ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗГОРЯННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ В ПОРШНЕВИХ ДВИГУНАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.2.05Ключові слова:
синтетичний газ, робочій процес, тепловиділення, показники згоряння, індикаторний тиск, експеримент, поршневі двигуни, математична модельАнотація
Метою роботи є аналіз особливостей робочого процесу у двигунах внутрішнього згоряння при використанні синтетичного газу зі значним вмістом водню. На теперішній час ефективне використання синтетичного газу дозволяє використати енергетичні ресурси спиртових палив та суттєво підвищити екологічні показники двигунів. Крім того, виробництво синтетичного газу на борту транспортного засобу певним чином дозволяє підвищити паливну економічність двигуна за рахунок використання енергії випускних газів. У статті розглянуто особливості процесу згоряння синтез-газу у робочому циліндрі двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням. Метою дослідження також є оцінка параметрів тепловиділення синтез-газу. Найбільш суттєвим результатом є отримання залежностей для визначення поточного значень показника характеру згоряння m і тривалості згоряння φz в моделі тепловиділення професора І. І. Вібе для двигунів з іскровим запалюванням, що працюють на синтез-газі з діапазоном зміни коефіцієнта надлишку повітря α (1,0...2,2) та варіюванням вмісту водню у складі палива 30...100 % за об'ємом. Встановлено змінність показника згоряння m (1.6…5.5) у напівемпіричній моделі тепловиділення професора І. І. Вібе, що у більшою мірою відповідає реальному закону тепловиділення при експериментальних дослідженнях. Запропоновані залежності для визначення m і φz дозволяють врахувати особливості процесу згоряння синтез-газу в двигунах з іскровим запаленням і тим самим значно підвищити точність визначення індикаторного тиску в робочому циліндрі (відносна середньоквадратична похибка не перевищує 4,5%). Виконані дослідження та математичне моделювання різних типорозмірів двигунів дозволили встановити можливий діапазон зміни показника характеру згоряння m моделі професора І. І. Вібе, який становить 1,6…5,5. Отримані результати досліджень можуть бути використані при проектуванні та конструюванні нових двигунів з іскровим запалюванням, що працюють на альтернативному паливі, або конвертації вже існуючих, а також для уточнення математичної моделі процесу згоряння.
Посилання
Марченко А. П. Порівняльна оцінка ефективності застосування рослинних палив у дизельному двигуні / А.П. Марченко, А.А. Прохоренко, А.А. Осетров, В. Смайлис, В. Сенчила // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2004. – № 1. – С. 46-51.
Shudo T. Influence of Reformed Gas Composition on HCCI Combustion of Onboard Methanol-Reformed Gases [Text] / T. Shudo, T. Takahashi // SAE Technical Paper Series. – 2004. – 8–10 June. – P. 23–31. DOI:10.4271/2004-01-1908.
Verhelst S. A study of the combustion in hydrogen-fuelled internal combustion engines / Verhelst S. //Department of Flow, Heat and Combustion Mechanics, Ghent University, 2005. – 222 р.
Ma J. Simulation and prediction on the performance of a vehicle’s hydrogen engine / J. Ma, Y. Su, Y. Zhou, Z. Zhang // Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 28. – pp. 77–83, 2003. DOI: 10.1016/S0360-3199(02)00046-0.
Methods to improve the performance of diesel engines by adding hydrogen into high pressure line / B. G. Tymoshevskyy, M. R. Tkach, D. O. Shalapko, A. Y. Proskurin, O. S. Mytrofanov // Міжнародний журнал про інновації у суднобудуванні «Shipbuilding & marine infastructure». – Миколаїв: НУК, 2018. – № 2 (10). – С. 87–91.
Tsujimura T. The utilization of hydrogen in hydrogen/diesel dual fuel engine [Text] / Tsujimura T., Suzuki Y. // International Journal of Hydrogen Energy, Vol: 42. 2017. P. 14019-14029. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.081.
Аналіз і математичне моделювання процесу згоряння водню в чотиритактному одноциліндровому двигуні з іскровим запалюванням [Текст] / А. П. Марченко, А. А. Осетров, И. Дубей, Р. Маамри // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2010. – № 1. – С. 24–28.
Ethanol steam reforming on Ni/Al2O3 catalysts: Effect of Mg addition / A. J. Vizcainoa // International Journal of Hydrogen Energy. – 2008. – Vol 33. – P. 3489–3492. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2007.12.012.
Hydrogen from steam reforming of ethanol in low and middle temperature range for fuel cell application / J. Sun // International Journal of Hydrogen Energy. – 2004. Vol 29. – P. 1075–1081. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2003.11.004.
Analysis of the piston engine operation on ethanol with the synthesis-gas additives / Mytrofanov O.,Proskurin A., Poznanskyi A. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2018. – Vol. 4 (1-94). – p. 14–19. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.136380.
Ефективність двигуна 2 Ч 7,2/6 при роботі на бензині з добавками синтез газу [Текст] / М. Р. Ткач, Б. Г.Тимошевський, О. С. Митрофанов, А. С. Познанський, А. Ю. Проскурін // Двигуни внутрішнього згоряння: Всеукраїнський науково-технічний журнал. №2. – 2011. – 3-8 С.
Hosseini S. A developed quasi-dimensional combustion model in spark-ignition engines / S. Hos-seini, R. Abdolah, A. Khani // Materials of the World Congress on Engineering, 2–4 July [2008]. – London, 2008. – Р. 158–163.
J.B.Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamental”, Mc Graw Hill, 1988.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
