Детонационная стойкость топлив 7 страница

Таблица 4.10

Показатель		Автомобиль, вид топлива
ЗИЛ-130 бензин	ЗИЛ-138	ЗИЛ-138А сжатый газ в баллонах из стали
сжиженный газ	углеродистой	легированной
Масса топливно­го бака (балло­нов), кг	21,5	102,5	720,0	500,0
Масса топлива, кг	122,5	116,5	57,0	57,0
Полезный объем топливного бака (баллонов), дм	170,0
Удельная масса топливного бака (баллонов), кг/ГДж	11,12	19,18	254,4	176,7

Заправка автомобилей сжатым газом осуществляется на авто­мобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС), в которых магистральный газ из единой системы газоснабжения про­ходит очистку от механических примесей и осушение, после чего в многоступенчатом компрессоре его давление повышается до 20—25 МПа. Из компрессора газ подается в аккумуляторы (газгольдеры) и затем в блок раздачи на заправку автомобиля. В нашей стране должно быть построено 700 АГНКС. Эти станции обеспечат заправку сжатым газом более 700 тыс. автомобилей, что дает экономию не менее 6,5 10* т нефтяного топлива в год. Дополнительно планируется использование малогабаритных АГНКС в блочно-контейнерном исполнении и применение передвижных автозаправщиков, на которых смонтированы аккумуляторы сжатого газа и блок за­правки. Имеются и более простые компрессорные газозаправочные установки, предназначенные для применения непосредственно в га­ражах.

Газовые топлива на основе метана применяют в дизелях в «газожидкостном» цикле. При этом во впускном тракте двигателя монтируется устройство для ввода дозированного количества ГТ в поток воздуха и устанавливается автономная топливоподающая система для ТТ. Учитывая высокое ОЧ (и соответственно низкое ЦЧ) этого топлива, в конце такта сжатия необходимо инициировать воспламенение топливно-воздушной смеси. Обычно это обеспечива­ется путем впрыска относительно небольшой (16—25 %) порции дизельного топлива через основную систему топливоподачи дизеля. В связи со стремлением к наиболее эффективному использованию природного газа проводятся работы по применению сжиженного ме­тана. Разработаны и находятся в опытной эксплуатации криогенные топливные баки с вакуумной термоизоляцией, в которых жидкий метан хранится при давлении 0,15 МПа до 5 сут практически без потерь. Эти работы имеют большое перспективное значение, так как позволяют создать производственную базу криогенной техники в автотракторной промышленности с последующим ее использованием для работы на сжиженном водороде.

Следует указать, что стоимость криогенных топливных баков высока (в десятки раз превышает стоимость обычных бензобаков), поэтому для некоторых категорий транспортных средств, для которых текущий и межсменный расходы топлива достаточно четко опреде­лены, а время стоянки с выключенным двигателем ограничено (например, трактора, внутри- и межгородские автобусы, такси и т.п.), требование длительного хранения бортового запаса жидкого метана является избыточным. Можно подобрать такую термоизо­ляцию, при которой испарение жидкого метана вследствие тепло-подвода к бакам будет соответствовать его расходу двигателем. Такие баки требуют значительно менее сложной, а следовательно, и менее дорогой термоизоляции. Они легче, проще, дешевле и надежнее в эксплуатации. Заправка транспортных средств топливом может осу­ществляться периодически перед началом рабочей смены или по мере необходимости от передвижного заправщика. Внедрение таких систем хранения жидкого метана в первую очередь на внутригородском транспорте и н агропромышленном комплексе позволит значительно расширим, использование природного газа.

Сжиженные газообразные топлива. Состоят из смеси пропана (С₃Н₈) с бутаном (С₄Н₁₀) с примесью этилена, пропилена и бутиле­на. В смеси в небольших количествах содержатся также пропен, бутен, изобутен и изобутан. Эти газы называют нефтяными попут­ными газами, потому что их получают в основном при добыче и переработке нефти. Основные физические параметры нефтяных газов даны в табл. 4.7. Показатели товарных сжиженных ГТ по ГОСТ 20448—80 приведены в табл. 4.11.

