автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Исследование процессов образования оксидов азота при сгорании топлив в перспективных дизелях

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ -ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт»

-НАМИ-

На правах рукописи

Гиринович Михаил Петрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СГОРАНИИ ТОПЛИВ В ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДИЗЕЛЯХ

Специальность: 05.04.02 - «Тепловые двигатели»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ)»

Научный руководитель -Официальные оппоненты' -

доктор технических наук, профессор В. А.Звонов

доктор технических наук, профессор

B.А. Марков

доктор технических наук, доцент

C.Н. Девянин

Ведущее предприятие

ОАО «Автодизель»

Защита состоится " /7" 2006 г. в '/ часов

на заседании диссертационного совета Д 217.014.01 в «Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ)» по адресу: 125438, Москва, Автомоторная ул., 2, в конференц-зале корпуса А, 3-й этаж. Электронная почта: admin@nami.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НАМИ,

Отзыв на' автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по указанному выше адресу.

Автореферат разослан " 3 * ? • 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Г. Зубакин

АЬАЪЪ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Автомобильный транспорт вносит существенный вклад в загрязнение воздушного бассейна. Значительная доля выбросов вредных веществ приходится на транспорт, оборудованный дизелями. Благодаря своим высоким технико-экономическим показателям дизель еще долго будет оставаться » основным силовым агрегатом для коммерческого автотранспорта, а доля легковых

г автомобилей с дизелями будет увеличиваться. Поэтом)' работы по улучшению

экологических характеристик дизелей являются актуальными.

В Российской Федерации нормы выбросов вредных веществ и сроки их ' введения для автомобильной техники устанавливаются Специальным техническим

регламентом «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ». В соответствии с данным документом определяются максимально допустимые выбросы следующих составляющих отработавших газов: оксидов углерода (СО), углеводородов (СтН„), оксидов азота (N0*) и дисперсных частиц (ДЧ). Наибольшей токсичностью обладают N0, и частицы. Основными направлениями по их снижению являются: уменьшение образования в камере сгорания и нейтрализация отработавших газов.

Большое разнообразие источников и механизмов образования частиц не позволяет предотвратить их формирование в цилиндре дизеля. Поэтому жесткие требования перспективных экологических норм (Евро-4, 5) не могут быть достигнуты без использования систем снижения дисперсных частиц в отработавших газах дизелей. Способы одновременного сокращения выбросов N0* и ДЧ вне цилиндра дизеля весьма дороги и громоздки, поэтому необходимо искать пути по снижению образования оксидов азота в камере сгорания.

Для уменьшения образования N0* в цилиндре двигателя проводят мероприятия, направленные на снижение максимальной температуры продуктов сгорания, так как основная их масса формируется по «термическому» механизму Зельдовича. Однако последовательное снижение выбросов N0*, наблюдаемое в последние годы, может привести к повышению вклада «быстрого» и «Ы20» механизмов, поскольку воздействие температуры на них не столь значимо. Поэтому для разработки эффективных мер по дальнейшему уменьшению образования N0, в ( камере сгорания перспективного дизеля необходимо оценить значимость этих

механизмов.

Это определяет актуальность исследований, выполненных в данной работе.

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование механизмов образования оксидов азота в камере сгорания дизеля.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- провести анализ механизмов образования оксидов азота в условиях, характерных для камеры сгорания дизеля;

~'рОС, НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург , ОЭ 200йкт(оТ

- разработать математическую модель и программное обеспечение для расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля с учетом всех рассмотренных механизмов;

- провести экспериментальные исследования и выполнить проверку адекватности модели расчета образования N0 в дизеле;

- провести расчетные исследования возможных направлений уменьшения образования N0 в перспективных дизелях, где роль «быстрого» и «N20» механизмов может быть значительной.

Методы исследования. Методология моделирования процесса образования оксидов азота при сгорании топлива в цилиндре дизеля представляет собой сочетание расчетно-теоретических и экспериментальных работ. Для проведения расчетно-теоретических исследований была разработана математическая модель образования оксидов азота в цилиндре дизеля, базирующаяся на уравнениях термодинамики и основных положениях химической кинетики. Для проверки адекватности разработанной модели проводились экспериментальные исследования дизеля, установленного на стенде.

Научную новизну составляют;

• Результаты анализа механизмов образования оксидов азота в условиях, характерных для камеры сгорания дизеля;

• Количественная оценка образования N0 по «быстрому» механизму в камере сгорания дизеля;

• Методика составления детального кинетического механизма горения сложного углеводорода для описания кинетики образования «быстрых» N0, которая может быть использована для моделирования образования N0 при сгорании как традиционного, так и альтернативного топлива;

• Математическая модель для расчета образования оксидов азота в дизеле с учетом «термического» и «быстрого» механизмов, позволяющая исследовать перспективные рабочие процессы, например, при высоком уровне рециркуляции отработавших газов, при гомогенном смесеобразовании и сгорании в дизелях, а также при использовании альтернативных топлив;

• Результаты анализа факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов N0 при оценке адекватности двухзонной математической модели;

• Расчетные исследования направлений уменьшения образования N0 в перспективных дизелях.

Практическая ценность. Разработанная математическая модель расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля с учетом «термического» и «быстрого» механизмов позволяет глубже понять кинетику формирования N0 и оценить роль «быстрого» механизма в условиях дизеля. Особое значение использование разработанной модели имеет при проведении поисковых исследований, направленных на снижение образования оксидов азота в перспективных дизелях, где

сгорание топлива происходит при низких температурах, например, в дизелях с организацией гомогенного смесеобразования и сгорания или в дизелях, работающих на альтернативных топливах.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на:

- Научно-технической конференции «2-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса», МАДИ (ГТУ), 2005 г., Москва;

- XLIX Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», МАМИ, 2005 г., Москва;

- Международном симпозиуме «Образование через науку», МГТУ им. Баумана, 2005 г., Москва;

- L Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда», НИЦИАМТ, 2005 г., Дмитров;

- 3-ем Международном автомобильном научном форуме (МАНФ), НАМИ, 2005 г., Москва

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и рекомендаций; содержит 123 страницы машинописного текста, 11 таблиц, 47 рисунков и списка используемой литературы из 159 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность работы, научная новизна и практическая ценность, даны сведения о ее реализации и апробации.

Первая глава посвящена оценке вклада отдельных составляющих отработавших газов дизелей в общий ущерб, наносимый окружающей среде, анализу современных подходов по улучшению экологических показателей дизелей и обзору математических моделей расчета процесса сгорания и образования оксидов азота.

Из вредных нсщсс!н ограбшашних kiioii ли 1слсй наибольший урон окружающей среде наносят оксиды азота и дисперсные частицы. Например, при выполнении дизелем норм Евро-3 их вклад в ущерб, рассчитанный по выбросам нормируемых вредных веществ с учетом относительной агрессивности, составляет 88 и 11% соответственно. Поэтому при разработке новых способов и устройств для повышения экологической безопасности автомобильных дизелей необходимо особое внимание уделять уменьшению эмиссии этих компонентов отработавших газов.

В настоящее время в составе дисперсных частиц выделяют более 1000 веществ органической и неорганической природы в твердом и капельножидком состоянии. Они образуются, главным образом, в результате неполного сгорания топлива, попадания смазочного масла в объем цилиндра и окисления соединений серы,

имеющихся в топливе и масле. Для снижения выбросов частиц проводят мероприятия по улучшению качества смесеобразования и сгорания, совершенствованию конструкции дизеля, повышению качества горюче-смазочных материалов и т.д. Однако все эти мероприятия не позволяют уменьшить эмиссию частиц до уровня, удовлетворяющего перспективным экологическим нормам (Евро-4, Евро-5). Поэтому в дизелях для их сокращения используют системы (

очистки отработавших газов; окислительные нейтрализаторы и сажевые фильтры.

Ббльшую часть N0« составляет моноксид азота N0, который образуется в цилиндре дизеля в результате окисления атмосферного азота при высокой температуре. Уменьшение выбросов N0 в цилиндре двигателя осуществляется i

путем снижения максимальной температуры продуктов сгорания, а на выходе -установкой адсорбер-катализаторов или систем селективного восстановления.

Способы одновременного уменьшения выбросов N0 и ДЧ вне цилиндра дизеля весьма дороги и громоздки, поэтому предпочтительным направлением для достижения перспективных экологических требований является снижение образования оксидов азота в камере сгорания. При выборе эффективных мер для достижения этой цели большую помощь может оказать математическое моделирование.

Математические модели расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля строятся на основе знаний о химизме этого процесса. В настоящее время выделяют следующие виды N0: «термические», «топливные», «быстрые» и N0, образующиеся по механизму «N20». «Термические» N0 образуются в зоне продуктов сгорания по механизму Зельдовича, «топливные» NO образуются вследствие частичного окисления азотсодержащих соединений топлива, «быстрые» N0 образуются непосредственно в зоне горения углеводородных топлив в результате связывания молекул азота радикалами СН и СН2, по механизму «N20» оксиды азота образуются через промежуточное образование закиси азота N20.

