Зависимость концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах бензиновых ДВС от скорости распространения пламени и ионного тока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат технических наук Ивашин, Павел Валентинович

• Ивашин, Павел Валентинович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ивашин, Павел Валентинович

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1 Физико-химические основы образования несгоревших углеводородов в цилиндре поршневых ДВС с искровым зажиганием.

1.2 Анализ методов снижения выделения несгоревших углеводородов бензиновыми двигателями.

1.2.1 Анализ применения систем нейтрализации отработавших газов.

1.2.2 Применение альтернативных топлив.

1.2.3 Воздействие на рабочий процесс.

1.3 Анализ известных представлений о процессе сгорания в цилиндре бензинового ДВС.

1.3.1 Анализ методов изучения процесса сгорания в цилиндре поршневого ДВС.

1.3.2 Применение явления ионизации в пламени углеводородных топлив для изучения процесса сгорания в условиях поршневого ДВС.

1.3.3 Применение методов моделирования для изучения процессов сгорания в условиях ДВС.

1.3.4 Анализ известных исследований процесса сгорания в цилиндре поршневого ДВС с искровым зажиганием.

1.4 Постановка задач исследования.

Глава 2. Экспериментальная установка. Планирование и методика проведения экспериментов.

2.1 Экспериментальная установка.

2.1.1 Обоснование выбора установки УИТ-85 в качестве экспериментальной модели реального транспортного ДВС.

2.1.2 Описание экспериментальной установки.

2.2 Планирование эксперимента.

2.2.1 Варьируемые факторы и диапазон их изменений.

2.2.2 Настройки и регулировки системы, определяющие изменение варьируемых факторов.

2.3 Методика проведения эксперимента.

2.4 Погрешности измерений, производимых при проведении эксперимента.

2.4.1 Погрешности определения коэффициента избытка воздуха а, массовой доли добавляемого водорода в топливе Н и концентрации СН в ОГ.

2.4.2 Погрешности измерения ионного тока.

2.5 Адекватность эмпирических математических моделей, полученных в работе.

Глава 3. Результаты испытаний и их анализ.

3.1 Измерения тока на датчике ионизации в камере сгорания УИТ-85.

3.2 Зависимость тока на ионизационном датчике от состава смеси.

3.2.1 Амплитуда импульса ионного тока в зависимости от состава смеси.

3.2.2 Время возникновения импульса тока на датчике ионизации и его Д продолжительность в зависимости от состава смеси.

3.3 Зависимость ионного тока от степени сжатия и скоростного режима

3.3.1 Зависимость амплитуды сигнала от степени сжатия для разных скоростных режимов.

3.3.2 Изменения времени возникновения сигнала на датчике ионизации и его продолжительности в зависимости от скоростного режима и степени сжатия.

3.4 Характер изменений тока на ионизационном датчике в зависимости от количества водорода, добавляемого в ТВС.

3.4.1 Зависимость амплитуды импульса ионного тока от количества водорода, добавляемого в ТВС разных составов

3.4.2 Время возникновения импульса ионного тока в зависимости от количества добавляемого водорода.

3.4.3 Продолжительность сигнала на датчике ионизации в зависимости от содержания в ТВС добавляемого водорода

3.5 Концентрация несгоревших углеводородов в отработавших газах при изменении варьируемых факторов.

3.5.1 Зависимость концентрации СН в ОГ от состава смеси.

3.5.2 Изменения концентрация СН в ОГ в зависимости от степени сжатия и скоростного режима.

3.5.3 Зависимость концентрации СН в ОГ от количества добавляемого в ТВС водорода.

3.6 Основные результаты измерений ионного тока в КС и концентрации СН в ОГ экспериментальной установки.

Глава 4. Обобщение, анализ и возможность практического применения результатов экспериментального исследования.

4.1 Параметры процесса сгорания в цилиндре ДВС, определяемые с помощью датчика ионизации.

4.1.1 Средняя скорость распространения пламени в цилиндре УИТи средняя скорость пламени в фазе догорания у стенок КС.

4.1.2 Амплитуда импульса тока на датчике ионизации в КС, как характеристика процесса сгорания

4.2 Влияние режимных параметров и физико-химических свойств ТВС на скорость распространения пламени.

4.2.1 Влияние скоростного режима.

4.2.2 Влияние степени сжатия.

4.2.3 Влияние состава смеси.

4.2.4 Влияние добавок водорода

4.3 Закономерности изменений концентрации несгоревших углеводородов в ОГ во взаимосвязи с величинами ионного тока и скоростей распространения пламени в КС.