Таблица 4.11

Состав	Показатели для марок газа
СПБТЗ	СПБТЛ
Компонентный состав по массе, %:
сумма этана и этилена, не более	4,0	6,0
сумма пропана и пропилена, не менее	75,0	34,0
сумма 6утанов и бутилена, не более	20,0	60,0
Жидкий остаток при 20 °С по объему, не более	1.0	2,0
Содержание сероводорода, г/100 м, не более	5,0	5,0
Содержание общей серы, % (мае), не более	0,015	0,015
Давление насыщенных паров:
при температуре 45 °С, МПа, не более	1,6	1.6
при температуре —30 °С, не менее	0,07	—

Топливо СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя) предназначено для зимней эксплуатации, топливо СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя) — для летней эксплуатации.

Техническими условиями предусмотрено отсутствие жидкого остатка в баке при температуре +40 С, воды и других загрязняющих примесей. В частности, наличие более тяжелых углеводородов (начиная с гексана С₆Н₁₄) обусловливает образование неиспаряющихся осадков и отложений в баке и газовой аппаратуре, что нарушает ее работу (например, газового редуктора). Параметры смеси пропана и бутана зависят от относительного количества этих компонентов, что дает возможность эффективно изменять показатели топлива, приспосабливая его к заданным климатическим условиям — с увеличением эксплуатационной температуры увеличивать количество углеводородов с низким давлением насыщенных паров и наоборот. Соответственно давление насыщенных паров пропан-бутановой смеси в зависимости от концентрации компонентов может изменяться в диапазоне, ограниченном кривыми 4 и 6 (рис. 4.1). Аналогичные закономерности справедливы и для изменения энер­гетического наполнения цилиндров (см. §2.4), определяющего мощ­ность, развиваемую двигателем. С увеличением содержания в смеси пропана энергетическое наполнение цилиндров будет уменьшаться из-за меньшей, в сравнении с бутаном, плотности его паров при практически разных теплотах сгорания (см. табл. 4.7).

Из данных табл. 4.11 и рис. 4.1 следует, что давление насы­щенных паров углеводородов, ис­пользуемых в сжиженных ГТ, относительно невелико, что позво­ляет хранить сжиженные ГТ в баллонах, рассчитанных на дав­ление в 1,6 МПа при температуре до 45 °С. Все сорта сжиженных ГТ относят к высококалорийным топливам (низшая теплота сгорания 44,8—46,9 МДж/м³).

Важной с эксплуатационной точки зрения особенностью сжи­женных ГТ является их отно­сительно высокий коэффициент объемного расширения (табл. 4.12), что приводит к необходимости наличия большого (до 10 %) сво­бодного (не заполненного топ­ливом) объема в топливных баллонах. В системах смесеобразо­вания в двигатель ГТ подается в паровой фазе. Испарение топлива и подогрев паров (необходимый для компенсации охлаждения при расширении в редукторе) осуществляются в теплообменнике, входя­щем в систему топливоподачи. При проектном расчете теплооб­менника теплоту испарения сжиженного ГТ принимают равной 400 кДж/кг и затраты теплоты на подогрев — 85 кДж/кг. Теплота под­водится от охлаждающей жидкости или отработавших газов двига­теля (в перспективе возможен подогрев газа путем его частичного окисления, осуществляемого, например, на катализаторе).

Таблица 4.12

Температура, С	Коэффициент объемной) расширения
	пропана	пропилена	изобутана	Н-бутана
—20	1,043	1,044	1,036	1,033
	1,094	1,098	1,075	1,067
+20	1,156	1,164	1,121	1,1 ОН
+40	1,236	__	1,175	1,155

Для запуска холодного двигателя, когда теплопровод к газу отсутствует, приникши отбор газовой фракции топлива из свобод­ного объема баллона. Длительная работа двигателя с отбором топлива из свободного объема недопустима, так как это приводит к переохлаждению топлива (из-за затрат теплоты на испарение) и неравномерному израсходованию компонентов, входящих в топливо: в первую очередь расходуются компоненты, обладающие наибольшим давлением насыщенных паров — пропан и пропилен. Это может привести к перебоям в подаче топлива.

