ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ТОКА ИОНИЗАЦИИ И МАКСИМАЛЬНОГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ СГОРАНИИ БЕНЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ, ОБОГАЩЕННОЙ ВОДОРОДОМ
Ключевые слова:
датчик ионизации, хемиионизация, термоионизация, поршневой двигатель, процесс сгорания, индикаторное давление, добавка водорода в топливно-воздушную смесь, коэффициент избытка воздуха, одноцилиндровая экспериментальная установка
Аннотация
Ионный ток, возникающий в результате химических реакций горения углеводородного топлива, называют током хемиионизации. Анализ исследовательских работ показал, что величина тока хемиионизации может характеризовать интенсивность и скорость химических реакций горения в камере сгорания поршневого двигателя, а следовательно, и эффективность тепловыделения в процессе сгорания двигателя внутреннего сгорания. В работе показано, что исследование взаимосвязи ионного тока и индикаторного давления сгорания, в наибольшей мере определяющего эффективность рабочего процесса, является актуальной задачей, особенно для бензиновых двигателей с добавками водорода. Цель работы – анализ зависимости индикаторного давления сгорания и ионного тока при различных начальных условиях горения топливно-воздушной смеси. На основе экспериментальных исследований, проведенных на одноцилиндровой моторной установке УИТ-85, получены данные об ионном токе, возникающем на удаленном от свечи зажигания электроде датчика ионизации вследствие прохождения через него фронта пламени. Получены индикаторные диаграммы с помощью пьезоэлектрического датчика давления фирмы Kistler, совмещенного со свечой зажигания. Представлены данные обработки пиков ионного тока и индикаторного давления и построены графики зависимости их от состава смеси при различных начальных условиях. В результате работы представлен график взаимосвязи максимумов индикаторного давления и ионного тока при варьировании состава смеси при различной частоте вращения коленчатого вала, массовой доле добавляемого водорода в топливно-воздушную смесь, степени сжатия и двух углах опережения зажигания.Литература
1. Перспективные автомобильные топлива: виды, характеристики, перспективы / под ред. Я.Б. Чертова. М.: Транспорт, 1982. 319 с.
2. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ, 2000. 311 с.
3. Приходьков К.В., Бастраков А.М., Рязанова Т.Н. Исследование влияния коэффициента избытка воздуха на характеристики горения водородо-воздушных смесей в условиях камеры сгорания постоянного объема // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. Т. 5. № 12. С. 37–39.
4. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Наукова думка, 1984. 143 с.
5. Малышенко С.П. Водородный автомобиль в России? // Энергия: экономика, техника, экология. 2003. № 7. С. 33–39.
6. State activities that promote fuel cells and hydrogen infrastructure development. Washington: Breakthrough Technologies Institute, 2006. 231 p.
7. Бортников Л.Н., Павлов Д.А., Русаков М.М., Смоленский В.В. Применение водорода для повышения полноты сгорания ТВС на режимах пуска и прогрева // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 346–350.
8. Бортников Л.Н., Павлов Д.А., Русаков М.М., Шайкин А.П. Состав продуктов сгорания бензоводородовоздушных смесей в сферической камере постоянного объема // Химическая физика. 2011. Т. 30. № 1. С. 56–65.
9. Шайкин А.П., Дерячев А.Д. Взаимосвязь ширины зоны горения со скоростью распространения пламени и ионным током в условиях двигателя с искровым зажиганием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2014. № 3. С. 82–86.
10. Стечкин Б.С., Генкин К.И., Золоторевский В.С. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 199 с.
11. Калькот Г. Процессы образования ионов в пламени // Вопросы ракетной техники. 1958. № 4. С. 78–94.
12. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968. 311 с.
13. Corcione F.E., Vaglieco B.M., Merola S.S. Evaluation of Knocking Combustion by an Ion Current System and Optical Diagnostics of Radical Species // Proceeding of 6th COMODIA Symposium. 2004. № 6. P. 487–495.
14. Kramer M., Wolf K. Approaches to gasoline engine control involving the use of ion current sensory analysis // Proseedings – SAE. 1990. P. 79–86.
15. Balles E.N. VanDyne E.A., Wahl A.M., Ratton K., Lai M.C. In cylinder air/fuel ratio approximation using spark gap ionization // SAE Technical Papers. 1998. DOI: 10.4271/980166.
16. Аравин Г.С. Ионизация пламени и пламенных газов в условиях бомбы и двигателя : дис. … канд. техн. наук. М., 1951. 157 с.
17. Иноземцев Н.Н. Ионизация в ламинарных пламенах // Известия Академии наук СССР. Отделение технических наук. Энергетика и автоматика. 1960. № 2. С. 59–66.
