Снижение концентрации оксидов азота и сажи в отработавших газах дизеля путем усовершенствования рабочего процесса

• Автор: Сергеев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И
ИНДЕКСОВ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И САЖИ В КАМЕРЕ
СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЯ
1.1. Классификация существующих моделей расчета рабочего
процесса дизелей
1.2. Моделирование образования оксидов азота в цилиндре
двигателя
1.2.1. Механизмы образования оксида азота
1.2.2. Определение концентрации оксидов азота
1.3. Моделирование образования сажи в камере сгорания дизеля
1.3.1. Химико-физические аспекты сажеобразования
1.3.2. Модели сажеобразования
1.3.3. Экспериментальные методы измерение концентрации
твердых частиц
1.4. Возможности снижения концентрации оксидов азота и
сажи в ОГ дизеля
1.4.1. Снижение эмиссии оксидов азота и сажи путем настройки конструктивных и регулировочных параметров
1.4.2. Альтернативные процессы сгорания
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ТРЕХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
ДИЗЕЛЯ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ
ТОПЛИВА
2.1. Уравнения переноса в цилиндре двигателя
2.2. Модель турбулентности

2.3. Моделирование процесса впрыскивания топлива
2.3.2. Динамика капель топлива
2.3.1. Распад струи жидкого топлива
2.3.3. Нагрев и испарение капель топлива
2.3.4. Взаимодействие капель топлива со стенкой
2.4. Моделирование турбулентного горения
2.5. Моделирование образования вредных веществ
2.6. Численное интегрирование уравнений переноса
2.7. Влияние учета трехмерных нестационарных течений во впускной системе на результаты расчета образований оксидов азота
и сажи
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА И САЖИ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВПРЫСКИВАНИЕМ ТОПЛИВА
3.1. Верификация модели сгорания топлива и образования оксидов
азота в цилиндре быстроходного дизеля ЗМЗ 5145
3.2. Влияния мелкости разбивки и значения критерия сходимости на образование оксидов азота и сажи в цилиндре дизеля ЗМЗ

3.3. Верификация модели сажеобразования
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА И САЖИ. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ДИЗЕЛЯ ЗМЗ 5145

4.1. Снижение выбросов оксидов азота и сажи путем настройки конструктивных и регулировочных параметров исследуемого
двигателя
4.1.1. Влияние давления впрыскивания и параметров распылителя форсунки на образование оксидов азота и сажи
4.1.2. Влияние формы камеры сгорания
4.1.3. Влияние интенсивности вихревого движения
впускного воздуха
4.1.4. Многократное впрыскивание топлива за цикл
4.2. Альтернативный процесс сгорания
4.3. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА

Локальные температуры, К
Рис.1.4. Области образования оксидов азота и сажи по температуре и коэффициенту избытка воздуха в цилиндре двигателя [26]
Цель организации альтернативных процессов сгорания - обеспечение работы двигателя за указанными областями образования оксидов азота и сажи (рис. 1.4).
В случае реализации гомогенного дизельного процесса, известного как HCCI-процесс (Homogeneous Charge Compression Ignition), сгорание протекает одновременно во всем объеме цилиндра по кинетическому механизму и без диффузионной стадии. Равномерное распределение параметров смеси в камере сгорания обеспечивает работу двигателя за пределами образования оксидов азота и сажи, т.е. их эмиссия полностью отсутствует. Для ограничения скорости сгорания и снижения уровня шума применяются высокие степени рециркуляции ОГ.
Главная проблема при организации такого процесса - гомогенизация ТВС перед началом сгорания. Высокая воспламеняемость и низкая испаряемость дизельного топлива, а также относительно высокая степень