РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА СМЕСИ БЕНЗИНА С ВОЗДУХОМ, ОБОГАЩЕННОЙ ВОДОРОДОМ

Изучено влияние добавок водорода на рабочий процесс бензинового двигателя внутреннего сгора- ния поршневого типа. Построена индикаторная диаграмма и дан анализ работы поршневого двигателя на бензинвоздушных смесях, обогащенных водородом в размере 0…20 % от объема поступающего в двигатель воздуха. Показана возможность получения удовлетворительных показателей при работе на бензине с добавками водорода. Исследовано изменение работы двигателя в зависимости от коэффициента избытка окислителя. Установлено, что коэффициент избытка окислителя, при котором достигается максимум индикаторного давления, смещается в область бедных смесей. При обогащении смеси водородом в размере 20 % от объема воздуха максимум индикаторного давления, равный pimax = 5,3…5,8 МПа, достигается при α = 1,15…1,25, а при 10%-ной добавке водорода имеет место максимум pimax = 4,9…5,2 МПа при α = 1,05…1,10 против pimax = 4,7…5,1 МПа при α = 0,90…0,95 для чистого бензина. По индикаторной диаграмме изучена динамика внутрицилиндровых параметров при обогащении смеси водородом. Так, при 20%-ной добавке водорода среднее индикаторное давление падает на 12…19 %, несмотря на некоторое возрастание максимального давления цикла (на 3…18 %), по сравнению с работой на бензине, что ведет к пропорциональному снижению как индикаторной мощности двигателя, так и индикаторного КПД.

поршневой двигатель, бензин, водород, индикаторная диаграмма, индикаторное давление, коэффициент избытка окислителя

1. Andrea, T. D. The addition of hydrogen to a gasoline-fueled SI engine / T. D. Andrea, P. F. Henshaw, D. S.-K. Ting // Int. J. Hydrogen Energy. – 2004. – Vol. 29, № 14. – P. 1541–1552. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.02.002

2. De Boer, P. C. T. Performance and emission of hydrogen fueled internal combustion engines / P. C. T. De Boer, W. J. McLean, H. S. Homan // Int. J. Hydrogen Energy. – 1976. – Vol. 1, Iss. 2. – P. 153–172. https://doi.org/10.1016/0360-3199(76)90068-9

3. Internal combustion engines fueled by natural gas–hydrogen mixtures / S. O. Akansua [et al.] // Int. J. Hydrogen Energy. – 2004. – Vol. 29, Iss. 14. – P. 1527–1539. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.01.018

4. Karim, G. A. Methane-hydrogen mixtures as fuels / G. A. Karim, I. Wierzba, Y. Al-Alousi // Int. J. Hydrogen Energy. – 1996. – Vol. 21, Iss. 7. – P. 625–631. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.01.018

5. Ogden, J. M. A comparison of hydrogen, methanol and gasoline as fuels for fuel cell vehicles: implications for vehicle design and infrastructure development / J. M. Ogden, M. M. Steinbugler, T. G. Kreutz // J. Power Sources. – 1999. – Vol. 79, Iss. 2. – P. 143–168. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(99)00057-9

6. Renewable energy systems based on hydrogen for remote applications / K. Agbossou [et al.] // J. Power Sources. – 2001. – Vol. 96, Iss. 1. – P. 168–172. DOI: 10.1016/S0378-7753(01)00495-5

7. Scenarios for a clean energy future / M. A. Brown [et al.] // Energy Policy. – 2001. – Vol. 29, Iss. 14. – P. 1179–1196. https://doi.org/10.1016/S0301-4215(01)00066-0

8. Ricardo, H. R. The High-Speed Internal Combustion Engine / H. R. Ricardo. – Glasgow: Blackie Publ., 1953. – 435 p.

9. Хмыров, В. И. Исследование рабочего процесса поршневого двигателя на водородно-воздушных смесях / В. И. Хмыров, Б. Е. Лавров // Тр. Ин-та энергии АН Каз. ССР: сб. науч. тр. – Алма-Ата: Наука КазССР, 1958. – Т. 1. – С. 17–25.

10. Ассад, М. С. Продукты сгорания жидких и газообразных топлив: образование, расчет, эксперимент / М. С. Ассад, О. Г. Пенязьков. – Минск: Беларус. навука, 2010. – 305 с.

11. Горение водородсодержащих смесей в модели камеры сгорания ДВС / М. С. Ассад [и др.] // Инженерно-физический журнал. – 2009. – Т. 82, № 6. – С. 1031–1045.

12. Анализ работы поршневого двигателя на водороде / И. Л. Варшавский [и др.] // Изв. Высш. учеб. заведений. Машиностроение. – 1977. – № 10. – С. 110–114.

13. Ассад, М. С. Особенности работы двигателя внутреннего сгорания на водородсодержащих топливах / М. С. Ассад, О. Г. Пенязьков // Инженерно-физический журнал. – 2010. – Т. 83, № 4. – С. 814–820.