ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 Изучение литературы для выявления и оценка наличия взаимосвязи токсичности отработавших газов с
характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием 7
1.1 Роль научных исследований в развитии современного
энергетического машиностроения 7
1.2 Метод исследования процесса сгорания 10
1.3 Повышение эффективности за счет обеднения смеси 11
1.4 Предельные значения выбросов для газовых двигателей с
обедненной концепцией 13
1.5 Механизм образования продуктов неполного сгорания в
поршневых ДВС с искровым зажиганием 16
ГЛАВА 2 Описание экспериментальной части диссертационного исследования 22
2.1 Экспериментальная установка 23
ГЛАВА 3 Оценка наличия взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на сжатом природном газе в ДВС с искровым зажиганием
3.1 Результаты экспериментальных исследований 34
ГЛАВА 4 Взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Актуальность работы. В работе рассматриваются вопросы влияния термодинамических характеристик процесса сгорания на токсичность в двигателях с искровым зажиганием на примере одноцилиндровой установки УИТ-85. Исследования проводились на сжатом природном газе и сжатом природном газе с добавками газообразного водорода. Также показана связь токсичности отработавших газов с характеристикой электропроводности пламени, отражающей интенсивность процесса горения во фронте пламени.
Термодинамические характеристики процесса сгорания отражают в интегральной форме все его основные проявления. Анализ наличия или отсутствия связи различных термодинамических характеристик с основными токсичными компонентами отработавших газов двигателя показывает нам каким образом лучше влиять на рабочий процесс для обеспечения необходимого снижения токсичности. Данный анализ позволяет лучше выявить те пути воздействия на рабочий процесс, которые принесут наибольший эффект снижения токсичности. Данный анализ проводился для сжатого природного газа и сжатого природного газа с добавками водорода. Эти топлива в настоящее время считаются наиболее вероятной альтернативой жидким углеводородным топливам [1,2].
Целью работы является выявление взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести оценку наличия взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием.
2. выявить возможности снижения токсичности отработавших газов при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием.
Объект исследования: ДВС с искровым зажиганием.
Предмет исследования: процесс сгорания и токсичность отработавших газов.
Методы исследования. Метод экспериментального исследования, метод статистической обработки результатов эксперимента и моделирования рабочего процесса
Достоверность полученных результатов исследования обусловлена большим объемом экспериментов, применением методов статистической обработки данных.
Научная новизна исследования
Выявлены взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием.
Практическая значимость работы:
Выявленные возможности снижения токсичности отработавших газов при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием .
На защиту выносятся:
1. полученные взаимосвязи токсичности отработавших газов с характеристиками процесса сгорания при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием;
2. возможности снижения токсичности отработавших газов при переходе с бензина на природный газ в ДВС с искровым зажиганием.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных и обсуждались на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» и на конференции МНПК в 2018 г.
Публикации. По теме диссертации опубликована 1 печатная работа.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 73 наименования, в котором 53 на иностранном языке. Работа изложена на 70 страницах машинописного текста, иллюстрированного 4-мя таблицами и 38 рисунками.
Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. Показано влияние температуры в процессе сгорания на механизмы образования NOx и CO, при учете соотношения воздуха к топливу.
2. Выявлено, что по температуре и площади стенок в конце завершения сгорания, можно оценивать токсичность по CH, при учете соотношения воздуха к топливу.
3. Выявлено, что водород оказывает значительное влияние на термодинамические характеристики процесса сгорания, тем самым влияя на токсичность двигателя по CH, NOx и CO. При этом эффекта замещения основного углеводородного топлива на снижение токсичности в следствии уменьшении концентрации углеводородного топлива в цилиндре двигателя не выявлено. Наоборот показано, что добавка водорода в CNG при тех же термодинамических условиях не сказывается на токсичности по CH в пристеночном слое или в концентрации CH за фронтом пламени при одинаковом недостатке кислорода.
4. Проведенная оценка возможности определения токсичных компонентов по амплитуде ионного тока показала возможность данного подхода при оценке токсичности по NOx и CH. в области смесей с коэффициентом избытка воздуха более 1. А также токсичность по NOx в области смесей с коэффициентом избытка воздуха менее 0.94.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