4.3.1 Выделение интересующего диапазона составов смеси.

4.3.2 Взаимосвязь скоростей сгорания и тока ионизации пламени с концентрацией СН в ОГ при изменениях физико-химических свойств смеси.

4.4 Возможности практического применения результатов исследования.

4.4.1 Возможность использования датчика ионизации для определения состава смеси.

4.4.2 Применение информации с датчика ионизации для регулирования двигателя по минимуму концентрации СН в ОГ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Зависимость концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах бензиновых ДВС от скорости распространения пламени и ионного тока»

Снижение токсичности отработавших газов (ОГ) при улучшении топливной экономичности и сохранении мощностных показателей остается наиболее актуальной проблемой современного двигателестроения. Регулярное ужесточение законодательных требований к выделению автомобилями вредных веществ, особенно несгоревших углеводородов (СН), служит стимулом для постоянных исследований в этом направлении. Несгоревшие углеводороды обладают значительным токсичным действием, включая канцерогенное. Комплекс мер, направленных на снижение выделения СН, как продукта неполного сгорания, совместно с оксидами азота, весьма сложен. Кроме того, концентрация СН в ОГ характеризует условия и полноту сгорания заряда, т.е. является показателем совершенства рабочего процесса. Поэтому исследования процессов образования углеводородов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) весьма актуальны.

В современном автомобилестроении существуют различные тенденции решения проблем экологической безопасности. Разрабатываются автомобили с электроприводом, однако в настоящее время электропривод, как силовой агрегат автомобиля, не заменит традиционный ДВС в силу недостаточного уровня потребительских качеств. Применение альтернативных топ-лив не решает полностью проблем токсичности автомобильных двигателей и сдерживается проблемами, связанными с инфраструктурой и дороговизной этих технологий. Широко распространенные системы каталитической нейтрализации ОГ с использованием благородных металлов являются дорогостоящими и снижают эффективность работы двигателя.

Наиболее эффективные и перспективные методы снижения токсичности ДВС заключаются в воздействии на рабочий процесс, т.е. непосредственно на причины образования токсичных веществ. Такие способы связаны с осуществлением рабочего процесса на бедных смесях при различных способах интенсификации сгорания и сохранении эффективности. Для совершенствования этих методов и изучения механизмов образования токсичных веществ необходимы исследования процесса сгорания в цилиндре ДВС. Недостаточная разработанность теории горения определяет необходимость экспериментальных исследований. Значительная сложность и дороговизна визуализации процесса сгорания в условиях ДВС с помощью кварцевых окон в камере сгорания (КС), методов лазерной диагностики и т.д. обуславливает интерес к использованию для изучения процесса сгорания явления ионизации в пламени углеводородных топлив. С помощью датчиков ионизации в КС возможно получение информации о контурах и скорости распространения пламени.

Скорость распространения пламени является фактором, влияющим на развитие начального очага горения при зажигании, общую протяженность процесса сгорания в цикле и на догорание вблизи холодных стенок КС. На значение скорости пламени оказывают влияние уровень турбулентности заряда и физико-химические свойства смеси. Т.е. скорость пламени является показателем условий сгорания (в т.ч. локальных), результирующим влияние турбулентности и физико-химических свойств топливно-воздушной смеси (ТВС). В то же время, условия горения топливно-воздушной смеси в различных зонах КС данной конструкции, определяют выделение несгоревших углеводородов двигателем. Химическая кинетика окисления углеводородов сложна и в полной мере не разработана, поэтому для дальнейшего совершенствования рабочего процесса необходимы экспериментальные исследования. Существующие представления о выделении СН двигателем получены на основе обширных экспериментальных исследований. Однако недостаточно изучено влияние скорости пламени, как показателя турбулентности заряда и физико-химических свойств ТВС. Вышесказанное определяет необходимость изучения зависимости концентрации СН в ОГ от скорости распространения пламени в КС.

Данная работа посвящена выявлению взаимосвязи скорости распространения пламени в цилиндре бензинового ДВС и выделения несгоревших углеводородов. Выбор данной токсичной составляющей ОГ обусловлен отсутствием развитых представлений о процессах окисления углеводородов в цилиндре ДВС, сложностью мер по снижению выделения СН двигателем в комплексе с другими токсичными составляющими и ужесточением законодательных норм на выделение СН автомобилями. Исследование имеет экспериментальный характер, целью его является снижение концентрации СН в ОГ бензиновых ДВС на основе исследования влияния физико-химических свойств смеси на процесс сгорания и разработка рекомендаций по контролю сжигания ТВС с использованием явления ионизации в пламени углеводородных топлив. Актуальность заключается в изучении влияния скорости распространения пламени в цилиндре ДВС на концентрацию несгоревших углеводородов в ОГ, нахождении оптимальных для снижения СН условий сгорания и разработке способов регулирования двигателя по минимальной эмиссии СН с помощью датчиков ионизации.

