ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЗГОРЯННЯ БЕНЗИНУ З ДОБАВКОЮ ВОДНЮ В ДВИГУНІ З ІСКРОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ НА РЕЖИМАХ ЗОВНІШНЬОЇ ШВИДКІСНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Автор(и)

  • А.П. Марченко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-9746-4634
  • М.Т. Міщенко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-1265-8155

DOI:

https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.1.07

Ключові слова:

двигун внутрішнього згоряння, водень, робочий процес, викиди двоокису вуглецю, математична модель, параметри згоряння, індикаторна діаграма, характеристика тепловиділення

Анотація

Напрямки розвитку та вдосконалення автомобільного  транспорту в усьому світі невід’ємно пов’язані з прагненням до скорочення використання автомобілів «на традиційних видах пального», що зумовлене обмеженими обсягами нафти та екологічною безпекою людства. Оскільки режими зовнішньої швидкісної характеристики є найбільш характерними для експлуатації автомобілів у містах, відповідно дослідження екологічних показників двигунів на цих режимах є актуальною задачею. Тому пошук шляхів зниження викидів двоокису вуглецю автомобільних двигунів на швидкісних режимах є актуальною задачею. Стрімке зростання кількості автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння і невідворотнє зменшення світових запасів нафти спричиняють необхідність розробок та впровадження енергозберігаючих технологій, і використання альтернативних палив. Актуальними є дослідження спрямовані на пошук шляхів покращення паливної економічності та екологічних показників автомобільних двигунів. Одним із перспективних напрямів, є вплив на процес згоряння в бензинових двигунах шляхом використання добавок альтернативних видів палива до яких належить водень. Представлене дослідження параметрів згоряння бензину з добавкою водню в двигуні з іскровим запалюванням на режимах зовнішньої швидкісної характеристики являє собою комплексний аналіз процесу згоряння бензино-водневої суміші та встановлення її впливу на концентрацію двоокису вуглецю у відпрацьованих газах шляхом розробки математичної моделі, що враховує склад компонентів суміші та особливості процесу згоряння, дозволяє достатньо точно розраховувати робочий процес двигуна з добавкою водню при ψ ≤ 10%, її ідентифікації за результатами експериментальних досліджень та зняття індикаторних діаграм.  В процесі дослідження розроблено залежності для визначення параметрів згоряння моделі Вібе з урахуванням добавки водню до бензину на режимах зовнішньої швидкісної характеристики та проаналізовано вплив добавки водню на концентрацію СО2 у відпрацьованих газах. Показано, що зі збільшенням добавки водню до 10% за масовою часткою до бензину, спостерігається зниження викидів СО2 майже до 30% на режимах зовнішньої швидкісної характеристики, що відповідає сучасним екологічним нормам, які виставляються до бензинових ДВЗ.

Біографії авторів

А.П. Марченко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

доктор техн. наук, професор, проректор з наукової роботи

М.Т. Міщенко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

аспірант кафедри двигунів та гібридних енергетичних установок

Посилання

Біла Книга Європейської Комісії – План розвитку єдиного європейського транспортного простору – на шляху до конкурентоспроможної та ресурсоефективної транспортної системи. // Видавн. центр ЄС в Люксембурзі, 2011. – 28 с. https://brdo.com.ua/wp-content/uploads/2016/01/1_Bila-knyga-transport-plan-rozvytku-yedynogo-yevropey-skogo-transportnogo-prostoru-na-shlyahu-do-konkuretnospromozhnoi-ta-resursoefektyvnoi-.pdf.

Аналіз і математичне моделювання процесу згоряння водню в чотиритактному одноциліндровому двигуні з іскровим запалюванням / А. П. Марченко, А. А. Осетров, І. Дубей та ін. // Двигуни внутрішнього згоряння. - 2010. - № 1. - С. 24-28.

Тимошевський, Б.Г. Поліпшення робочих характеристик дизельних двигунів за допомогою додавання водню / Б.Г. Тимошевський, М.Р. Ткач, Д.О. Шалапко // Водний транспорт. – 2018. – № 1 (27). – C. 24-28. https://doi.org/10.33298/2226-8553/2018.1.27.03.

