Введение к работе
. Акгхад^ость^ма.лис.ссдгж^^ Охрана окружаю-
щей среды и рациональное использование природных ресурсов являются одними из важнейших проблем, мирового сообщества. Доля .загрязняющих веществ, выделяемых двигателями внутреннего сгора-шш, на общем фоне чагрязнения атмосферы промышленными выбросами велика и в ряде регионов составляет более 80%, из которых на долю дизелей приходится не менее 60%.
Промышленность и сельское хозяйство Бенина оснащено в настоящее время машинами и оборудованием, на которых в качестве энергетической установки используется в основном дизель, как наиболее экономичный среди современных двигателей.
Важным резервом экономии энергоносителей и снижения вред-ithix выбросов в атмосферу при чкенлуатации дизельной техники является совершенствование характеристик дизелей на основе более рационального управления процессом горения.
С учетом научно-технического и экономического состояния дви-. гателестроительноЙ отрасли .большинства развивающихся стран известные методы п средства снижения дммности и- токсичности отработавших газов (ОГ) дизелей в большинстве своем малорентабельны, так как либо приводят к снижению эффективных показателей двигателя, либо чрезмерно усложняют его конструкцию.
Комплексное решение проблем снижения токсичности ОГ и расхода топлива воздействием на внугрнцилиндровые процессы связано со значительными трудностями вследствие six взаимной противоречивости. Серьезньн трудности возникают и при решении задач по каждой из этих проблем, что приводит к необходимости усложнения базовой конструкции двигателя и его систем. Целевое решение отмеченных проблем связано с поиском новых нетрадиционных путей дальнейшего совершенствования рабочих процессов в дизеле.
Одним из таких путей является использование . комплекса
средств и методов целенаправленного физико-химического воздей
ствие на процессы дизельного цикла, оказывающие определяющее
влияние на его экологические и экономические качества. Примене
ние подобных средств для рационального управления процессами
рабочего цикла позволяет без существенной переналадки отлаженно
.-.. ' 1
го серийного производств, с малыми затратами на конструкторские ц технологические мероприятия решить задачи повышения топливной экономичности и снижения токсичности и дымности ОГ дизелей при сохранении их моторесурса, что в целой и определяет акту-алыюсть выбранного направления диссертационной работы.
Цеди^бохьь. Разработка метода организации рабочего процесса дизели с улучшенными экологическими и экономическими показателями на основе реализации термокаталитичеі кого ирсооразования (конверсии) топлива непосредственно в камере сгорания двигателя.
Цаучцая_и.рвцзда..ра6«гід1 Научно-методи чески обоснована возможность осуществления в рабочем пространстве дизеля процесса термокаталнтического преобразования (конверсии) жидкого топлива в газообразные продукты с высокой реакционной способностью. Проведен 'поиск высокоэффективных католишческих средств конверсии углеводородного топлива. С привлечением основ современной теории сгорания в дизелях разраоотана гипотетическая модель активированного воспламенения и сгорании тондивно-воздушных смесей с учетом индивидуалг шх механизм»» воадейстоия активных компонентов - продуктов конверсии на процессы дизедыюго никла, определяющие его экологические и экономические качества. Разработаны рекомендации по организации рабочего процесса вихрека-мерного дизеля с улучшенными экологическими и экономическими показателями на основе реализации конверсии топлива'» его камере сгорания.
М1шш.лсс.гй,ай1кииц'„ При выполнении работы применялись раечсппіс и экспериментальные методи исследования. Эксперименты проводились в лаборатории рабочих процессов ДВС кафедры комоштронанных двигателей внутреннего сгорания Российского университета дружбы народов на моторном стенде с дизелем типа 14 &.5/11. Достоверность результатов подтверждена сходимостью экспериментальных речулыатов с. .теоретическими' положениями и обусловлена точностмо исплльзовлнной аппаратуры и достаточным оо-ьс-мом экспериментов, применением современшлх методов математическою моделирования процессов в дизелях.
