Введение к работе
Актуальность темы. Важное место в развитии мирового двигателестроения уделяется вопросам дальнейшего совершенствования дизелей, расширению их применения в различных отраслях народного хозяйства. Одним из отрицательных последствий все расширяющегося применения этих двигателей является увеличение выбросов в атмосферу токсичных продуктов сгорания. В связи с этим проблема улучшения экологических показателей дизелей относится к одной из актуальнейших проблем по защите окружающей среды.
Общепризнанно, что одним из радикальных направлений в решении проблемы снижения вредных выбросов с отработавшими газами (ОГ) дизелей является дальнейшее совершенствование процессов сгорания. За последние годы в мировой и российской исследовательской практике наметилась тенденция к поиску методов воздействия на кинетический механизм сгорания углеводородно-воздушной смеси в дизеле с помощью средств, повышающих её реакционную способность. В ряде последних исследований было показано, что существует принципиальная возможность рационализировать характер протекания рабочего процесса дизеля, усовершенствуя его одновременно по экологическим и эффективным показателям за счет дополнительного введения в рабочее пространство двигателя реакционно активных компонентов, имеющих низкую энергию активации в реакциях окисления углеводородов топлива.
В качестве подобных промотирующих средств могут быть использованы водородосодержашие продукты термохимического преобразования (конверсии) моторного топлива. В определенном смысле активные компоненты продуктов конверсии топлива могут рассматриваться как "физико-химический инструмент" управления процессами рабочего цикла дизеля, функциональная направленность и эффективность которого могут соответствующим образом варьироваться за счет изменения количественного и качественного состава вводимых продуктов.
Несмотря на очевидную простоту и выявленную эффективность такого способа управления внутрицилиндровыми процессами дизеля, ряд важных теоретических и практических вопросов его реализации остается до конца не исследованным, в том числе и вопрос о выборе наиболее целесообразного метода, обеспечивающего энергетически выгодные условия получения активных продуктов из моторного топлива.
Цель работы: совершенствование экологических показателей дизеля путем применения добавок к рабочему телу водородосодержащих продуктов, полученных на основе термохимического преобразования (конверсии) топлива в одном из его цилиндров.
Научную новизну составляют:
1. Метод организации работы многоцилиндрового дизеля, разработан
ный на основе предварительного термохимического преобразования
моторного топлива в реакционно-активные продукты внутри рабочего
пространства одного из его цилиндров.
2. Методика определения качественного состава синтезированной
газовой смеси применительно к условиям реакторного цилиндра дизеля.
3. Научное обоснование характера влияния добавок к рабочему телу
дизельных цилиндров синтезированных продуктов на эколого-
экономические показатели установки.
4. Выявленные пределы оптимальной концентрации продуктов
конверсии в топливно-воздушной смеси, при которых достигается
наибольшее улучшение экологических показателей дизельных цилиндров и
энергетической установки в целом.
5. Рекомендации по рациональной организации рабочего процесса
дизель-реакторной установки.
6. Экспериментальные данные, полученные в ходе исследования
показателей дизель-реакторной энергетической установки, созданной на базе
четырехцилиндрового дизеля Д-144.
Методы исследования. При выполнении работы применялись расчетно-аналитические и экспериментальные методы исследования. Эксперименты проводились на моторном стенде с дизелем Д-144 в отделе экспериментальных исследований двигателей НИКТИД.
Достоверность полученных результатов подтверждена сходимостью данных теоретических и экспериментальных исследований и обусловлена необходимой точностью используемой измерительной аппаратуры и доверительным объемом экспериментов, применением современных методов статистической обработки опытных данных и математического моделирования физико-химических процессов.
Практическую ценность представляют:
-
Принципиально новые конструктивная схема и технические решения, обеспечивающие конвертирование серийного четырехцилиндрового дизеля типа Д-144 на работу в режим дизель-реакторной энергетической установки.
-
Модифицированные варианты впускной и выпускной систем дизель-реакторной установки, максимально унифицированные с системами серийного дизеля Д-144.
3. Практические рекомендации по выбору числа цилиндров дизелей,
используемых., в .качестве, базового прототипа при создании
, высокоэффективных дизель-реакторных энергетических установок.
Реализация работы. Данные исследования и техническая документация на изготовление опытных образцов впускных и выпускных трубопроводов 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 и обсуждены на научно-технических конференциях инженерного факультета Российского университета дружбы народов в 1998-1999 гг. и на VII Международном научно-практическом семинаре в г. Владимире з 1999 г.
Публикации. Результаты работы изложены в четырех статьях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 99 наименований и приложения. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, включая 23 рисунка и 6 таблиц.
