автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Организация рабочего процесса ДВС с внешним смесеобразованием и локальной подачей микродобавок водорода в область межэлектронного зазора свечи зажигания

ВОЛГОГРАДСК Й! ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШЕШ Е01ШНШЧ5СКИа ШСШУТ

На правах рукопзся

гжадшкн владшдя? заурович .

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЛВС С ВНЕШНИМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ и локальной полачея МИКРОДОБАВОК ВОДОРОДА В ОБЛАСТЬ ЫЕЮЛЕКТРОДНОГО ЗАЗОРА СВЕЧИ ЗАЕДАНИЯ

Специальность 05.04.02 - Тепловые двигателя

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой птвпсгга кандидата гвхшческизс наук

Волгоград <992

Работа шшнена на :<афодр& Теоретически» оснога теплотехники" Волгоградского потатехничоского институте. .

Научшй руководитель заслуженный деятель науки в техники,

доктор технических неук, профессор Г.Н.Злотш

С&адкпьнне оппонента доктор технически! наук, ■

профессор З.А.Григорьев

кандидат технических наук Б.Ф.Реев

• • Ведущее предприятие Волжское объединение по производству

лешознх автомобилей

Защита состоится " 26 " ьпня 1992 г. в 9 часов на заседании специализированного совета К 063.76.С2 в Болго1г?.аС1:см -политехническом институте по адресу: 400066, г.Волгоград, проспект Ленина, га.

С диссертацией козшо ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 26 " мая 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических ьиук

В.А.Ожогин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Повышение топливной экономичности ДВО и снижение токсичности кх ОГ - вакаойшга залечи. дЕитч^длестроення. Эффективным путем их решения является перевод ДВО на работу нэ обеднеют тошшвовоздултих смесях, что требует дальнейшего соозр-иенствовзния рабочего процесса с цольы повышения стабильности и сокращения продолжительности процесса сгорания.

Кэ менеэ ваанэя задача - поиск для ДЗС альтешативннх топлкз, способных заменить традиционные углеводороднке топливе. Наиболее перепектпвним является водород. Однако использование его в виде основного топлива сдергивается рядом технических проблем, главнпя ¡?з котор1«. - сложность гргченья на борту автомобиля достаточного количества водорода. Поэтому на настоящем этапа наиболее рациональным путем считзотся применение водорода з виде добазок х углеводородное теплину, что позволяй" раеппркть продели о^фекгеъього обеднения смеси и сократить расход бензина. Однако известкно способы подачи добавок водорода в цилиндр ДВС не являются оптиальни-ми и также требуют наличия значительного его количества на борту автомобиля. Поэтому поиск новых методов введения добавок водорода, позволяющих свести к минимуму его расход при об&спгченж возможности эффективного с-.^га;шя обедненных бепзозоздушых смэсэй. является актуальной проблемой.

Цель работ«. Разработка и исследование рабочего процесса бензинового ДЕС с локальной подачей микродобавок водорода в область электродов соочи зажигания в кокцо такта сжатия, обеспочизаадего работу ДЗС нэ обедненной гопливовоздушной смеси.

Методы исследования. Теоретическое исследование процесса воспламенения ТОПЛИЕОВОЗДУШНОЙ СМ8Л1 ПрИ ЛОКЭЛЫЮЙ ДСО-ЗЕКе водорода в зону электродов света зажигания осуществлялось на базе разработанной математической модели с использованием ЭВ>Д ЕС-1061. Экспериментальное изучение процесса восшаданения проводилось на «сдельной установке, а доводка разрабативгемого рабочего процесса и его исследование - на двигателях различных типов в условиях стендовых испытаний.

Объект исследования. Одноцилиндровой двигатель ВАЗ и рэторно-першневой двигатель ВАЗ-311.

Нлучнап новизна. Разработана и реализована на ЭШ матиматичо-ская модель процесса искрового ес оллаг/енешя топливо воздушной ска-

си, обогащенной водородом вблизи электродов свэчи зажигания, позволившая вперите рассмотреть процосс поджигания электрической искрой смеси тяжелого к легкого топлив, распределенной неравномерно в зоне электродов свечи. Расчетами по модели в рамках тепловой .орш ламинарного пламени вскрыт механизм воздействия добавок водорода на процесс воспламенения углеводородовоздуишой смэси электрической искрой. Разработана и опробована па безмоторной установке методика измерения цикловых подач микропорций газа, дозцруешх йлеглроыапштшш клапаном. Разработан и реализован рабочей процеси бензинового ДВС с локальной добавкой водорода в мэкзлектродацй зазор свечи закигания, позволяющий обеспечить работу двигателя ка обеднанной смеси во ¿сеы диапазоне частичных нагрузок, созданы основы теории таких процессов. Установлена область нагрузочных реш-мов, в которой применение микродобавок водорода позволяем достичь повышения топливной экономичности. Определена величина получаэко-гс при атом &ф|окта и закон изменения по нагрузке необходимой величины подачи водорода.

