Валерий Леонидович Чумаков, кандидат технических наук, профессор
Москва
Valery L. Chumakov, Ph.D.(Eng.), professor
Moscow
Сергей Николаевич Девянин, доктор технических наук, профессор
Москва
Sergey N. Devyanin, Dr.Sc.(Eng.), professor
Moscow
Показали, что нормы Европейского союза на токсичность отработанных газов (Евро 1 – Евро 5) способствовали снижению выбросов основных вредных компонентов в несколько раз. В зарубежных странах на тракторную технику распространяются нормы Stage и Tier, которые также на законодательном уровне ограничивают содержание токсичных компонентов.
(Цель исследования) Снизить содержание оксидов азота в отработанных газах посредством более эффективного регулирования распределения топливного заряда в цилиндре газодизельного двигателя, изменения в отдельных зонах концентрации дизельного и газового топлива, а также использования рециркуляции отработанных газов.
(Материалы и методы) Проанализировали результаты моделирования образования оксидов азота посредством управления рабочим процессом в газодизельной модификации дизельного двигателя. В расчетах применяли геометрические параметры двигателя Д-120, работающего в режиме 2000 оборотов в минуту, при наполнении 0,6-0,9 объема, средний по заряду коэффициент избытка воздуха равен 1,2-3,0, а коэффициенты избытка воздуха по газовоздушной смеси не превышают 1,2-2,5.
(Результаты и обсуждение) С помощью расчетной модели оценили параметры при различном давлении на впуске двигателя в пределах 0,05-0,09 мегапаскаля, а также при увеличении коэффициента остаточных газов в диапазоне 5-15 процентов с уменьшением концентрации оксидов азота с 2500 до 1100 частиц на миллион соответственно. Экспериментальным путем показали, что при изменении мощности от 100 до 20 процентов концентрация оксидов азота снижается с 1940 до 800 частиц на миллион.
(Выводы) Подтвердили адекватность работы расчетной модели. Определили, что уменьшение концентрации окиси азота в отработанных газах на 40-50 процентов достигается при различных схемах расслоения заряда в камере сгорания. Выявили, что обеспечение норм по угарному газу, углеводородам и оксидам азота потребует смешанного регулирования двигателя. Доказали, что рециркуляция 15 процентов отработанных газов позволяет снизить выброс оксидов азота еще на 50 процентов.
The authors showed that the European Union norms for the toxicity of exhaust gases (Euro 1 – Euro 5) contributed to the reduction of main harmful components emissions by several times. In foreign countries, Stage and Tier regulations applied to tractor equipment, which also limited the content of toxic components at the legislative level.
(Research purpose) To reduce the content of nitrogen oxides in exhaust gases by more efficient regulation of the fuel charge distribution in the gas-diesel engine cylinder, changes in the concentration of diesel and gas fuel in certain zones, as well as the use of exhaust gas recirculation.
(Materials and methods) The authors analyzed the results of modeling the formation of nitrogen oxides by controlling the workflow in the gas-diesel modification of the diesel engine. In the calculations, the geometric parameters of the D-120 engine, operating at 2000 revolutions per minute, with a filling of 0.6-0.9 volume, were used. The average excess air ratio for the charge was 1.2-3.0, and the excess air ratios for the gas-air mixtures did not exceed 1.2-2.5.
(Results and discussion) Using the computational model, the authors estimated the parameters at different pressures at the engine inlet within 0.05-0.09 megapascals, as well as with an increase in the residual gas coefficient in the range of 5-15 percent with a decrease in the concentration of nitrogen oxides from 2500 to 1100 parts per million. Experiments showed that when the power changed from 100 to 20 percent, the nitrogen oxides concentration decreased from 1940 to 800 parts per million.
(Conclusions) The authors confirmed the adequacy of the calculation model. They determined that a 40-50 percent reduction in the nitrogen oxide concentration in exhaust gases was achieved with various layering schemes in the combustion chamber. They found that the standards for carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides would require mixed engine regulation. It was proved that recirculation of 15 percent of exhaust gases could reduce nitrogen oxide emissions by another 50 percent.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.