Кроме того, актуальность подтверждается тем, что работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ТГУ и программой по приоритетным направлениям науки и техники, утвержденными Министерством образования и науки РФ.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, зав. кафедрой д.т.н. проф. А.П. Шайкину, д.т.н. проф. М.М. Русакову, к.т.н. доценту J1.H. Бортникову, старшему преподавателю Е.Д. Кальнею, а также всем сотрудникам кафедры «Тепловые двигатели».

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Ивашин, Павел Валентинович

Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:

1. Экспериментально показана взаимосвязь концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах и средней скорости распространения пламени в КС, средней скорости пламени и величины ионного тока в локальной зоне КС.

2. Величина ионного тока пламени в зоне, наиболее удаленной от свечи зажигания, линейно отражает скорость сгорания ТВС в данной зоне.

3. Небольшие добавки газообразного водорода в ТВС приводят к значительному росту скорости пламени в основной и в заключительной фазах сгорания.

4. Специально введенный комплекс переменных К, равный произведению угла поворота коленчатого вала, соответствующего возникновению импульса ионного тока, и величины его амплитуды, отражает отношение нормальной и турбулентной скоростей пламени в условиях ДВС.

5. Выявлено единственное в области бедных и богатых смесей значение К, соответствующее минимальной концентрации СН в ОГ. Т.е. определен баланс влияния физико-химических свойств смеси на скорости ламинарного и турбулентного горения, соответствующий наилучшему выгоранию углеводородов в зонах КС, являющихся основными источниками поступления несгоревших углеводородов в ОГ ДВС.

6. Эмпирические уравнения, полученные на базе экспериментальных данных, позволяют прогнозировать уровень концентрации СН в ОГ в зависимости от средней скорости пламени в КС, средней скорости пламени и ионного тока в локальной зоне КС.

7. Найдены относительные значения скоростей пламени и величины ионного тока, соответствующие минимуму концентрации несгоревших углеводородов в отработавших газах.

8. Разработана методика контроля рабочего процесса и выделения СН двигателем с помощью измерения ионного тока.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ивашин, Павел Валентинович, 2004 год

1. А.Г. Рябухин, С.Н. Потоскуев и В.З. Гибадуллин "Двигатель внутреннего сгорания" А.С. СССР №1004663, 1983.

2. А.И. Мищенко. Применение водорода для автомобильных двигателей. Киев, Наукова думка, 1984.

3. Автомобильные двигатели. ДВС / Лурье В.А., Мангушев В.А., Маркова И.В., Черняк Б .Я. М.: ВИНИТИ АН СССР, 1985, т.4 t 10. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. - М.: Металлургия, 1968.

4. Аравин Г.С. Ионизация пламенных газов в условиях бомбы и двигателя. Дис. ИХФ АН СССР, 1952.

5. Будаев С.И., Ивашин П.В., Шайкин А.П. и др. Электропроводность пламени и скорость сгорания ТВС в двигателе с искровым зажиганием / Автотракторное электрооборудование № 3, 2004, с. 42 — 44.

6. В.А. Винокуров, В.А. Каминский, В.А.Фрост, И.М. Колесников. Моделирование процессов горения в двигателях внутреннего сгорания / Химия и технология топлив и масел №6, 2000, с.26 -31.

7. В.А. Звонов, Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981.

8. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ, изд./ Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, Н.Ф. Дубовкин, Л.Н. Смирнова; Под ред. Д.Ю. Гамбурга, Н.Ф. Дубовкина. М.: Химия, 1989.

9. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1972.

10. Воинов А.Н., Скороделов Д.И., Соколов Ф.П. Исследование воспламенения улеводородовоздушных смесей при адиабатическом сжатии / Кинетика и катализ, т.5, №3,1964.

11. Вопросы горения. Сборник переводных статей. М.:Металлургиздат, 1963.

12. Г. Месси, Е. Бархоп. Электронные и ионные столкновения. ИЛ. 1958.

13. Г.Н. Злотин и В.З. Гибадуллин "Двигатель внутреннего сгорания" А.С. СССР №1329273, 1987.