Пат. 64479 Україна, МКИ F02B 43/00. Спосiб подачi водню до основного палива двигуна внутрiшнього згоряння / Кузьменко Анатолiй Петрович, Кабанов Олександр Миколайович, Дзюбенко Олександр Андрiйович, Липинський Михайло Сергiйович ; власники: Харків. нац. автомоб.-дор. ун-т, Кузьменко Анатолiй Петрович, Кабанов Олександр Миколайович, Дзюбенко Олександр Андрiйович, Липинський Михайло Сергiйович. - N u 2011 04348 ; заявл. 11.04.2011 ; опубл. 10.11.2011, Бюл. N 21. - 4 с.

Shudo, T. Thermal Efficiency Analysis in a Hydrogen Premixed Combustion Engine [Текст] / T. Shudo, Y. Nakajima, T. Futakuchi // JSAE Review. – VoL 21. – pp. 177-182, 2000.

Das L. Exhaust Emission Characterization of Hydrogen-Operating Engine System: Nature of Pollutants and Their Control Techniques [Текст] / L. Das // International Journal of Hydrogen Energy. – VoL 16. – No. 11. – pp. 765-775, 1991.

ВІбе І.І. Нове про робочі цикли двигунів. – М. – Свердловськ: Машгіз, 1962. – 272 с.

Застосування водню в бензинових двигунах / Міщенко А.І. – Київ : Наук. думка, 1984. – 143 с.

Woschni, G. Eine Methode zur Vorausberechnung der Anderung des Brennverlaufs mittelschnellaufender Dieselmo-toren bei geanderten Betriebs–bedingungen / G. Woschni, F. Anisitis // MTZ. – 1973. – № 4. – S. 160–165.

Стєчкін Б.С., Генкін К.І., Золотаревський В.С., Сковородинський І.В. Індикаторна діаграма, динаміка тепловиділення та робочий цикл швидкохідного поршневого двигуна. – М.: Видавництво АН СРСР, 1960. 199 с.

Талда Г.Б. Підвищення паливної економічності та зниження токсичності бензинових двигунів добавкою водню до бензину // Дисертація на здобуття наукового ступеня канд. техн. наук. - Харків, 1984. - 213 с.

Воінов А.Н. Згоряння в швидкохідних поршневих двигунах. – 2 вид., переп. та доп. – М.: «Машинобудування», 1977. – 277 с.

Генкін К.І. Газові двигуни. – М.: «Машинобудування», 1977. – 193 с.

Морозов К.А., Черняк Б.Я., Синельников Н.І. Особливості робочих процесів високообертових карбюраторних двигунів. – М.: «Машинобудування», 1973. – 99 с.

Результати дослідження газового двигуна, що працює з постійною добавкою водню в паливі / Р. Маамрі [та ін] // Вісник Нац. техн. ун-ту "ХПІ": зб. наук. тр. Темат. вип. : Нові рішення у сучасних технологіях - Харків: НТУ "ХПІ". - 2011. - № 43. - . 61-69.

Тимошевський Б. Г. Характеристики процесу згоряння двигуна 2Ч 7,2/6 з добавками до 65% синтез-газу до бензину / Б. Г. Тимошевський, М. Р. Ткач, О. С. Познанський, О. С. Митрофанов, О. Ю. Проскурін // Двигуни внутрішнього згоряння. - 2015. - №1. - С. 33-37.

Avramenko A.M. Prospects of Using Hydrogen Microaddition to Improve Diesel Engine Ecological Indicators / Avramenko A.M., Lievtierov A.M., Bhantsev V.M., Hladkova N.Yu., Kirieieva V.M. // Проблеми машинобудування. — 2019. — Т. 22, № 2. — С. 70-75. https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.070.

Lejsek D. Mixture Formation and Combustion in a Passenger Car Engine with Low Pressure H2 Direct Injection / D. Lejsek, D. Seboldt, J. Geiler, P. Leick, M. Frank and K. Stapf // 19th Symposium “Sustainable Mobility, Transport and Power Generation”, Graz, 2023.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-10

Номер

Розділ

РОБОЧІ ПРОЦЕСИ ДВЗ