Прахіичсская Леїцшеть работы, Реализация разработанного метода организации рабочего процесса дизеля обеспечивает снижение Г токсичности и дыхшосш ОГ, а также уменьшение потребления энергоносителя. Предложенный комплекс каталитических среден» для
реализации конверсии дизельного топлива внутри рабочего пространства двигатслн может быть использован нспосрсдстпешю в промышленности при решении любых конкретних задач по улучше-нчкі экологических характеристик дизельных установок. Розработан-іше средства и метод могут быть практически реализованы на основе простейших технических решений на всех типах вихрекамерных дизелей, в том числе и находящихся в эксплуатации, без изменения их базовой конструкции, что особенно важно дли оран, не имеющих собстве»пюго двигатслесгрое ния.
Гсмизацин. работы. Результаты работы используются в учебном процессе кафедры комбинированных ДВС Российского университета дружбы народов, а также при подготовке магистров, стажеров и аспирантов.
Апробация.работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-технической конференции РУДН в 1995 г. и на V научно-практическом семинаре в 1995 г. в г. Владимире.
ЦуОлпкшин, Результаты работы изложены в трех статьях.
ОбКМ работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 150 наименований. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, включая 37 рисуігков и 8 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РД1БОТЫ ^
BojBBtaejmn обоснована- актуальность проблемы и выбранного направления исследовании, формулируется его цель и основные положения, выносимые на зашиту.
В. лервйй.ХЛШЗС Диссертации проанализированы основные направления и проблемы развития средств и методов улучшении экологических и экономические характеристик дизелей. Особое внимание уделено исследованиям возможностей снижения дымности и токсичности ОГ дизелей воздействием на прочесе сгорания топлива химически активными средствами, в частности, присадками.
Большое количество исследований, посвященных изучению проблемы улучшения эколого-акономических качеств дизелей, выполнено в научно-исследовательских и учебных центрах России' (НАМИ, М1ТУ, МАМИ, МАДИ, ЦНИДИ, ЛПИ, ВлПИ и др.), а также за рубежом. Большой научный вклад в развитие теории сгорания в дизелях внести российские ученые: И.И. Вибе, Д.Н. Вырубов,
Ю.Б. Свиридов, В.В. Зфрос, Е.Г. Пономарев и другие.
Исследования, связанные с развитием методов физико-химического воздействия на процессы рабочего цикла дизеля, отражены в работах А.Н. Воинова, В.З. Махова, ИЛ. Варшавского, Н.Н. Патрахальцсва, ДД Мзтневского, М.О. Лернера, Г. Вошни и других ученых.
Обобщение результатов проведенного анализа вынолненшлх по рассматриваемой проблеме исследований позволило сделать следующее заключение.
-
Химически активные средства воздействия на реакционно-кинетический механизм сгорания топлива является эффективным инструментом для совершенствования рабочею процесса дизеля,' улучшения его экологических качеств без ухудшения топливной эко-номнчносга.
-
Несмотря на очевидную простоту и эффективность, методы физико-химического воздействия на процессы рабочего цикла дизеля с применением каталитических активных веществ до настоящего времени остаются мало изученными.
-
Применение каталитических покрытий стенок камеры сгора- . ніш в дизелях оказалось малоэффективным, так как активирующее Еоддействие на реакционную способность тошшвно-воздушной смеси при контактном катализе лимитируется оіраничешшми размерами зоны реагирования (пристеночный слой). . .
-
К наиболее эффективным и, следовательно, перспективным методач организации активированного сгорания следует отнести методы, предусматривающие возможность генерирования подвижных высоко реакционных 'промежуточных продуктов на основе химической переработки (конверсии) части топлива, поданного п дизелі., с последующим вовлечением их в процесс сгорания основной массы топливно-воздушной смеси. К сожалешію, до настоящего времени лапше методы не.нашли своего развития п практике диэелестрое-ння, о научно-методическая сущность конверсии топлива и условия, необходимые для ее реализации d условиях дизеля, остаются не раскрытыми.