Практическая ценность. На базе серийно выпускаемых узлов разработано к изготовлено устройство для осуществления подачи микродобавок водорода в межэлектродный зазор свэчи еакигапия. Разрзбо-тана и изготовлена дву¿канальная цифровая электронная система» позволяющая с условиях стендовых испытаний ДВС осуществлять независимое управление углом оперевэния зажигания к электромагнитной форсункой, В условиях ЛЕС реализован рабочий процесс с подачей микродобавок водорода в зону электродов свечи зажигания. Экспериментальным путем определены необходимые для его осуществления регулировки системы подачи, водорода „ а также систем питания и зажигания. Установлена возмогшость сокращения расхода топлива в области средних и малых нагрузок и холостого хода на величину до 33 К„

Практическая реализация. Материалы исследований разработанного рабочего процесса, а так&э программа расчета на ЭВМ процесса искрового воспламенения переданы в 1ГГЦ Вольского автомобильного завода.

Апробация работы. Основные положении работы докладывались и обсувдапась на научных конференциях ВодгШ (1983, 1989, 1992), научной конференции }ЩИ (1989), Всесоюзных научно-технических семинарах "Проблемы бхокомичности и эксплуатации ДЗС в АПК СССР" (Саратов, 1989), "Рабочий процесс, теплообмен в ДВС и теплонапрякан-кость их деталей" (Ленинград, 1991)□ Всесоюзных научно-технических . конференциях "Альтернативные топлива в двигателях внутреннего его-

рання" (Киров, 1983), "Водород к экология автомобильного транспорта'' (Москва, 1991).

Публикация. По материалам исследований опубликовано 4 научные работы, получено 3 авторских свидетельства на изобретения и 2 ро-пения на выдачу патентов.

Объем диссертации. Диссертация состоят из введения, пятя глав, общих выеодов, списка литература и пррлоаониХ. Общий объем рзботы - 206 стр., в том числе 143 страницы основного текста и 63 страницы иллюстраций. Список литература составляет 136 наименований, в том числе 79 на иностранном языке. ;

СОДЕРЯАШЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен обзор теоретических и экспериментальных работ, посвящонккх исследованию причин возникновения мэнцикло-гой нестабильности процесса сгорания при обеднении смеси и способов повышения воспроизводимости последовательных циклов. Работы в этом направлении проводили многие отечественные и зарубежные исследователи (К.И.Генкин, В.К.Кошкин, В.П.Карпов, Б.Я.Черняк, A.Do-uaud, Н.Müller, S.Petroviö и др.). Несмотря на многообразие факторов, являющихся причиной нестабильности, большинство авторов сходятся во мнении о том, что различие в протекании процесса сгорания зарождается в начальной его фазе. В этот период формирующийся очаг пламени имеет малые размеры, и любые локальные флуктуации параметров среды могут способствовать замедлении ого развития й даже гашению. Именно ноиденетшостьа процесса развития очагэ, занимающего значительную часть общей продолжительности процесса сгорания, обусловлена межцикловая нестабильность сгорания в целом, а любые ме-, рц, направленные как на повышение стабильности процесса воспламо-непия, так и на сокращение его продожительности, дольны способствовать улучшению работа ЛВС.

Из известных способов воздействия на начальную фазу сгорания наибольший интерес представляет добавка водорода в бензовоздушую смесь (работы в этом направлении проводили И.Л.Варшавский, А.И.Мищенко, E.Sher и др.). Интерес этот обусловлен высокой эффективностью такого воздействия, а тгкзэ тем, что использование добавок водорода является промекуточяым этапом при гюровдэ ДВС на водород как наиболее перспективное топливо. Сткэчаегся, что ввиду отсутствия компактных бортовых систем хранения водорода необходимо сокращение его расхода при сохранении эф$экта от ого применения. На

0СЯ0ЕЗШШ ПрОБ0ДОЫНО1'О ЕНЭЛЯЗа СДЭЛЗН ВЫВОД О ТОМ, ЧТО 8 ТОМУ мсгеет

способствовать ■ еоздашо рабочего процесса с подачей микродобавок водорода е зону электродов свочи оааигаюш в конце такта сжатия.