14. Г.Н. Злотин и В.З. Гибадуллин "Способ работы двигателя внутреннего сгорания" А.С. СССР №1625088, 1990.

15. Гайдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура. -М.: Металлургиздат, 1959.

16. Гардинер У. мл., Диксон-Льюис Г. и др. Химия горения. Под ред. У. Гардинера, мл. / Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

17. Генкин К.И. Анализ и расчеты влияния сгорания на рабочий процесс в двигателе с искровым зажиганием / Поршневые ДВС: Труды конференции. М.: Издательство АН СССР, 1956 - с. 136 -159.

18. Генкин К.И., Хазанов З.С. «Исследование механизма сгорания в двигателе. в кн.: Горение и взрыв. Материалы третьего симпозиума по горению и взрыву. М., «Наука», 1972.

19. Гибадуллин В.В. Организация рабочего процесса ДВС с внешним смесеобразованием и локальной подачей микродобавок водорода в область межэлектродного зазора свечи зажигания. Диссертация канд. техн. наук, ВолгПИ, Волгоград, 1992.

20. Городской автобус MAN с водородным двигателем / Автомобильная промышленность США №12, 1996, с. 6 9.

21. ГОСТ 8.207 76 "Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения", в кн. Основополагающие стандарты в области метрологии. - М.: Изд-во Стандартов, 1986.

22. Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др. ДВС: Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983.

23. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. А.С. Орлин, Д.Н. Вырубов, В.И. Ивин и др. М.: Машиностроение, 1970.

24. Дмитриевский А.В., Шатров Е.В. Топливная экономичность бензиновых ДВС. М.: Машиностроение, 1985.

25. Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. М.: Наука, 1964.

26. Дубовкин Н.Ф. Справочник по углеводородным топливам и продуктам их сгорания. — М.: Госэнергоиздат, 1962.

27. Жегалин О.И., Лукачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985.

28. Завадский Ю.В. Решение задач автомобильного транспорта методом имитационного моделирования. М.: Транспорт, 1977

29. Захаров Е.А. Рабочий процесс ДВС с искровым зажиганием и локальными добавками углеводородных газов в область межэлектродного зазора. Автореферат дисс. канд. техн. наук, ВолгПИ, Волгоград, 1998.

30. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ, изд.: 4.1: Пер. с англ. / Под ред. Калверта С., Инглунда Г.М. М.: Металлургия, 1988.

31. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и др. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980.

32. Злотин Г.Н., Захаров Е.А., Шумский С.Н. Эксперименальное исследование влияния локальных подач пропана на развитие начального очага горения / ВолГТУ. Волгоград, 1998. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.03.98, №717-В98.

33. Ивашин П.В., Коломиец П.В., Шайкин А.П., Строганов В.И. Электропроводность пламени, средняя скорость сгорания и концентрация несгоревших углеводородов в ОГ бензиновых двигателей / Автотракторное электрооборудование № 1-2, 2004, с. 38 39.

34. Ивашин П.В., Прокопович Т.А., Шайкин А.П., Строганов В.И. Электропроводность пламени и средняя скорость сгорания в заключительной фазе / Наука производству № 4, 2004, с. 5 7.

35. Ивашин П.В., Семченок В.В., Шайкин А.П., Влияние добавки водорода на токсичность и экономичность ДВС с искровым зажиганием / Инженер Технолог Рабочий №3, 2001, с.22-23.

36. Ивашин П.В., Шайкин А.П. Добавка водорода в ДВС с искровым зажиганием. Токсичность, экономичность. Межвузовский сборник научных трудов «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона», Тольятти 1999, с. 82-84.

37. Иноземцев Н.Н. Ионизация в ламинарных пламенах, в кн. "Стабилизация пламени и развитие процесса сгорания в турбулентном потоке" под ред. Горбунова Г.Н., Оборонгиз, 1961.

38. Инструкция по техническому обслуживаннию и эксплуатации серийного инфракрасного газоанализатора модели EIR 2000, EIR - 2105 Марки "Янако".

39. Иссерлин А.С. Основы сжигания газового топлива: Справ. Пособие. Л.: Недра, 1987.

40. К.А. Морозов Токсичность автомобильных двигателей. М.: Легион-Автодата, 2001.

41. Каменев В.Ф., Ефремов С.А. Способ управления двигателем, работающим на обедненных ТВС / Автомобильная промышленность № 34, 1995.