Исследованию образования оксидов азота в камере сгорания дизеля и разработке математических моделей посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: Звонова В.А., Камфера Г.М., Разлейцева Н.Ф., Duffy К.Р., Greeves G., Heywood J.B., Khan I.M., Lavoie G.A., Mellor A.M. и др. Ими рассматривается только «термический» механизм образования N0 в цилиндре дизеля. Такой подход обеспечивает хорошую сходимость результатов при проведении анализа образования N0 в камере сгорания современного дизеля. Однако последовательное снижение температуры продуктов сгорания с целью уменьшения образования оксидов азота, наблюдаемое в последние годы, может привести к повышению вклада «быстрого» и «N20» механизмов, чья зависимость от температуры не столь велика. Поэтому необходимо провести анализ кинетики образования N0 с учетом всех перечисленных механизмов в условия камеры сгорания современного и перспективного дизеля.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена анализу механизмов образования оксидов азота, разработке математической модели расчета образования NO в цилиндре дизеля, а также проверке адекватности разработанной модели.

Предварительный анализ механизмов образования NO при сгорании углеводородного топлива проводился с использованием детального кинетического механизма (ДКМ) сгорания метана (СНД поскольку кинетика горения этого простейшего углеводорода наиболее полно и достоверно изучена.

Кинетическая схема образования N0 при сгорании метана, построенная на основе кинетической схемы проф. Басевича В.Я., была взята из работ отечественных ученых Бочкова М.В. и Ловачева Л.А:

СН4+02оСН,+Н02

СН3+О0Н+Н2СО

CH+NjoHCN+N

N+OjoNO+O.

Данная схема состоит из 199 реакций и определяет концентрации 33 компонентов: СН4, С2Н, С2Н2, С2Н3, С2Н302, С2Н4, С2Н5, С2Нб, СН, СН2, СН3, СН30, СНА СНО, СО, С02, Н, Н2, Н20, Н202, Н02, 0,02, ОН, N2, N, NO, N02, N2O, HNO, NH, HCN, CN.

Материальный баланс компонентов, участвующих в химических реакциях, описывался системой кинетических уравнений:

= ±k,C;Ck ±k2C|Cm ...±k199CpCr;

—— = ±k|C,Cb ± k2CcC,|... ± к)99СеСг; dx

—j^ = ±к,С0Ср ± к2СтСг... ± к199СеС?.

где Cj, Ск .... С; - мольные доли соответствующих веществ; т - время; к, -константа скорости химической реакции ¡, определяемой по уравнению Аррениуса:

к. = АхТ" хехр(--

RxT

Здесь А - предэкспоненциальный множитель, п - показатель степени, Е -энергия активации, R - универсальная газовая постоянная.

Численное решение системы дифференциальных уравнений осуществлялось методом Гира переменного порядка точности, в котором при изменении шага расчета происходит автоматический выбор порядка точности путем изменения количества слагаемых в аппроксимирующем полиноме. Благодаря гибкости алгоритма данного метода удается значительно сократить расчетное время: с нескольких часов (при использовании метода Эйлера) до нескольких секунд.

Расчет образования NO по «термическому» механизму при условии равновесия О и ОН выполнялся по модели проф. Звонова В.А.

Численные эксперименты проводились при условиях, в которых образуется основная масса N0 в цилиндре дизеля: Т=2400*2800 К, аг=0,8+1,2, Р=б+10 МПа, т=4 мс (ф?24 °пкв при п=1000 мин'1) - типичное время, за которое происходит формирование оксидов азота в транспортных дизелях.

Пример расчета процесса сгорания СН4 и образования N0, выполненного по ДКМ, приведен на рис. 1. Для сравнения на рисунке также представлены результаты расчетов N0 по «термическому» механизму.

100000

£ 10000 а

t 1000 ■

ж

I 100 i

S 10

о

1Е-08 1Е-07 1.Е-06 1.Е-05 1.Е-04 1.Е-03 1.Е-02 т, с

Рис 1. Пример расчета процесса сгорания, выполненного по ДКМ, а также сопоставление результатов расчетов образования N0 по ДКМ и «термическому» механизму (аг"1, Т=2600 К)

Совпадение значений равновесных концентраций N0, а также остальных компонентов продуктов сгорания (СОг, Н20, 02, СО, ОН и т.д.), полученных при использовании двух кинетических схем, является подтверждением правильности расчетов, выполненных по схеме ДКМ. Расхождение результатов расчетов на начальном участке времени (т<50 мкс), можно объяснить вкладом механизмов, неучтенных в «термической» схеме. Поэтому в работе был выполнен анализ реакций образования N0, включенных в ДКМ. Для этого на печать выводились значения вкладов реакций в процесс изменения концентраций реагирующих веществ.

Полученные данные позволили выявить пути образования N0 и определить их значимость в рассматриваемых условиях:

- основная масса оксидов азота образуется по «термическому» механизму Зельдовича;

- роль «быстрого» механизма значительно меньше и его вклад существенен только па очень коротком отрезке времени т<10+50 мкс (<р?0,1+0,3 °пкв при п=1000 мин"1), когда в смеси присутствуют радикалы СН, играющие основную роль в формировании N0 по «быстрому» механизму;

- вклад механизма «Ы20» является несущественным и его значением можно пренебречь.

Поскольку скорость образования «быстрых» N0 лимитируется концентрацией радикалов СН, то в работе было проведено исследование выхода радикалов СН в зависимости от температуры и аг. В результате было установлено:

- при увеличении температуры максимальные концентрации радикалов СН увеличиваются, а время их жизни пропорционально уменьшается. Поэтому изменение температуры оказывает слабое влияние на образование «быстрых» N0;

- при увеличении аг происходит уменьшение максимальных концентраций радикалов СН и времени их жизни, что приводит к снижению образования «быстрых» N0.

Из этого можно сделать вывод, что с точки зрения уменьшения выбросов N0 по «быстрому» и «термическому» механизмам наиболее перспективной является такая организация процесса сгорания в цилиндре дизеля, при которой достигаются высокие значения коэффициента избытка воздуха в зоне горения для снижения образования «быстрых» N0 и низкие значения максимальных температур продуктов сгорания для уменьшения образования «термических» N0. Одним из направлений реализации данного подхода является организация гомогенного смесеобразования и сгорания в дизелях.

Исследование образования «быстрых» N0 при сгорании моторных топлив, содержащих сложные углеводороды, представляет существенные затруднения ввиду отсутствия детального кинетического механизма, достоверно описывающего процесс их сгорания. Поэтому для построения ДКМ, на основе анализа работ отечественных и зарубежных ученых, были приняты следующие положения:

1) процесс сгорания сложного углеводорода разделяют на два этапа;

2) на первом этапе происходит очень быстрый распад молекулы топлива на радикалы и молекулы, число атомов углерода в которых не превышает одного-двух. Значения энергий связи между атомами углерода в молекуле топлива различаются слабо, поэтому их можно принять одинаковыми;

3) скорость сгорания на втором этапе определяется, главным образом, количеством метиловых (СН3) и этиловых (С2Н$) радикалов, образовавшихся из молекулы топлива. Процесс сгорания топлива на этом этапе описывается на основе ДКМ сгорания метана.

Для упрощения описания первого этапа сгорания в расчетные схемы вводят формальные брутго-реакции, которые редуцируют высшие углеводороды и их производные до более мелких молекул и радикалов.

На основе проведенных в работе исследований были составлены ДКМ образования оксидов азота при сгорании дизельного топлива и диметилового эфира.

Однако для анализа механизмов образования оксидов азота при сгорании различных топлив в реальных быстроизменяющихся условиях цилиндра дизеля и сопоставления полученных результатов с э кспериментальными данными

необходимо использовать математическую модель, описывающую условия, в которых происходит формирование N0.

На основе проведенных предварительных исследований было определено, что требованиям, предъявляемым к математическим моделям при расчете процесса сгорания и образования N0, в полной мере отвечает двухзонная модель, разработанная проф. Звоновым В.А. Она позволяет учитывать особенности протекания процесса сгорания в цилиндре дизеля, хорошо апробирована и не требует проведения сложных экспериментов для идентификации.

При математическом моделировании процесса сгорания и образования оксидов азота в цилиндре дизеля с использованием двухзонной модели объем цилиндра условно разделяют на две зоны (см. рис. 2): зону свежей смеси и зону продуктов сгорания. Зона свежей смеси представляет собой смесь остаточных газов с воздухом, поступившим в цилиндр при наполнении. В ходе сгорания происходит увеличение зоны продуктов сгорания. При этом предполагается отсутствие тепломассообмена между зонами, а также однородность по температуре и составу зоны продуктов сгорания на каждом участке времени.

Определение давлений, средних температур газа в цилиндре, в зоне продуктов сгорания и свежей смеси осуществлялось при помощи системы из четырех уравнений:

д<3,=ди + дь,

рУ = ШП\

Нсм (Т)хМш + НктхМк = НПС(ТПС) х Мк + Н„ (Та) х М„,

где Мсм и МПс - масса свежей смеси и продуктов сгорания соответственно, Нем и Нпс - энтальпия свежей смеси и продуктов сгорания, Тем и Тпс - температура свежей смеси и продуктов сгорания, рнг и Тнг - давление и температура в цилиндре дизеля на момент начала горения, к - показатель политропы сжатия.