Ъо второй глзвэ соисысзотсч разработанная двухзонная математическая модель процесса искрового воспламенения топливовоздушой смэси. К первой зоно относится смесь, содержащаяся в канале пробоя, ко второй - вся остальная смесь расчетной области. 3 первой зоне подвод энергии осуществляется от источника зажигания, а отвод - в электрода свечи и во вторую зону. Подвол энергии во второй золе осуществляется как в результате горения, так и из первой зоны, а теплоотвод в электрода отсутствует. Реагирукщал смесь в люоой точке расчетной'области состоит из следующих компонентов: угловодород, водород, воздух и продукты сгорания (С02> СО, Н2, 0г, При этом смесь может быть балластирована заданным ко-лпоствоы остаточных газов, о вблизи элоктродов свечи - дополнительно обогащена водородом. Последнее обстоятельство, а также учет существенного разлитая коэффициентов даффузич углеводорода, водо-родэ к кислорода являются главным* отличительны*..; ос.)бо1г;остяки предложенной постановки задачи. Процесс развития очага иламени рассматривается после прэхокде:шя ударной волка от емкостной фаза разряда, когда давление в расчетной области выравнивается. Результатом действия емкостной фазы является наличие горячего очага с прямоуго-чьным температурная профилем.

Основными уравнениями модели кв-';пются:

- ураш^-ле неразрывности

ар 1 д

— + -р—(и-р-г2) --- о ; (1)

д1 г2 Зг

- уравнения сохранения каждого их кемкл-нтов смеси

дя дт рг" аг1 л дг - уравнение энергии

дТ дТ

— + V

<К 1 5 г

V—а = —•— ] дг рг аг1

дг\ с„ к Эг дг

(2)

д% 6г рд^с дх. 1

+--. (3)

ГСр ~

Для расчета скоростей расходования каждого из горючих компо-

нентов смеси используются брутто-уравнения арреннусовского мша. Скорость расходования кислорода рассчитывается с учетом текуздех массовых долей компонентов и мгновенного локального состава смеси. Исходная топливовоздушная смесь в результате реакций горения сразу превращается в конечные продукты сгорания, состав которых полагается равновесным. Еидаледшэ теплоты при горении рассштнвается с учетом потерь на диссоциацию к химическое кедогоратю. Полагается, что отвод теплоты в электрода осуществляется конвекцией. Предусмотрена возмокность вариации закона энерговыделения в канале про-' боя. Л"я учета ускорения процессов тепло- и массопереноса в результате действия турбулентности коэффициенты диффузии кокюнентов' и коз<Йщиент температуропроводности смеси полагаются переменными по радиусу и изменяются от величин, характеризующих молекулярные процесса, до значений турбулентных коэффициентов при увеличении координаты расчетной точки соответственно от нуля да интегрального масштаба турбулентности. Решение уравнений (1)-(3) осуществляется в лагранжевых массовых координатах методом прогонки, обеспечивающим необходимую точность и устойчивость решения при невысоких затратах машинного времени. Адекватность модели подтверждается тем, что она с высокой точностью воспроизводит зависимости нормальной скорости сгорания и адиабатической температуры пламени от давления, температуры и состава смеси, а такг:о количества в ней остаточных газов как для бензина, так и для водорода.

В третьей глава приводятся результаты исследований процесса искрового воспламенения топливоеоздушной смеси, проведенных с использованием разработанной и описанной во второй главе математической модели. Анализ полученной расчетным путем структуры ламинарного пламени бензоводородовоздушной смеси показывает, что водород, как наиболее подвизгг,;.': компонент, легко диффундирует из све-аей смеси во фронт пламени и активно вступает в реакцию с кислородом у юз в зоне прогрева при достаточно низких температурах. В результате к зоне максимального тепловыделения доля водорода в смеси значительно снижается, а его вклад в тепловыделение, дахса с учетом, его более высокой теплоты сгорания, не моггет рассматриваться как решающий. Главное воздействие добавок водорода заключается в быстром разогреве смеси теплотой, выделяющейся при ого окисления в зоне прогреча, и форсировании за счет чтого реакций окисления углеводородное топлива. В результате ширина зоны прогрева уменьшается, а интенсивность тепловыделения в сонэ горония возрастает, причем этот эффект прогрессивно увеличивается с ростом доли водо-

рола в бензоводородной смеси.

