Вредные компоненты, отравляющие окружающую среду при эксплуатации дизельных силовых агрегатов, представляют собой совокупность разных химических соединений [1,2,3,4]. В выхлопных газах силовых агрегатов обильно присутствуют окислы азота, оксид углерода и разного рода несгоревшие углеводороды, но, на наш взгляд, наиболее коварным является сажа, и она же занимает почти 50% всех отравляющих веществ дизельного двигателя.
Целью данной работы является повышение технико-экономических и экологических показателей работы двигателя внутреннего сгорания путем подачи в цилиндры дополнительной воздушной смеси.
Для оценки эффективности завихрения заряда, в отличие от известных методик, разработан способ завихрения заряда, позволяющий одновременно повысить технико-экономические и экологические показатели силовых агрегатов.
Научной новизной данного исследования является предложенный способ завихрения заряда в цилиндре, который обеспечивает наилучшее распределение горючей смеси в камере сгорания и полное ее догорание вследствие чего повышается экологичность и экономичность двигателя в целом.
По результатам экспериментальных исследований получены зависимости, характеризующие влияние давления в цилиндре на эксплуатационные показатели ДВС. Разработана конструкция системы подачи дополнительного воздуха в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
Предложена методика завихрения рабочего заряда в цилиндре, которая благоприятно влияет на повышение эксплуатационных показателей ДВС.
Отдельные результаты экспериментов показали, что система дополнительного завихрения заряда позволяет снизить в отработавших газах содержание сажи на 60…65%. Кроме того, снижается как удельный, так и часовой расход топлива.
Условия, материалы, методы и объекты исследования. Выхлопные газы являются основным источником токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания, которые представляют собой неоднородную смесь с разнообразными химическими и физическими свойствами. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота, углеводорода, сажа и другие компоненты. На наш взгляд, одним из основных неблагоприятных компонентов является сажа, и она же занимает почти 50% всех отравляющих веществ дизельного двигателя (рисунок 1).
Как правило, она образуется в результате пиролиза (термического распада) углеводородных молекул в условиях острого дефицита кислорода в цилиндре двигателя. В процессе окисления, в условиях высоких температур, при остром недостатке кислорода, отдельные атомы водорода отрываются от основных углеводородных молекул дизельного топлива, а уже в свою очередь атомы водорода провоцируют дальнейшую дегидрогенизацию молекул углеводородов [5,6]. Есть такое предположение, что на определенных стадиях пиролиза, отдельные небольшие молекулы углеводородов и углеводородных радикалов одновременно претерпевают дегидрогенизацию и полимеризацию, которые в свою очередь приводят к образованию твердых частиц углерода (сажи). При рассмотрении работы ДВС можно отметить, что в процессе такта расширения в цилиндре дизельного двигателя к частицам сажи поступает кислород, тем самым создаются благоприятные условия для выгорания сажи.
