Причины образования токсичных компонентов в ОГ ДВС

2NO+О2 = 2NO2. (20)

В ряде работ установлено, что в цилиндре двигателей внутреннего сгорания (дизелей и двигателей с искровым зажиганием) происходит "закалка" ("замораживание") окиси азота на уровне максимальной концентрации. Исключением является случай сжигания обогащенных смесей (при α<1). Таким образом, в процессе расширения и выпуска концентрация NO не изменяется.

На рис. 4,a приведены результаты исследований по образованию NО в цилиндре двигателя с искровым зажиганием, выполненных с помощью быстродействующего газоотборного клапана с гидравлическим приводом. Подобная картина наблюдалась и в цилиндре дизеля 1Ч 12/14 с камерой сгорания в поршне. Отбор проб проводился газоотборным клапаном, установленным в крышке цилиндра.

Увеличение максимальной температуры в процессе сгорания, получаемое изменением различных параметров рабочего процесса, всегда приводило к увеличению выхода NO (для топлив, не содержащих азот). В цилиндре двигателя в процессе сгорания топлива температура газа в различных частях объема камеры сгорания различна. В тех зонах, где сгорание топлива произошло раньше, температура газа выше вследствие "поджатая" газа из-за сгорания в последующих зонах. Кроме того, из-за неоднородности топливовоздушной смеси в цилиндре содержание кислорода в продуктах сгорания может быть неодинаковым в различных частях камеры сгорания. Это приводит к различию концентраций окиси азота по объему камеры сгорания, особенно в случаях, когда в камере сгорания нет организованного движения воздуха.

Сказанное выше подтверждается экспериментальными данными, полученными при отборе проб газа газоотборным клапаном, установленным в разных местах камеры сгорания четырехтактного двигателя с искровым зажиганием (рис. 4, а). Концентрация NОx в пробах газа, отобранных при расположении клапана в боковом отверстии 2, оказалась значительно выше (примерно на 1500 млн-1), чем в пробах при верхнем расположении клапана.

В случае расположения клапана в боковом отверстии фронт пламени от свечи зажигания подходит к нему раньше, что соответствует отбору пробы из зоны с более высокой температурой. Достаточного перемешивания продуктов сгорания при отсутствии организованного движения воздуха в цилиндре не происходит и в процессе расширения. В тонком пограничном слоена поверхности камеры сгорания процесс сгорания практически отсутствует. Температура этого слоя, называемого также "зоной гашения", ниже температуры продуктов сгорания, отдаленных от стенок камеры. Концентрация окиси азота в "зоне гашения" также значительно ниже. Это подтверждается зависимостью концентрации NOX в пробе газа, отбираемой газоотборным клапаном, от объема пробы за цикл (рис. 5). Уменьшение объема пробы газа, отбираемой из цилиндра за один цикл, при прочих равных условиях эквивалентно уменьшению толщины слоя газа, из которого взята проба.

В дизелях также наблюдается заниженное содержание продуктов окисления в пробах газа, отобранных в зоне слоя, расположенного около стенки цилиндра. На рис. 6 приведена зависимость различных компонентов в пробе газа, отбираемой из цилиндра дизеля 1Ч 12/14 с камерой сгорания в поршне, от объема пробы за цикл. Изменение концентрации NОХ имеет такой же характер, как и для двигателей с электрическим зажиганием.

Все проведенные исследования по образованию NОХ в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания подтверждают термический характер данной реакции.

В последние годы были высказаны предположения о том, что образование окиси азота может происходить во фронте пламени, в котором наблюдаются концентрации атомарного кислорода (О) и гидроксильного радикала (ОН), на несколько порядков превышающие равновесные в зоне продуктов сгорания. Однако для условий сгорания в двигателях, в цилиндрах которых температура продуктов сгорания в процессе сгорания повышается также в результате "поджатая" сгоревших элементов заряда, образование NО во фронте пламени незначительно влияет на общее выделение N.

Перейти на страницу: 2 3 4 5 6 7 8 9

Другие материалы

Проект нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу хлебопекарного предприятия Сдоба
Проект нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу ОАО «Сдоба» разработан ООО «ЭКОиВ» согласно договору № 18 от 27 февраля 2010 г. Основой для разработки проекта нормативов ПДВ явились результаты инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, проведенной согласно тому же договор ...