Активирукщсе действие добавок водорода на пламя бензовоздуп ной смеси наиболее ощутимо при достижении фронтом пламени критв веского радиуса» когда скорость наделения теплоты в результате гс репзя и скорость во отвода из фронта пламени в свехую смесь вырав юшаются, а скорость роста размера очага проходит через минимум На етон эташ водород, интенсифицируя тепловыделение при горении способствует смещений энергетического баланса очага в сторону по лоштельшх значений, устранению характерного для углеводорода топлив "провала" скорости пламени и ускоропию выхода на стационар шй роким горения. Прн атом резко «пишется потребная энергия ис крового разряда.

Как показали расчеты, при воспламенении искровым ра^рядо первоначально происходит быстрое объемное расширение очага, а за том энергия кскро»ого разряда, способствующая активизации горени во фронте влаиеди, передается в зону химических реакций теплопро водностью через слой сгоревшей смеси. При удалении фронта пламок от канала пробоя эта энергетическая поддержка становится все боле! слабой, поэтому увеличение длительности разряда уже практически в< повышает восялаыэнявдей способности искры. Е отличие от применения форсированного разряда, при Еводеюш в смесь добавок водорода активирующее воздействие на фронт пламени происходит при любом ег< удаления от канала пробоя, что определяет неоспоримое преимуществ« такого способа ускорения развития очага. Это особенно важно прз воспламенении бедных смесей и смесей, балластированных остаточным га за;,а, которые характеризуются пониженными скоростями протекай® химических реакций. В результате активизации горения водородом I таких сыэсях создаются предпосылки успешного увеличения рздиусг очага до размеров, прэвшаадгх критичоский радиус, и расширенш продалов обеднения вплоть до чродедов распространения пламони I зажигаемой банзовоздушной смесь -заданного состава.

Теоретический анализ показал, что добавка водорода в зо*ц электродов свечи позволяет успешно поджигать и турбулизированные смеси, характеризующиеся повышенными скоростями тепло- и массопе-ранося, т.к. высокая скорость выделения теплоты вэ фронте пламони превышает скорость турбулентного теплоотвода в свежую смесь. Это способствует быстрому развитию очага до размеров, превышающих интегральный масштаб турбулентности, и ускорению выхода горения на турбулентный регим.

Четвертая глава посвящена списанию аппаратуры для подачи мик-

родоз газсобразиого водорода в зону электродов сзэчя за^иганил в конце такта скатал. С целъа обеспечения такой bosiío^octe бала разработана и изготовлена специальная свеча закиганпя фяс.1) с подводя1дим каналом в корпусе.

В качестве дозирузацего органа использована электромагнитная форсунка Bosch. Предварительно на безмоторной установке бн.та исследованы ее характеристики. Установлено, что стабильное дотирование водорода сбесьечивзется при длительности управлянпего электрического импульса 1ол>1 мс. При этом в диапазона i8,=1...1,3 мс объем цпкловоЗ подачи нэ превыдает 800 ш3. Спрэделонн расходные характеристики форсунки при различных давлениях rasa и наьрянениях источника питания. Установлено, что максимальное рабочее давление водорода при отсутствии утечек газа чер^з клапан форсунки составляет 1,i МПа. Разработан узел крепления форсунки (рис.£). Для защита ее клапана от воздействия шсоких давлений и температур преду смотре на возможность установки в канале,' соединяющем сопло форсунки с камерой сгорания, обратного клапана, препятствующего прорыву в нее газов под высоким давлением.

Для управления электромагнитной форсункой и согласования момента подачи водорода с моментом искрообразоваяия разработана и изготовлена электронная система, позволяющая в усгоЕиях стендовых испытаний независимо друг от друга изменять в ииреких пределах угол опережения зажигания, продолжительность и угол начал? подэтн водорода и подбирать оптимальное их сочетание для каздого рекзма работы ДВС.

Приводится описание объектов исследования, экспериментальной установки и основной аппаратуры, а такге методики проведения экспериментов.

