3.1.1 Продолжительность первой фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
Как показали исследования и анализ литературы [15, 28, 49, 93, 107, 108, 126], продолжительность первой фазы, при одинаковом искровом разряде, зависит от различных факторов:
химического состава смеси - влияющего на воспламеняемость ТВС и концентрацию активных радикалов в ядре пламени;
турбулентности потока - обеспечивающей интенсивный подвод в зону горения свежей смеси, и отвод тепла от очага воспламенения в свежую ТВС;
температуры и давления в момент воспламенения - определяют условия распространения пламени.
- Влияние турбулентности смеси оценивалось через влияние изменения скоростного режима, влияние температуры и давления в момент воспламенения оценивалось через изменения УОЗ, а влияние химического состава смеси определялось по изменению а и количеству добавляемого водорода. На рисунке 3.2 представлена продолжительность по времени первой фазы сгорания для УОЗ =13° ПКВ, при изменении скоростного режима с 600 до 900 мин"1 и добавки 5% водорода по массе топлива. С увеличением частоты вращения продолжительность первой фазы уменьшается. Это связано с увеличением турбулентности заряда при увеличении частоты вращения. Эта разница более заметна на богатых смесях и менее на бедных. Так для 600 мин"1, при а = 1 и 1.3 продолжительность первой фазы составит 1.55 и 2.51 мс, а для 900 мин'1 составит 0.9 и 2.02 мс, соответственно. Что составляет сокращение продолжительности первой фазы при увеличении частоты вращения с 600 до 900 мин"1 на 41% для а = 1 и 19% для а = 1.3. Уменьшение влияния турбулентности потока на продолжительность первой фазы при обеднении смеси связано с тем, что с обеднением смеси значительно ухудшаются условия распространения пламени, и число обрывов цепей химических реакций увеличивается. При этом добавка 5% водорода значительно увеличивает число активных центров в очаге пламени, тем самым, повышая число химических реакций, что увеличивает интенсивность тепловыделения в очаге пламени и разогрев соседних слоев свежей смеси, что позволяет быстрее сформировать устойчивый фронт пламени.
Это подтверждается при рассмотрении влияния увеличения частоты вращения (турбулентности потока) на продолжительность первой фазы при добавке 5% водорода. Так для 600 мин"1, при а = 1 и 1.3 продолжительность первой фазы составит 1.37 и 1.88 мс, а для 900 мин"1 составит 0.75 и 1.23 мс, соответственно. Что составляет сокращение продолжительности первой фазы при увеличении частоты вращения на 45% для а = 1 и 34% для а = 1.3. Таким образом, добавка 5% водорода позволяет лучше использовать увеличение интенсивности турбулентности при увеличении частоты вращения для развития начального очага горения, что является отличительной особенностью процесса сгорания при добавке водорода в ТВС.На рисунке 3.3 приведена продолжительность первой фазы по углу поворота коленчатого вала для УОЗ = 13° ПКВ, при изменении скоростного режима с 600 до 900 мин"1 и добавки 5% водорода. Как видно из рисунка при увеличении частоты вращения продолжительность первой фазы по углу поворота несколько уменьшается для а = 1, но при обеднении смеси увеличивается. Так для 600 мин"1 без водорода, при а = 1 и 1.3 продолжительность первой фазы составит 5.58 и 9.04 градусов ПКВ, а для 900 мин'1 составит 5.21 и 12.56 градусов ПКВ, соответственно. А при добавке 5% водорода для 600 мин"1, при а = 1 и 1.3 продолжительность первой фазы составит 4.79 и 7.1 градусов ПКВ, а для 900
72
мин'1 составит 3.67 и 6.74 градусов ПКВ, соответственно. Что составляет сокращение продолжительности первой фазы при увеличении частоты вращения на 6.6% для а = 1 и -39% для а = 1.3 без водорода и 23% для а = 1 и 5% для а = 1.3 с 5% добавкой водорода. Что еще раз показывает отличительное влияние водорода, которое позволяет лучше использовать увеличение турбулентности для развития начального очага горения.
09 1 1,1 а 1,2 1,3 14 15
Рисунок 3 2- Изменение продолжительности первой фазы сгорания в миллисекундах, по составу смеси а, для п = 600 и 900 мин'1, УОЗ =13° ПКВ, без водорода и при
добавке 5%.