AQ, = AQ - AQW - AQiHC - количество теплоты, подводимой к рабочему телу на участке расчета с учетом теплоты сгорания топлива (AQ), о^етсб ßpXsSpqßÖe диссоциации и неполного сгорания (ДСЗдис) и отвода тепла в стенки камеры сгорания (AQw).

Как и при проведении предварительных исследований механизмов образования оксидов азота, для расчетов N0 использовалось две кинетические схемы:

Схема 1 - ДКМ, описывающий сгорание углеводорода, а также образование N0 по всем известным механизмам, включая «термический» и «быстрый»;

Схема 2 - «термическая», основанная на «термической» теории Зельдовича.

Вычисления N0 выполнялись в зоне продуктов сгорания, образовавшихся на участке расчета Onoo<i>), а также в основной зоне продуктов сгорания (Arno)-

Доля оксидов азота в зоне продуктов сгорания определялась по формуле: ДМпсхгКОл +Mnc,x(rNOi+ArNO)

rN0 =-rz-. где

Мпс2

ДМпс - масса продуктов сгорания, образовавшихся на участке расчета,

Mnci, Мпс2_ масса основной зоны продуктов сгорания в начале и в конце , участка расчета соответственно.

По результатам проведенных исследований, для сокращения расчетного времени, была разработана «комбинированная» схема, в которой образование N0 по ДКМ (с учетом «быстрого» механизма) производилось только в зоне продуктов сгорания, образовавшихся на участке расчета (ДМпс), а в основной зоне продуктов сгорания (Мпс) расчеты производились по термической схеме с использованием 3-х реакций Зельдовича.

Далее определялась доля оксидов азота в целом по цилиндру:

rNOu = fN0 * гпс.

Доля оксидов азота в «сухих» продуктах сгорания:

rcyx _ rNOu

^ 1-Ъа. '

Для расчета процесса газообмена использовалась математическая модель проф. Орлина A.C., в основе которой лежит принцип сохранения энергии и массы газового потока.

Составленная модель позволяет учитывать особенности протекания процессов газообмена, сжатия и сгорания, а также проводить расчеты образования N0 в камере сгорания дизеля с учетом «термического» и «быстрого» механизмов.

Проверка адекватности модели проводилась по опытным данным, представленным в главе 3. При использовании для расчетов N0 «комбинированной» и «термической» схем идентификация математической модели осуществлялась путем подбора значений коэффициента избытка воздуха в зоне продуктов сгорания аг, изменяющихся в узком диапазоне аг=0,9-1. Пример сопоставления

экспериментальных и расчетных данных, полученных с использованием «комбинированной» схемы, представлен на рис. 3.

РТО.ррП!

юо

600 -

400 -

200 -

«г

5

У

/

/

/ /

□Расчет ■ "быстрые" N0 □Эксперимент

й я

1.0

-0.9

- 0.»

0.7

1300

1550

»00

1900

Рис 3. Идентификация модели образования N0 с использованием «комбинированной»

кинетической схемы по скоростной характеристике дизеля 6ЧН13/14 (нагрузка«75%)

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений показало, что расхождение концентраций N0 не превышает 10% (как при использовании «термической», так и «комбинированной», с учетом «быстрого» механизма, схем), а погрешность вычисления мощностных и экономических параметров работы дизелей удовлетворяет требованиям, предъявляемым к инженерным расчетам. Это позволило сделать вывод об адекватности математической модели.

Анализ полученных результатов показал, что в камере сгорания современного дизеля:

- формирование основной массы оксидов азота происходит по «термическому» механизму;

- образование «быстрых» N0 очень слабо зависит от режима работы дизеля и воздействий на рабочий процесс, их концентрация в отработавших газах для всех рассмотренных случаев изменялась в достаточно узком диапазоне 100-160 ррт.

Из вышесказанного можно заключить, что при проведении расчетов образования N0 в камере сгорания современного дизеля более предпочтительным является использование только «термической» схемы Зельдовича.

Третья глава посвящена описанию экспериментов и разработке методики для обработки полученных данных.

Экспериментальные данные, необходимые для идентификации математической модели образования N0, были получены автором при исследовании работы одноцилиндровой установки 1ЧН 12/13 в ПЛТД «МАДИ» (ГГУ). В работе также использовались данные, полученные в отделе дизельных двигателей ГНЦ «НАМИ» при исследовании рабочего процесса дизеля 6ЧН 13/14 и

одноцилиндровой установки 14 12/12, работающей на традиционном дизельном топливе и на диметиловом эфире.

Концентрации NOx в отработавших газах измерялись прибором Инфралайт 11П (в МАДИ) и Beckman 951Е (в НАМИ).

Для измерения давления в камере сгорания был установлен пьезодатчик фирмы AVL типа 12QP505cIk. Угловые метки задавались датчиком с дискретностью 0,1° угла поворота коленчатого вала.

При идентификации двухзонной математической модели с использованием опытных индикаторных диаграмм давлений результаты расчетов тепловыделения, а, следовательно, и значение коэффициента избытка воздуха в зоне продуктов сгорания От, будут зависеть от точности определения положения ВМТ поршня, степени сжатия (е) и тепловых потерь в стенки. Кроме того, на образование N0 может оказывать влияние цикловая и межцилиндровая неравномерности работы дизеля. Поэтому предварительно был выполнен анализ факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов N0 при оценке адекватности математической модели. При проведении исследований точность определения параметров оценивалась в следующих диапазонах: ВМТ положения поршня - ±1 °пкв; е - ±5%; тепловых потерь в стенки - ±20%; межцилиндровая неравномерность подачи топлива - ±8%, воздуха - ±10%. Цикловая неравномерность подачи топлива в дизелях является незначительной и поэтому она была исключена из анализа. Для исключения высокочастотной составляющей диаграммы индикаторных давлений, вызванной стохастическими процессами в цилиндре двигателя, проводилось осреднение нескольких единичных циклов и сглаживание полученной диаграммы давлений.

Было установлено, что из рассмотренных факторов наибольшее влияние на результаты расчетов N0 оказывает точность определения степени сжатия и межцилиндровая неравномерность подачи топлива. Так при погрешности определения степени сжатия на 5%, возникающей, например, при определении объема камеры сгорания в поршне или величины надпоршневого зазора, отклонение расчетного значения N0 может достигать 20%. Ошибка определения положения ВМТ и тепловых потерь в стенки оказывают относительно небольшое влияние на расчеты NO, а необходимый диапазон точности их определения легко достигается при используемом подходе.

Четвертая глава посвящена расчетно-экспериментальному исследованию с целью определения роли «быстрых» оксидов азота в перспективных дизелях и путей уменьшения их образования.

В настоящее время наиболее перспективными направлениями по созданию малотоксичных дизелей являются:

- использование альтернативных топлив (вместе с улучшением экологических показателей работы дизелей, позволяет сократить потребление тоилин нефтяного происхождения и, при использовании биотоплив, уменьшить выброс С02);

- организация гомогенного смесеобразования и сгорания.

В результате реализации данных мер происходит дальнейшее снижение максимальных температур в зоне продуктов сгорания и уменьшение образования «термических» N0. При этих условиях пренебрежение ролью «быстрого» механизма может привести к возникновению существенных ошибок и неверной интерпретации экспериментальных данных. Поэтому для оценки вклада «быстрых» N0 и возможных путей уменьшения их образования в цилиндре перспективного дизеля было проведено расчетно-экспериментальное исследование при помощи разработанной математической модели с «комбинированной» кинетической схемой, которая учитывает формирование оксидов азота по «быстрому» и «термическому» механизмам.

К наиболее перспективным альтернативным топливам для дизелей относят: метанол, природный газ (метан) и диметиловый эфир (ДМЭ). В работе было проведено исследование образования N0 при сгорании двух последних топлив.

При сравнении показателей сгорания дизельного топлива (ЦТ), ДМЭ и метана, влияющих на образование N0, было установлено следующее:

- при одинаковых начальных условиях адиабатные температуры продуктов сгорания ДМЭ и метана, меньше адиабатной температуры ДТ на 100... 170 К, в зависимости от аг, так как при их сгорании образуется больше молей продуктов сгорания, учитываемое в расчетах коэффициентом молекулярного изменения (Ро);

- при сгорании ДМЭ и метана образуется меньше «быстрых» N0, так как уменьшается выход радикалов СН;

- образование «термических» N0 при сгорании ДМЭ и метана тоже несколько меньше, чем при сгорании ДТ, что объясняется снижением равновесных концентраций N0 и О в продуктах сгорания вследствие различия исходного состава топливо воздушных смесей: при аг=1 доля ДТ в смеси составляет около 1%, ДМЭ - 6,5%, а метана - 9,5%.

Однако существенное различие химмотологических свойств ДТ, ДМЭ и метана может привести к необходимости изменения конструкции двигателя при его конвертации для работы на альтернативных топливах: формы камеры сгорания, способа подачи топлива в цилиндр, его воспламенения и т.д. Организация процесса сгорания топлива будет оказывать решающее влияние на показатели работы двигателя и образование N0.

