3.2.3 Средняя скорость распространения пламени в третьей фазе сгорания

Продолжительность выгорания смеси в полости ионизационного датчика т позволяет оценить относительные изменения скорости сгорания в третьей фазе. Сгорание в этой фазе в основном подчинено законам мелкомасштабной тур-

булентности и ламинарного горения [27, 30, 83], поэтому характеризуется значительной зависимостью от физико-химических свойств смеси.

Средняя скорость пламени U в третьей фазе сгорания при выгорании смеси в полости датчика ионизации определяется как:

U = l/z, (3.2)

где /- характерный размер полости датчика ионизации - 3,5 мм .

Полученные значения скоростей распространения пламени в полости датчика ионизации (U = 2 - 11 м/с, рисунок 3.17 и 3.18) позволяют сделать вывод, что на смесях близких к стехиометрическим сгорание в третьей фазе протекает по законам сгорания при мелкомасштабной турбулентности.

Рисунок 3.17 - Средняя скорость пламени в третьей фазе у стенок КС по составу смеси а, для п — 600 и 900 мин'1, УОЗ = 13° и 22° ПКВ, без водорода и при добавке 5%.

Влияние скоростного режима на скорость пламени в третьей фазе у стенок КС представлено на рисунке 3.17. С увеличением частоты вращения продолжительность основной фазы по углу поворота KB увеличивается, тем самым третьей фаза протекает при большем объеме камеры сгорания, при меньшем давлении , что несколько снижает скорость распространения пламени в третьей фазе, это видно из рисунка 3.17. Так для 600 мин"1, УОЗ = 13° ПКВ, при а = 1 и 1.4 средняя скорость распространения пламени в третьей фазе сгорания составляет 7.55 и 1.07 м/с, а для 900 мин"1 - 5.38 и 0.81 м/с.

С увеличением УОЗ скорость пламени в третьей фазе увеличивается, так как сгорание в третьей фазе проходит ближе к ВМТ при меньшем объеме и при большей турбулентности, следовательно, при большей температуре и давлении.

Влияние состава смеси и добавки водорода на скорость пламени в третьей фазе показано на рисунке 3.17 и 3.18. С обеднением смеси, начиная от а = 0,85 - 0,95 скорость пламени в третьей фазе уменьшается - связано с уменьшением ламинарной скорости распространения пламени, и меньшим влиянием турбулентности заряда на скорость распространения пламени в третьей фазе, в связи со значительным увеличением объема КС при работе на бедных смесях, где турбулентность потока практически отсутствует. Так для 900 мин"1, УОЗ = 13° ПКВ, при а = 0.9 и 1.3 средняя скорость распространения пламени в третьей фазе сгорания составит 6.73 и 1.53 м/с, соответственно. Таким образом, уменьшение средней скорости распространения пламени в третьей фазе сгорания составило 77%. Что показывает значительное влияние состава смеси на скорость распространения пламени в третьей фазе.

Добавление водорода увеличивает концентрацию активных радикалов во фронте пламени, которые очень быстро диффундируют в несгоревшую смесь, ускоряя тем самым протекание сгорания и увеличивая скорость распространения пламени, особенно это, заметно при сгорании с мелкомасштабной турбулентностью, близкого к ламинарному распространению пламени. Что и отражается в увеличении влияния добавки водорода с обеднением смеси на среднюю скорость распространения пламени в третьей фазе, когда сгорание проходит при заметном влиянии увеличения объема КС, при незначительной турбулентности. Например, для режима работы 900 мин*1, а = 1.1 при УОЗ = 13, 19 и 26° ПКВ средняя скорость в третьей фазе при добавке 5% водорода составила, 7.22, 8.75 и 10 м/с, а для а = 1.3 - 3.5, 4.27 и 5.22 м/с, соответственно.

95

Рисунок 3.18 - Средняя скорость пламени в третьей фазе у стенок КС, при изменении УОЗ по составу смеси а, без водорода и при добавке 5%, п = 900 мин"1, УОЗ = 13°, 19° и 26° ПКВ.

а

Таким образом, показано, что скорость распространения пламени в пристеночном слое зависит от физико-химических свойств смеси и УОЗ, которые определяют турбулентность и ламинарную скорость распространения пламени в третьей фазе. Как показано в исследованиях [72, 76, 80] скорость распространения пламени в пристеночном слое отражает концентрацию несгоревших углеводородов в ОГ при работе на бедных смесях.

Исследование скорости распространения пламени в третьей фазе, показало, что сгорание подчиняется законам сгорания при мелкомасштабной турбулентности и ламинарного распространения пламени. И зависит в первую очередь от свойств смеси, а не от скоростного режима работы.