В пятой главе приведены результаты экспериментально: ■-• исследования разрабатываемого рабочего процесса. Предварительна,; сцепка эффективности исследуемого способа воспламенения была проведена в опытах по воспламенении гехтеан"-воздушной смеси в бомбо постоянного объема с использованием разработанной аппаратуры. Эксперименты доказали, что при подаче в область электродов свечи около 2 % водорода от масса гексана продел обеднения мокет бить увеличен с a=t,32 до а=2,2.

Результат» экспериментов, проведенных на одноцилиндровом двигателе ВАЗ (S/D=71/76, с=0,15), показывают, что воздействие добавок водорода на эффективные показатели двигателя начинает сказываться при сродних нагрузках {рв'0,4 Ша) и по моро сьяконпя на-

грузки усиливается. Изменение показателей ЛВС заключается в одновременном расширении пределов эффективного обеднения смеси и уменьшении удобного эффективного расхода топлива, причем по мере обеднения см9си сокращение возрастает (рис.3). Результаты инди-цироБэния показали, что главной причиной улучшения показателей ДВС являете.-; существеннее сокращение количества пропусков зажигания. Так, на режиме глубокого дросселирования (ре=0,065 Ш1а) при работе на пределе эффективного обеднения добавки водорода поззоляэт почти в три раза уменьшить число пропусков зажигания при одновременном обеднении смеси до а=1,33 (в отсутствие добавок водорода продел обеднения на этом режиме составлял а=0,98). При глубоком дросселировании экономичность повышается даке при работе на богатых смесях (рис.3,а). Это объясняется тем, что при работе на малых нагрузках с а^сог^ добавки водорода позволяет за счет более эффективного воспламенения смеси обеспечить работу двигателя при меньшем открыто! дроссельной заслонки. В результате на поддержание того же крутящего момента при нэизменном а расходуется меньшое количество смеси, что и является причиной сокращения

Анализ нагрузочной характеристики оптимального регулирования (рис.4) показывает, что. в отличие от традиционного рабочего процесса бензинового ДВС, требующего обогащения смеси при уменьшении нагрузки, разрабатываемый процесс позволяет во всем диапазоне нагрузок, вплоть до холостого хода, работать на обедненной тогап-ло-' воздушной емзеи (за исключением ксщностных режимов). При этом на холостом ходу предел эффективного обеднения смеси достигает а=1,4. Это позволяет применить элементы качественного регулирования мощности.

Количество водорода, необходимого для ос>щ6стблзния исследуемого процесса, чрезвычайно мало: от 1 до 6,5 граммов в час на один цилиндр в зависимости от нагрузки, что составляет от 0,1 до 1,5 £ по массс от расхода бензина. Необходимость столь малого количества водорода создает предпосылки для отказа от громоздких водородных резервуаров на борту автомобиля и использования компактной системы получения водорода в непосредственной близости от двигателя, например, электролизом вода.

При работе с добавками водорода была установлена качественно икая, чей при работе на бензине, зависимость крутящего ми.чента от угла опережения зажигания. На каадом режиме имеется область углов опережения зазекгання, где измене-пе <р3 на 15.. .20°ПКВ в ту или иную сторону не приводит к ощутимым изменениям крутящего момента.

Это является результатом повышения стабильности воспламенения, что позволяет увеличивать усол опережения зажигания, приближая его к термодинамически оптимальному.

Ваапую роль играет момент годачи водорода. Установлено, что наибольший эффект может быть получен, когда угол опережения заки-гания устанавливается на Ю...12°ПКВ позне, чем угол подачи на форсунку электрического импульса, а водород поступает в мекэлек-тродный зазор непосредственно пэрвд чскровим разрядом или во время него.

Эксперименты показали, что при подаче добавок водорода пени-, кается чувствительность ДВС к параметрам искрового разряда. При работе с добавками водорода на проделе эффективного обеднения, даже несмотря на значительное обеднение смеси (а=1,33), для кадояио-го воспламенения счеси достаточно разряда с параметрами 1=50 !иА, т=1 мс. Дальнейшее увеличение как силы тока, так и длительности разряда не сопровождается улучшением показателей ДВС.