С учетом сказанного формулируются следующие основные задачи исследопашія:
Р I. Научно-методическое обоснование возможности, осуществления в рабочем пространстве дизеля процессов термокаталитической 4
переработки (конверсия) части топлива, поданного за цикл в камеру сгорания, с целью получения реакционно способных продуктов, инициирующих реакции окисления углеводородов.
-
Выбор и исследование каталитически активной среды, способствующей ускорению реакций конверсии углеводородов топлива в условиях рабочего процесса дизеля.
-
Разработка гипотетической модели организации рабочего прот цесса дизеля на основе реализации внутрицилнндровой конверсии топлива с обоснованием индивидуальных мехашізмов воздействия активных компонентов конверсии н их влияния на эколого-экономические показатели двигателя.
-
Экспериментальная проверка адекватности разработанной модели и правомерности основних положеїшй, принятых при се разработке. '.
-
Разработка рекомендаций по осуществлению реакций конверсии углеводородов в условиях рабочего цикла дизеля и организации его рабочего процесса с улучшенными экологическими и экономическими показателями.
Во_втор.ой_гдавс исследованы условия реализации реакций каталитической конверсии углеводородного топлива в камере сгорания дизеля. Предварительный анализ показал, что к настоящему времени накоплен определенный опыт по поиску каталитически яктивных средств, размещенных непосредствешю в камере сгорания дизеля и используемых в качестве физико-химического инструмента воздействия на реакционно-кинетический механизм контактного катализа. Однако, как показывают результаты исследований, в этих случаях эффективность воздействия на процесс сгорания топливно-воздуишой смеси отноемтельно не велика, так как лимитируется оі-раїшченньшн размерами поверхности контакта.
Поэтому при проведении исследования ставилась задача по отысканию нового более эффективного принципа каталитической активации сгорания дизельного топлива. Согласно предложенного принципа через контактный катализ, априори, обуславливалась возможность предварительного генерирования газообразных продуктов с высокой реакционной способностью путем химического преобразования части -"-оплива, взаимодействующего с каталитической поверхностью (условно - первая стадия катализа). Во второй стадии предусматривалось последующее вовлечение (диффундирование) ак-
тивных продуктов конверсии топлива в основные зоны реагирования топливно-воздушиой смеси для осуіцесгвлсния высокоэффективного объемного катализа.-Подобный подход к организации активированного сгорания в дизелях мало исследован, что обусловило неооходи-мость в детальном его изучении.
На предварительном этапе исследования был выявлен ряд основных факторов, необходимых для принципиальной реализации реакций конверсии углеводородного топлива в рпоочем пространстве дизеля, а также изучена возможность эффективного воздействия активных продуктов конверсии на сгорание топливно-воздушной сме-си.'Условно комплекс исследованных фахторов оыл разделен на.две подгруппы в соответствии с их функциональной направленностью: химические и физические (рис.1).
На рис. 1< виішо, что физические факторы, определяющие условия реализации конверсии углеводородного топлива іигутри рабочего пространства дизеля, обусловлены главным образом параметрами его работы. Для организации контактной каталитической конверсии топлива необходимо, чтобы часп> ljw достигала стенок камеры сгорштя с катализатором, формируя па ее поверхности тонкую пленку. Очевидно, что это условие "автоматически" удовлетворяется во всех дизелях с преобладающим пленочным смесеобразованием.
Важным фактором, определяющим активность реакций конверсии углеводородов, является температурный режим поверхности стенок камеры сгорания с каталитическим покрытием. Анализ условий организации технологического цикла коїтерсиошшх промышленных реакторов показывает, что реакции каталитической конверсии углеводородов становятся кинетически подвижны. при іемпературс контактной поверхности 400-550С.