18. Saitzkoff A. Reinmann R., Mauss F., Glavmo M. In-cylinder pressure measurements using the spark plug as an ionization sensor // SAE Technical Papers. 1997. DOI: 10.4271/970857.
19. 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.
20. Раменский А.Ю. Исследование рабочих процессов автомобильного двигателя на бензино-водородных топливных композициях : дис. … канд. техн. наук. М., 1981. 202 с.
2. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: Изд-во МАДИ, 2000. 311 с.
3. Приходьков К.В., Бастраков А.М., Рязанова Т.Н. Исследование влияния коэффициента избытка воздуха на характеристики горения водородо-воздушных смесей в условиях камеры сгорания постоянного объема // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. Т. 5. № 12. С. 37–39.
4. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Наукова думка, 1984. 143 с.
5. Малышенко С.П. Водородный автомобиль в России? // Энергия: экономика, техника, экология. 2003. № 7. С. 33–39.
6. State activities that promote fuel cells and hydrogen infrastructure development. Washington: Breakthrough Technologies Institute, 2006. 231 p.
7. Бортников Л.Н., Павлов Д.А., Русаков М.М., Смоленский В.В. Применение водорода для повышения полноты сгорания ТВС на режимах пуска и прогрева // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 346–350.
8. Бортников Л.Н., Павлов Д.А., Русаков М.М., Шайкин А.П. Состав продуктов сгорания бензоводородовоздушных смесей в сферической камере постоянного объема // Химическая физика. 2011. Т. 30. № 1. С. 56–65.
9. Шайкин А.П., Дерячев А.Д. Взаимосвязь ширины зоны горения со скоростью распространения пламени и ионным током в условиях двигателя с искровым зажиганием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2014. № 3. С. 82–86.
10. Стечкин Б.С., Генкин К.И., Золоторевский В.С. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 199 с.
11. Калькот Г. Процессы образования ионов в пламени // Вопросы ракетной техники. 1958. № 4. С. 78–94.
12. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968. 311 с.
13. Corcione F.E., Vaglieco B.M., Merola S.S. Evaluation of Knocking Combustion by an Ion Current System and Optical Diagnostics of Radical Species // Proceeding of 6th COMODIA Symposium. 2004. № 6. P. 487–495.
14. Kramer M., Wolf K. Approaches to gasoline engine control involving the use of ion current sensory analysis // Proseedings – SAE. 1990. P. 79–86.
15. Balles E.N. VanDyne E.A., Wahl A.M., Ratton K., Lai M.C. In cylinder air/fuel ratio approximation using spark gap ionization // SAE Technical Papers. 1998. DOI: 10.4271/980166.
16. Аравин Г.С. Ионизация пламени и пламенных газов в условиях бомбы и двигателя : дис. … канд. техн. наук. М., 1951. 157 с.
17. Иноземцев Н.Н. Ионизация в ламинарных пламенах // Известия Академии наук СССР. Отделение технических наук. Энергетика и автоматика. 1960. № 2. С. 59–66.
18. Saitzkoff A. Reinmann R., Mauss F., Glavmo M. In-cylinder pressure measurements using the spark plug as an ionization sensor // SAE Technical Papers. 1997. DOI: 10.4271/970857.
19. 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.
20. Раменский А.Ю. Исследование рабочих процессов автомобильного двигателя на бензино-водородных топливных композициях : дис. … канд. техн. наук. М., 1981. 202 с.
Опубликован
2017-03-29
Выпуск
Раздел
Технические науки
Авторы, публикующие статьи в журнале «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашаются на следующее:
1. Автор, направляя рукопись в редакцию журнала «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашается с тем, что Редакции переходят исключительные имущественные права на использование статьи (переданного в редакцию журнала материала, в т. ч. такие охраняемые объекты авторского права, как рисунки, схемы, таблицы и т. п.), в том числе на воспроизведение в печати и в сети Интернет; на распространение; на перевод материалов на английский язык.
2. Автор гарантирует наличие у него исключительных прав на использование переданного редакции материала. В случае нарушения данной гарантии и предъявления в связи с этим претензий к Редакции Автор самостоятельно и за свой счет обязуется урегулировать все претензии.
Редакция не несет ответственности перед третьими лицами за нарушение данных Автором гарантий.
3. За Автором сохраняется право использования его опубликованного материала, его фрагментов и частей в личных, в том числе научных, преподавательских, целях. Перепечатка материалов, опубликованных в журнале, другими физическими и юридическими лицами возможна только с письменного согласия Редакции, с обязательным указанием номера журнала (года издания), в котором был опубликован материал.
