Горение обедненных смесей на основе водорода в двигателе с искровым зажиганием

В работе приведены результаты экспериментального и расчетно-теоретического исследования сгорания обедненных смесей на основе водорода в двигателе с искровым зажиганием. В качестве горючего использовался водород и смесь водород (90% об.) – метан (10%), взятые в соотношении с воздухом с коэффициентами избытка воздуха 1.4–3,0. При горении водородно-воздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха 1.4 экспериментально наблюдались “обратные вспышки” во впускном коллекторе. В области больших коэффициентов избытка воздуха по полученным в эксперименте индикаторным диаграммам определены основные показатели работы двигателя. Индикаторный КПД для смесей водород–воздух составил 30–32%. В смесях с добавлением метана был получен наибольший КПД – 37%, реализуемый при использовании более раннего зажигания. Отмечена слабая зависимость КПД от коэффициента избытка воздуха. Двумерное численное моделирование динамики и горения смесей, выполненное с учетом условий экспериментов, подтвердило основные качественные зависимости, полученные экспериментально. Обнаружено значительное, до 60%, недогорание водорода при работе двигателя на смеси с коэффициентом избытка воздуха 3.0.

Ключевые слова

водород, метан, двигатель с искровым зажиганием, индикаторная диаграмма, бедные смеси, эксперимент, численное моделирование

Получено

27.11.2018

Дата публикации

04.12.2018

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Смыгалина А. Е. , Цыплаков А. И. , Киверин А. Д. , Зайченко В. М. Горение обедненных смесей на основе водорода в двигателе с искровым зажиганием // Известия Российской академии наук. Энергетика – 2018. – Выпуск 4 C. 87-99 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/energetika/s207987840001565-0-1 (дата обращения: 26.04.2024). DOI: 10.31857/S000233100002367-7
MLA	Smygalina, A.E, Tsyplakov, A.I, Kiverin, A.D, Zaichenko, V.M "Combustion of lean hydrogen-based mixtures in spark ignition engine." Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Energetika 4 (2018):87-99. DOI: 10.31857/S000233100002367-7
APA	Smygalina A., Tsyplakov A., Kiverin A., Zaichenko V. (2018). Combustion of lean hydrogen-based mixtures in spark ignition engine. Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Energetika (4), pp.87-99 DOI: 10.31857/S000233100002367-7

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 1824

Оценка читателей: голосов 0

1. Батенин В.М., Зайченко В.М., Леонтьев А.И., Чернявский А.А. Концепция развития распределенной энергетики в России // Изв. РАН. Энергетика. 2017. № 1. С. 3–18.

2. Зайченко В.М., Чернявский А.А. Сравнительные характеристики распределенных и централизованных схем энергоснабжения // Промышленная энергетика. 2016. № 1. С. 2–8.

3. Da Rosa A.V. Fundamentals of renewable energy processes. Oxford (UK): Academic Press, 2013. 389 p.

4. Зайченко В.М., Чернявский А.А. Автономные системы энергоснабжения. М.: Недра, 2015. 219 с.

5. Смыгалина А.Е., Зайченко В.М., Иванов М.Ф., Киверин А.Д. Горение смесей на основе водорода в газопоршневом двигателе // Изв. РАН. Энергетика. 2015. № 2. С. 120–130.

6. Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Смыгалина А.Е., Зайченко В.М. Об использовании водорода в качестве топлива для двигателей в энергетическом цикле удаленных производственных объектов // ЖТФ. 2018. 88. № 1. С. 147–150.

7. Морозов Г. Водород – топливо будущего // Катера и яхты. 1984. № 2. С. 4–7.

8. Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев: Наукова думка, 1984. 143 с.

9. Hydrogen fuel cell engines and related technologies: Rev 0, 2001. https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/tech_validation/pdfs/fcm01r0.pdf

10. Магидович Л.Е., Румянцев В.В. Условия сгорания водородо-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания // Двигателестроение. 1983. № 5. С. 59–60.

11. Левтеров А.М., Савицкий В.Д. Экспериментальный образец водородного автомобиля на базе модели Газ-2705 // Автомобильный транспорт. 2008. № 22. С. 17–23.

12. Shudo T. Improving thermal efficiency by reducing cooling losses in hydrogen combustion engines // Intern. J. Hydrogen Energy. 2007. V. 32(17). P. 4285–4293.

13. Ivanov M.F., Kiverin A.D., Yakovenko I.S., Liberman M.A. Hydrogen-oxygen f lame acceleration and deflagration-to-detonation transition in three-dimensional rectangular channels with no-slip walls // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38(36). P. 16427–16440.

14. Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Клумов Б.А., Фортов В.Е. От горения и детонации к окислам азота // УФН. 2014. Т. 184. № 3. С. 247–264.

15. O Conaire M., Curran H.J., Simmie J.M. et al. A Comprehensive modeling study of hydrogen oxidation // Intern. J. Chem. Kinetics. 2004. V. 36(11). P. 603–622.

16. Kazakov A., Frenklach M. http://www.me.berkeley.edu/drm/

17. Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals. N.Y.: Mc. Graw Hill, 1988. 930 p.

18. Коротких А.Г. Теплопроводность материалов. Томск: Изд. Томского политехн. универс., 2011. 97 с.

19. Bane S.P.M., Ziegler J.L., Shepherd J.E. Investigation of the effect of electrode geometry on spark ignition // Combustion and Flame. 2015. V. 162. P. 462–469.

20. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. 277 с.

21. Shudo T. A new equation to describe cooling loss in hydrogen combustion engines which was developed from the equation for turbulent heat transfer of pipe flows // 6th World Conf. on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics. April 17–21, 2005. Matsushima, Miyagi, Japan.

22. Цыплаков А.И. Газопоршневые энергоустановки на генераторном газе: особенности конструкции, опыт эксплуатации, результаты экспериментальных исследований. Препринт ОИВТ РАН, № 3-512, 2013. 39 с.