Скоростные характеристики двигателя ГАЗ-24 при работе на бензине (сплошные кривые) н на бензине с 5 %-ной добавкой водорода (штриховые кривые):

/ — полный дроссель; 2 — 86 % максимальной мощности; 3 — 66 % максимальной мощности.

61

с 5 %-ной добавкой водорода снизился на 11,5 % и составил в пересчете на бензин 217 г/кВт • ч против 260 г/кВт • ч при работе на бензине (рис. 25). Аналогичная закономерность име-ет место и при частичном открытии дросселя. При открытии дросселя, соответствующем 66 % максимальной мощности удельный эффективный расход топлива сократился на 14 %' на всех скоростных режимах. Концентрация углеводородов в ОГ на всех скоростных режимах выше 2000 мин-1 снизилась в 2—3 раза, а оксидов углерода — не превышала десятых до. лей процента. Концентрация же оксидов азота возросла, что является следствием наличия свободного кислорода в зоне реакции (а = 1,05 4- 1,1) и, вероятно, более высокой температуры цикла, поскольку скорость сгорания бензоводородовоздушной смеси несколько выше, о чем свидетельствует уменьшение оптимальных углов опережения зажигания. Снизить выход оксидов азота можно дальнейшим обеднением топливовоздушной смеси. Как показали испытания двигателя ВАЗ-2101, 5 %-ная добавка водорода позволяет осуществить нормальную работу двигателя при а = 2, однако уже при а = 1,4 — 1,5 начинается значительный рост эмиссии углеводородов.

Возрастание скорости сгорания бензовоздушной смеси, обогащенной водородом, по-видимому, должно способствовать некоторому увеличению детонационной стойкости бензинов. Для проверки этого положения были проведены исследования детонационной стойкости товарных бензинов при добавках к ним 0,05 и 0,1 массовых долей водорода. Испытания проводились на установке ИТ-9/2 по исследовательскому методу Как следует из полученных результатов, 5 96-ная добавка водорода увеличивает детонационную стойкость товарных бензинов на 8—10 пунктов по шкале октановых чисел, а 10 %-ная добавка водорода — на 13—15 пунктов. Увеличение детонационной стойкости бензинов путем добавки водорода дает возможность снизить или исключить полностью применение тетраэтилсвинда для этих целей и таким образом снизить выбросы свинцовых соединений с ОГ автомобильных двигателей.

Улучшение эффективных показателей двигателя при работе на бензине с 5—10 %-ной добавкой водорода отмечается также в работах [74, 78, 84], однако достичь высокой степени обеднения (а > 2) и низкой эмиссии углеводородов невозможно.

Добавка водорода в бензовоздушную смесь снижает стехи-

, /моли воздуха\ „п

ометрическое соотношение L0 -— , а этот параметр, пи

r u \моли топлива/ г

мнению Б. С. Стечкина [38], связан с такими важными парамет

рами рабочего процесса, как пределы эффективного и максй'

мального обеднения топливовоздушной смеси (cc^.m.ix и ища»)

и величиной индуктивного периода сгорания, которые характе"

52

зуют стабильность и равномерность рабочего процесса от кнкла к циклу. Чем меньше L0, тем выше равномерность и /ульше an.max и ctmax. По мере уменьшения L0 предел устой-i:iiBOH работы двигателя сближается с концентрационным презлом воспламенения, определенным в лабораторных условиях. Например, для коксового газа неравномерность рабочего процесса не наблюдается вплоть до холостого хода. Предел обеднения практически совпадает с нижним концентрационным пределом воспламенения (рис. 26) [161.

4s

Рис. 27. Пределы обеднения бензоводородовоздушных смесей:

/ — расчет по принципу Ле-Щателье; 2 — расчет по данным Р. Бреширса [50]; 3 — расчет по элементарному составу; 4 — определенные экспериментально; 5 — область высокой эмиссии СН; в — определенные экспериментально по минимуму эмиссии СН

Механизм воздействия стехиометрического соотношения нельзя признать выясненным до конца. По-видимому, здесь "меет место как макроструктура смеси (равномерность распределения топлива и воздуха во всем объеме заряда), так и ее микроструктура (равномерность этого распределения в каждом микрообъеме) [38]. Влияние микроструктуры Д. Р. Пай [30] 11 Е. А. Чудаков [43] объясняют следующим образом: для получения одинаковой мчкрооднородности стехиометрических смесей бензина с воздухом (L0 = 58 м3/м3) и коксового газа (L0 == ^ 4 м3/м3) в первом случае молекула должна быть равномерно 0кРужена 58 молекулами воздуха, а во втором —- лишь 4 моле-кУлами.

Анализ элементарного состава ряда топлив показывает, что Стехиометрическое соотношение зависит от количества в них в°Дорода. По мере увеличения доли водорода снижается L0

53

и соответственно увеличивается нижний предел воспламенение (рис. 26). я

С определенными допущениями обогащение бензовоздушной" смеси водородом можно рассматривать как увеличение доли водорода в элементарном составе бензина. Известно, что водо род при нормальных условиях малоактивен, однако с повыше нием температуры его активность возрастает. Это связано с об. разованием в нем атомарного водорода, который наряду с дру гими радикалами играет основную роль в реакциях горения. Установлено, ч