available work of a hydrogen fueled compression ignition engine using exergy analysis / V. Chintala, K.A. Subramanian // Energy. 2014. Vol. 67. P. 162175. – https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.01.094.

Thermodynamic energy and exergy analysis of three different engine combustion regimes/ Li Y., Jia M., Chang Y. et al. // Applied Energy. 2016. Vol. 180. P. 849858. – https://doi.org/10.1016/ j.apenergy.2016.08.038

Thermodynamic and energy saving benefits of hydraulic free-piston engines / Z. Zhao, S. Wang, S. Zhang, F. Zhang // Energy. 2016. Vol. 102. P. 650659. – https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.02.018.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.