
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Выявление возможностей повышения эффективности газового ДВС за счет контроля процесса сгорания по электропроводности пламени

Работа №	104238
Тип работы	Магистерская диссертация
Предмет	машиностроение
Объем работы	70
Год сдачи	2019
Стоимость	5500 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	83

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Введение 4
ГЛАВА 1 Изучение литературы для выявления и оценке наличия взаимосвязи электропроводности пламени с эффективностью рабочего процесса газового ДВС 6
1.1 Обзор литературных источников по возможности применения электропроводности пламени для диагностики и управления ДВС 8
1.2 Процессы ионизации при сгорании 14
1.2.1 Общие положения 14
1.2.2. Химио-ионизация 16
1.2.3. Термическая ионизация 17
1.2.4 Электронное присоединение 18
1.3Перспективыприменения явления электропроводности пламени в ДВС 20
1.4 Выводы по разделу «Изучение литературы для выявления и оценке наличия взаимосвязи электропроводности пламени с эффективностью рабочего процесса газового ДВС» 30
ГЛАВА 2 Описание экспериментального оборудования и план проведения экспериментальных исследований 31
2.1 Экспериментальная установка 32
ГЛАВА 3 Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью оценки наличия взаимосвязи электропроводности пламени с токсичностью отработавших газов по углеводородам в бензиновом ДВС с промотирующими добавками водорода 41
3.1 Результаты экспериментальных исследований 41
Глава 4 Выявление возможностей повышения эффективности газового ДВС за счет контроля процесса сгорания по электропроводности пламени 51
Заключение 62
Список используемых источников 64

Введение

Актуальность работы. Исследование рабочих процессов ДВС является неотъемлемой частью современной методологии проектирования и доводки новых двигателей внутреннего сгорания. Разработанные на сегодняшний день математические модели используют значительный объем экспериментальных данных для верификации и калибровки. Одним из путей создания уточненных моделей сгорания является использование экспериментальных данных о процессе сгорания, полученных с помощью явления электропроводности пламени.
Электропроводность пламени углеводородов обусловлена значительной концентрацией заряженных частиц (электронов и ионов) во фронте пламени вследствие особенностей протекания сложных реакций окисления углеводородных топлив. При прохождении фронта пламени электродов ионизационного датчика в электрической цепи датчика появляется ток, который принято называть ионным.
Также явление электропроводности пламени может быть использовано в системах контроля и управления двигателем систем бортовой диагностики двигателя. В настоящее время с помощью данного явления в условиях камеры сгорания ДВС получают информацию о наличии пламени и скорости его распространения.
Одним из наиболее сложных процессов, происходящих в условиях поршневого ДВС, является процесс сгорания. Недостаточная разработанность химии горения углеводородов обуславливает использование сложных способов получения информации о процессе сгорания в условиях поршневых ДВС.
Целью работы является выявление возможностей повышения эффективности газового ДВС за счет контроля процесса сгорания по электропроводности пламени.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести оценку наличия взаимосвязи электропроводности пламени с эффективностью рабочего процесса газового ДВС.
2. выявить возможности повышения эффективности газового ДВС за счет контроля процесса сгорания по электропроводности пламени.
Объект исследования:ДВС с искровым зажиганием.
Предмет исследования: процесс сгорания и его характеристики.
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 возможности повышения эффективности газового ДВС.
Практическая значимость работы:
Явление электропроводности пламени может быть использовано в системах контроля и управления двигателемсистем бортовой диагностики двигателя для повышения эффективности газового ДВС.
На защиту выносятся:
1. оценку наличия взаимосвязи электропроводности пламени с эффективностью рабочего процесса газового ДВС;
2. выявленные возможности повышения эффективности газового ДВС за счет контроля процесса сгорания по электропроводности пламени.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных и обсуждались на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» и на студенческой конференции в 2018 и 2019 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 печатная работа.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 61 наименования. Работа изложена на 70 страницах машинописного текста, иллюстрированного 1 таблицей и 36 рисунками.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. В данной работе предложен подход по оценке возможности диагностики процесса сгорания в ДВС с искровым зажиганием по измерению электропроводности пламени. Предложен анализ факторов, влияющих на точность и стабильность диагностики. Показано влияние характеристик распространения фронта пламени на параметры его электропроводности. Выявлено отсутствие значимого влияния материала электродов датчика на характеристики получаемого сигнала.
2. Показана целесообразность и эффективность применения диагностики процесса сгорания в ДВС с искровым зажиганием по измерению электропроводности пламени в независимости от вида применяемого топлива.
3. Выявлено, что при использовании электронной электропроводимости вместо ионной повышается стабильность получаемых сигналов и расширяется зона регистрации сигнала с датчика в зону электропроводимости продуктов сгорания, где термоионизация ещё не фиксируется.
4. Проведенные исследования выявили необходимость дополнительных исследований возможностей диагностики процесса сгорания по электронной электропроводимости пламени и продуктов сгорания, что позволит упростить систему диагностики за счет применения меньших величин напряжения, подаваемого на электрод и позволит повысить вероятность её промышленного применения.
5. Представленные результаты экспериментальных исследований показывают значительное влияние водорода на скорость тепловыделения и, как показывает анализ электропроводности, на скорость протекания химических реакций окисления во фронте пламени, что отражается увеличением амплитуды сигнала и увеличением его равномерности.
6. Показана возможность определения параметров скорости тепловыделения по характеристикам электропроводности, как удельно, т.е. от начала процесса сгорания до появления ионного тока, так и локально, в зоне регистрации сигнала появления пламени у электрода датчика. Показано, что у удаленного от свечи зажигания датчика ионизации выше стабильность сигнала и его легче интерпретировать в характеристики скорости тепловыделения.
7. Показана возможность оценки эффективности процесса сгорания по сигналам с датчиков ионизации, позволяющих не только оценивать коэффициент избытка топлива, состав газового топлива, но и скорость тепловыделения, а, следовательно, и эффективность протекания процесса сгорания, что показывает широкие возможности для регулирования рабочего процесса.

