Снижение концентрации оксидов азота в продуктах сгорания быстроходного дизеля путем усовершенствования рабочего процесса

• Автор: Кавтарадзе, Зураб Ревазович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 с.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИНДЕКСОВ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ РАБОТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И СНИЖЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

1.1. Содержание оксидов азота в продуктах сгорания поршневых двигателей

1.2. Механизмы образования оксида азота

1.2.1. Механизм Я.Б. Зельдовича (Термический механизм)

1.2.2. «Быстрый» оксид азота N0 (РготрСЫО)

1.2.3. Топливный оксид азота

1.2.4. Образование N0 из И20

1.2.5. Схемы образования N0 на основе детального кинетического

механизма

1.2.6. Упрощенные и полуэмпирические зависимости для расчета [М0Х] в

продуктах сгорания поршневого двигателя
1.2.7. Влияние давления, температуры и временного фактора на образование
оксидов азота
1.3. Моделирование образования оксидов азота в рабочем цикле поршневого двигателя
1.4. Краткий анализ работ по расчетно-экспериментальным исследованиям [N0*] в продуктах сгорания поршневых двигателей
1.5. Выводы по главе 1. Цель и задачи диссертационной работы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ ТОПЛИВА
2.1. Постановка задачи и краткое описание алгоритма ее решения
2.2. Моделирование распределения топлива по объему камеры сгорания

2.3. Моделирование локальных температур рабочего тела в объеме камеры
сгорания
2.4. Моделирование локальных концентрации оксидов азота в объеме камеры сгорания
2.5. Анализ различных законов впрыскивания топлива, предназначенных для улучшения экологических характеристик дизеля
2.6. Основные факторы, влияющие на локальные концентраций оксидов азота в цилиндре двигателя
2.6.1. Конструктивные и регулировочные параметры
2.6.2. Базовые факторы математической модели
2.7. Экспериментальная проверка метода расчета концентраций оксидов азота
2.7.1.Апробация метода расчета на дизелях с непосредственным впрыскиванием топлива
2.7.2. Экспериментальное исследование концентраций оксидов азота в выпускных газах дизеля с вихревой камерой сгорания
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3.СНИЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ ЗМЗ-5145.10 С ОДНОКРАТНЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ ТОПЛИВА
3.1. Краткая характеристика семейства быстроходных дизелей ЗМЗ
3.2. Результаты экспериментальных исследований дизеля ЗМЗ-5145.10,
используемые в качестве исходных условий при расчете [ГГОХ]
3.2.1. Результаты измерения концентраций оксидов азота
3.2.2. Результаты индицирования двигателя
3.2.3. Получение характеристик тепловыделения из индикаторных диаграмм
3.2.4. Характеристики впрыскивания топлива
3.2.5. Интенсивность вращательного движения заряда

3.3. Влияние интенсивности вихревого движения заряда и закона топливо-подачи на динамику топливного факела
3.4. Анализ локальных нестационарных температур рабочего тела в камере
сгорания
3.5. Влияние характеристики однократного впрыскивания на концентрации оксидов азота
3.6. Влияние конструктивных и регулировочных параметров на концентрацию оксидов азота при однократном впрыскивании топлива
3.6.1. Влияние количества сопловых отверстий
3.6.2. Влияние диаметра и количества сопловых отверстий
3.6.3. Влияние угла опережения подачи топлива
3.6.4. Влияние степени сжатия
3.7. Снижение концентраций оксидов азота путем гомогенного
сгорания
3.8. Выводы по главе
ГЛАВА 4.СНИЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ ЗМЗ-5148.10 С ДВУКРАТНЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ ТОПЛИВА
4.1. Выбор базовых параметров математической модели
4.2. Влияние конструктивных параметров двигателя на концентрацию оксидов азота при двукратном впрыскивании топлива
4.2.1. Влияние степени сжатия
4.2.2. Влияние количества сопловых отверстий
4.2.3. Влияние диаметра и количества сопловых отверстий
4.3. Влияние регулировочных параметров двигателя на концентрацию оксидов азота при двукратном впрыскивании топлива
4.3.1. Влияние давления впрыскивания топлива
4.3.2. Влияние интенсивности воздушного вихря в цилиндре двигателя
бензиновых двигателях (еще и карбюраторных!) смесь к моменту зажигания так сильно гетерогенна? В этих двигателях смесеобразование начинается во впускной системе (карбюратор, впускной трубопровод, впускной коллектор) и продолжается в цилиндре на тактах впуска и сжатия, т.е. времени для гомогенизации смеси больше, чем достаточно. Поэтому такое неравномерное распределение топлива в цилиндре двигателя ВАЗ 2106, когда для отдельных зон коэффициент избытка воздуха, как это следует из [28], изменяется по закону Гаусса в пределах с^е[0,6-1,4], трудно объяснимо. Аргумент В.А. Звонова, что в карбюраторных двигателях на некоторых режимах часть топлива поступает в виде жидкой пленки или неиспарившихся капель, не является доказательством гетерогенности бензино - воздушной смеси к моменту зажигания. Заметим, что для испарения этих капель времени больше, чем достаточно, это -продолжительность процессов впуска (полностью) и сжатия (почти полностью), т.е. почти половина продолжительности рабочего цикла. Кроме того, жидкая пленка во впускной системе - явление аномальное и его не следует обобщать, тем более, что для его устранения существуют различные способы. Малоубедительно также утверждение, о том, что экспериментально установленное наличие «свободного» кислорода в отработавших газах на режиме с^<1 является доказательством гетерогенности смеси. Следует иметь в виду, что: а) «гомогенная смесь» - понятие феноменологическое и его не следует понимать на молекулярном уровне. Для описания гетерогенности смеси на молекулярном уровне количество зон будет исчисляться миллионами (в работах [2,28] количество зон 50); б) при сгорании в условиях недостатка кислорода (с^<1) оксид углерода СО образуется не только из-за неполного сгорания, но из-за диссоциации продукта полного сгорания 2С0<-»2С0+02, которая происходит при высоких температурах. Выделенное при этом 02 может быть тем самым свободным кислородом в отработавших газах, о котором речь идет в [2]; в) в бензиновых двигателях при с^<1 в выпускных газах все равно присутствует определенное количество кислорода. На этом и основан принцип работы X-зонда, который при с^<1, реагируя на концентрацию 02 в отработавших газах, с