Для повышения реакционной способности топливно-воздушной смеси химически активные продукты конверсии необходимо рассредоточить по объему камеры сгорания дизеля желательно с максимальным "охватом" зон горения. Очевидно, что наиболее интенсив-нос смешение продуктов конверсии с топливно-воздушной смесью достигается в дизелях, конструкцией которых предусмотрено органи* зованное вращение воздушного заряди.
г Вероятность конверсии топлива и возможность воздействия ее
продуктов на протскшшс рабочего процесса дизеля предопределяется
необходимостью абсолютного удовлетвореюія всего комплекса пере-
6 * '''-
Химические факторы
Палично
соответствующий
каталитический
среды
Кинетический
фактор: соответствие
реаклиохно-
кинсгических
характеристик
процессов конверсии
топлива и его
выгорания
Наличие паров воды в зоне кяталита (агент промежуточных стадий реагирования)
Каталитическая конверсия углеводородов
Физические факторы
Контактный фактор: наличие топливной пленки н» каталитической стенке КС { первая стадия катали за)
Температурный фактор: температура каталитической стенки КО400С
Диффузионный фактор: смешение продуктов конверсии и горючей смеси (вторая стадия катализа)
Рис. 1. Факгоры, предопределяющие возможность организации
рабочего процесса дизеля с внугришшгнпровой
каталитической конверсией топлива
численных факторов, которые в свою очередь связаны функционально с параметрами рабочего процесса двигателя, газодинамического состояния рабочего тела в камере сгорания, условиями теплообмена, смссеоораэования и др. Отсутствие хотя бы одного из них исключает вероятность ожидаемого химического превращения топлива и, следовательно, прогнозируемого эффекта в улучшении показателей дизеля.
Сформулированный в рамках рабочей гипотезы комплекс необ
ходимых факторов требует соответствующей экспериментальной про
верки. Для сокращешія времени и трудоемкости экспериментального
поиска и опытной проверки целесообразно предварительно теорети
чески оценить' вероятность прогнозируемой конверсии топлива на
горячих каталитических стенках камеры сгорания и установить ана
литическим путем возможный диапазон изменения рабочих пара
метров двигателя, в пределах которого эта конверсия реально воз
можна. '
В связи с этим разработан расчетно-аналитнческий метод, включающий в себя ряд "самостоятельных методических исследований по изучению отдельных факторов конверсии топлива и оценки возможных границ изменения параметров дизеля, в пределах которых они осуществимы. Такое построение методической схемы поискового исследования обусловлено многофакториой зависимостью изучаемого физико-химического- явления, реализация которого возможна лишь при благоприятном сочетании всего комплекса факторов в узких пределах их изменение..
По данным анализа наиболее характерных способов смессобра-' зования в современных дизелях оценены условия, при которых обеспечивается гарантированное образование топливной пленки на стенках камеры сгорания. Разработан расчетный метод, позволяющий определить количество поданного в камеру сгорания топлива, взаимодействующего со стенкой камеры сгорания.
Пленочный механизм смесеобразования наиболее характерен для дизелей с вихревой камерой сгорания и для ряда двигателей с камерой сгорания в поршне.
С учетом сказанного в качестве обгскта исследования был выбран
вихрекамерный дизель типа 14 8,5/11. Результаты проведенного рас
четного исследования показали, что для данного двигателя на номи
нальном режиме его работы доля топлива, достигающего стенок и
образующего на них пленку (g„), составляет более половины цикло-
8 <
вой подачи gtt: gn/g„ =0,7-0,75. Найденное соотношение сохраняст-ся при изменении скоростного и нагрузочного режимов двигатели. На режиме холостого хода доля топлива, достигающего сгеїгки, даже не колько возрастает: gn / g„ - 0,8-0,85.