Рисунок 3.3 - Изменение продолжительности первой фазы сгорания в градусах ПКВ, по составу смеси а, для п = 600 и 900 мин'1, УОЗ = 13° ПКВ, без водорода и при добавке 5%.
а
4 т г
Из рисунка 3.4 видно, что с увеличением УОЗ продолжительность первой фазы увеличивается.
Так для 900 мин"1, а = 1 при УОЗ = 13, 19 и 26° ПКВ продолжительность первой фазы составляет 0.82, 0.9 и 0.96 мс, а для а = 1.3 - 1.59, 1.73 и 2 мс, соответственно, что связано с понижением температуры и давления смеси в момент подачи искры. Что показывает влияние физических параметров смеси в момент воспламенения на продолжительность первой фазы, которое отражено в работах [117, 139]
Рисунок 3.4 - Продолжительность первой фазы при изменении УОЗ по составу смеси а, без водорода и при добавке 5% водорода, п = 900 мин'1, УОЗ = 13°, 19° и 26° ПКВ.
Влияние состава смеси на продолжительность первой фазы сгорания показано на рисунках 3.2, 3.3 и 3.4. С обеднением смеси, начиная от а = 0.85 - 0.95 продолжительность первой фазы увеличивается. Так для 900 мин"1, УОЗ=16° ПКВ, при а = 0.9 и 1.3 продолжительность первой фазы составит 0.8025 и 2.195 мс соответственно. Это связано с уменьшением концентрации активных радикалов в очаге пламени, что уменьшает интенсивность тепловыделения, и разница в количестве выделившегося тепла при сгорании и количеством тепла переданного в окружающие слои ТВС уменьшается, тем самым, увеличивая продолжительность первой фазы сгорания. Влияние водорода на продолжительность первой фазы сгорания показано на рисунке 3.2, 3.3 и 3.4. Добавление водорода увеличивает концентрацию активных радикалов в ядре
пламени, которые очень быстро диффундируют в несгоревшую смесь, ускоряя тем самым протекание сгорания, что уменьшает продолжительность первой фазы. Причем влияние водорода усиливается при обеднении смеси за счет увеличении интенсивности турбулентности при повышении частоты вращения.
Еще по теме 3.1.1 Продолжительность первой фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.:
- Смоленский Виктор Владимирович. Особенности процесса сгорания в бензиновых двигателях при добавке водорода в топливно-воздушную смесь: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02. - М.: РГБ, 2007, 2007
- 1.5 Особенности сгорания ТВС при добавке водорода
- 2.2.2 Магнитострикциоиный датчик, использованный в эксперименте
- 3.1.1 Продолжительность первой фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
- 3.1.2 Продолжительность основной фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
- 3.1.3 Продолжительность второй фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
- 3.1.4 Продолжительность третьей фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
- 3.1.5 Продолжительность всего процесса сгорания и особенности его протекания при добавке водорода.
- 3.2 Скорость распространения фронта пламени по фазам сгорания
- 3.2.1 Средняя скорость распространения пламени в основной фазе сгорания.
- 3.2.2 Средняя скорость распространения пламени во второй фазе сгорания.
- 3.2.3 Средняя скорость распространения пламени в третьей фазе сгорания
- 3.3 Объем над поршнем при завершении основной фазы сгорания.
- 4.1 Обобщение выявленных особенностей процесса сгорания при добавке водорода в ТВС и оценка влияния режимных параметров работы на процесс сгорания ТВС
- 4.1.2 Влияние угла опережения зажигания на продолжительность процесса сгорания топливно-воздушной смеси
- 4.1.4 Влияние степени сжатия на продолжительность процесса сгорания топливно-воздушной смеси
- 4.2.2 Полуэмпирическая формула средней скорости распространения пламени в основной фазе сгорания
- 4.2.3 Полуэмпирическая зависимость средней скорости распространения пламени во второй фазе сгорания
- Приложение Г. Результаты экспериментального исследования продолжительности фаз сгорания одноцилиндровой исследовательской установки УИТ - 85
- Задачи первой фазы переговоров (начало беседы)