.

Дія електричного поля на процес згорання (реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1588
Скачать документ

Реферат на тему:

Дія електричного поля на процес згорання

Аналіз традиційних шляхів тюнінга двигуна, розглянутих вище, показує, що
їх можливості або практично повністю вичерпані, або пов’язані з істотним
збільшенням матеріальних витрат. Всі названі шляхи направлені в
основному на створення сприятливіших умов для процесу згорання в двигуні
або на виправлення результатів, отриманих в процесі згорання, але сам
процес згорання практично не зачіпають.

В зв’язку з цим останніми роками намітилися достатньо нові напрями, які
отримують все більш повне теоретичне і практичне підтвердження, – це
застосування в двигунах електричних і магнітних полів, а також
електричних розрядів.

Відомо, що іони кисню мають дуже високу хімічну активність. Проте спроби
застосування електричних розрядів, наприклад, з метою іонізації
повітряного потоку при русі його по впускному тракту ськолько-лібо
помітного результату з погляду поліпшення згорання поки що не дали.
Основна причина цього криється в тому, що час існування іонізованих
частинок кисню значно менший, ніж час, за який ці частинки досягають
циліндра.

Найбільш перспективним з цих напрямів представляється застосування
електричного поля високої напруженості (ЕПВН) безпосередньо в камері
згорання двигуна. Така оцінка заснована на тому, що ЕПВН дозволяє
ефективно впливати на процеси в циліндрі двигуна, завдяки чому
створюються передумови для управління процесом згорання.

Виконані в другій половині XX століття дослідження показали, що істотну
роль в процесі згорання вуглеводневих палив грає іонізація газів як у
фронті полум’я, так і в зоні продуктів згорання. Стисло пояснимо суть
іонізації і покажемо, на чому заснована можливість використання цього
явища.

Іонізація газів вимагає істотних витрат енергії. Потенціали іонізації
більшості атомів і молекул вуглеводневих палив знаходяться в межах
4…20 ев (електронвольт). При цьому найменше значення потенціалу
іонізації (4,35 ев) має атомарний вуглець.

З безлічі процесів, ведучих до іонізації, найбільш значущими є іонізація
при зіткненні, передача електрона, іонізація при передачі енергії
збудження і хемоїонізация. При горінні вуглеводневих палив мають місце
всі названі види іонізації. Крім того, багато частинок, що виникають в
процесі згорання, здатні утворювати негативні іони. Оскільки реакції
захоплення електрона носять екзотермічний характер, то має місце
дисипація енергії, що накладає певні обмеження на механізм реакцій
такого типу. Схожим із захопленням електрона є процес передачі заряду,
який у разі реакції між іонами і молекулами може супроводжуватися
хімічним перегрупуванням.

Вважається, що у разі зіткнення молекул (частинок) з електронами
іонізація молекул (частинок) починається з моменту, як тільки енергія
електронів перевищить потенціал іонізації. Максимальна ефективність
іонізації для молекул CO, NO, O2, C2H2, H2 і інших досягається при
енергії електронів приблизно 100 ев.

У разі зіткнення з атомами і іонами критична енергія, при якій
починається іонізація, вище, ніж у разі зіткнення з електронами. При
цьому максимум іонізації спостерігається при енергіях близько 103…104
ев.

Типові процеси горіння характеризуються енергією від 0,1 до 1,0 ев. Отже
при цьому зіткнення частинок з електронами ефективніші, ніж їх зіткнення
з молекулами, що викликають іонізацію.

Іонізація шляхом передачі енергії збудження має місце, коли одна з
цастіц віддає, а інша приймає енергію збудження, внаслідок чого
приймаюча частинка іонізується.

Хемоїонізация виникає при хімічному перегрупуванні, в результаті якого
виділяється енергія, що викликає іонізацію початкових частинок. Хімічні
реакції перегрупування носять екзотермічний характер, протікають з
високою швидкістю і грають дуже важливу роль в реакційних зонах
вуглеводневих пламен.

При згоранні вуглеводневих палив сильний вплив на іонізацію полум’я
надає термоелектронна емісія. Це явище виникає при високих температурах,
коли енергія електронів стає достатньою для того, щоб вони могли
покинути поверхню твердих частинок. В результаті термоелектронної емісії
частинки набувають позитивного заряду. У вуглеводневих пламенах до таких
частинок слід віднести, перш за все, частинки вуглецю (сажа). При
температурі 1880 °С, характерною для камери згорання дизеля, унаслідок
емісії електронів з поверхні частинок вуглецю за час не більше 10-3 мс
створюється рівноважна концентрація електронів, що досягає 1010
электрон/см3.

Оскільки концентрація заряджених частинок в процесі згорання дуже
висока, представляється можливим впливати на ці частинки за допомогою
ЕПВН. При цьому процес емісії електронів з поверхні продуктів неповного
згорання, зокрема частинок вуглецю, інтенсифікувався, що супроводжується
збільшенням їх позитивного заряду. Електрони, що покинули частинки,
спрямовуються до позитивно зарядженого електроду, і їх рівноважна
концентрація не досягається. У свою чергу частинки, випускання
електронів, що придбали в результаті, позитивний заряд, спрямовуються до
негативного електроду, захоплюючи при цьому за собою і нейтральні
частинки. Це явище відоме під назвою “Електронного вітру Четтока” або
електронного вітру.

?

?

