Введение к работе
Актуальность проблемы. На сегодняшний день актуальной задачей, стоящей перед двигателестроением,является экономия топливо-энергетических ресурсов путем повышения топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания, являющихся в настоящее время основными потребителями топлив нефтяного происхождения^ уменшения токсичности отработавших газов(ОГ).Одним из эффективных путей улучшения токсических и экономических характеристик двигателей является использование водорода,как основного топлива и в смеси с другими горючими.
Цель работы. Исследование особенностей горения водорода в ДВС как основного топлива и в смеси с другими горючими с целью расширения предела обеднения смеси.
Научная новизна. Выявлены причины горения крайне бедных составов водорода с воздухом, связанные с влиянием диффузионно-тепловых явлений или с избирательной диффузией недостающего более легкого компонента к зоне пламени.
Показано.что топлива тяжелее кислорода наиболее легко поджигаются и горят в смесях богатых составов,где недостающим более легким является кислород и избирательная диффузия кислорода приводит к локальному обеднению смеси и соответственно к локальному увеличению скорости горения.
Проведены исследования особенностей рабочих процессов двигателей с искровым зажиганием при использовании водорода в качестве основного топлива и как добавки к бензину.
Предложено объяснение изменения турбулентной скорости горения от времени на основе анализа изменения радиуса пламени на начальном участке распространения ламинарного пламени в зависимости от изменения кривизны пламени.
Проведение моделирования условий реального двигателя в бомбе постоянного объема с известным и регулируемым полем тур-булентности,что дает возможность изучать особенности горения топлив в условиях конца хода сжатия в ДВС.
Практическая ценность .Разработаны научно-технические принципы применения водорода в бензиновых двигателях с целью решения вопросов снижения токсичности и повышения топливной экономичности путем расширения диапазона используемых смесей бедных составов.
Разработана система подачи водорода под клапан в нескольких точках, что полностью исключает обратные вспышки и обеспечивает достаточное смешение водорода с воздухом.
Добавление водорода к углеводородным топливам позволяет при увеличении литровой мощности значительно расширить диапазон использования бедных смесей и снизить разброс диаграмм давления при работе на околопредельных составах.
Показано,что смеси водорода с окисью углерода как продукты возможного разложения метанола в смесях бедных составов имеют скорости горения, близкие по величине к скорости горения водорода.
Выявлена возможность поджигания смесей водорода крайне бедных составов искровыми разрядами с энергией около 10 мДж при последующем распространении пламени по смеси с достаточно высокими скоростями горения.
Опробапия работы.Результаты работы докладывались на совместной конференции Российско-Японской секции горения (Черноголовка,октябрь 1993г.),на 14-м международном симпозиуме по процессам горения (Ченстохов,Полыпа,сентябрь1995г.),на юбилейном научном семинаре по динамике горения, посвященном 80-летию профессора Опенгейма (Варшава,октябрь 1995г.).
Публикадии.Основные результаты диссертации опубликованы в материалах совместной конференции Российско-Японской секции горения в Черноголовке,в докладах 14-го международного симпозиума в Польше,в тезисах докладов в семинаре по динамике горения, а так же в научных отчетах по научно-исследовательской тематике в ИХФ АН РФ имени Н.Н.Семенова.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций и приложений, содержит 75 страниц основного текста, иллюстраций 62и1 таблиц.
Список литературы включаетШ наименований, в том числе 40 единиц иностранных.