Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Влияние химического состава hythane на давление в камере сгорания двигателя

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.10-12.036-042

Полный текст:

Аннотация

Анализировалось влияние химического состава композитного топлива hythane (смеси природного газа с водородом) на давление в камере сгорания двигателя. Обзор литературы показал актуальность использования hythane в транспортной энергетике, а также выявил научные работы, посвященные изучению влияния hythane на экологические и тягово-динамические характеристики двигателя. Собственные исследования проводились на одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Варьируемыми факторами в экспериментах являлись: частота вращения коленчатого вала двигателя (600 мин-1и 900 мин-1), коэффициент избытка воздуха и концентрация водорода в природном газе, составляющая 29 %, 47 % и 58% (по объему). Показано, что в режиме холостого хода и близким к нему частотам вращения коленчатого вала двигателя максимальное давление в камере сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха и доли водорода в топливовоздушной смеси – чем беднее топливовоздушная смесь и выше содержание водорода, тем интенсивнее рост давления. Позитивное влияние водорода на давление объясняется тем, что добавление водорода способствует увеличению теплоты сгорания топлива и скорости распространения пламени. В результате при сгорании выделяется больше тепла, а само топливо сгорает в меньшем объеме. Установлено, что добавление водо-рода может обеспечить устойчивое сгорание бедной топливовоздушной смеси без потерь мощности двигателя. Кроме того, показано, что несмотря на изменение скоростного режима двигателя, количества добавленного водорода, коэффициента избытка воздуха, вида топлива (природный газ и бензин) сохраняется степенная зависимость максимального давления в цилиндре двигателя от объема камеры сгорания. Обработка и анализ результатов зарубежных и отечественных исследований продемонстрировали, что выявленные авторами данной статьи закономерности применимы для двигателей разных конструкций, работающих в разных скоростных режимах и использующих разное углеводородное топливо. Представленные результаты исследования позволяют сократить временные и материальные затраты при создании новых энергетических установок, использующих hythane и соответствующих современным требованиям по мощности, экономичности и токсичности.

Об авторах

А. П. Шайкин
Тольяттинский государственный университет
Россия

Александр Петрович Шайкин - доктор технических наук, профессор

д. 14, ул. Белорусская, Тольятти, 445667



И. Р. Галиев
Тольяттинский государственный университет
Россия

Ильдар Ринатович Галиев - кандидат технических наук, доцент

д. 14, ул. Белорусская, Тольятти, 445667



Список литературы

1. Basshuysen, R.V. Internal Combustion Engine / R.V. Basshuysen. – New York: SAE International, 2016. – 1130 p.

2. Иванникова, Е.М. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / Е.М. Иванникова, В.Г. Систер, В.Г. Чирков // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». – 2014. – № 13. – С. 35‒44.

3. Бризицкий, О.Ф. О перспективах перевода двигателестроения на водородсодержащее топливо / О.Ф. Бризицкий, В.Я. Терентьев, В.В. Барелко // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). ‒2014. ‒ № 20. ‒С. 95‒102.

4. Sandalcı, T. Effect of hythane enrichment on per-formance, emission and combustion characteristics of an CI engine / T. Sandalcı, S. Galata, Y. Karagoz // International Journal of Hydrogen Energy. ‒2019.‒No. 5.‒ P. 3208‒3220.

5. Tangoz, S. The effect of hydrogen on the performance and emissions of an SI engine having a high compression ratio fuelled by compressed natural gas / S. Tangoz, N. Kahraman, S. Akansu // International Journal of Hydrogen Energy. ‒ 2017. ‒ No. 5. ‒ P. 25766‒25780.

6. Столяревский, А.Я. Технология производства водородометановой смеси для автотранспорта и энергетики / А.Я. Столяревский // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология»(ISJAEE). ‒2009. ‒ № 5. ‒ С. 8‒16.

