Interconnection of ion current with carbon concentration in fuel and the apparent propagation velocity of flame

Abstract

The article experimentally proves the interconnection of ion current with a carbon concentration in fuel and apparent propagation velocity of the flame. This confirms the hypothesis about the strong influence of rate of radical CH + formation on ion current and allows the use of its amplitude to determine characteristics of flame propagation, which greatly simplifies and reduces the cost of existing research methods using ionization probes of combustion process in piston engines.

Keywords

engine / flame / propagation / velocity / carbon / chemi-ionization / ion current / electrical conductivity

References

[1] Heywood, J.B. Internal combustion engine fundamentals [Тext] / J. B. Heywood. - New York : McGraw-Hill, 1988. - 931 p.

[2] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для вузов [Текст] / Р.З. Кавтарадзе. - М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 720 с.

[3] Зельдович Я.Б. Математическая теория горения и взрыва [Текст] / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. - М. : Наука, 1980. - 478 с.

[4] Liberman, M. Introduction to physics and chemistry of combustion [Тext] / M. Liberman. - Springer, 2008. - 360 p.

[5] Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях [Текст] / А.Н. Воинов. - М. : Машиностроение, 1977. - 277 с.

[6] Соколик А.С. Основы теории процесса нормального сгорания в двигателях с искровым зажиганием [Текст] / А.С. Соколик. - М. : АН СССР, 1951.

[7] Варнатц Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ [Текст] / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл; пер. с англ. Г.Л. Агафонова под ред. П.А. Власова. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 352 с.

[8] Будаев С.И. Электропроводность пламени и скорость сгорания топливно-воздушной смеси в двигателе с искровым зажиганием [Текст] / С.И. Будаев, П.В. Ивашин, В.В. Смоленский, А.П. Шайкин // Автотракторное электрооборудование. - 2004. - №3. - С. 42.

[9] Franke A. Characterization of an electrical sensor for combustion diagnostics [Тext] / A. Franke // Doctoral thesis. - 2002. - 137 p.

[10] Степанов Е.М. Ионизация в пламени и электрическом поле [Текст] / Е.М. Степанов, Б.Г. Дьячков. - М. : Металлургия, 1968. - 312 с.

[11] Коломиец П.В. Влияние скорости распространения пламени на выделения оксидов азота при добавке водорода в бензиновые двигатели [Текст]: автореф. дисс. … канд. тех. наук : 05.04.02 / Коломиец Павел Валерьевич. - Тольятти, 2007. - 19 с.

[12] Шайкин А.П. Взаимосвязь характеристик распространения пламени в объемах камеры сгорания у свечи зажигания и в наиболее удаленной от неё зоне в газовом ДВС [Текст] / А.П. Шайкин, П.В. Ивашин, И.Р. Галиев // Вектор науки ТГУ. - 2012. - С. 209 - 215.

[13] Gao Z. Investigation on characteristics of ionization current in a spark-ignition engine fueled with natural gase hydrogen blends with BSS de-noising method [Тext] / Z. Gao, X. Wu, H. Gao, B. Liu // International journal of hydrogen energy. - 2010. - № 35. - P. 12918 - 12929.

[14] Eriksson, L. Spark advance modeling and control [Тext] / L. Eriksson // Doctoral thesis. - 1999. - 183 p.

[15] Мищенко А.И. Применение водорода для автомобильных двигателей [Текст] / А.И. Мищенко. - Киев : Наукова думка, 1984. - 143 с.

[16] Hermanns E. Laminar burning velocities of methane-hydrogen-air mixtures [Тext] / E. Hermanns // Doctoral thesis. - 2007. - 144 p.

[17] Minic D. Hydrogen energy - challenges and perspectives [Тext] / D. Minic. - InTech. - 2012. - 326 p.

[18] Ma F. Hydrogen-enriched compressed natural gas as a fuel for engines [Тext] // F. Ma, N. Naeve, M. Wang, L. Jiang // Natural gas. - 2010. - P. 606.

RIGHTS & PERMISSIONS

Shaykin A.P., Ivashin P.V., Galiev I.R.