Температурный режим стенок камеры сгорания исследуемого двигателя изучался с учетом особенностей протекания рабочего про цесса. С этой целью была разработана процедура расчета, предусматривающая формирование математических моделей рабочего лроцеїсп и теплового состояния стенок камеры сгорания, которые логически увязывались друг с другом, а их взаимодействие аппроксимировалось итерационным процессом последовательного моделирования inomi-роваїшнх и взаимодействующих по входу и выходу дяігньїх моделирования. При моделировании рабочего процесса двигателя опреде лястся необходимая информация для расчета тепловых нагрузок па поверхностях стенок камеры сгорания. В свою очередь, тепловые нагрузки являются исходной информацией для расчета теплового со-стояшія стенок камеры сгорания, а последнее используется как исходная информация для уточнения параметров рабочего процесса. После выполнения нескольких итераций рабочий процесс двигаїелч достигает согласованности с тепловым состоянием стенок камеры сгорания. Для достаточно точного согласовать параметров рабочего процесса и теплового состояния стенок камеры сгорания необходимо не более 4 итераций..
По данным моделирования проведен анализ взаимосвязи пари-метров рабочего процесса и теплового состояния стенок камеры сгорания. Анализом установлено, что стенки стальной вставки вихревой камеры сгорания имеют достаточно высокий уровст» температуры. В зависимости от режима работы двигателя температура меняется п пределах 420-560С. Температура рабочей поЕерхносга вихревой камеры сгорания, образованной охлаждаемыми чугунными стенками головки цилиндра, даже на номинальном режиме работы двигателя не превышает 200С. Таким образом, процесс термокаталитического превращения углеводородного топлива в активные продукты принципиально возможен лишь на поверхности стальной вставки вихре вой камеры сгорания. Очевидно, что катализатор целесообразно раз мещать на указанной поверхности.
Реакционная способность топливно-воздушной смеси при объемном катализе в значительной степени определяется количеством
активных компоненте*, введсіпшх в зоны рсагнроваїшя. На последующем этше нсследі вшиїя математическое моделирование позволило установить хпрок'іч'р и интенсивность движения рабочего тела ь камере сгорания, выяви >ъ качественную картину процесса диффузионного переноса активні/х продуктов конверсии и оценить объемы он тоїишвно-воздушной смеси, "охваченные" этими продуктами. Согласно данным провсдічного исследования за период задержки воспламенения продукты конверсии под воздействием вотдушного-вихря рассредоточиваются в пространстве камеры сгоршпія, равному примерно половине се объема. К моменту воспламенения фрон-сильные слои продуктов.конверсии вступают во взаимодействие со струей топлива, вытекающего и' сопла распылителя форсунки. К начату основной (диффузионной) оадии сгорания продукты коїшерсии успевают диффундировать практически в весь объем камеры сгорания.
Оценочный кинетический анализ показал, что для условий дизельного цикла оптимальной избирательной способностью и необходимой активностью в процессах конверсии углеводородов обладают катализаторы на основе металлического никеля. С учетом этого разработана гипотетическая физико-химическая модель, алгоритм которой содержит 12 наиболее вероятных химических реакций, лежащих в основе процесса каталитической конверсии углеводородного топлива и протекающих с ооразованием окиси угЛсрода. водорода ( в т.ч. н атомарного) в качестве конечных продуктов, а также реакционно способных фрагментов легких углеводородных радикалов и других продуктов.
Данные расчетно-аналитических исследований явились основой для формирования гипотетической модели рабочего процесса дизеля. В сложном комплексе проявляемых свойств активными продуктами конверсии важно выделить физико-химические воздействия на процессы рабочего цикла, обуславливающие экологические и тошшвно-эксномнческие его качества. В первую очередь к таким процессам необходимо отнести процессы воспламенения и сгорания толлнвно-воздуїшюй смеси, окисления азота, образования и выгорания сажистых частиц и газообразных продуктов неполного сгорания топлива.
Согласно современных представлений теории сгорания, присутствие в топливно-воздушной смеси активных продуктов конверсии С низкой энергией активации, например углеводородных радикалов, 10
шшщшруст процессы прсдлламсішого рсагировшшл смеси, снижает длитслшость индукционного периода, а также активирует сгорание в высоко температурной спини рабочего цикла, что приводит к уменьшению общей продолжителыюстц сгорания и снижению содержатся в ОГ продуктов неполного сгорания.
