ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ТОКА ИОНИЗАЦИИ И МАКСИМАЛЬНОГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ СГОРАНИИ БЕНЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ, ОБОГАЩЕННОЙ ВОДОРОДОМ

Авторы

  • Александр Петрович Шайкин Тольяттинский государственный университет
  • Павел Валентинович Ивашин Тольяттинский государственный университет
  • Александр Дмитриевич Дерячев Тольяттинский государственный университет

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.

Биографии авторов

Александр Петрович Шайкин, Тольяттинский государственный университет

доктор технических наук, профессор кафедры «Энергетические машины и системы управления»

Павел Валентинович Ивашин, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, научный сотрудник НИЧ

Александр Дмитриевич Дерячев, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, техник НИЧ

Библиографические ссылки

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.

Загрузки

Опубликован

2017-03-29

Выпуск

Раздел

Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>