Экспериментальные работы, а также отечественный и зарубеж­ный опыт эксплуатации двигателей, работающих на ГТ, позволили установить следующие преимущества использования ГТ в сравнении с бензином. Увеличение: в 1,25—2,00 раза моторесурса двигателя и в 2—3 раза ресурса свечей зажигания, в 2—4 раза срока службы моторного масла (при уменьшении на 30—40 % его расхода на угар); снижение: в 1,7—2,3 раза токсичности отработавших газов по оксиду углерода и углеводородам и в 5—7 раз по соединениям серы. К основным недостаткам конструкций автомобилей на ГТ относят: снижение пробега автомобиля без дозаправки в 1,5—3 раза и полез­ной грузоподъемности на 5—20 % (меньшие значения относятся к автомобилям на сжиженном газе, большие — на сжатом); умень­шение (до 20 %) мощности и тягово-динамических характеристик автомобиля; снижение надежности двигательной установки при увеличении капитальных затрат на эксплуатацию; ухудшение ус­ловий низкотемпературного запуска двигателя; повышение пожаро-и взрывоопасности ГТ. Совокупность влияния перечисленных фак­торов комплексно оценивается экономической эффективностью использования ГТ.

Затраты на переоборудование автомобилей для работы на ГТ окупаются в течение 2—3 лет. Стоимость эксплуатации городских автобусов в 1,5 раза, а такси на 30 % меньше, чем на бензине. Эксплуатация в Главмосавтотрансе работающих на ГТ автомобилей ЗИЛ-138А (сжатый газ) и ЗИЛ-138В (сжиженный газ) дала в срав­нении с базовым бензиновым автомобилем годовой экономический эффект на один автомобиль 718,5 и 1365 руб. при годовой экономии бензина одним автомобилем 10,3 и 21,4 т по каждой из указанных марок соответственно (по ценам 1988 г.).

Учитывая зависимость автомобилей, работающих на ГТ, от наличия и расположения заправочных станций, в настоящее время их оборудуют двигателями, имеющими возможность работать как на жидком, так и на газообразном топливах. Такие двигатели называют конвертированными. Использование конвертированных двигателей не дает возможности эффективно реализовывать все преимущества ГТ, так как нельзя повысить степень сжатия до пределов, обес­печиваемых ГТ (в противном случае при работе на жидком топливе возникает детонация); кроме того, впускной тракт двигателя не яилястся оптимальным для работы на ГТ — необходимо увеличим, сечения клапанов и исключить подогрев впускного тракта. Подогрев в этом случае не только не нужен, так как жидкого топлива нет,

но и вреден, так как из-за него уменьшается коэффициент напол­нения. Для повышения эффективности использования ГТ должны быть специально подобраны фазы газораспределения и харак­теристики системы зажигания.

В результате мощность конвертированного двигателя снижается

на 6—8 % при работе на сжиженном ГТ и на 18—19 % при работе на сжатом ГТ. Одновременно на 11 —12 % возрастает средний эксплуатационный расход топлива. Отсюда следует, что ДВС должны специально проектироваться под ГТ. В этом случае можно эф­фективно реализовать такие положительные качества ГТ, как высо­кую детонационную стойкость и устойчивое горение на бедных смесях.

Дальнейшим резервом реализации потенциальных возможностей ГТ является применение турбонаддува. Учитывая высокую дето­национную стойкость ГТ, представляется особо целесообразным использовать их в двигателях с принудительным воспламенением с турбонаддувом. Расчеты и эксперименты показали, что в этом случае в сравнении с бензиновым прототипом литровая мощность двигателя может быть увеличена на 15—25 %, а удельный расход топлива снижен на 10—12 %. При необходимости обеспечения работы таких двигателей на бензине в их конструкции можно предусмотреть отключение турбонаддува.

Эффективным способом повышения удельных параметров двига­телей, работающих на сжиженных ГТ, является непосредственный впрыск жидкого топлива на впускной клапан или во внутренний объем цилиндра. Это позволяет использовать холодопроизводительность (теплоту испарения) жидкого топлива для понижения темпе­ратуры горючей смеси, а следовательно, увеличения массового заряда цилиндра. Снижение температуры заряда позволяет дополнительно повысить степень сжатия двигателя. Предварительные исследования показали, что реализация этого метода на двигателе ЗИЛ-130 поз­воляет увеличить его литровую мощность до 30 % при росте топливной экономичности на 15—20 %. В перспективе возможно создание двигателя, сочетающего все перечисленные модификации: турбонаддув и непосредственный впрыск сжиженного ГТ. Такого двигателя еще нет, но его преимущества бесспорны.