42. Колбенев ИЛ. Повышение энергоэкологических показателей автотракторных дизелей / Двигателестроение №12, 1987.

43. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: МАДИ(ТУ), 2000.

44. М.М. Русаков, А.П. Шайкин, В.Н. Пелипенко. Патент "Способ совершенствования процесса сгорания топлива в ДВС и система для его осуществления" №2167317 бюл. №14,2001 г.

45. М.М. Русаков, J1.H. Бортников, В.Н. Пелипенко и др. "Водород и токсичность ДВС". Международный научный семинар "Водородные технологии 21 века", С Петербург, 1997.

46. М.М. Русаков, О.А. Ахремочкин, В.Н. Пелипенко "Токсичность отработавших газов ДВС при добавке водорода". Материалы XI симпозиума по горению и взрыву "Химическая физика процессов горения и взрыва" т.1, ч.2, Черноголовка, 1996.

47. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента (в лабораториях общего физического практикума). Л.Г. Деденко, B.JI. Керженцев; Под ред. Проф. А.Н. Матвеева. М.: Изд-во Московского унта, 1977.

48. Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени. Пер. с англ./ Ред. Н.А. Чигир. М.: Машиностроение, 1981.

49. Одноцилиндровая универсальная установка УИТ-85 для определения октановых чисел топлив. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

50. Основы горения углеводородных топлив. Пер. с англ. Под ред. JI.H. Хитрина и В.А. Попова. М.: ИЛ, 1960.

51. О.А. Ахремочкин, В.Н. Гордеев, П.В. Коломиец, П.П. Тофан. Определение средней турбулентной скорости сгорания в цилиндре ДВС.

52. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Технический ВУЗ наука, образование и производство в регионе» ч.2, Тольятти, 2001.

53. П.В. Ивашин, В.В. Семченок, А.П. Шайкин. Влияние добавки водорода на токсичность и экономичность ДВС с искровым зажиганием / Инженер Технолог Рабочий №3, 2001, с.22-23.

54. Покровский Г.П. Электроника в системах топлива автомобильных двигателей. М.: Машиностроение, 1990.

55. Р.И. Мехтиев. Снижение концентрации СН в отработавших газах двигателей легкого топлива / Двигателестроение, №3, 1984, с. 4 6.

56. Результаты исследования рабочего процесса бензинового двигателя с повышенной степенью сжатия и обедненной смесью / Автомобилестроение Э-И- 1988 № 7.

57. Русаков М.М., Бортников JI.H., Шайкин А.П., Афанасьев А.Н. Водород и кафедра "Тепловые двигатели" ТГУ. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» Тольятти, 2003, с. 156-158.

58. Семенов Е.С., Соколик А.С. Исследование турбулентности в цилиндре поршневого двигателя. Известия АН СССР, 1958.

59. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1988.

60. Соколик А.С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. АН СССР, 1960.

61. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968.

62. Структура пламени. Фристом P.M., Вестенберг А.А. и др. М., Металлургия, 1969.

63. Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства М.: Энергия, 1976.

64. Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва. Издательство Московского университета, 1957.

65. Шатров Е.В. Альтернативные топлива для двигателей / Автомобильная промышленность, 1982, №2.

66. Шумский С.Н. Форсирование начальной фазы сгорания в ДВС за счет воздействия на процесс искрового воспламенения топливовоздушных смесей. Автореферат дисс. канд. техн. наук, ВолгПИ, Волгоград, 1987.

67. Щелкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. АН СССР, 1963.

68. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965.

69. Электрические измерения: Учеб. пособие для ВУЗов / В.Н. Малиновский, P.M. Демидова-Панферова, Ю.Н. Евланов и др., под ред. В.Н. Малиновского. М.: Энергоатомиздат, 1985.

70. Энгель А. Ионизованные газы. Физматгиз, 1959.

71. Agnew J.T. and Green К.A. Combust. Flame, 1970, 15, 189

72. Alik I.A., Senney L.L., Bull Т.Е., Future Automobile Fuel Economy: Technology and the Marketplace. SAE Tech. Pap. 830983, 1983.

73. Alternative Kraftstoffe, VW Dokumentation, Wolfsburg Deutschland, 1992.

74. Andersen R.W., Asik J.R. Ingitability in a fast burn, lean burn Engine. SAE Techn. Pap. Ser. 1983 № 830477.

75. Ather A. Quader, John E. Kirwan and M. James Grieve. Engine Performance and Emissions Near the Dilute Limit with Hydrogen Enrichment Using an OnBoard Reforming Strategy SAE Tech. Pap. 2003-01-1356.