Экспоряменты, проведенные на Р1Щ ВАЗ-311 (е-9,5, приведенный Уь=1,3 л), подтвердили справедливость результатов, полученяых на поршнезом ДВС, однако величина полученного эффекта при этом сказалась несколько меньше. 1ак, на режиме ро=0,19 МПа и холостом ходу поЕнаекие тспливной экономичности составило соотвзтствэнно Ш % и 5 % (на поршневом ллаагеле - соответственно 33 % к 3 %). 'Гакое различие объясняется спецификой рабочего процесса РПД и конструкции его камеры сгорания.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработзна и реализована на ЭВМ математическая модель процесса искрового всспламенонич топлнвовоздушной смеси, научная новизна которой определяется тем, что при описании процесса развития начального очага горения учитывается наличие в зоне воспламенения высококалорийного химически активного компонента, локальная негомогенность смеси в области электродов свечи зажигания, различие коэффициентов диффузии ее основных компонентов, а так&е воздействие турбулентности на развитие очага пламени.

2. В процессе расчетных исследований, проведенных с использованием разработанной модели, теоретически обоснована возможность создания рабочего процесса с локальной подачей микродобавок водорода в область электродов свечи зажигания и получен ряд важных для теории и прегтики результатов.

2.1. Показано, что при добавлении з смесь водорода происходи сокращение зоны прогрева и общей толщины Фронта ламинарного пламе iш. Результатом такого воздействия является интенсификация тепло выделения в зоне протекания химических реакций, увеличение нор м&ч'лой скорости распространения пламени и ускорение выхода гсре шя на стационарный режим, что позволяет расширить пределы воспла моиоиия обедненных и балластированных смесей вплоть до предало: распространения пламени в смесях заданного состава и обеспечит уск'ошюе поджигание турЗулпзировашшх смесей.

2.2. Установлено, что воздействие на ггроцссс развития нэчэль пого очага пламени локальной подачей добавок водорода в зону вое иламопония тлеет существенное преимущество перед воздействием фэр 'сировашшм исяфовим разрядом, которое, в частности, заключается

том, что активирующее влияние водорода на фронт пламени бензовоз душкой смеси происходит при любом его удалении от канала пробоя : но зависит от длительности и анергии искрового разряда, а опреде ляотсл лишь присутствием в смеси водорода.

2.3. Показано, что при наличии в смеси добавок водорода спи жается критичность процесса воспламенопия к параметрам искровог разряда, что создает предпосылки длл сникешя "бщей энергии иници ирущого искрового разряда.

3. В результате экспериментов, проведенных па одноцилиндрово; двигателе САЗ и роторно-поршневом двигателе BA3-311, подтвержден справедливость еыводов теоретического анализа и, кроме того, уста новлено следующее.

3.1. В отлитое от известных рабочих процессов с подачей доба вок водорода во впускную ситстому, разработанный рабочий процес обладает повышенной экономичностью не только по бензину, но и и водороду. Необходимый для его осуществления расход водорода со ставляет: для поршневого ДВС - от 0,0008 кг/ч до 0,0045 кг/ч, дл РИД - от 0,003 кг/ч до 0,0075 кг, ч (большие величины соответствую меньшим нагрузкам), или от 0,1 % д^ 1,5 % от расхода бензина Столь небольшое количество водорода мокет быть генерировано непо средствонно на борту автомобиля.

3.2. Влияние добавок водорода на эффективные показатели дви гателя проявляется па средних и малых нагрузках (ре<0,4 МПа) : усиливается по мере уменьшения р0„ Оно выражается в одновременно; расширении пределов эффективного ииедноаия смеси и снижении удель ного эффективного расхода топлива, причем главной причиной улучше ния показателей двигателя является повышение эффективности воспла

менения смеси и сокращение числа пропусков захигшт.

3.3. Локальная подача микродобавок водород? позволяет обеспечить работу двигателя на обедненной смеси во всзм диапазоне частичных нагрузок. При этом предел эффективного обеднения для поршневого двигателя па режиме ре=0,19 МПа и холостом ходу составляет соответственно аек=1,22 и аок=1для роторно-поршневого - соответственно а „=1,1 и а =1,05, а повышенно топливной экономичное-

ол ВК

ти в тепловом эквиваленте на этих режимах составляет для поршяево-: го двигателя - соответственно 8 % и 33 %. для роторно-поршневого двигателя - 5 % и 18 %. Такоз различие обусловлено спецификой рабочего процесса и конструкции камеры сгорания РГЩ.

3.4. Расширение пределов обеднения смеси при введении в мезкэ-лектродпь-й зазор свечи зажигания мзпфодобавск водорода обеспечивает принципиальную возможность качественного регулирования мощности в области средних и малых нагрузок (ре<0,3 МПа).