Воздействие продуктов конверсии на процессы окисления и восстановления азоти может проявиться в двух аспектах: термодинамическом и химическом. Ошженис длительности задержки воспламенения в присутствии активных продуктов конверсии способствует уменьшению интенсивности выделмшя теплоты в кинетической стадии сгорания и максималыюй температуры цикла, что приводит к . замедлению реакции окисления азота. Важным обстоятельством яв-ляется и то, что введение в реагирующую топливно-воадушігую смес/. активных продуктов"конверсии расширяет концентрационные пределы ее воспламеняемости и за счет :ш>го снижает температурную неоднородность в объеме рабочего пространства дизеля, что также способствует ашжению содержания оксидов азота в продуктах сгорания.
Химический аспект воздействия продуктов конверсии на меха
низм образования оксидов азота связан с присутствием в данах
окисления азота свободного водорода, являющегося одним из основ
ных компонентов конверсии углеводородов. Повышение концентра
ции водорода в реагирующей среде повышает интенсивность реак
ций восстановления азота из его окислов, чго снижает результи
рующий выход NOx. .
Моделирование показывает, что существенное влияние продукты конверсии моїут оказывать на процессы образования .и выгорания твердых углеродистых частиц. На сгадии образования твердого углерода присутствие свободного водорода ингибнрует процесс образовать* химического радикала-зародыша С2ІI, а на последующих стадиях образования сажи - препятствует поверхностному росгу сажистых частиц, что ускоряет процесс их выгорания (водородное торможенш. по Лангмюру). Кроме того, присутствие дополнительного водорода интенсифицирует процессы выжигания сажистых частиц в заключительной стадии рабочего цикла дизеля за счет образования воды, выступающей в данном случае в роли окислителя углерода по схеме реакций "мокрой газификации". Важное значение в процессах выгорания твердого углерода можно отвести активным компонентам продуктов конверсии, которые проявляют себя как частицы - возбудите-
.ли гетерогенного ката, ода при окислении сажи.
Па экономические качества рабочего" цикла дизеля, кроме отме- . 41 шЮІ о выше сокращения продолжительности сгорания, может ока-AViUTh влияние и снижение тепловых потерь, обусловленных процессами сажевылсления. В сложном мсхаїшзме сажевыделення (образования и пыгоранш1 сажи) различные компоненты продуктов конверсии проявляют се&-> по-разному. Повышение термодинамической эффективности шю\ может оыть, в принципе, достигнуто за счет умснилення неполноты сгорания сажи, нссвоеврсмешюсти ее сгорания и потери не теплообмен горящих частиц со стенками камери сгорания. Ингнбированиі водородосодержащими продуктами конверсии процесса образования зародышей сажистых частиц ирн-иодит к умсшшісіцно массового і'олнчества образуемой за цикл сажи и, следоиа гелию, к снижению всех видои псрсчислсшаах выше по-ivрь теплоты. Некоторое снижение этих потерь может быть достигнуто за счет иітінсифнкадни выгорания образовавшейся за никл сажи активными продуктами конверсии и уменьшения поверхностного роста частиц, что позволяет приблизить завершение процесса выгорания основном массы сажи пли ж с к В.М.Т. и повысить полноту се выгорания, то осп. снизит!» тепловые потери от несвоевременности выгорания сажи и от неполноты сгорания.
Результаты физико-химического моделирования характера воздействия отдельных компонеіггов, содержащихся в продуктах катали -л» ческой конверсии дизельного топлива, на основные процессы рабочего цикла позволили качественно спрогнозировать соответствующее улучшение его эколого-экономических качеств.
В .третьей главе, обосновываются цель и задачи эксперименталь
ных исследований, приводится описание объекта исследования, экс
периментальной установки, излагаются методики проведения иссле
дований, а также даезхж оценка точности проведенных измерений и
погрешностей ОПЫТОВ. (.