76. B. Gatellier, J. Trapie, D. Herrier, J.M. Uelien, F. Galliot. Hydrocarbon Emissions of SI Engines as Influenced by Fuel Absorption-Desorption in Oil Films. SAE Paper, 902165, 1990.

77. Bergman H.K. A Highly Efficient Alcohol Vapour Aspirating Spark Ignition Engines: Neat Methanol. SAE Paper 902154,1990.

78. Calcotte H.F., King I.R. 5th Symposium (Int.) on Combustion, N.J., 1955, p. 423.

79. Carter, W. P. L., Atkinson, R. Computer Modelling Study of Incremental Hydrocarbon Reactivity, Environ. Sci. Technol., 23:864-880, 1989.

80. Clerk D. On the limits of Thermal Efficiency in Internal Combustion Motors. Proc. Instn. Civill Engrs. 1987. Vol 169.

81. Curry, S. A. Three-dimensional Study of flame Propagation in a Spark Ignition Engine. SAE Trans. 71, p. 628, 1963.

82. D.A. Hamrin and J.B. Heywood. Modelling of engine-out Hydrocarbon Emissions for Prototype Production Engines. SAE tech. pap. 950984, 1995.

83. Daniel W.A. Engine Variable Effects on Exhaust Hydrocarbon Combustion. -SAE Paper 680124, 1968.

84. Don Law, Dan Kemp, Jeff Allen, Gary Kirkpatrik and Ted Copland. Controlled Combustion in an IC-Engine with a Fully Variable Valve Train. SAE Paper 2000-01-0251,2001.

85. German Geoff J., Wood Carl G., Hess Clay C. Lean Combustion in Spark ignited Internal Combustion Engines Review. SAE Tech. Pap. Ser. - 1983 № 831217.

86. Hadjiconstantinou, N.G. and Hewood, J.B. A Model for Converting SI Engine Flame Arrival Signals into Flame Contours. SAE Paper 950813, 1995.

87. Harrington J.A., Shishu R.C. and Asik J.R. A Study of Ignition System Effects on Power, Emissions, Lean Misfire Limit, and EGR Tolerance of a Single Spark Ignition. SAE Techn. Pap. 1974 № 740188.

88. Jurgen Forster, Achim Gunter, Marcus Ketterer, Klaus Jurgen. Ion Current Sensing for Spark Ignition Engines. SAE Paper 1999-01-0204.

89. K. Kuwahara, K. Ueda, H. Ando, Mixing Control Strategy Engine Performance Improvement in a Gasoline Dir. Injection Engine. SAE 980158

90. Kaiser, E. W., Siegl, W. O., Anderson, R. W. Fuel Structure and the Nature of Engine-Out Emissions. SAE Paper 941960, 1994.

91. Kaiser, E., Adamczyk, A., and Lavoie, G. The Effect of Oil Layers on Hydrocarbon Emissions Generated During Closed Vessel Combustion, 18th International Symposium on Combustion, paper 188, 1980.

92. Lars Eriksson, Lars Nielsen and Mikael Glavenius. Closed Loop Cycle Ignition Control by Ion Current Interpretation. SAE Paper 970854, 1997.

93. Maren Thiele, Stefan Selle, Uwe Riedel, Jurgen Warnatz and Ulrich Maas. NUMERICAL SIMULATION OF SPARK IGNITION INCLUDING IONISATION. Proceedings о f the Combustion Institute, Volume 28, 2000 / pp.1177-1185.

94. Matsumoto Т., Watanabe N., Sugiura H., Ishikawa T. Development of fuel-cell hybrid vehicle / (1) SAE Tech. Paper 2002-01-0096.

95. Nicolae Apostolescu and Radu Chiriac. A Study of Combustion of Hydrogen-Enriched Gasoline in a Spark Ignition Engine. SAE 960603.

96. Nutt В., Dowd J., Holmes J. The Cost of Making Methanol Available to a National Market. SAE Paper 872063.

97. P. J. Anderson, Т. H. Ballinger. Improvements in Pd:Rh and Pt:Rh Three Way Catalysts, SAE 1999-01-0308.

98. Philip Jones, Jack S. Junday. Full Cycle Computational Fluid Dynamics Calculations in a Motored Four Valve Pent Roof Combustion Chamber and Compariso with Experiment. SAE Paper 950286, 1995.

99. R. J. Brisley, N. r. Collins, C. French, D. Morris, M. V. Twigg. Development of Advanced Platinum-Rhjodium Catalyst for Future Emissions Requirements. SAE 1999-01-3627.