3.5. При подаче микродобавок водорода в межэлектродный зазор свечи зажигания исчезает чувствительность эЩ&эктязных показателей ЛВС к углу опережения зехигания в широком диапазоне его изменения (напршер, на режиме ре=0,2 МПе, п=2000 кин~1, авк=1,22 этот диапазон составляет <рэ=-80°...-40°ПКВ).

3.6. Локальная подача микродобавок водорода позволяет существенно уменьшить общую энергию искрового разряда во всем диапазона частичных нагрузок и ограничить параметры разряда следующими вели- '. чинами: ток - 50 мА, продолжительность - 1 мс. Это создает предпосылки для снижения напряженности работы СЕечей зажигания и увеличения срока их службы.

4. На базе серийно выпускаемых узлов разработано и нзготовле-ро устройство для осуществления подачи микродобавок водорода в ме-кэлектродный зазор свэчи зажигания в конце такта сжатия.

5. Разработана и изготовлена электронная система управления, позволяющая в процессе стендовых испытаний ЛВС независимо друг от друга в широких пределах изменить угол опережения ззктгания, продолжительность и угол начала подачи упраачякщего импульса на электромагнитную форсунку.

6. Полученные в результате исследований материалы и программа расчета процесса искрового воспламенения переданы в НТЦ Волжского автомобильного завода.

7. Двигатель внутреннего сгорания, в котором реализуется разработанный рабочий процесс, и система питания двигателя водородом защищена авторскими свидетельствами.

• Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. А.с» СССР 1 329 273 ЩИ4 Р 02 В 43/03. Двигатель внутреннего сгорания/ А.Г.Рябухин, С.Н.Потоскуев, В.З.Гибадуллин (СССР).-3 с.

2. A.c. СССР 1 524 БЭТ МКй" Р 02 В 43/08. Двигатель внутреннего сгорания/ Г.Н.Злотин, В.З.Гибадуллин (СССР). - 3 с.

3. A.c. СССР 1 625 088 ЫКИ5 Р 02 В 43/08. Система питания водородом двигателя внутреннего сгорания / Г.Н.Злотин, В.З.Гибадуллин, С.Н.Шумский tCCCP). - 3 с.

4. Гибадуллин В.З. Исследование электромагнитной форсунки Бон как органа дозирования газообразного топлива. - Волгоград,1991. -'18 с. - Деп. в НИКстандартавтосельхозмаше 29.1£.91, Ji 2138-ал91.

5. Злотин Т.Н.» Гибадуллин В.З. Математическое моделирование рабочего цикла ДВС на бензоводородовоздушных смесях// Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюзной научно-тэхнич. конф. ¿4-27 мая 1988 г. - Киров, 1988. - С.57.

6. Злотин Г.Н., Гибадуллин В.З., Шумский С.Н. Матаматическа; модель процесса искрового воспламенения тошшвовоздуаной смеси с локальной добавкой водорода в область электродов свечи зажигания. - Волгоград,1991. - 19 с. - Деп. в НИИстандартавтосельхозмаше

21.05.91, - * 2107-ап91.

7. Шуйский С.Н., Гибадуллин В.З. Электронная система для управления углом оперокения зажигания и электромагнитной форсункой. - Волгоград,1991. - 7 с. - Доп. в НИИстандартавтосельхозмаше

24.02.92. - J4 2141-ап92.

8. Система питания водородом двигателя внутреннего сгорания : Заявка JS 4917077/23 с приоритетом от 6.03.91, по которой полученс решение о выдаче патента, МКИ5 Р 02 В 43/08 / Г.Н.Злотин, В.З.Гибадуллин, С.Н.Шумский (СССР?-*

9. Способ работы даигаа-зля внутреннего сгорания : Заявка ü 4917076/23 с приоритетом от 6.03.91, по которой получено решений о. выдаче патента, МКИ5 Р 02 В 43/08 / Г.Н.Злотин, В.З.Гибадуллин (СССР).

Свэча с каналом для подачи водорода в м&нэлектрсдвый зазор

Узел крепления электромагнитной форсунки ВовсЬ

Регулировочные характеристики по составу смеси одаоцилшщювого двигателя ВАЗ (п=2000 »от-1)

- бензин;---бензин + водород

Нагрузочная характеристика оптимального регулирования одноцилиндрового двигателя ВАЗ (п=2000 мин-1) а

х.х.

0,1

- бензин,

0,3 0,4 ре.МПа — ббнзкн + водород

Рис. А