При переводе дизеля для работы на ДМЭ основные изменения заключаются в модернизации топливной аппаратуры для обеспечения увеличенной подачи топлива. Остальные конструктивные элементы двигателя претерпевают небольшие изменения с целью оптимизации процесса сгорания: форма камеры сгорания, параметры наддува и т.д. Благодаря этому удается достичь высоких показателей рабочего процесса, сопоставимых с дизелем, одновременно с низким уровнем выбросов вредных веществ.

Одним из эффективных методов конвертации дизеля для работы на природном газе является создание газодизеля с воспламенением запальной дозой дизельного топлива, величина которой может быть снижена до 3-8% от общего количества топлива на режимах высоких нагрузок и до 15-25% - на малых нагрузках.

Сопоставление образования N0 в цилиндре дизеля при работе на ДТ и ДМЭ, а также в цилиндре газодизеля (ГД) проводилось на примере нагрузочной характеристики двигателя 6ЧН 13/14. При проведении расчетов использовались экспериментальные законы сгорания х(ср), полученные для каждого режима работы дизеля на ДТ. Цикловые подачи ДМЭ и метана выбирались таким образом, чтобы значения среднего по цилиндру а были равны значениям для дизеля. Расхождение мощностей при этом не превышало 5%.

По результатам проведенных расчетов был сделан вывод, что снижение выхода N0 при использовании ДМЭ и метана происходит в основном за счет уменьшения образования «термических» оксидов азота, так как температура продуктов сгорания ДМЭ и метана ниже, чем ДТ. Роль «быстрого» механизма невелика, однако при снижении нагрузки его относительный вклад увеличивается. В цилиндре газодизеля возрастает также и абсолютное количество «быстрых» N0 из-за увеличения запальной дозы ДТ, при сгорании которого образуется больше «быстрых» N0. Поэтому на режимах малых нагрузок концентрации оксидов азота в отработавших газах газодизеля выше, чем дизеля, работающего на ДМЭ.

Благодаря практически полному отсутствию образования сажи при сгорании ДМЭ, дизель может работать при более низких значениях а. Это позволяет более эффективно применять рециркуляцию для дальнейшего снижения выбросов N0 или форсировать двигатель путем увеличения подачи топлива.

Расчетные исследования образования N0 при использовании рециркуляции отработавших газов показали, что при увеличении доли рециркулируемых газов происходит резкое снижение образования N0 по «термическому» механизму из-за снижения температур в зоне продуктов сгорания, а также замещения части кислорода продуктами сгорания. Выход «быстрых» N0 несколько возрастает, так как при уменьшении коэффициента избытка воздуха в зоне продуктов сгорания ар концентрации и время существования радикалов СН увеличиваются. Результатом этого является снижение эффективности применения рециркуляции отработавших газов при ее увеличении. При использовании ДМЭ «быстрых» оксидов азота образуется меньше, поэтому эффективность применения рециркуляции отработавших газов выше.

Другим направлением достижения перспективных экологических норм является организация гомогенного смесеобразования и сгорания в дизелях. В таком дизеле, в отличие от традиционного, сгорание происходит при более высоких значениях локального коэффициента избытка воздуха аг, что приводит к увеличению зоны продуктов сгорания и, как следствие, снижению максимальных температур в ней. В результате уменьшается образование N0 как по

«термическому», так и по «быстрому» механизмам. Кроме того, организация гомогенного сгорания, благодаря отсутствию в цилиндре зон обогащенных топливом, также позволяет существенно уменьшить образование сажи.

Для оценки эффекта снижения N0, достигаемого при гомогенном сгорании в дизеле, были выполнены расчеты на примере двигателя 6ЧН 13/14 (нагрузка=100%, п=1300 мин"1, а=1,8) при различных коэффициентах избытка воздуха в зоне горения.

Значение аг=1 - соответствует значению, полученному при идентификации модели по экспериментальным данным; аг=1,4 - выбрано из предположения о частичной гомогенизации топливо воз душной смеси; аг=1,8 - равномерное перемешивание топлива с воздухом, то есть коэффициент избытка воздуха в зоне продуктов сгорания равен среднему по цилиндру. Результаты расчетов представлены на рис. 4.

NO.pi

800

600

400

200

О

1.0 1.4 1.8

аг

Рис. 4. Влияние гомогенизации заряда на образование N0

Видно, что при гомогенизации топливовоздушной смеси, из-за уменьшения максимальной температуры продуктов сгорания, происходит значительное уменьшение формирования «термических» N0. Образование «быстрых» N0 снижается не так сильно, поэтому их относительный вклад увеличивается, а при аг=1,8 - является определяющим. Дальнейшее уменьшение образования оксидов азота может быть достигнуто только за счет уменьшения выхода «быстрых» N0.

Поскольку при сгорании ДМЭ и метана выход «быстрых» N0 меньше, чем при сгорании ДТ, то при использовании этих топлив в двигателях с организацией обедненного смесеобразования и сгорания могут быть достигнуты сверхнизкие выбросы N0.

Расчеты показали, что при сгорании гомогенной смеси ДМЭ-воз дух в цилиндре дизеля с аг=1,8 оксидов азота образуется в 4 раза меньше, чем при сгорании ДТ.

Исследование образования N0 при сгорании обедненной метановоздушной смеси в цилиндре двигателя проводилось по результатам обработки экспериментальных данных, полученных в МАДИ (11 У) при испытаниях газового

двигателя 6ЧН 12/13: подача газа - центральный впрыск, степень сжатия - 12, воспламенение искровое.

Так как процесс смесеобразования происходил во впускном коллекторе, то локальный коэффициент избытка воздуха в зоне продуктов сгорания аг был задан равным среднему значению а по цилиндру.

Полученные данные сопоставлялись с результатами расчетов дизеля 6ЧН 12/13, работающего на гомогенной смеси ДТ-воздух. При проведении расчетов параметры процесса сгорания (<рнг> х(<р)) и наддува были приняты такими же, как экспериментальные значения для дизеля 6ЧН 13/14, работающего на том же режиме. Согласование мощностей обеспечивалось подбором цикловой подачи топлива. Значение аг было принято равным значению а в двигателе, работающем на обедненной метановоздушной смеси. Результаты расчетов представлены на рис. 5.

N0, ррю Тле., К

200

2200

2100

2000

- 1900

0 -Ы^г-^^^™ I ИШИ^Ш—1800 50 75

Нагрузка, %

Рис. 5 Сопоставление образования N0 в КС двигателя 6ЧН 12/13 при его работе на гомогенной смеси ДТ-воздух и обедненной метановоздушной смеси по нагрузочной характеристике (п= 1400 мин"')

Благодаря более эффективной организации рабочего процесса при работе двигателя на ДТ расход топлива меньше и средний по цилиндру коэффициент избытка воздуха выше. Результатом этого является некоторое снижение максимальных температур в зоне продуктов сгорания. Однако разница Тпстк для обоих двигателей невелика, и выход «термических» N0 слабо различается. Основным фактором уменьшения выбросов оксидов азота при работе на обедненной метановоздушной смеси является уменьшение образования «быстрых» N0. Причем при совершенствовании рабочего процесса и увеличении индикаторного КПД газового двигателя эта разница будет возрастать.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе численных экспериментов, проведенных в условиях, при которых образуется основная масса N0 в дизеле (Т=2400+2800 К, аг=0,8+1,2, Р=6+10 МПа, т=4 мс (ф«24 °пкв при п=1000 мин"1)), был выполнен анализ образования оксидов азота по «термическому», «быстрому» и «N20» механизмам. В результате было установлено, что основная часть N0 образуется в продуктах сгорания по «термическому» механизму Зельдовича. Формирование «быстрых» N0 происходит в зоне горения на очень коротком отрезке времени т< 10+50 мкс (ф?0,1+0,3 °пкв при п=1000 мин'1), когда в смеси присутствуют радикалы СН, играющие основную роль в данном механизме. Вкладом механизма «Ы20» в условиях дизеля можно пренебречь.

2. Дана количественная оценка выхода «быстрых» оксидов азота для современного дизеля. Показано, что их образование очень слабо зависит от режима работы и воздействий на рабочий процесс, а концентрация в отработавших газах на выходе из дизеля находится в диапазоне 100-160 ррт.

3. Для описания кинетики образования «быстрых» N0 при сгорании углеводородных тошгав была разработана методика составления детальных кинетических механизмов горения сложных углеводородов. С ее помощью были составлены кинетические механизмы образования оксидов азота при сгорании дизельного топлива и диметилового эфира.

4. Разработана математическая модель и программное обеспечение для расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля по «комбинированной» кинетической схеме. В ней, для сокращения расчетного времени, образование N0 по детальному кинетическому механизму (с учетом «быстрых» N0) производится только в зоне продуктов сгорания, образовавшихся на шаге расчета, а в основной зоне продуктов сгорания расчеты производятся по термической схеме с использованием 3-х реакций Зельдовича.

5. Проведен анализ факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов N0 при оценке адекватности математической модели образования оксидов азота. Показано, что при проведении идентификации модели особое внимание необходимо уделить точности определения степени сжатия двигателя, поскольку ошибка определения данного параметра на 5% может привести к неточности вычисления N0 до 20%.