100. R. Kemmler, A. Waltner, C. Schon and S. Godwin. Current Status and Prospects for Gasoline Engine Emission Control Technology Paving the Way for Minimal Emissions. SAE Tech. Pap. 2000-01-0856.

101. Raymond Reinmann, Andre Saitzkoff, and Fabian Mauss. Local Air-Fuel Ratio Measurements Using the Spark Plug as an Ionisation Sensor. SAE Paper 970856.

102. S.J. Carey , H. McCann, D.E. Winterbone and E. Clough. Near Infra-Red Absorption Tomography for Measurement of Chemical Species Distribution. 1st World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater Manchester, April 14-17, 1999.

103. Sebastien E. Gay-Desharnais, Jean-Yves Routex, Mark Holtzapple, Mehrdad Ehsani. Investigation of hydrogen carriers for fuel-cell based transportation. SAE Tech. Paper 2002-01-0097.

104. Stephen C. Bates. Flame Imaging Studies of Cycle-by-Cycle Combustion Variation in a SI Four-Stroke Engine. SAE Paper 892086, 1989.

105. Stephen Russ, Gregory Peet, and William Stockhausen. Measurements of the Effect of In-Cylinder Motion on Flame Development and Cycle-to-Cycle Variations Using an ionisation Probe Head Gasket SAE Tech. Pap. 970507.

106. Swabowski, S.J., S. Hasekmy, et al, " Ford Hydrogen Engine Powered P 2000 Vehicle", Society of Automotive Engineers, 2002-01-2043.

107. T.S. Wilson, P.J. Bryanston-Cross, K.S. Chana, P. Dunkley, T.V. Jones, P. Hannah. High Bandwidth Heat Transfer and Optical Measurements in an Instrumented Spark Ignition Internal Combustion Engine. SAE 2002-01-0747.

108. Tabaczynski R.J., Heywood J.B. and Keck J.C. SAE Trans., 1972, 83, paper 72112.

109. Timothy Т. Maxwell, Jesse С. Jones: Alternative Fuels. Society of Automotive Engineers, USA 1995.

110. Timothy V. Johnson Gasoline Vehicle Emissions SAE 1999 In Review SAE Tech Pap 2000-01-0855.

111. U. Spicher. Optical Fibre Technique as a Tool to Improve Combustion Efficiency SAE paper, 902138, 1990.

112. W.K. Cheng, D. Hamrin, J.B. Heywood, S. Hochgreb, K. Min, M. Norris. An Overview of Hydrocarbon Emissions Mechanisms in Spark-Ignition Engines. SAE Paper, 932708,1993.

113. Weimar, H.J., Topfer, G., Spicher, U. Optical Investigations on a Mitsubishi GDI-Engine in the Driving Mode. SAE paper 990504, 1999.

114. Wentworth J.T. SAE Trans., 1972, 81, paper 720939.

115. Witze, P.O. Interpretation of a Head-Gasket Ionization-Probe Measurements Using a Two-Zone Spherical Flame Model. Proceedings of International Symposium COMODIA 94, p. 453-458, 1994.

116. Y. OHYAMA. ENGINE CONTROL USING COMBUSTION MODEL. International Journal of Automotive Technology, Vol. 2, No. 2, pp. 5-62, 2001.

117. Yutaka Ohashi, Mitsuru Koiwa, Koichi Okamura and Atsushi Ueda. The Application of Ionic Current Detection System for the Combustion Control. SAE Paper 1999-01-0550.

118. Zhao, X., Mattehews, R.D. And Ellzeny, J.L. Tree-Dimensional Numerical Simulation of Flame Propagation in Spark Ignition Engines. SAE Paper 932713, 1993.

119. Погрешность определения расхода водорода

120. Погрешность газового счетчика, т.е. ошибка определения контрольного объема водорода Vh, л:1. Vh := 1 Ags := 0.05

121. Коэффициент Стьюдента: Tan := 2.57

122. Объемный расход водорода (л/с): Gvh(V,t) := —t

123. Ошибка определения объемного расхода водорода:

124. Стандартное отклонение для случайной ошибки, зависящей от ошибки определения времени расхода:-Gvh(V,t)->— —Gvh(V,t) —» — S(V,t) := (*)dt t2 dV t

125. Случайная ошибка (л/с): As(V ,t) := Tan • S(V ,t)

126. Систематическая ошибка (л/с), зависящая от ошибки определения контрольного объема:t

