>>

Актуальность работы.

Развитие автомобилестроения происходит при постоянном росте цен на энергоресурсы и ужесточении норм токсичности отработавших газов (ОГ) в автомобильном транспорте, что ведет к поиску направлений снижения токсичности и улучшения экономичности проектируемых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) [7, 19].

Для снижения токсичности широкое распространение приобрели системы каталитической нейтрализации ОГ, которые являются достаточно дорогостоящими и снижают эффективность работы двигателя [6]. Также получили развитие гибридные силовые установки, к недостатку которых следует отнести их очень высокую стоимость [22, 26, 28]. Наиболее перспективным направлением по снижению токсичности и повышению экономичности является осуществление устойчивой работы двигателя на бедных смесях и применение альтернативных видов топлива, такие как синтез- газ и водород [5, 14, 25, 31, 71, 72, 100, 111]. Полный переход на водородное топливо позволил бы решить многие проблемы с токсичностью отработавших газов, так как в результате сгорания водорода образуется вода и оксиды азота (N0) [100, 126]. Но сложности в получении водорода делает его достаточно дорогостоящим, по сравнения с углеводородными топливами. При этом вопрос безопасности и компактности хранения больших объемов водорода на автомобиле до сих пор полностью не решен [48, 126]. Обеднение ТВС может достигаться расслоением заряда, что значительно усложняет конструкцию двигателя, или за счет применения активирующей добавки в топливо. Наиболее эффективно себя показала добавка водорода [8,10].

Вопросу использования добавки водорода в топливо посвящено большое количество теоретических и экспериментальных работ, как в нашей стране, так и за рубежом. Показано, что при малых добавках водорода (до 5-6% от массы топлива) отмечаются такие особенности сгорания как:

заметное расширение пределов воспламенения и горения топливно- воздушной смеси (ТВС);

значительное снижение токсичности ОГ по оксиду углерода (СО) и несгорев- шим углеводородам (СН);

увеличивается полнота сгорания и термодинамическая эффективность цикла;

- уменьшается зависимость характеристик двигателя от угла опережения зажигания (УОЗ) [1, 23, 28,31, 94, 100]. Особенно ярко эти особенности проявляются при обеднении смеси. Отличительной особенностью водорода является, значительное улучшение всех перечисленных параметров, какое не наблюдается при использовании других добавок.

С ростом цен на углеводородные ресурсы применение малых добавок водорода в ТВС становится актуальным и возможным. Тем более что применение малых добавок водорода в бензовоздушную смесь можно уже осуществлять в настоящее время. Так создание и установка небольших компактных баллонов с водородом и электролизера для его получения на борту автомобиля не требует больших материальных затрат и уже существуют действующие экземпляры [4, 48, 126]. Но для постановки на производство необходимо, что бы двигатель был разработан с учетом особенностей сгорания при добавке водорода в ТВС. Начальный этап разработки - тепловой расчет рабочего процесса, позволяющий определить пути улучшения рабочих характеристик уже разработанных и проектируемых двигателей. Расчет должен быть доступным для инженера и учитывать особенности процесса сгорания при добавке водорода в ТВС. В тепловом расчете основными проблемами являются определение продолжительности всего процесса сгорания и скорости распространения пламени во второй и третьей фазе, а также характеристики тепловыделения. Необходимо отметить, что точность расчета по любой из методик определяется в первую очередь, именно, характеристикой тепловыделения. В практике, как в России, так и в зарубежных исследовательских и конструкторских центрах, принята полуэмпирическая характеристика полученная И.И. Вибе. Основными её недостатками являются сложность определения в процессе конструкторской разработки показателя характера сгорания m и продолжительности процесса сгорания, а также отсутствие данных по влиянию на них малых добавок водорода.

Анализ литературы показывает, что применение водорода в качестве добавки в ТВС является перспективным альтернативным топливом для ДВС, а особенности процесса сгорания таких смесей изучены не полностью. Причем его влияние на скорость распространения пламени и характеристику тепловы-

деления практически не изучено. В связи с этим определение особенностей сгорания бензовоздушных смесей при малых добавках водорода, и на основе этого закономерностей, связывающих средние скорости распространения пламени и характеристику тепловыделения с изменением режимных параметров работы двигателя, для проведения расчета сгорания на стадиях проектирования и доводки двигателя является актуальным.

Целью работы является улучшение характеристик процесса сгорания в бензиновых двигателях за счет изменения свойств топливно-воздушной смеси при добавке водорода.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

определение особенностей влияния добавок водорода в ТВС на продолжительность сгорания и среднюю скорость распространения пламени в первой, второй и третьей фазе сгорания;

получение эмпирических зависимостей для расчета скорости распространения пламени в основной, второй и третьей фазах сгорания при изменении свойств ТВС и режимных параметров работы двигателя;

вывод зависимости для прогнозирования показателя характера сгорания характеристики тепловыделения при изменении свойств ТВС и режимных параметров работы двигателя.

ОБЪЕКТ исследования - процесс сгорания углеводородных топлив в двигателях с искровым зажиганием при добавке водорода в ТВС.

ПРЕДМЕТ исследования - прогностические показатели средних скоростей распространения пламени в первой, второй и третьей фазе, а также характеристики тепловыделения при изменении свойств ТВС за счет добавки водорода.

| >>
Источник: 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

Еще по теме Актуальность работы.:

  1. «Работа с прохладцей». Три причины малой производительности труда.
  2. Введение к работе.
  3. Актуальность темы исследования
  4. Актуальность работы.
  5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  6. 2.3. Стили руководства при командной работе
  7. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  8. Актуальность научного исследования
  9. Введение Актуальность темы исследования
  10. АКТУАЛЬНОСТЬ МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
  11. Актуальность исследования (вместо введения)
  12. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАПИСАНИЮ КУРСОВЫХ РАБОТ
  13. 4. Общие правила работы редактора над текстом.
  14. Тема №7. Особенности курсовой и дипломной работы. Библиографическое описание