6. Проведена проверка адекватности разработанной математической модели путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных, полученных при проведении стендовых исследований дизелей, работающих как на традиционном дизельном топливе, так и на диметиловом эфире. Расхождение расчетных концентраций N0 с экспериментальными не превышает 10%

7. Расчеты, проведенные при использовании разработанной математической модели показали, что наиболее перспективным направлением снижения выбросов оксидов азота в дизелях является организация гомогенного процесса

смесеобразования и сгорания. При обеднении топливовоздушной смеси уменьшение образования оксидов азота по «термическому» механизму происходит из-за снижения температуры в зоне продуктов сгорания, а «быстрых» - из-за снижения концентрации и времени существования радикалов СН. Выход «быстрых» N0 уменьшается не так сильно, поэтому их относительный вклад увеличивается, а при аг=1,8 — является определяющим. Для дальнейшего уменьшения образования «быстрых» N0 в гомогенных дизелях необходимо использовать альтернативные топлива с меньшим числом атомов углерода в молекуле, так как при их сгорании уменьшается выход радикалов СН. Например, при сгорании ди метило во го эфира в цилиндре дизеля при ctr=l,8 оксидов азота образуется в 4 раза меньше, чем при сгорании дизельного топлива.

8. Результаты выполненных исследований использованы в работах ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" и в учебном процессе кафедры «Комбинированные двигатели внутреннего сгорания» МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Звонов В.А., Гиринович М.П. Анализ механизмов образования оксидов азота при сгорании углеводородных теплив в камере сгорания ДВС (часть 1).// Приводная техника. 2004, №4. - С.35-42.

2. Звонов В.А., Гиринович М.П. Анализ механизмов образования оксидов азота при сгорании углеводородных теплив в камере сгорания ДВС (часть 2).// Приводная техника. 2004, №5. - С.27-34.

3. Корнилов Г.С., Теренченко A.C., Гиринович М.П. Особенности рабочего процесса и образования оксидов азота в цилиндре дизеля при сгорании диметилового эфира.// Приводная техника. 2005, №4. С. 57-62.

4. Корнилов Г.С., Теренченко A.C., Гиринович М.П. Влияние свойств диметилового эфира на процесс образования оксидов азота в цилиндре дизеля.// Приводная техника. 2005, №5. - 34-43.

5. Гиринович М.П., Звонов В.А., Иванов А.Г. Анализ факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов NO при оценке адекватности двухзонной математической модели сгорания.// Сборник научных трудов по проблемам двигателестроения, посвященный 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана./ Под ред. H.A. Иващенко, Л.В. Грехова. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - С. 241-246.

АООС &

»16 4 63

Подп в печ 24 07 2006 г Формат 60x84 1/16 Тираж 100

Объем пл 1,25 уч-издл 1,25 Заказ 2082

ВНИЭРХ 101990, Москва, Б Спасоглинищевский пер, 4/2

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований.

1.1 Токсичные компоненты отработавших газов дизелей.

1.2 Нормирование выбросов вредных веществ дизелей.

1.3 Методы снижения токсичности дизелей.

1.4 Механизмы образования оксидов азота.

1.5 Методы расчета образования NO в дизелях.

1.6 Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Разработка математической модели расчета образования

NO в дизеле.

2.1 Исследование механизмов образования N0.

2.1.1 Методика проведения численных экспериментов.

2.1.2 Результаты расчетов.

2.2 Построение детального кинетического механизма, описывающего образование «быстрых» NO при сгорании сложных углеводородных топлив.

2.2.1 Детальный кинетический механизм образования N при сгорании дизельного топлива.

2.2.2 Детальный кинетический механизм образования N при сгорании диметилового эфира.

2.3 Математическая модель процесса сгорания и образования N0 в дизеле.

2.4 Проверка адекватности математической модели и анализ полученных результатов.

2.5 Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. Экспериментальное оборудование, методика обработки экспериментальных данных и анализ погрешностей измерений.

3.1 Испытательный стенд и его метрологическое обеспечение.

3.2 Методика обработки экспериментальных данных.

3.3 Анализ факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов N0 по двухзонной математической модели.

3.4 Выводы по третьей главе.:.

ГЛАВА 4. Оценка роли «быстрых» N0 в образовании оксидов азота для перспективных рабочих процессов дизелей.

4.1 Образование NO при использовании альтернативных топлив.:.

4.1.1 Сопоставление показателей сгорания дизельного топлива, диметилового эфира и метана, влияющих на образование NO.

4.1.2 Параметры рабочего процесса и образование NO при использовании дизельного топлива, диметилового эфира и метана.

4.2 Образование NO при сгорании обедненной гомогенной топливовоздушной смеси.

4.3 Выводы по четвертой главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Автомобильный транспорт "вносит существенный вклад в загрязнение воздушного бассейна. Значительная доля выбросов вредных веществ приходится на транспорт, оборудованный дизелями. Благодаря своим высоким технико-экономическим показателям дизель еще долго будет оставаться основным силовым агрегатом для коммерческого автотранспорта, а доля легковых автомобилей с дизелями будет увеличиваться. Поэтому работы по улучшению экологических характеристик дизелей являются актуальными.

В Российской Федерации нормы выбросов вредных веществ и сроки их введения для автомобильной техники устанавливаются Специальным техническим регламентом «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ». В соответствии с данным документом определяются максимально допустимые выбросы следующих составляющих отработавших газов: оксидов углерода (СО), углеводородов (CmHn), оксидов азота (NOx) и дисперсных частиц (ДЧ). Наибольшей токсичностью обладают NOx и частицы. Основными направлениями по их снижению являются: уменьшение образования в камере сгорания и нейтрализация отработавших газов.

Большое разнообразие источников и механизмов образования частиц не позволяет предотвратить их формирование в цилиндре дизеля. Поэтому жесткие требования перспективных экологических норм (Евро-4, 5) не могут быть достигнуты без использования систем снижения дисперсных частиц в отработавших газах дизелей. Способы одновременного сокращения выбросов NOx и ДЧ вне цилиндра дизеля весьма дороги и громоздки, поэтому необходимо искать пути по снижению образования оксидов азота в камере сгорания.

Для уменьшения образования NOx в цилиндре двигателя проводят мероприятия, направленные на снижение максимальной температуры продуктов сгорания, так как основная их масса формируется по «термическому» механизму Зельдовича. Однако последовательное снижение выбросов NOx, наблюдаемое в последние годы, может привести к повышению вклада «быстрого» и «N2O» механизмов, поскольку воздействие температуры на лих не столь значимо. Поэтому для разработки эффективных мер по дальнейшему уменьшению образования N0* в камере сгорания перспективного дизеля необходимо оценить значимость этих механизмов.

Это определяет актуальность исследований, выполненных в данной работе.

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование механизмов образования оксидов азота в камере сгорания дизеля.

Для достижения поставленной цели необходимо: провести анализ механизмов образования оксидов азота в условиях, характерных для камеры сгорания дизеля; разработать математическую модель и программное обеспечение для расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля с учетом всех рассмотренных механизмов; провести экспериментальные исследования и выполнить проверку адекватности модели расчета образования NO в дизеле; провести расчетные исследования возможных направлений уменьшения образования NO в перспективных дизелях, где роль «быстрого» и «N2O» механизмов может быть значительной.

Методы исследования. Методология моделирования процесса образования оксидов азота при сгорании топлива в цилиндре дизеля представляет собой сочетание расчетно-теоретических и экспериментальных работ. Для проведения расчетно-теоретических исследований была разработана математическая модель образования оксидов азота в цилиндре дизеля, базирующаяся на уравнениях термодинамики и основных положениях химической кинетики. Для проверки адекватности разработанной модели проводились экспериментальные исследования дизеля, установленного на стенде.

Научную новизну составляют:

• Результаты анализа механизмов образования оксидов азота в условиях, характерных для камеры сгорания дизеля;

• Количественная оценка образования N0 по «быстрому» механизму в камере сгорания дизеля;

• Методика составления детального кинетического механизма горения сложного углеводорода для описания кинетики образования «быстрых» N0, которая может быть использована для моделирования образования N0 при сгорании как традиционного, так и альтернативного топлива;

• Математическая модель для расчета образования оксидов азота в дизеле с учетом «термического» и «быстрого» механизмов, позволяющая исследовать перспективные рабочие процессы, например, при высоком уровне рециркуляции отработавших газов, при гомогенном смесеобразовании и сгорании в дизелях, а также при использовании альтернативных топлив;

• Результаты анализа факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов N0 при оценке адекватности двухзонной математической модели;

• Расчетные исследования направлений уменьшения образования N0 в перспективных дизелях.

Практическая ценность. Разработанная математическая модель расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля с учетом «термического» и «быстрого» механизмов позволяет глубже понять кинетику формирования N0 и оценить роль «быстрого» механизма в условиях дизеля. Особое значение использование разработанной модели имеет при проведении поисковых исследований, направленных на снижение образования оксидов азота в перспективных дизелях, где сгорание топлива происходит при низких температурах, например, в дизелях с организацией гомогенного смесеобразования и сгорания или в дизелях, работающих на альтернативных топливах.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на:

- Научно-технической конференции «2-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса», МАДИ (ГТУ), 2005 г., Москва;

- XLIX Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», МАМИ, 2005 г., Москва;

- Международном симпозиуме «Образование через науку», МГТУ им. Баумана, 2005 г., Москва;

- L Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда», НИЦИАМТ, 2005 г., Дмитров;

- 3-ем Международном автомобильном научном форуме (МАНФ), НАМИ, 2005 г., Москва.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и рекомендаций; содержит 123 страницы машинописного текста, 11 таблиц, 47 рисунков и списка используемой литературы из 159 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе численных экспериментов, проведенных в условиях, при которых образуется основная масса NO в дизеле (Т=2400-г2800 К, аг=0,8-И,2, Р=6-Я0МПа, т=4 мс (ф«24 °пкв при п=1000 мин"1)), был выполнен анализ образования оксидов азота по «термическому», «быстрому» и «N2O» механизмам. В результате было установлено, что основная часть NO образуется в продуктах сгорания по «термическому» механизму Зельдовича. Формирование «быстрых» N0 происходит в зоне горения на очень коротком отрезке времени т<10-г50 мкс (ф~0,1-г0,3 °пкв при п=1000 мин"1), когда в смеси присутствуют радикалы СН, играющие основную роль в данном механизме. Вкладом механизма «N2O» в условиях дизеля можно пренебречь.

2. Дана количественная оценка выхода «быстрых» N0 для современного дизеля. Показано, что их образование очень слабо зависит от режима работы и воздействий на рабочий процесс, а концентрация в отработавших газах на выходе находится в диапазоне 100-160 ppm.

3. Для описания кинетики образования «быстрых» NO при сгорании углеводородных топлив была разработана методика составления детальных кинетических механизмов горения сложных углеводородов. С ее помощью были составлены кинетические механизмы образования оксидов азота при сгорании дизельного топлива и диметилового эфира.

4. Разработана математическая модель и программное обеспечение для расчета образования оксидов азота в цилиндре дизеля по «комбинированной» кинетической схеме. В ней, для сокращения расчетного времени, образование NO по детальному кинетическому механизму (с учетом «быстрых» NO) проо изводится только в зоне продуктов сгорания, образовавшихся на шаге расчета, а в основной зоне продуктов сгорания расчеты производятся по термической схеме с использованием 3-х реакций Зельдовича.

5. Проведен анализ факторов эксперимента, влияющих на точность расчетов NO при оценке адекватности математической модели образования оксидов азота. Показано, что при проведении идентификации модели особое внимание необходимо уделить точности определения степени сжатия двигателя, поскольку ошибка определения данного параметра на 5% может привести к неточности вычисления N0 до 20%.

6. Проведена проверка адекватности разработанной математической модели путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных, полученных при проведении стендовых исследований дизелей, работающих как на традиционном дизельном топливе, так и на диметиловом эфире. Расхождение расчетных концентраций N0 с экспериментальными не превышает 10%.

7. Расчеты, проведенные при использовании разработанной математической модели показали, что наиболее перспективным направлением снижения выбросов оксидов азота в дизелях является организация гомогенного процесса смесеобразования и сгорания. При обеднении топливовоздушной смеси уменьшение образования оксидов азота по «термическому» механизму происходит из-за снижения температуры в зоне продуктов сгорания, а «быстрых» - из-за снижения концентрации и времени существования радикалов СН. Выход «быстрых» N0 уменьшается не так сильно, поэтому их относительный вклад увеличивается, а при ар=1,8 — является определяющим. Для дальнейшего уменьшения образования «быстрых» NO р гомогенных дизелях необходимо использовать альтернативные топлива с меньшим числом атомов углерода в молекуле, так как при их сгорании уменьшается выход радикалов СН. Например, при сгорании диметилового эфира в цилиндре дизеля при af=l,8 оксидов азота образуется в 4 раза меньше, чем при сгорании дизельного топлива.

8. Результаты выполненных исследований использованы в работах ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" и в учебном процессе кафедры «Комбинированные двигатели внутреннего сгорания» МГТУ им. Н.Э.Баумана.

1. Аксенов И .Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. М.: Транспорт, 1986. - 176 с.

2. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. М.: Химия, 1970.-496 с.

3. Басевич В.Я., Веденеев В.И., Арутюнов B.C. Моделирование задержек самовоспламенения метановоздушных смесей в двигателе внутреннего сгорания.// ФГВ 1994 - №2 - с. 7-14.

4. Батурин С.А., Лоскутов А. С., Степанов В.Н. Расчетное определение содержания окислов азота в отработавших газах ДВС: Метод, указ. Л.: Изд-во ЛПИ, 1989.-34 с.

5. Бочков М.В., Ловачев Л.А., Хвисевич С.Н. Образование оксида азота (NO) при распространении ламинарного пламени по гомогенной метановоз-душной смеси. // ФГВ т. 34 - 1998 - № 1.

6. Бочков М.В., Ловачев Л.А., Четверушкин Б.Н. Химическая кинетика образования NOx при горении метана в воздухе.// Математическое моделирование. М.,1992. - т. 4. - № 9 - с. 3-36.

7. Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1969.-248 с.

8. Ю.Булыгин Ю.И., Давлетшин Р.Ф., Яценко О.В. Элементарные химические процессы в поршневых двигателях внутреннего сгорания: кинетическое описание. // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. —1995 -№4 —с.19-21.

9. П.Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.; Свердловск: Машгиз, 1962.-272 с.

10. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. - 277 с.

11. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба /Л.В.Вершков, В.Л.Грошев, В.В.Гаврилов и др. М.:Экономика, 1999.-68 с.

12. Н.Вырубов Д.Н., Алексеев В.П. Физические основы процессов в камерах сгорания поршневых ДВС.- М.: МВТУ, 1977,- 84 с.

13. Глаголев Н.М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1950. - 478 с.

14. Голубков Л.Н. и др. Результаты испытаний дизеля, использующего в качестве топлива диметиловый эфир./ Л.Н. Голубков, Т.Р. Филипосянц, А.Г. Иванов, А.Э. Ишханян //Автомобили и двигатели: Сб. науч. тр. НАМИ М., 2003 .-Вып.231.-С.41-51.

15. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 1998. - 214с.

16. Григорьев М.А. и др. Современные автомобильные двигатели и их перспективы / М.А. Григорьев, В.Т. Желтяков, Г.Г. Тер-Мкртичьян, А.Н. Те-рехин // Автомобильная промышленность. 1996. - №7. - С.9-16.

17. Гурвич JI.B. Термодинамические и теплофизичгские свойства индивидуальных веществ.- АН СССР, 1962.- Т. 1-2. 207с.

18. Гурвич JI.B., и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справ, изд. в 4 т. М.: Наука, 1978. - 1540 с.

19. Гуревич И.Л. Технология нефти. М.: Гостоптехиздат, 1952. - 424 с.

20. Гуреев А.А., Камфер Г.М. Испаряемость топлива для поршневых двигателей. М.: Химия, 1982. - 264 с.

21. Гутаревич Ю.Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросами двигателей. Киев: Урожай, 1989. - 224 с.

22. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова М.: Машиностроение, 1983.-372с.

23. ЗО.Звонов В.А. Образование загрязнений в процессах сгорания. Луганск: Изд-во Восточноукр. гос. ун-та, 1998. - 126 с.

24. Звонов В.А., Заиграев JI.C. и др. Экология автомобильных двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие / Под ред. Звонова В.А. Луганск: Изд-во ВНУ им. О.Даля, 2003. - 275 с.

25. Зб.Звонов В.А., Заиграев JI.C., Козлов А.В. Методика комплексной оценки эффективности применения альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. // Экотехнологии и ресурсосбережение. 1996 - № 1. -С. 10-13.

26. Звонов В.А., Теренченко А.С. Образование оксидов азота при сгорании альтернативных топлив в дизеле. //Автомобильная промышленность. -2003 -№3.-С. 10-13.

27. Иващенко Н.А., Кавтарадзе Р.З. Многозонные модели рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания: Учеб. Пособие. М.: Изд-во МГТУ,1997.-58 с.

28. Иноземцев Н.В., Кошкин В. К. Процессы горения в двигателях. М.: Машгиз, 1949.- 344 с.

29. Кавтарадзе Р.З. Моделирование локальных нестационарных температур рабочего тела в объеме камеры сгорания дизеля.// Двигателестроение.-1995-№2.- С. 14-17.

30. Кавтарадзе Р.З., Голосов А.С. Расчет содержания оксидов азота в камере сгорания дизеля на основе многозонной модели рабочего процесса. //

31. ДВС двадцать первого века: Материалы всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры судовых ДВС и дизельных установок.- С.-Петербург, 2000.- С. 11-12.

32. Казанская А.С., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая Школа, 1974. - 288 с.

33. Кондратьев В.М. Константы скорости газофазных реакций: Справочник.- М.: Наука, 1971.- 351 с.

34. Корнилов Г.С. Создание систем очистки отработавших газов дизелей. // Приводная техника. 2005.-№ 3. - С. 42-49.

