ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННЫМ ГОРЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ В ДВС
Аннотация
Рассматриваются недостаточно изученные аспекты управления двигателем внут-реннего сгорания, такие как детонация. Авторы предлагают использовать этот, счи-тающийся случайным, процесс для повышения крутящего момента и мощности двигатель внутреннего сгорания. При детонации вместо постоянного фронтального пламени в зоне сгорания образуется детонационная волна, несущаяся со сверхзвуковой скоростью. В волне сжатия детонируют топливо и окислитель. Этот процесс, с точки зрения термодинами-ки, повышает КПД двигателя благодаря компактности зоны. Рассматривается возмож-ность 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, позво-ляющем улучшить индикаторные показатели. Хотя детонация считается разрушитель-ным явлением, возможность непродолжительного сгорания части ТВС с детонацией за-ложена в конструкции современных двигателей.Это вызвано существенным отличием марок топлива, различным подходом к определению октанового числа, изменением свойств бензина в зависимости от используемых присадок и т.д. 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. И представлены индикаторные диаграммы позволяющие объяснить улучшение 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.
Литература
2. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации. – М.: Гостехиздат, 1955. – 188 с.
3. Gowthaman S., Sathiyagnanam A.P. Performance and emission characteristics of homogene-ous 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 en-gines // International Journal of Engine Research. – 2017. – P. 1468087417736430.
5. Caton J.A. The interactions between IC engine thermodynamics and knock // Energy Conver-sion and Management. – 2017. – Vol. 143. – P. 162-172.
6. Дмитриевский А.В. Детонация, степень сжатия двигателей и октановое число бензина // Автомобильная промышленность. – 1999. – № 8. – С. 27-29.
7. Заявка на изобретение РФ 95106076/06. Двигатель внутреннего сгорания / Тоскин Н.П.
8. Пат. РФ на изобретение RU2498095. Двухтактный детонационный двигатель / Гасанов Ш.К. – № 2011131183/06; заявл. 27.07.2011.
9. Смирнов О.В. Повышение антидетонационных качеств двигателей с искровым зажига-нием путем двухстадийного сгорания расслоенной битопливной смеси: дисс. … канд. техн. наук. ФГОУ ВПО КГСА. – Кострома, 2004. – 150 с.
10. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. – М.: Мир, 1968. – 592 с.
11. Булат П.В., Упырев В.В. Детонация и её инициирование – история экспериментального, теоретического и численного исследования // Технические науки – от теории к практи-ке: Сб. статей по матер. XLVIII-XLIX междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: Си-бАК, 2015. – № 7-8 (44).
12. Булат П.В. Ударная и детонационная волна с точки зрения теории интерференции газо-динамических разрывов – геометрический смысл уравнений газовой динамики сверх-звуковых течений // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10. – С. 1951-1954. 13. Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. Теория рабочих процессов и мо-делирование процессов в двигателях внутреннего сгорания. – Челябинск: Изд-во ЮУр-ГУ, 2004. 14. Аронов Д.М., Маст В.С. Автомобильный транспорт. – 1956. – № 12
15. Левин В.А., Марков В.В. Исследование возникновения детонации при концентрирован-ном 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. – Волгоградский государственный техни-ческий университет, 2013. – 150 с.
18. Береснев А.Л, Береснев М.А. Увеличение эффективности подвижных объектов с исполь-зованием детонации в ходовом двигателе внутреннего сгорания // Перспективные сис-темы и задачи управления: Матер. XIII всероссийской научно-практической конферен-ции. – Владивосток, 2018. – С. 131-138. 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 топ-лив для двигателей внутреннего сгорания // Международное научное издание «Совре-менные фундаментальные и прикладные исследования». – 2016. – № 3 (22). – С. 14-25.
21. Puškár M., Bigoš P., Puškárová P. Accurate measurements of output characteristics and deto-nations 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.
