Зависимость концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах бензиновых ДВС от скорости распространения пламени и ионного тока

• Автор: Ивашин, Павел Валентинович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Физико-химические основы образования несгоревших углеводородов

в цилиндре поршневых ДВС с искровым зажиганием

1.2 Анализ методов снижения выделения несгоревших углеводородов бензиновыми двигателями

1.2.1 Анализ применения систем нейтрализации

отработавших газов

1.2.2 Применение альтернативных топлив

1.2.3 Воздействие на рабочий процесс

1.3 Анализ известных представлений о процессе сгорания в цилиндре бензинового ДВС

1.3.1 Анализ методов изучения процесса сгорания в цилиндре поршневого ДВС

1.3.2 Применение явления ионизации в пламени углеводородных топлив для изучения процесса сгорания в условиях поршневого ДВС
1.3.3 Применение методов моделирования для изучения
процессов сгорания в условиях ДВС
1.3.4 Анализ известных исследований процесса сгорания в
цилиндре поршневого ДВС с искровым зажиганием
1.4 Постановка задач исследования
Глава 2. Экспериментальная установка. Планирование и методика
проведения экспериментов
2.1 Экспериментальная установка
2.1.1 Обоснование выбора установки УИТ-85 в качестве экспериментальной модели реального транспортного ДВС
2.1.2 Описание экспериментальной установки
2.2 Планирование эксперимента
2.2.1 Варьируемые факторы и диапазон их изменений
2.2.2 Настройки и регулировки системы, определяющие изменение варьируемых факторов
2.3 Методика проведения эксперимента
2.4 Погрешности измерений, производимых при проведении эксперимента
2.4.1 Погрешности определения коэффициента избытка воздуха а, массовой доли добавляемого водорода
в топливе Н и концентрации СН в ОГ
2.4.2 Погрешности измерения ионного тока
2.5 Адекватность эмпирических математических моделей,
полученных в работе
Глава 3. Результаты испытаний и их анализ
3.1 Измерения тока на датчике ионизации в камере сгорания УИТ-85
3.2 Зависимость тока на ионизационном датчике от состава смеси
3.2.1 Амплитуда импульса ионного тока в зависимости
от состава смеси
3.2.2 Время возникновения импульса тока на датчике ионизации и его5 продолжительность в зависимости от состава смеси
3.3 Зависимость ионного тока от степени сжатия и скоростного режима
3.3.1 Зависимость амплитуды сигнала от степени сжатия для разных скоростных режимов
3.3.2 Изменения времени возникновения сигнала на датчике ионизации и его продолжительности в зависимости от скоростного режима и степени сжатия
3.4 Характер изменений тока на ионизационном датчике в зависимости от
количества водорода, добавляемого в ТВС
3.4.1 Зависимость амплитуды импульса ионного тока от количества
водорода, добавляемого в ТВС разных составов

3.4.2 Время возникновения импульса ионного тока в зависимости от
♦ количества добавляемого водорода
3.4.3 Продолжительность сигнала на датчике ионизации в зависимости от содержания в ТВС добавляемого водорода
3.5 Концентрация несгоревших углеводородов в отработавших
газах при изменении варьируемых факторов
3.5.1 Зависимость концентрации СН в ОГ от состава смеси
3.5.2 Изменения концентрация СН в ОГ в зависимости от степени сжатия и скоростного режима
♦ 3.5.3 Зависимость концентрации СН в ОГ от количества
добавляемого в ТВС водорода
3.6 Основные результаты измерений ионного тока в КС и концентрации СН в ОГ экспериментальной установки
Глава 4. Обобщение, анализ и возможность практического применения результатов экспериментального исследования
4.1 Параметры процесса сгорания в цилиндре ДВС,
определяемые с помощью датчика ионизации
4.1.1 Средняя скорость распространения пламени в цилиндре УИТ
и средняя скорость пламени в фазе догорания у стенок КС

4.1.2 Амплитуда импульса тока на датчике ионизации в КС, как характеристика процесса сгорания
4.2 Влияние режимных параметров и физико-химических свойств ТВС на скорость распространения пламени
4.2.1 Влияние скоростного режима
4.2.2 Влияние степени сжатия
4.2.3 Влияние состава смеси
4.2.4 Влияние добавок водорода
4.3 Закономерности изменений концентрации несгоревших углеводородов в ОГ во взаимосвязи с величинами ионного тока и скоростей
• распространения пламени в КС

бытка воздуха, была построена расходная характеристика карбюратора с данным топливным жиклером (рис. 2.7). При определении коэффициента избытка воздуха расход воздуха принимался как величина постоянная, заранее определенная для данного скоростного режима. Для 600 об/мин Са = 11.095 кг/ч, для 900 об/мин - Са = 14.047 кг/ч.
Массовый расход бензина Ог (кг/ч) определялся по времени расхода мерной ёмкости топлива при известной плотности бензина, т.е. по принципу штихпробера:
г ДКхрхЗ.бхКГ3
°Г = /г '
где А V - 10 мл - контрольный объем бензина,
р = 757 (кг/м3) - плотность бензина
т (с) - время расхода контрольного объёма бензина.
Массовая доля добавляемого водорода регулируется путем изменения расходов бензина (с помощью регулировки уровня топлива в поплавковой камере карбюратора) и водорода (при изменении давления водорода с использованием данного водородного жиклера). Регулирование давления добавляемого в ТВС водорода осуществляется с помощью двух регуляторов давления (2 и 3, рис. 2.1). Контроль давления осуществляется с помощью водяного манометра. Система позволяет изменять давление водорода в диапазоне от 70 до 400 мм. вод. ст. Расход водорода изменялся путем изменения давления водорода в системе. Для осуществления добавок водорода во всём запланированном диапазоне, необходимо использование нескольких водородных жиклеров, которые обеспечивают необходимые значения расходов при возможном изменении давления водорода. Для планирования значений давления водорода в эксперименте построены зависимости расходов водорода от давления в системе для трёх используемых водородных жиклеров (рис. 2.8). Контроль объемного расхода водорода осуществлялся с помощью газового счетчика барабанного типа ГСБ-400 путем замера времени расхода определенного контрольного объема водорода.
Массовый расход водорода (г/с) определялся следующим образом: