Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Загрязнение атмосферной среды обусловлено (зядом факторов "жизнедеятельности человека, однако, одним из основных источников этого процесса являются выбросы отработавших газов (ОГ) двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Расширение производства ''дизельных "двигателей и оснащение ими
автомобилей, тракторов и 'других установок привело к значительному росту
выбросов вредных веществ в окружающую среду.'' ""'''
Оксиды азота (NOx) и сажистые частицы {С} являются'одними из основных токсичных компонентов ОГ дизелей. Их доля по данным последних исследований составляет от 80 до 96% общей токсичности ОТ дизелей. Поэтому при совершенствовании рабочего процесса дизеля по показателям токсичности и дымности стремятся в первую очередь добиться сокращения выбросов с ОГ именно этих компонентов.
Одновременно с решением проблемы токсичности и дымности ОГ дизелей остается актуальной проблема снижения расхода топлива. При этом одним из наиболее перспективных путей комплексного решения проблем экономии топлива и снижения выбросов с ОГ токсичных веществ является поиск рациональных, методов управления' процесса сгорания.
За последние годы наметилась тенденция, по изучению подобных методов на основе Принципа, предусматривающего целенаправленное воздействие на реакционно-кинетический механизм окисления топливно-воздушной смеси в цилиндрах дизеля с помощью химически активных средств, имеющих низкую энергию активации в реакциях окисления углеводородов топлива. В качестве таких средств могут 'быть использованы газообразные продукты термохимической переработки (конверсии) моторного топлива, содержащие в своем составе .компоненты с повышенной реакционной способностью.
Целесообразность применения продуктов конверсии топлива в качестве средств совершенствования рабочего цикла дизеля определяется в значительной степени их реакционной способностью и уровнем энергетических затрат на их получение. С этой точки зрения для транспортных дизелей наиболее приемлемым является способ реализации процесса термохимического преобразования топлива непосредственно во внутрицилиндровом пространстве двигателя.
' Применение реакционно-активных продуктов, получаемых на основе термохимического преобразования части топлива, непосредственно в рабочем пространстве двигателя, 8 качестве средств совершенствования его рабочего процесса пбз'вбляет при низких затратах на конструкторско-технологические мероприятия решить задачи снижения токсичности и дымности ОГ дизелей при повышении 'их: топливной экономичности, что и определяет актуальность выбранного направления исследования и тейатикй диссертационной работы.
Цель "работы. Совершенствование рабочего процесса дизеля по экологическим ито'ллйвно-экономическим показателям на основе организации предварительной1 внутрйцилиндровой конверсии топлива.
Научную новизну работы составляют:
1. МётоД организации процесса предварительного термохимического состав
преобразования углеводородного' топлива в реакционно-активные компоненты внутри рабочего пространства дизеля.
-
Методика комплексной оценки и. прогнозирования условий (температурных, концентрационных и др.), необходимых для реализации внутрнцилиндровой термохимической конверсии дизельного топлива.
-
Результаты исследований влияния продуктов предварительного термохимическогоі.преобразрвания топлива, введенных в топливно-воздушную смесь, на характер её выгорания (тепловыделения) в дизеле и содержание в пр6дуктах:Сгораниятоксических компонентов.
4. Расчетно-аналитические и экспериментальные данные исследования
усовершенствованного рабочего процесса дизеля Д-144 при его работе с
двухстадийным циклом трпливоподачи.
Методы исследования. При выполнении работы применялись расчетно-аналитические и экспериментальные методы исследования. Расчетно-аналитические., с. ,- исследования проводились с использованием методов математического-г;моделирования. Исследования технико-экономических и экологических..показателе,й дизеля с опытной системой питания проводились на моторном стенде.. . ...
Достоверность полученных результатов подтверждена сходимостью данных расчетно-аналитических и экспериментальных исследований и обусловлена необходимой точностью использованной измерительной аппаратуры и достаточным объемом экспериментов, применением современных методов статистической обработки опытных данных.
Практическую ценность представляют:
1« Инженерно-технические решения, обуславливающие возможность
осуществления процесса термохимического преобразования топлива в рабочем
пространстве дизеля. . ,,
2. Рекомендации по рациональному выбору параметров газообмена и
двухстадийной топливоподачи, обеспечивающие наиболее благоприятные усло
вия реализации предварительной внутрнцилиндровой конверсии топлива,
которые могут, быть использованы при создании мало токсичных модификаций
дизелей.. ,-.., ...;-.
3. Рекомендации по совершенствованию рабочего .процесса дизеля Д-144 с
опытной системой питания, позволяющие снизить ^выбросы с ОГ токсических
веществ, в том числе оксидов азота, на 15%, сажи - на 45%, монооксида углерода -
на 12%. Указанное улучшение экологических качеств двигателя достигается при
его работе на номинальном режиме при одновременном уменьшении удельного
расхода топлива на 5 г/кВт.ч.
Реализация работы. Данные исследования и техническая документация на конструктивное оформление опытной системы питания дизеля Д-144 переданы в НИКТИД для последующей реализации в промышленности. Результаты работы используются- в учебном процессе кафедры комбинированных двигателей внутреннего сгорания Российского университета дружбы народов, в том числе при подготовке бакалавров, магистров и аспирантов.
, Апробация работы. Основные положения диссертации доложены t обсуждены на научно-технических конференциях инженерного факультет.
Российского университета дружбы народов в 1997, 1998гг., на YH ме-<, ждународном научно-практическом семинаре в г. Владимире в 1999 г.
Публикации. Результаты работы изложены в трех статьях.
Объем и структура работы. Диссертация .состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из-106 наименований и приложения. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, включая 27 рисунков и 7 таблиц.
