ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Изучение литературы для выявления и оценке эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС 7
1.1 Обзор результатов, представленных в диссертации
Р.Ш. Мисбахова 7
1.2 Обзор результатов, представленных в диссертации
Д. А. Павлова 8
1.3 Обзор результатов, представленных в диссертации
Ю.В. Галышева 10
1.4 Обзор результатов, представленных в диссертации
Г. Б. Талда 11
1.5 Обзор результатов, представленных в диссертации
В. В. Румянцева 13
1.6 Обзор результатов, представленных в монографии
Л. Н. Бортникова 15
1.7 Выводы по Главе 1 «Изучение литературы для выявления и
оценке эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС» 22
Глава 2 Описание экспериментального оборудования 23
2.1 Экспериментальные стенды 23
2.2 Методика поведения эксперимента 26
2.3 Определение продолжительности процесса сгорания по
изменению показателя политропы в ДВС с искровым зажиганием 28
2.4 Выводы по главе 2 «Описание экспериментального
оборудования» 32
Глава 3 Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью оценки эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС 33
3.1 Результаты экспериментальных исследований, проводимых
на установке УИТ-85 33
3.2 Результаты экспериментальных исследований проводимых
на двигателе ВАЗ-2111 37
3.3 Выводы по главе 3 «Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью оценки эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в
бензиновых ДВС» 42
Глава 4 Выявление возможностей повышения эффективности бензинового ДВС за счет добавки водорода для активации процесса сгорания 43
4.1 Анализ эффективности бензинового ДВС при активации процесса сгорания добавками водорода на примере установки
УИТ-85 43
4.2 Анализ эффективности бензинового ДВС при активации
процесса сгорания добавками водорода на примере ВАЗ-2111 .. 48
4.3 Выявление возможностей повышения эффективности
бензинового ДВС за счет добавки водорода для активации процесса сгорания 54
4.4 Выводы по главе 4 «Выявление возможностей повышения эффективности бензинового ДВС за счет добавки водорода для
активации процесса сгорания» 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
Актуальность работы и научная значимость настоящего исследования.
Повышение показателей поршневых ДВС всегда являлось и является важнейшим направлением развития двигателестроения. Особую значимость данный вопрос имеет для двигателей автомобилей, работающих большей частью времени на режимах частичных и переменных нагрузок, которые характеризуются низкими значениями коэффициента полезного действия.
Традиционный подход к проектированию ДВС основан на методиках расчетов показателей при применении стандартных топлив, имеющих постоянный химический состав с четко определёнными физическими свойствами, на номинальном режиме. Вместе с тем, результаты исследований, выполненных разными авторами, позволили установить, что как водород, так и его добавки к бензину наиболее эффективны при применении на дроссельных режимах, характерных условиям эксплуатации автомобильных двигателей в городском режиме движения [19, 57]. При этом разным режимам наибольшему эффекту соответствует конкретная смесь бензина с водородом, т.е. задача сводится к обеспечению работы двигателя на топливе переменного состава.
Таким образом, анализ вопросов, связанных с рассматриваемой проблемой, позволяет сделать в настоящее время вывод об её актуальности и целесообразности постановки исследований по изучению, как процессов горения смесей углеводородного топлива с водородом, так и применения их в автомобильных ДВС, в частности, при работе на режимах частичных нагрузок, характерных для эксплуатации автомобилей в городских условиях.
Оценка эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС при современном развитии двигателестроении показывает актуальность данной работы.
Объект исследования: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Предмет исследования: влияние добавки водорода в бензиновом ДВС на процесс сгорания и его характеристики.
Целью работы является оценка эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС .
Гипотеза исследования состоит в том, что водород, является одним из самых горючих газов, с высокими характеристиками диффузии, за счет этого он признан как эффективная добавка к основному углеводородному топливу позволяющая значительно интенсифицировать процесс горения.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести оценку наличия эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС
2. выявить возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС с активацией процесса сгорания добавками водорода.
Методы исследования: метод экспериментального исследования, метод статистической обработки результатов эксперимента.