Литература

1. E.A. VanDyne, C.L. Burcmyer, A.M. Wahl and A.E. Funaioli, “Misfire Detection from Ionization Feedback Utilizing the Smartfire Plazma Ignition Tecnology,” SAE 2000-01-1377.
2. A. Vressner, “Studies on the load range of an HCCI engine using in-cylinder pressure, ion current and optical diagnostics,” Doctoral thesis. 2007.
3. H. Mott-Smith and I. Langmuir, Phys. Rev. 1926. V. 28. № 5. P. 727.
4. H.J. Eindinder, The Journal of Chem. Phys. V. 26. № 4. 1937.
5. K.E. Shuler and J. Weber, Journal of Chem.Phys. V. 22. № 3. 1934.
6. H. F. Calcote and I. King, “Studies of ionization in flames by means of langmuir probes,” Technical report. 1955.
7. D. Upadhay and G. Rizzoni, “AFR Control on a Single Cylinder Engine Uzing the Ionizaition Current,” SAE 980203
8. M. Hellring, T. Munter, T. Rognvaldsson, N. Wikstrom, C. Carlsson, M. Larsson and J. Nytomt, “Robust AFR Estimation Using Ion Current and Neural Networks,” SAE 1999-01-1161.
9. A. Saitzkoff, R. Reinmann, F. Mauss M. and Glavmo, “In-Cylinder Pressure Measurements Using the Sparg Plug as an Ionization Sensor,” SAE 970857.
10. J. Auzins, H. Johansson and J. Nytomt, “Ion-Gap Sense in Misfire Detection, Knock, and Engine Control,” SAE 950004.
11. A. Vressner, P. Strundh, A. Hultqvist, P. Tuntstal and B. Johansson, “Multiple Point Ion Current Diagnostics in an HCCI Engine,” SAE 2004-010934.
12. P. Strandh, M. Christensen and A. Vressner, “Ion current sensing for НСС1 combustion feedback,” SAE Paper. 2003. № 2003-01-3216.
13. M. Bruce, “Estimation of the EGR rate in a GDI engine working in stratified mode using the ionization current,” Doctoral thesis. 2000.
14. A.G. Egorov, K.V. Migalin and A.P. Shaikin, “Experimental study of ignition and stabilization of powder aluminum flame in combustion chamber with sudden expansion,” Soviet Aeronautics (English translation of Izvestiya VUZ, Aviatsionnaya Tekhnika). 1989.
15. H, Wilstermann, A. Greiner, P. Hohner, R. Kemmler, R.R. Maly and J. Shenk, “Ignition System Integrated AC Ion Current Sensing for Robust and Reliable Online Engine Control,” SAE 2000-01-0553.
...