127. Для конкретных значений контрольного объема времени расхода:1. As(Vh,th) = 3.836 х 101. Asi(th) = 5.376 х Ю-3

128. Итак, ошибка определения объемного расхода водорода (л/с):

129. AGvh(V ,t) := As(V ,t) + Asi(t)

130. На данном режиме: AGvh(Vh,th) = 9.212 x 10-3

131. В процентном соотношении относительная ошибка: 5Gvh(V ,t) :=100.AGvh(V,t) Gvh(V.t)

132. На данном режиме: 5Gvh(Vh,th) = 8.568

133. Массовый расход водорода: Gmh := Gvh • рн

134. Погрешность определения расхода бензина

135. Ошибка определения контрольного объема бензина, л: Avf := 0.0002 При контрольном объеме Vf = 10мл , это составляет 2%

136. Контрольный объем Vf, л Vf := 0.01

137. Значения времени (с) расхода контрольного объема бензина:1. Tf :=1. Л1-ВЛ31.431.531.6317 V31Vtf := mean(Tf) mean(Tf) = 31.6var(Tf) = 0.017 sf := Vvar(Tf)1. VI

138. Объемный расход бензина (л/с): Gvf (VI ,tl) := —j

139. Ошибка определения объемного расхода бензина: Случайная ошибка (л/с):1. Asf(Vl.tl) := Tan-VI tl2sf

140. Систематическая ошибка (л/с), зависящая от ошибки определения контрольного объема: Avf1. Asif(tl) := —— (***) tl

141. Итак, ошибка определения объемного расхода бензина (л/с): AGvf(VI ,tl) := Asf (VI ,tl) + Asif(tl)

142. На данном режиме: AGvf (Vf, tf) = 9.652 x 10"

143. В процентном соотношении относительная ошибка: f/vi ti\ Ю0 • AGvf(Vl ,tl)1. V Gvf (VI ,tl)

144. На данном режиме: 6Gvf(Vf,tf) = 3.05

145. Массовый расход бензина: Gmf := Gvf • pfpf- плотность бензина постоянна, поэтому ошибка определения массового расхода бензина равна ошибке определения объемного расхода.

146. Ошибка определения массовой доли водорода в топливе:

147. Плотность водорода (г/л) на данном режиме: ph := 0.0846 Плотность бензина (г/л): pf := 7571. Gvh • ph

148. Массовая доля водорода в топливе: H(Gvh, Gvf) :=dHf(Gvh, Gvf) := -Gvh--—--pf1. Gvh • ph + Gvf • pf1. Gvh • ph + Gvf • pf)'dHh(Gvh, Gvf) := 7-—-7 Gvh ph

149. Gvh ■ ph + Gvf • pf) (Qvh. ph + Gyf. pfy

150. AH(V ,t,VI ,tl) := /(dHf(Gvh(V ,t) ,Gvf(VI ,tl)) • AGvf(VI ,tl))2 + (dHh(Gvh(V ,t) ,Gvf (VI

151. Итак, ошибка определения массовой доли водорода в топливе: AH(Vh,th,Vf,tf) = 3.205 х 10"3

152. Ошибка определения коэффициента избытка воздуха а

153. Плотность воздуха для данных условий (г/л): ра := 1.0624

154. Объемный расход воздуха (л/с) в условиях впускного трубопровода: Gva := 2.9

155. Массовый расход воздуха: Ga(V ,t) := (Gva Gvh(V ,t)) • pa

156. Стехиометрические соотношения (масс.) If := 14.96 lh := 34.78для бензина и для водорода:1. Gva — Gvh) • pa

157. Коэффициент избытка воздуха a (Gvf, Gvh) :=определяется: Gvf • pf • If + Gvh • ph • lhdaf(Gvf ,Gvh) := -(Gva Gvh)--—--pf • If

158. Gvf • pf • If + Gvh ■ ph • lh)2dah(Gvf, Gvh) := -—-7 (Gva - Gvh) pa

159. Gvf • pf • If + Gvh • ph • lh) (Gvf . pf. lf + Gvh • ph • lh)2

160. Aa(V,t,Vl,tl) := V(daf(Gvf(Vl,tl),Gvh(V,t))-AGvf(Vl,tl))2 + (dah(Gvf(Vl,tl),GvhC Aa(Vh,th,Vf,tf) = 0.023

161. Таким образом, получены ошибки определения: Коэффициента избытка воздуха: Да = 0.023 массовой доли водорода в топливе: АН = 0.0032