35. Корнилов Г.С., Теренченко А.С., Гиринович М.П. Влияние свойств диметилового эфира на процесс образования оксидов азота в цилиндре дизеля.// Приводная техника. 2005 - №5. С.34-43.

36. Корнилов Г.С., Теренченко А.С., Гиринович М.П. Особенности рабочего процесса и образования оксидов азота в цилиндре дизеля при сгорании диметилового эфира.// Приводная техника. 2005 - №4 - С. 57-62.

37. Кратко А.П. Влияние рабочего процесса быстроходного дизеля на свойства сажи и вредность отработавших газов: Автореф. . канд. техн. наук.- Л., 1977. 23 с.

38. Крыжановский В.Н., Сигал А.И. Динамика образования окиси азота в «низкотемпературной» области нормального фронта. // Распределение и сжигание газа. Саратов: СПИ, 1977 - вып. 3-е. 48-53.

39. Кулешов А.С. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ-2/4т: Описание математических моделей, решение оптимизационных задач. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 69 с.

40. Кульчицкий А. Р. Разработка модели и исследование образования окислов азота в дизелях: Автореф. . канд. техн. наук,- М., 1982.- 24 с.

41. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Козлов А.В. Комплексная оценка уровня экологической безопасности силовой установки автомобиля в жизненном цикле. //Приводная техника. 1999. - №9/10 - С.24-28.

42. Куценко А.С. Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания на ЭВМ. Киев: Наукова думка, 1988. - 104 с.

43. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Агропромиздат, 1991. - 208 с.

44. Лоскутов А.С., Новоселов А.Л., Вагнер В.А. Снижение выбросов окислов азота дизелями в атмосферу / Алт. краевое правление Союза НИО СССР. Барнаул, 1990. - 120 с.

45. Луканин В.Н, Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология /Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высш. шк., 2001. - 273 с.

46. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при работе автомобильного транспорта // Автомобильный транспорт: Экспрессинформация ВИНИТИ. 1996. - С. 1-340.

47. Лушпа А.И. Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций. М.: Машиностроение, 1981. -240 с.

48. Лышевский А.С. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками.- М.: Машгиз, 1963. 180 с.

49. Макаров В.Н., Герасимов Г.Я. Кинетическая модель среды для образования топливных оксидов азота в пылеугольном факеле.// ФГВ. 1999. -№2.-С 25-31.

50. Махов В.З., Ордабаев Е.К. Влияние скорости движения воздушного заряда на образование окиси азота в дизелях // Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд. ВЗМИ, 1977. - С.56-65.

51. Мехтиев Р.И. Расчет температуры и динамики образования NO в двигателях с неоднородным составом // Двигателестроение. 1981. - №4. -С. 18-20.

52. Моисеев С.П., Панчишный В.И., Табачник А.А. Сажевые фильтры // Автомобильная промышленность. 1993. - №10. - С. 14-15.

53. Направления НИОКР в области разработки двигателей для легковых и коммерческих автомобилей //Доклад фирмы AVL LIST GMBH на выставке «Современные материалы и технологии в автостроении». М.: НАМИ, 2003. -13 с.

54. Нашленас Э., Смайлис В.И. Моделирование процесса образования вредных веществ при сгорании углеводородного топлиза. Рига: ИФАН АН Лит. ССР, 1983. - 25 с.

55. Необходимые разработки и изобретения для создания нового поколения высокоэкономичных малотоксичных автомобилей: Пер. с англ. /Под ред. В.А. Звонова Москва-Луганск: 1997. - 23 с.

56. Новиков В.А. Разработка уточненного метода расчета результирующего сажевыделения и дымности ОГ на основе изучения физического механизма выгорания дизельной сажи: Автореф. . канд. техн. наук.- Л., 1988.-18 с.

57. Охрана окружающей среды в России: Стат. Сб./Госкомстат России. -М., 1998.-202 с.

58. Оценка и контроль выбросов дисперсных частиц с отработавшими газами дизелей / В.А.Звонов, Г.С.Корнилов, А.В.Козлов, Е.А.Симонова. — М.: НАМИ, 2005. 359 с.

59. Павлович Л.М., Патрахальцев Н.Н., Фомин В.М. Снижение токсичности дизелей. М.: НИИинформтяжмаш, 1977. - № 34. - 48 с.

60. Петриченко P.M., Уваров С.Н. Экономический ущерб воздействия отработавших газов ДВС // Двигателестроение. 1986. - № 10. - С. 49 -50.

61. Пономарев Е.Г. Снижение токсичности и дымности тракторных дизелей воздействием на процессы смесеобразования и сгорания: Автореф. . канд. техн. наук.- М., 1983. 16 с.

62. Процессы в перспективных дизелях / Под. ред. А.Ф.Шеховцова. -Харьков: Изд-во "Основа" при Харьк. ун-те, 1992.- 352с.

63. Процессы горения/ Под. ред. Б. Льюиса, Р.Н. Пиза, Х.С. Тейлора. -М.: Физматгиз, 1961. 390 с.

64. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях.- Харьков: Вища школа, 1980.- 167с.

65. Разлейцев Н.Ф. Особенности и закономерности образования окислов азота в дизелях // Двигатели внутреннего сгорания (Харьков). 1995. -Вып.55. - С.158-172.

66. Разлейцев Н.Ф., Парсаданов И.В., Прохоренко А.А. Влияние параметров топливоподачи на токсичность автомобильного дизеля // Двигатели внутреннего сгорания (Харьков). 1995. - Вып. 55. - С. 154-158.

67. Реда Н.Ф. Снижение токсичности отработавших газов дизелей воздействием на кинетические параметры воспламенения и сгорания: Автореф. . канд. техн. наук. М., 1992. - 16 с.

68. Российский статистический ежегодник: Стат. Сб./Госкомстат России. М., 2004. - 642 с.

69. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях.- Л.: Машиностроение, 1972.-224с.

70. Семенов Н.Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. М.: Знание, 1969. - 95 с.

71. Серегин Е.П., Соколов В.В Экологически чистые моторные топлива. // Автомобильная промышленность. 1998. - №7. - С.23-24.

72. Сигал А.И. Предотвращение образования диоксида азота в отопительных котлах: Автореф. канд. техн. наук Л., 1985. - 24 с.

73. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлив. — Л.: Недра, 1988.-312 с.

74. Смайлис В. И. Малотоксичные дизели.- Л.: Машиностроение, 1972.128 с.

75. Смайлис В. И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизелестроения. // Двигателестроение. 1991. - №1. - С.3-6.

76. Снижение токсичности выбросов при эксплуатации автомобиля / Ю.Ф. Гутаревич, О.Д. Климпуш, Н.Н. Худолий, В.И. Гдыря К.: Техшка, 1981.-88 с.

77. Снижение токсичности и повышение эксплуатационной экономичности транспортных энергоустановок / Под ред. А.А. Грунауэра. Харьков: Вища школа, Изд-во при Харьк. Ун-те, 1981.- 144 с.

78. Субботин Ю.Г., Григорьев М.А. Новые дизели ЯМЗ // Автомобильная промышленность,- 1999.- №9.- С. 10-13

79. Теоретические и экспериментальные исследования образования окислов азота в двигателях внутреннего сгорания / JI.O. Хватов, Е.Д Подвигни, С.О. Хромин и др. // Поршневые и газотурбинные двигатели: Экспресс-информация ВИНИТИ.- 1968. -№24.- С.23-24.

80. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных ДВС / Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова.- М.: Машиностроение, 1983.- 374 с.

81. Теплотехника: Учеб. для вузов/В.Н. Луканич, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. — 2-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2000.-671 е.: ил.

82. Улучшение сгорания в высокооборотных дизелях с объемным смесеобразованием // Поршневые и газотурбинные двигатели: Экспрессин-формация ВИНИТИ.- 1987.- №47. С.1-8.

83. Филипосянц Т. Р., Иванов А. Г. К вопросу об ускоренных методах контроля и доводки дизелей по экологическим параметрам // Экология двигателя и автомобиля: Сб. научн. тр. НАМИ. М., 1998. - С. 19-25.

84. Филиппов А.З. Токсичность отработавших газов тепловых двигателей. Киев: Вища школа, 1980. - 160 с.

85. Фурса В. В. Исследования образования оксидов азота в цилиндре дизеля: Дис. канд. техн. наук. Ворошиловград, 1975. - 147 с.

86. Фурса В.В., Звонов В.А. и др. Структура и характер экономического ущерба, наносимого отработавшими газами ДВС / В.В. Фурса, В.А.

87. Звонов, П.Н. Гавриленко, Е.И. Боженок // Двигателестроение. 1985.- № 11.-С.42-44.

88. Хачиян А.С., Гальговский В.Р., Никитин С.Е. Доводка рабочего процесса автомобильных дизелей. — М.: Машиностроение, 1976. 104 с.

89. Хачиян А.С., Засуленко Н.Н., Романов О.В. Исследование токсичности дизеля с наддувом // Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд. ВЗМИ, 1977. - С.94-108.

90. Хзмалян Д.М., Коган Я.А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976. - 488с.

