Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ДВС ВО ВРЕМЯ ДЕТОНАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ ЧАСТИ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
Автор А. Л. Береснев, М. А. Береснев, А. В. Быстрицкий
Рубрика РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
Месяц, год 06, 2018
Индекс УДК 629.113
DOI
Аннотация Рассматриваются недостаточно изученные аспекты управления двигателем внутреннего сгорания, такие как детонация. Авторы предлагают использовать этот, считающийся случайным, процесс для повышения крутящего момента и мощности двигатель внутреннего сгорания. Рассматривается возможность использования детонационного сгорания топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания, как полезной части рабочего процесса и делается предположение о возможности управления горением топливо-воздушной смеси в смешенном режиме, позволяющем улучшить индикаторные показатели. Использование дефлаграции наряду с детонацией умерено увеличивает нагрузку на детали двигателя и позволяет использовать узлы и агрегаты с незначительными изменениями. В начале проведен обзор имеющихся решений в данной области и показаны родственные направления использующие близкие агрегаты и условия горения, затем рассмотрены особенности работы двигателя с использованием детонационного сгорания. Рассмотрен процесс горения топливно-воздушной смеси в детонационном режиме и условия, при которых в несгоревшей части смеси образуется новый очаг воспламенения, волна критического сжатия, предложены подходы к разработке математической модели для такого двигателя. Обзор работ не выявил известного способа расчета для сгорания части топлива в детонационном режиме, по этому высказано предположение, позволяющее произвести расчет кинетики и тепловыделения в камере сгорания с частичной детонацией. Разработан стенд для экспериментального подтверждения высказанных предположений, оборудованный оригинальным датчиком давления в камере сгорания, позволяющим фиксировать индикаторную диаграмму и детонацию. Приведен пример получения улучшенных внешних скоростных характеристик. В заключение высказаны предположения по изменению характеристик параметров горения топливовоздушной смеси и намечены последующие этапы для изучения возможности использования части топлива в режиме детонации с целью управления процессом горения.

Скачать в PDF

Ключевые слова Двигатель внутреннего сгорания; детонация; горение.
Библиографический список 1. Wang Z., Liu H., Reitz R.D. Knocking combustion in spark-ignition engines // Progress in Energy and Combustion Science. – 2017. – Vol. 61. – P. 78-112.
2. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации. – М., 1955. – 268 с.
3. Gowthaman S., Sathiyagnanam A.P. Performance and emission characteristics of homogeneous charge compression ignition engine–a review // International Journal of Ambient Energy. – 2017. – Vol. 38, No. 7. – P. 672-684.
4. Kalghatgi G. Knock onset, knock intensity, superknock and preignition in spark ignition engines // International Journal of Engine Research. – 2017. – C. 1468087417736430.
5. Caton J.A. The interactions between IC engine thermodynamics and knock // Energy Conversion and Management. – 2017. – Vol. 143. – P. 162-172.
6. Митрофанов В.В. Теория детонации. – Новосибирск: НГУ, 1982. – 92 с.
7. Патент РФ 95106076/06 кл. F02B 10.11.97.
8. Патент РФ RU2498095 27.07. 2011.
9. Hall C., Warren I. SAE Trans. – 1955. – 63.
10. Соколик А.С. Сгорание в транспортных поршневых двигателях. – М.: Изд-во АН СССР 1951. – 37 c.
11. Булат П.В., Упырев В.В. Детонация и её инициирование – история экспериментального, теоретического и численного исследования // Технические науки – от теории к практике: Сб. статей по материалам XLVIII-XLIX междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2015. – № 7-8 (44).
12. Булат П.В. Ударная и детонационная волна с точки зрения теории интерференции газодинамических разрывов – геометрический смысл уравнений газовой динамики сверхзвуковых течений // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-9. – С. 1951-1954.
13. Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004.
14. Аронов Д.М., Маст В.С. Автомобильный транспорт. – 1956. – № 12.
15. Левин В.А., Марков В.В. Исследование возникновения детонации при концентрированном подводе энергии // Физика горения и взрыва. – 1975. – Т. 2, № 4. – С. 623-629.
16. Левин В.А., Марков В.В., Осинкин С.Ф. Инициирование детонации поршнем в смеси водорода с воздухом // Доклады АН СССР. – 1981. – Т. 258, № 2. – С. 288-291.
17. Береснев М.А. Метод определения угла опережения зажигания для управления ДВС на бинарном топливе: дисс. … канд. техн. наук. – Волгоград: ВолгГТУ, 2013. – 150 с.
18. Nazoktabar M. et al. Developing a multi-zone model for a HCCI engine to obtain optimal conditions using genetic algorithm // Energy Conversion and Management. – 2018. – Vol. 157. – P. 49-58.
19. Береснев М.А., Береснев А.Л. Управление составом бинарного топлива для улучшения показателей ДВС // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. – 2012. – № 3 (63). – С. 7-10.
20. Береснев А.Л., Береснев М.А. Перспективы использования новых видов бинарных топлив для двигателей внутреннего сгорания // Международное научное издание «Современные фундаментальные и прикладные исследования». – 2016. – № 3 (22). – С. 14-25.
21. Puškár M., Bigoš P., Puškárová P. Accurate measurements of output characteristics and detonations of motorbike high-speed racing engine and their optimization at actual atmospheric conditions and combusted mixture composition // Measurement. – 2012. – Vol. 45, No. 5.
– P. 1067-1076.
22. Sanders S.T. et al. Diode-laser sensor for monitoring multiple combustion parameters in pulse detonation engines // Proceedings of the Combustion Institute. – 2000. – Vol. 28, No. 1.
– P. 587-594.
23. Song J. et al. Performance of a controllable premixed combustion engine fueled with dimethyl ether // Energy conversion and management. – 2004. – Vol. 45, No. 13-14. – P. 2223-2232.
24. Midgley T., Boyd T.A. The chemical control of gaseous detonation with particular reference to the internal-combustion engine // Industrial & Engineering Chemistry. – 1922. – Vol. 14, No. 10. – P. 894-898.
25. Heiser W.H., Pratt D.T. Thermodynamic cycle analysis of pulse detonation engines // Journal of Propulsion and Power. – 2002. – Vol. 18, No. 1. – P. 68-76.

Comments are closed.