`

b

?

b

?????????\?пруженості електричного поля, що забезпечує найбільшу
інтенсивність електронного вітру. Що виникає під дією ЕПВН рух частинок
турбулізіруєт полум’я, внаслідок чого різко зростає його поверхня і
загальна швидкість згорання палива. Стосовно двигуна це означає, що за
один і той же час в камері згорання можна спалити значно більше палива і
тим самим збільшити потужність двигуна.Наявність ефекту турбулізації
полум’я при дії на нього ЕПВН підтверджене дослідами.

Досліди проводилися на відкритому дифузійному полум’ї, що утворюється
при згоранні дизельного палива. При цьому варіювалися форма електродів і
величина напруги, що подавалася на них, що дозволило також виявити вплив
форми і напруженості створюваного електричного поля на інтенсивність
процесу згорання. Досліди дозволили встановити, що найбільший ефект
турбулізації полум’я виникає при дії електричним полем на зону у
підстави фронту дифузійного полум’я, де відбувається утворення
заряджених частинок.

При цьому емісія продуктів неповного згорання у вигляді кіптяви,
утворюваного частинками сажа за відсутності електричного поля, практично
припиняється, що указує на повніше вигорання палива за наявності ЕПВН. У
двигуні це неминуче приводить до підвищення його економічності і
зменшення емісії продуктів неповного згорання з ОГ. У дизелі, крім того,
турбулізація полум’я гарантує якісніше перемішування пари палива з
повітрям. Це дозволяє створити умови для повного згорання поданого в
циліндр палива при меншому коефіцієнті надлишку повітря і, можливо,
відмовитися від наддуву при незначному форсуванні двигуна.

Найбільш ефективний вплив на процес згорання в циліндрі двигуна може
бути досягнутий за умови, коли всі зони об’єму камери згорання
знаходяться в електричному полі однаково високій напруженості. Добитися
виконання цієї умови можна шляхом додання позитивному електроду форми,
при якій його поверхня буде рівновіддалена від негативно заряджених
поверхонь камери згорання при положенні поршня у верхній мертвій точці.
Цей висновок також підтверджений при моделюванні геометрії камери
згорання двигуна за допомогою електродів різної форми.

Пропоноване рішення гарантує ефективний вплив на процес згорання в
двигуні як із зовнішнім, так і з внутрішнім смесеобразованієм. Проте при
цьому слід усвідомлювати те, що реалізація даного рішення зв’язана з
деякою зміною конструкції головки циліндрів.

При проведенні досліди було відмічено також, що зменшення загальної
кількості частинок сажів, що утворюються, при дії на дифузійне полум’я
ЕПВН виявляється не тільки в зменшенні кількості кіптяви, але і в
сильному зменшенні свічення полум’я. Останнє неминуче пов’язане із
зменшенням його випромінюючої здатності, що безумовно позначиться на
зменшенні радіаційного теплового потоку до поверхонь камери згорання,
який в сучасних дизелях може досягати 30% від сумарного теплового
потоку. Апріорі можна стверджувати, що зменшення теплоотвода до деталей
камери згорання за рахунок зменшення радіаційної складової буде
істотнішим, ніж підвищення теплоотвода за рахунок збільшення
конвективної складової теплового потоку із-за турбулізації процесу
згорання в результаті дії ЕПВН.

Управління процесом згорання за допомогою ЕПВН

Управління здійснюється таким чином. При роботі двигуна постійна напруга
від акумуляторної батареї 3 подається на регулятор постійної напруги 4,
який залежно від кількості що подається в камеру згорання горючої суміші
або палива автоматично регулює величину напруги, що подається на
перетворювач постійної напруги в змінне. Цим визначається амплітуда
імпульсів напруги, що генеруються, подаються на первинну обмотку
трансформатора, що підвищує, 6, і, отже, величина змінної високої
напруги, що поступає з вторинної обмотки трансформатора, що підвищує, на
випрямляч 7, що перетворює змінну напругу в постійну.

Далі висока постійна напруга поступає в комутатор 8, що включає високу
напругу на позитивний електрод 2 камери згорання 1 відповідно до порядку
роботи циліндрів двигуна. Це виключає можливість короткого замикання між
клапанами і розташованим в камері згорання позитивним електродом 2 (при
наближенні до електроду клапанів в процесі очищення і наповнення
циліндрів) і гарантує наявність високої напруги на електродах тієї
камери, де відбувається згорання.

У разі 2-тактных двигунів з прямоточний-щілинним або петлевим
продуванням циліндрів наявність комутатора 6 не є обов’язковим, що
істотно спрощує і без того достатньо просту схему управління.

Застосування описаного пристрою на двигуні дозволяє досягти наступних
основних результатів:

підвищити потужність за рахунок збільшення кількості палива, що згорає в
камері;

збільшити економічність за рахунок зниження неповноти згорання палива;

зменшити викид продуктів неповного згорання з ОГ в атмосферу за рахунок
повнішого вигорання палива;

забезпечити повне вигорання палива в дизелі при менших значеннях
коефіцієнта надлишку повітря, за рахунок чого частково вирішити проблему
необхідності надуву при незначному форсуванні двигуна.

Безперечними достоїнствами двигуна, обладнаного названим пристроєм, є
простота схеми управління, малі габарити пристрої, що не перевищують в
цілому габаритів акумуляторної батареї, застосування для його
виготовлення доступних деталей і незначна споживана потужність пристрою.

Джерело: pajero.us

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение
    Заказать реферат
    UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019