91. Чесноков С.А. Моделирование высокотемпературных реакций горения. Тула: ТГУ, 2002. - 163 с.

92. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС / Р.М.Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др.; Под общ. ред. P.M. Петриченко. JL: Машиностроение, 1990. - 328 с.

93. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1969. - 432 с.

94. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды: Пер. с пол. М.: Транспорт, 1979. - 198 с.

95. ЕРА (1989) USA-Code of Federal Regulations, Protection of the Environment, Title 40, Revised as of July 1, 1989.

96. A New Clean Diesel Technology: Demonstration of ULEV Emission on a Navistar Diesel Engine With Dimethyl Ether / T.Fliesch, C.McCarty, A.Dasu // SAE Paper. 1995. - № 950061. - 10 p.

97. Arai M. et all. Desintegrating process and spray characterization of fuel jet injected by a diesel nozzle / M. Arai, M. Tabata, H. Hiroyasu, M. Shimizu // SAE-Paper.- 1984.- №840275.- 124 p.

98. Bachmfier F., Eberius K., Just T. The formation of nitric oxide and the detection of HCN in premixed hydrocarbon-air flames at atmosphere. // Combustion Science and Technology. 1978 - v. 7 - p. 77-84.

99. Baert R.S.G., Beckman D.E., Veen A. Efficient EGR technology for future HD diesel engine emission targets // SAE Paper. 1999. -№ 1999-01-0837 -15 p.

100. Bracco F.V. Introducing a new generation of more detailed and informative combustion models // SAE Paper. 1974. - № 74174. - 23p.

101. Bracco F.V. Nitric Oxide Formation in Droplet Diffusion Flames // Proceedings of Fourteenth International Symposium on Combustion, 1973. p. 831-838.

102. Chiu W.S., Shahed S.M., Lin W.T. A Transiet Spray Mixing Model for Diesel Combustion // SAE Paper.- 1999.- №760128.- P.534-542.

103. Christensen M., et all. Supercharged Homogeneous Charge Compression Ignition // SAE Teen. Pap. Ser. 1998. - №980787. - P. 1-18.

104. Closed Loop Measurement of NOx Storage Capacity and Oxygen Storage Capacity of a Lean NOx Trap./ J.R. Asik, R. Farkas, R. Beier, G.M. Meyer //SAE paper. 1999.-№ 1999-01-1283. - 5 p.

105. DeLucchi M. A. Emissions of Greenhouse Gases from the Use of Transportation Fuels and Electricity. // ANL/ESD/TM-22. Center for Transportation Research: Argonne National Laboratory. - 1991. - Vol. 1.

106. DeLucchi M. A. Emissions of Greenhouse Cases from the Use of Transportation Fuels and Electricity. // ANL/ESD/TM-22. Center for Transportation Research: Argonne National Laboratory. - 1993. - Vol. 2.

107. Development and evaluation of catalysts to remove NOx from diesel engine exhaust gas./ M. Iwasaki, N. Ikeya, M. Itoh, H. Yamaguchi.// SAE Paper. -1995. -№950748 11 p.

108. Development of a urea DeNOx catalyst concept for European ultra-low emission heavy-duty diesel engines/C. Havenith, R.P. Verbeek, D.M. Heaton, P. van Sloten // SAE Paper. 1995. - № 952652 - 11 p.

109. Effects of EGR on heat release in diesel combustion./N. Ladommatos, S.M. Abdelhalim, H. Zhao, Z. Hu. // SAE Paper. 1998. -№ 980184- 17 p.

110. EGR technologies for a turbocharged and intercooled heavy-duty diesel engine. /K.S. Susumu, K. Mori, K. Sakai, T. Hakozaki// SAE Paper. 1997. -№970340-10 p.

111. Elkothb M. et all. Factor affecting NOx formation in turbulent pre-mixed confined flames / M. Elkothb, H. Salem, H. Shehata, T.W. Abou-Arab // Fuel. 1990.-№1.-P.65-71.

112. Fenimore C.P. Formation of nitric oxide from fuel nitrogen in ethylene flames. // Combustion and Flames 1972. - v. 19. - № 2. - p. 289-296.

113. Fenimore C.P. Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames. P. I. // In: 13-th symposium of combustion. The Combustion Institute, 1971. -P.373-380.

114. Fenimore C.P., Jones G.W. Oxidation of soot by hydroxyl radicals // Journal of Physical Chemistry. 1976. -№71. - P.593-597.

115. Gill D., Ofner H. Dimethyl Ether a Clean Fuel for Transportation // SAE Paper. - 1999. - № 990959. - 6 p.

116. Harries R.S., Nasfall M., Williams A. A formation on oxides of nitrogen in high temperature CH4-02-N2-flame. // Combustion Science and Technology 1976-№ 4 - p. 85-94.

117. Hayhurst A.N. and Vince I.M. Prog. // Energy Combustion Science -1980.-v. 6-p. 35.

118. Heider G., Woshni G., Zeilinger K. 2-Zonen Rechenmodell zur Vorausbrechnung der NO-Emission von Dieselmotoren // MTZ.- 1998.- №11.-S.770-775.

119. Heywood J. B. Internal Combustion Engine Fundamentals. New York: McGrau Hill Book Company, 1988. - 918 p.

120. Hiroyasu H., Kadota Т., Arai M. Development and use of a spray combustion modeling to predict diesel engine efficiency and pollutant emissions (Part 1: Combustion modeling) // Bulletin of the JSME. 1983. - №26. - P.569-575.

121. Homer J.B., Sutton M.M. Nitric oxide formation and radical overshoot in premixed hydrogen flames. Combustion and Flames - 1973 - v. 20, № 1 - p. 71-75.

122. Iverach D., Kirov N.K. and Haynes B.S. . Combustion Science and Technology - 1973. - № 8. - p. 139.

123. Izumi Fukano, Katsuyuki Sugawara, Shigekazu Hatano. A diesel oxidation catalyst for exhaust emission reduction // SAE Paper. 1993. - №932958. — 10 p.

124. Kapus P., Cartellieri W. ULEV Potential of a DI/TCI Diesel Passenger Car Engine Operated on Dimethyl Ether // SAE Paper. 1995. - № 952754. -11 p.

125. Karuhiko N., Kohji F. A study of NOx generation mechanism in diesel exhaust gas // SAE Techn. Pap. Ser. 1990. - №901615. - P. 1-9.

126. Khan I.M., Greeves G. A method for calculating and combustion of soot in diesel engines // Heat transfer in flames / Eds. N.M.Afgan, J.M.Beer. — New York: John Wiley & Sons, 1974. P.381-404.

127. Khan I.M., Greeves G., Wang C.H.T. Factors Affecting Smoke and Gaseous Emissions from Direct Injection Engines and a Method of Calculation // SAE Paper. 1973. - №730169 - 23 p.

128. Konstandopoulos A.G., Skaperdas E., Warren J., Allansson R. Optimized filter design and selection criteria for continuously regenerating diesel particulate traps // SAE Paper. 1999. - № 1999-01-0468 - 12 p.

129. Malte P.C., Schidt S.C., Pratt D.T. Hydroxyl radical and atomic oxygen concentrations in high-intensity turbulent combustion. // 16-th Symposium of Combustion Pittsburgh, 1967. - p. 145-155.

130. Matsui J., Nomaguchi T. Spectroscopic study of prompt nitric oxide formation mechanism in hydrocarbon-air flames.//Combustion and Flames 1978. -v. 32-p. 205-214.

131. Miller J. A., Bowman C.T. Mechanism and modeling of nitride. Chemistry in Combustion. // Prog. Energy Combustion Science, 1989. v. 15. - p. 287338.

132. Miyauchi Т., Mori J., Imamura A. A study of nitric oxide formation in fuel-rich hydrocarbon flames role of cyanide species H, OH and O. // Sixteenth Symp. (international) on Combustion. Pittsburgh, 1976. - p. 1073-1082.

133. Murayama Т., Miyamoto N., Susaki S:, A mathematical model on nitric oxide formation in diesel engine // Bulletin of the JSME. -1979.- Vol.22, №163.- P.79-85.

134. Nagai Т., Kawakami M. Reduction of NOx emission in medium-speed diesel engines // SAETeen. Pap. Ser. 1989. - №891917. - P. 1-15.

135. Quellette P. High pressure direct injection (HPDI) of natural gas in diesel engines // Proceedings of 7th international conference and exhibition on natural gas vehicles Yokohama, 2000. - p. 235-241.

136. Shimazaki N., Akagawa H. Tsujimura K. An Experimental Study of Premixed Lean Diesel Combustion // SAE Teen. Pap. Ser. 1999. - №1999-01-0181.-P.1-12

137. Westbrook C.K. Chemical kinetic modeling of higher hydrocarbon fuels. AIAA-86-0139. // AIAA 24th-Aerospace Sciences Meeting. January 6-9, 1986/Reno, Nevada. New York: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1986. - 9 p.

138. Woshni G.A. Universally Applicable Equation for the Instantaneous Heat Transfer Coefficient in the Internal Combustion Engine//SAE Paper. 1967. №670931.- 12 p.159. http://www.tfd.chalmers.se/~valeri/mech.html