Программный цикл экспериментальных исследований включал в себя три основные этапа. На первом этапе проведено контрольное испытание дизеля 14 8,5/11 со штатной камерой сгорания. На втором этапе штатная вставка вихревой камеры сгорания была заменена на экспериментальную, поверхность которой содержала слой катализатора конверсии углеводородов марки ПХ20Н80 (20% хрома a 80 никеля) с пористостью 25%. Нанесение покрытия на поверхность 12
вставки камеры проводилось в химической лаборатории НПО "Техэнергохимпром" методом газотермического напыления. На третьем этапе экспериментальной работы двигатель оснащался вставкой, поверхность которой была покрыта тем же слоем катализатора, но с до( авленнем в его состав Ь% промотора (алюминия). После окоігча-іти испытаний проводились повторные контрольные испытания дизеля со штатной «ставкой камеры сгорания.
Испытания проводились с использованием дизельного топлива марки Л ГОСТ 305-82, теишческие нзмереїтя выполнялись согласно ГОСТ 148446-81. Содержание сажи в ОГ дизеля измерялось са-жемером фирмы Бощ мод. EPAW-6KA; концентрация оксидов азота в 'продуктах сгорания определялась методом отбора проб ОГ в иакуу-мир'ованные колбы с составом Зальцмана с послсдуюіщім фотомет-рическим анализом. Обработка данных эксперименталъшлх исследований проводилась с использованием ПЭВМ.
Четвертая глава диссертации посвящена анализу результатов экспериментальных исследований и сопоставлению их с датгыми расчстно-тсорстических исследований, а также опытной проверке принятых гипотетических положений на основе комплексного изучения параметров рабочего процесса.
Улучшение экономических и токсических показателей рабочего процесса исследуемого двигателя, обусловленное проявлением эффекта конверсии топлива, проиллюстрировано на рис.2 и 3. Текущие величины параметров на приведенных характеристиках для наглядности отнессіш к нх номинальным значеґшяМі полученным на двигателе со иггатной камерой сгорания. Приведенные данные позволяют, сделать основной вывод о том, что токсичность ОГ при использовании каліеріі егоратія с каталитическим покрытием существенно снижается. 5>го сшіженис наблюдается во всем диапазоне изменения нагрузочных и скоростных режимов дизеля.
Экспериментальная проверка характера влияния продуктов конверсии на кинематические параметры процессов воспламенения и сгорания подтвердила все основные высказанные ранее предположения. Вследствие активации топливно-воздушной смеси активными продуктами конверсии длительность задержки воспляменения снижается в среднем на ЮЖ. Данные обработки индикаторных диа-.грамм показывают, что интенсивность тепловыделения в кинетической стадии сгорания снижается, а в диффузионной - возрастает,
tf
«a- ov
I с -.
^ г? г
tfx.
при этом общая продолжительность сгорания уменьшается. Снижение продолжительности сгорания в цикле и смещение максимума тепловыделения ближе к В.МЛ'., а также снижение потерь теплоты при саже.выделенин, как это прогнозировалось, и являются прицілами улучшения топливной экономичности двигателя.
Исследование возможности повьшіеїшя эффективности катализатора конверсии, проведенное на заключительном этапе, показало,' что добавление 5% алюминия к хромо-никелевой смеси заметно повышает ее каталитический эффект, что проявляется в дополіштель-ном снижении содержания в ОГ оксидов азота на 5%, а сажи на 12%, по сравнению с исхоцным (иг- иромотированшлм) катализам)-ром.
Принципиально была подтверждена возможность организации каталитической конверсии топлива в условиях рабочего процесса дизеля с камерой сгорания в алюминиевом поршне. Однако, в этом случае для повышения температуры поверхности камеры сгорания была использована тс плои золил щя из керамического материала. При этом возникли трудности, связанные с выбором теплостойкого мате-риала, обеспечении его.длительной механической прочности и надежности соединения с алюминиевой поверхностью поршня.