Достижения в области автомобилестроения
Открытый доступ

Абстрактный

Расширение предела устойчивости двигателя внутреннего сгорания, работающего на влажном этаноле, с использованием искры, создаваемой микроволнами

Benjamin Wolk

Усовершенствованные двигатели могут достигать более высокой эффективности и снижения выбросов за счет работы в режимах с разбавленными топливно-воздушными смесями и более высокими степенями сжатия, но диапазон стабильной работы двигателя ограничен инициированием сгорания и распространением пламени при высоких уровнях разбавления. Усовершенствованная технология зажигания, которая надежно расширяет рабочий диапазон двигателей внутреннего сгорания, будет способствовать практическому внедрению высокоэффективных двигателей следующего поколения. Ранее было показано, что свеча зажигания с микроволновой поддержкой, разрабатываемая компанией Imagineering, Inc. из Японии, расширяет стабильный рабочий диапазон двигателей, работающих на бензине, за счет плазменного сгорания, но факторы, ограничивающие ее работу, не были хорошо охарактеризованы. Настоящее экспериментальное исследование преследует две основные цели: (1) изучить способность свечи зажигания с микроволновой поддержкой расширять стабильный рабочий диапазон двигателей, работающих на влажном этаноле, и (2) изучить факторы, влияющие на степень, в которой микроволны улучшают процессы зажигания. Диапазон стабильности исследуется путем изучения коэффициента вариации указанного среднего эффективного давления в качестве показателя нестабильности и указанного удельного расхода этанола в качестве показателя эффективности. Эффективность двигателя повышалась, когда двигатель работал при слегка обедненных соотношениях воздуха и топлива, при этом начало нестабильности в конечном итоге исключало прирост эффективности, связанный с обедненным сгоранием, когда смеси становились слишком разбавленными. Микроволновое зажигание снижало нестабильность, вызванную разбавлением, повышая эффективность по сравнению с нестабильной работой только искры в сверхбедных условиях. Микроволновая искра также способствует более быстрому среднему раннему развитию ядра пламени, когда неусиленное развитие ядра пламени происходит достаточно медленно. Корреляции между усилением развития пламени с помощью микроволн и рассчитанными параметрами в цилиндре предполагают связь между усилением и количеством энергии, вложенной в ядро ​​пламени, но разброс не позволил вывести унифицированную эмпирическую корреляцию, управляющую всеми протестированными случаями.