7. Talibi, M. Influence of combusting methane-hydrogen mixtures on compression–ignition engine exhaust emissions and in-cylinder gas composition / M. Talibi, R. Balachandran, N. Ladommatos // International Journal of Hydrogen Energy. ‒ 2017. ‒ No. 4. ‒ P. 2381‒2396.

8. Verma, G. Experimental investigations of combustion, performance and emission characteristics of a hydrogen enriched natural gas fuelled prototype spark ignition engine / G. Verma, R. Prasad, R. Agarwal // Fuel.‒ 2016. ‒ No. 178. ‒ P. 209‒217.

9. Laget, O. Combining experimental and numerical investigations to explore the potential of downsized en-gines operating with methane/hydrogen blends / O. La-get, S. Richard, D. Serrano // International Journal of Hydrogen Energy. ‒ 2012.‒No. 15.‒ P. 11514‒11530.

10. Shaikin, A.P. Relationship of flame propagation speed for methane–hydrogen fuel of the internal combustion engine with parameters combustion engine with parameters of ion current and hydrogen concentration / A.P. Shaikin, I.R. Galiev // Russian Aeronautics. ‒ 2016. ‒ No. 2. ‒ P. 249‒253.

11. Barlow, T.D. A reference book of driving cycles for use in the measurement of road vehicle emissions / T.D. Barlow. – United Kingdom, 2014. – 284 p.

12. Sudarmanta, B. Influence of Bioethanol Gasoline Blended Fuel on Performance and Emissions Cha-racteristics from Port Injection Sinjai Engine 650 cc / B. Sudarmanta // Applied Mechanics and Materials. – 2014. ‒ No. 7. – P. 273–280.

13. Platts, D. Commissioning and Testing a Liquid Petroleum Gas fuel system / D. Platts. – University of Leicester, 2012. – 12 р.

14. Ceper, B.A. Usability of hydrogen–natural gas mixtures in internal combustion engines / B.A. Ceper. –Erciyes Unversity, 2009. – 312 p.

15. Gao, Z. Investigation on characteristics of ionization current in a spark-ignition engine fueled with natural gase hydrogen blends with BSS de-noising method / Z. Gao, X. Wu, H. Gao // International journal of hydro-gen energy. – 2010. – No. 35. – P. 12918–12929.

16. Ma, F. Hydrogen-enriched compressed natural gas as a fuel for engines / F. Ma, N. Naeve, M. Wang, L. Jiang. – Natural Gas, 2010. – 606 p.

17. Mohammed, S.E. Analysis of engine characteristics and emissions fueled by in-situ mixing of small amount of hydrogen in CNG / S.E. Mohammed, M.B. Baharom, A.R. Aziz // Hydrogen Energy. – 2011. ‒No. 36. – Р. 4029‒4037.

18. Дерячев, А.Д. Эмпирическая модель оценки концентрации оксидов азота при добавке водорода в ТВС двигателей с искровым зажиганием / А.Д. Дерячев. – Тольятти, 2015. – 150 с.

19. Neguresscu, N. Aspects of using hydrogen in SI engine / N. Neguresscu, C. Pana, A. Cernat // UPB Scientific Bulletin, Series D: Mechanical Engineering. – 2012. ‒No. 1. – Р. 11‒20.

20. Бортников, Л.Н. Состав продуктов сгорания бензоводородовоздушных смесей в сферической камере постоянного объема / Л.Н. Бортников [и др.] // Химическая физика. – 2011. ‒ № 1. ‒ С. 56–65.


Для цитирования:


Шайкин А.П., Галиев И.Р. Влияние химического состава hythane на давление в камере сгорания двигателя. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019;(10-12):36-42. https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.10-12.036-042

For citation:


Shaikin A.P., Galiev I.R. Effect of Chemical Hythane Composition on Pressure in Combustion Chamber of Engine. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2019;(10-12):36-42. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.10-12.036-042

Просмотров: 127


ISSN 1608-8298 (Print)