4.1.4 Влияние степени сжатия на продолжительность процесса сгорания топливно-воздушной смеси
Для оценки влияния степени сжатия на продолжительность сгорания в основной фазе сгорания использованы относительные, значения продолжи-
На рисунке 4.4 показано изменение относительной продолжительности сгорания от изменения состава смеси а.
Анализ результатов показал, что обеднение смеси увеличивает продолжительность первой и второй фазы сгорания. Так при обеднении смеси с a = 1 до a = 1.3 увеличение продолжительности первой и второй фазы сгорания составило 120%, и 35% соответственно. Это показывает влияние ламинарной скорости сгорания на продолжительность первой и второй фаз сгорания. Ламинарная скорость сгорания уменьшается, следовательно, с обеднением смеси продолжительность первой и второй фазы увеличивается. Следует также отметить, что сгорание в первой фазе протекает по законам мелкомасштабной турбулентности [30, 106], а во второй фазе при крупномасштабной, следовательно, влияние уменьшения ламинарной скорости распространения пламени при обеднении смеси, больше сказывается на первой фазе сгорания. Из рисунка 4.4 видно, что с обеднением смеси продолжительность третьей фазы увеличивается, причем значительно, так при обеднении смеси с а = 1 до а = 1.3, продолжительность третьей фазы возросла на 280%. Это связано, во-первых, с уменьшением ламинарной скорости распространения пламени из- за обеднения смеси. Во-вторых, уменьшение ламинарной скорости распространения пламени увеличивает продолжительность первой и второй фаз сгорания, тем самым, все больше смещая третью фазу сгорания в зону расширения.тельности основной фазы сгорания. Относительная продолжительность протекания данной фазы сгорания равна отношению времени t для данной степени сжатия к времени t(c=5), соответствующего работе со степенью сжатия 5, при сохранении всех других параметров влияющих на скорость сгорания ТВС, т.е.
(4.10)
t
оси, 0 но е ^осн^осн, с- 5
0 96 -—
О Степень сжатия 7 о Степень сжатия 8
0 94
0 92
о 09? п—
х и о
0 88 г
0 86
084
Рисунок 4 5 - Относительная продолжительность сгорания при изменении степени сжатия для основной фазы по составу смеси а, режим работы: п = 600 мин'1, УОЗ =
13° ПКВ, без водорода.
Исследование влияние степени сжатия на продолжительность сгорания ТВС, показало, что в основной фазе сгорания увеличение степени сжатия приводит к уменьшению продолжительности основной фазы сгорания, что показано на рисунке 4.5.
При этом влияние степени сжатия на третью фазу сгорания в ходе проведения экспериментов, не выявлено. Уменьшение продолжительности основной фазы сгорания, для а = 1 при увеличении степени сжатия с 5 до 7 и 8 составило, 7.2 % и 12.2% соответственно, а для а = 1.3 - 10.3% и 14.6% соответственно. Как видно влияние степени сжатия на продолжительность основной фазы увеличивается при обеднении смеси. Это объясняется повышением давления и температуры смеси при увеличении степени сжатии, что уменьшает продолжительность, как первой, так и второй фазы сгорания. Что позволяетДля первой фазы:
осуществлять сгорание в основной фазе при меньшем объеме КС вблизи к ВМТ, следовательно, влияние расширения и уменьшения турбулентности при сгорании за ВМТ будут не так сильно сказываться на продолжительности сгорания в основной фазе при обеднении смеси.
4.1.5 Влияние добавляемого водорода на продолжительность процесса сгорания ТВС
Для обобщения выявленных особенностей процесса сгорания при добавке водорода в ТВС на продолжительность сгорания в первой, второй и третьей фазах сгорания использованы относительные значения продолжительности исследуемых фаз сгорания. Относительная продолжительность протекания данной фазы сгорания равна отношению времени t для данного количества добавляемого водорода к времени t(H=o%), соответствующего работе без добавок водорода, при сохранении всех других параметров влияющих на скорость сгорания ТВС, т.е.
Для первой фазы:
Tl,0noH = Ti/lljH=0%. (4.11)
Для второй фазы:
к, о по н = н=о% (4.12)
Для третьей фазы:
т3,0по Н = Т3/т3)Н=0% (4-13)
Относительная продолжительность первой фазы сгорания от добавки водорода по составу смеси а показана на рисунке 4.6. Из рисунка видно, что с добавлением водорода продолжительность первой фазы сокращается, так для а = 1 относительное уменьшение продолжительности сгорания при добавке 1%, 3% и 5% водорода в ТВС составило 6%, 13% и 18%, а для а = 1.3 - 6%, 16% и 24%, соответственно. Обеднение смеси повышает влияние, добавки водорода, на уменьшение продолжительности первой фазы сгорании.
Как уже отмечалось, водород обладает высокими диффузионными способностями, и при горении является активным радикалом, определяющими начало цепной реакции горения. Это позволяет повысить скорость химических реакций в очаге пламени, тем самым, сократив продолжительность первой фазы сгорания и этот эффект становится более заметен на бедных смесях, где процесс горения менее активен и интенсивность тепловыделения меньше.0,7 t
Д 1 фаза-3% О 1 фаза-5% Ж 1 фаза-6%
0,6
1,4
1,5
12 Q 1,3 Рисунок 4.6 - Относительная продолжительность первой фазы сгорания от добавки водорода по составу смеси а, режим работы: п = 900 мин'1, УОЗ = 13
Относительная продолжительность второй фазы сгорания от добавки водорода по составу смеси а показана на рисунке 4.7-а. Из рисунка видно, что с добавлением водорода продолжительность второй фазы сокращается, так для а = 1 относительное уменьшение продолжительности сгорания при добавке 1%, 3% и 5% водорода в ТВС составило 5%, 8.5% и 10%, а для а = 1.3 - 8%, 14% и 24%, соответственно. Таким образом, получено, что с обеднением смеси и увеличением количества добавляемого водорода влияние водорода на сокращение продолжительности второй фазы увеличивается. Это объясняется высокими диффузионными способностями водорода, позволяющими повысить скорость химических реакций во фронте турбулентного пламени.
Относительная продолжительность третьей фазы сгорания от добавки водорода по составу смеси а приведена на рисунке 4.7-6. Из рисунка видно, что с добавлением водорода продолжительность третьей фазы сокращается, так для а = 1 относительное уменьшение продолжительности сгорания при добавке 1%, 3% и 5% водорода в ТВС составило 16%, 33% и 40%, а для а = 1.3 - 20%, 41% и 55%, соответственно. При обеднении смеси и увеличения количества добавляемого водорода, влияние добавки водорода на продолжительность третьей фазы сгорания увеличивается. Такой эффект вызван активизацией процесса горения добавками свободного водорода.
Ж 2 фаза 6%
1.1
1,2 «
а)
1,4
0,5 - 1
1,5
—t 1,3
1,5
Рисунок 4 7 - Относительная нродо—сть Ф—* отводорода по составу смеси а, режим работы: п = 900 мин , УОЗ 13.
а) Для второй фазы сгорания; б) Для третьей фазы сгорания.
водород увеличивает скорость распространения ламинарного фронта „л Jh иоеь1т устойчивость процесса срания, снижает количество об-
рывов цепей химических реакции и
обладает высокими диффузионными свои-
ствами, поэтому этот эффект становится более заметен на бедных смесях, где сгорание становится достаточно неустойчивым. Причем, так как с обеднением смеси продолжительность сгорания в первой и второй фазах увеличивается, то сгорание в третьей фазе происходит при больших объемах рабочей полости цилиндра, при снижении давления и температуры в КС.