Научная новизна исследования заключается в выявление особенностей влияния добавки водорода на термодинамические характеристики рабочего процесса в бензиновом ДВС с искровым зажиганием.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в том, что автор принимал непосредственное участие в формировании аналитического обзора по направлению исследований, а также в анализе экспериментальных данных и полученных на основании анализа практических рекомендаций и выводов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течении всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях и семинарах:
- на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» в 2019 и 2020 г.
- на международной научно-практической конференции: «Актуальные вопросы образования и науки» (Тамбов, 30 апреля 2020 г.).
- опубликована научная статья: Определение продолжительности процесса сгорания по изменению показателя политропы в ДВС с искровым зажиганием // Научный альманах. 2020. №4-1 (66). С. 72-76. Объем статьи 0,31 усл. печ. л.
На защиту выносятся:
- выявленные возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС за счет применения добавки водорода.
Структура магистерской диссертации. Диссертации состоит из введения, 4 глав, заключения с основными результатами и выводами, содержит 53 рисунков, 0 таблиц, списка использованных источников (77 источников). Основной текст изложен на 70 страницах.
Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. Проведена оценка наличия эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС, показано что водород повышает эффективность процесса сгорания и является эффективным активатором горения применительно к бензиновым ДВС только в зоне бедных смесей. Причем чем больше степень обеднения, тем больше значимость добавки водорода.
2. Выявлены возможности повышения эффективности процесса сгорания в бензиновом ДВС с активацией процесса сгорания добавками водорода. Показано что добавка водорода повышает полноту и скорость сгорания, при этом для эффективного применения водорода необходимо проводить грамотную регулировку УОЗ, также добавка водорода повышая скорость сгорания позволяет расширить зону без детонационной работы, что обеспечивает возможность повышения эффективности процесса сгорания при больших степенях сжатия.
Выводы по главе 1
- Проведенный обзор литературы для выявления и оценке эффективности применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС показал, что основные исследования проводились на сильно устаревших двигателях в основном карбюраторных. Редкие исследования проводили оценку эффективности протекания внутрицилиндровых процессов сгорания и тепловыделения. Полученные результаты уже оценивали выходные параметры работы двигателя при добавке в него водород. Приведенные результаты показали однозначную эффективность применения добавки водорода для активации процесса сгорания в бензиновых ДВС
Выводы по главе 2
- Анализ результатов представленных экспериментальных исследований показал преимущества использования систем исследования характеристик работы поршневых ДВС и особенно характеристик распространения пламени углеводородного топлива, основанных на использовании регистрации ионного тока пламени. Указанные системы позволяют непрерывно и безинерционно исследовать и контролировать, а при дальнейшем развитии и управлять различными характеристиками работы ДВС.
- Показано что исследовательская установка УИТ-85, и установка на базе ВАЗ-2111 соответствует задачам проводимых исследований. Установка позволяет с высокой точностью оценивать влияние степени сжатия при сохранении прочих параметров работы двигателя на термодинамические параметры рабочего процесса.
- Предложен подход по определению продолжительности процесса сгорания по изменению показателя политропы в ДВС с искровым зажиганием. Показана достоверность и точность предложенного подхода.
Выводы по главе 3
- Анализ результатов представленных экспериментальных исследований показал перспективы применения добавки водорода для активации процесса сгорания бензиновых ДВС, но при этом следует учитывать высокую эффективность добавки водорода при работе на бедных смесях, и низкую эффективности при работе на богатых и стехиометрических смесях. Это показывает необходимость поиска помимо оптимальных перспективных топлив ещё и пути снижения токсичности при работе на бедных смесях.
Выводы по главе 4
- Показано, что термодинамическая эффективность увеличивается при добавке водорода с обеднением смеси, при этом в зоне богатых и стехиометрических составов смеси
термодинамическая эффективность незначительно повышается при добавке водорода, но при этом полнота сгорания и скорость сгорания повышаются на всем диапазоне составов смеси. Поэтому применение добавки водорода в бензиновом ДВС с искровым зажиганием особенно эффективно на бедных смесях, но в рамках борьбы за полноту сгорания и снижение токсичности может быть оправданно применяться и при работе на богатых и стехиометрических смесях.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
