Îmbunătățirea parametrilor ecologici și de performanță a motoarelor rotative tip. Wankel prin adaos de hidrogen la combustibilul de bază

Abstract

Obiectivul elaborării acestei lucrări este efectuarea studiului privind îmbunătățirea parametrilor ecologici și de performanță a motoarelor rotative tip Wankel prin adaos de hidrogen, sub formă de aditivi, cu concentrație diferită, la combustibilul de bază. Pentru a atinge acest obiectiv, a fost efectuată o analiză aprofundată a cauzelor arderii incomplete a combustibilului în camerele motoarelor rotative, caracteristicile funcționării motoarelor cu piston și cu piston rotativ pe hidrogen, efectul aditivilor liberi de hidrogen asupra arderii amestecurilor de hidrocarburi-aer în motoarele cu piston și camerele de ardere cu volum constant. Rezultatele cercetărilor privind îmbunătățirea organizării procesului de

ardere în motorul rotativ (MR) tip. Wankel au fost revizuite critic. Metodele de luare în considerare a influenței aditivilor de hidrogen la amestecul principal combustibil-aer asupra procesului de propagare a flăcării, inclusiv în condițiile distribuției inegale a hidrogenului în amestecul combustibil-aer, au fost fundamentate și implementate în cadrul și baza standului elaborat în cadrul „VolgSTU”, Rusia. Cu ajutorul modelului matematic creat, a fost efectuat un studiu teoretic al efectului aditivilor liberi de

hidrogen asupra completitudinii arderii combustibilului și s-au obținut estimări cantitative ale cantității de aditivi de hidrogen care asigură acoperirea completă a flăcării spațiului camerei de lucru a motorului. În acest caz, s-au utilizat valorile vitezelor normale de propagare a flăcării laminare în amestecurile combustibil-aer cu aditivi de hidrogen obținute în timpul experimentelor special efectuate pe o instalație cu o cameră de ardere cu volum constant. Oportunitatea distribuției inegale a aditivului de hidrogen pe volumul camerei de lucru a MR este justificată teoretic. Au fost efectuate experimente pe MR tip. Wankel VAZ-311, care au confirmat rezultatele studiilor teoretice și au făcut posibilă evaluarea gradului de influență a aditivilor liberi de hidrogen asupra consumului specific de combustibil și a conținutului de hidrocarburi nearse în gazele de eșapament la diferite moduri de funcționare ale acestui MR și cu diferite ajustări ale compoziției amestecului combustibil-aer.

Prin urmare, efectul aditivilor de hidrogen liber în amestecul principal combustibil-aer asupra indicatorilor MR tip.Wankel în timpul funcționării sale sub sarcină parțială și moduri de ralanti a fost studiat teoretic și experimental. A fost determinată cantitatea minimă necesară de aditiv de hidrogen pentru arderea completă a combustibilului în MR la diferite moduri de funcționare. Se propune și se implementează o metodă de stratificare a încărcăturii combustibil-aer de-a lungul camerei de ardere MR pentru a reduce cantitatea de adaos de hidrogen necesară pentru arderea completă a combustibilului principal. Se determină caracteristicile influenței aditivilor de hidrogen de diferite dimensiuni asupra conținutului produselor de ardere incomplete din gazele de eșapament ale MR în timpul sărăcirii amestecului combustibil-aer.

Prezenta lucrare conține 4 capitole; 103 pagini; 107 figuri; 4 tabele și 89 surse bibliografice.

The objective of this paper is to carry out the study on improving the ecological and performance parameters of rotary engines type Wankel by adding hydrogen, in the form of additives, with different concentration, to the base fuel.To achieve this goal, a thorough analysis was carried out of the causes of incomplete combustion of fuel in the chambers of rotary engines, features of the operation of PISTON and rotary piston engines on hydrogen, the effect of free hydrogen additives on the combustion of hydrocarbon-air mixtures in piston engines and combustion chambers of constant volume. Research results on improving the organization of the combustion process in the rotary engine (MR) type. Wankel were critically reviewed. The methods for taking into account the influence of hydrogen additives to the main fuel-air mixture on the flame propagation process, including in the conditions of uneven distribution of hydrogen in the fuel-air mixture, were substantiated and implemented in the framework and basis of the stand developed in the framework of "VolgSTU", Russia. With the help of the created mathematical model, a theoretical study of the effect of free hydrogen additives on the completeness of fuel combustion was carried out, and quantitative estimates of the amount of hydrogen additives that ensure the full coverage of the flame of the space of the engine working chamber were obtained. The expediency of uneven distribution of the hydrogen additive on the volume of the working Chamber of the MR is theoretically justified. Experiments were conducted on Mr tip. Wankel VAZ-311, which confirmed the results of theoretical studies and made it possible to assess the degree of influence of free hydrogen additives on specific fuel consumption and the content of unburned hydrocarbons in exhaust gases at different operating modes of this MR and with various adjustments in the composition of the fuel-air mixture.

Hence the effect of free hydrogen additives in the main fuel-air mixture on Mr type indicators.Wankel during its operation under partial load and idle modes has been studied theoretically and experimentally. The minimum required amount of hydrogen additive for complete combustion of fuel in MR at various operating modes was determined. A method of layering the fuel-air charge along the Mr combustion chamber is proposed and implemented in order to reduce the amount of hydrogen addition required for the complete combustion of the main fuel. The features of the influence of hydrogen additives of various sizes on the content of incomplete combustion products in the exhaust gases of MR during the impoverishment of the fuel-air mixture are determined.

This work contains 4 chapters; 107 Figures; 4 tables; 98 pages and 89 bibliographic sources.