Пусковые свойства сжиженных ГТ несколько хуже, чем у бензина, что объясняется более высокой температурой воспламенения газовоздушной смеси, меньшей скоростью распространения фроны пламени и особенностями современной конструкции системы топливоподачи газа, не обеспечивающей стабильность заданной величины коэффициента избытка воздуха при пуске.

На рис. 4.2 приведен экспериментальный график, характеризу­ющий изменение относительного коэффициента надежного пуска К (К равно отношению числа надежных пусков к общему числу попыток пуска двигателя) в зависимости от температуры воздуха, °С.

Из графика следует, что на­дежный пуск (К = 1) двигателя на сжиженном газе обеспечивается при t > —4 °С, на метане — при t > —8 °С. Минимальная пусковая частота вращения коленчатого ва­ла двигателя, работающего на ГТ, выше, чем у бензинового двигате­ля.

Смесь ГТ с воздухом взрывоо­пасна в широком диапазоне кон­центраций, опасность усугубляется отсутствием запаха. В некоторых случаях ГТ одоризируют — искус­ственно придают им запах.

Установлена норма ПДК содержания пропана в рабочей зоне, равная 1800 мг/м, или 0,09 % (об.). В природном газе содержатся различные примеси, из которых наиболее вреден для человека оксид углерода и сероводород.

§ 4.3. Спирты

В транспортной энергетике спирты рассматривают как одно из основных альтернативных топлив для ДВС. Практическое значение имеют спирты метиловый (условное наименование «метанол») и этиловый (условное наименовение «этанол»). Эти топлива по своим термохимическим и эксплуатационным показателям наиболее полно удовлетворяют характерным особенностям современных поршневых ДВС. Спирты обладают высоким 04 и низким ЦЧ, вследствие чего их целесообразно использовать в качестве топлива для двигателей с принудительным воспламенением. В табл, 4.13 приведены основные свойства метанола и этанола.

Таблица 4.13

Показатели	Метанол	шел
Плотность при 20 °С, кг/м
Вязкость при 20 "С, мм /с	0,55	1,76
Температура, °С:
кристаллизации	—98	— 115
кипения
самовоспламенения
Теплоемкость при 20 °С, кДж/(кг *°С)	2,51	2,43
Стехиометрическое количество воздуха, (кг воздуха)/(кг топлива)	6,5	9,0
Теплота парообразования, кДж/кг
Теплота сгорания (низшая), кДж/кг	22 000	26 000
Октановое число:
по моторному методу
по исследовательскому методу	по

Спирты обладают высокой гигроскопичностью (они неограниченно вмешиваются с водой), что оказывает существенное отрицательное илияние на их эксплуатационные свойства. Увеличение концент­рации воды повышает плотность, температуры кипения и кристаллизации, теплоемкость и теплопроводность топлива при одновременном ухудшении его энергетических показателей и значительном усилении коррозионной агрессивности (в особенности мо отношению к сплавам, содержащим свинец и алюминии). Метанол вступает в химическую реакцию с водой с выделением водорода. Теплота сгорания спиртов приблизительно в 2 раза меньше, чем нефтяных топлив, поэтому при практически одинаковых энергетических затратах ДВС, работающие на спирте, имеют по срав­нению с бензином большие массовые расходы топлива «пропорционально отношению теплот сгорания). Спирты по срав­нению с нефтяными топливами характеризуются более устойчивым сгоранием. Благодаря этому расширяется диапазон устойчивого го­рения на бедных смесях (до а- 1,5— 1,6).

Сгорание спиртов по сравнению с бензинами характеризуется меньшими задержками воспламенения и большими скоростями го­рения, более низкими температурами и большей полнотой сгорания. Нее это обеспечивает меньший теплоотвод из зоны реакции, пониженную теплонапряженность деталей цилиндропоршневой груп­пы, уменьшение нагарообразования, повышенный индикаторный КПД, уменьшенный удельный расход энергии на единицу мощности и меньшую токсичность отработавших газов по СО, С_nН_т и оксидам азота. В табл. 4.14 приведены результаты испытаний двигателя i=8, V_h=4,5 л, e=8,9 по европейскому ездовому циклу.

Таблица 4.14

Топливо	Состав отработавших гадов, г/цикл
СО	СнНт	NOх
Бензин
Метанол		5,5	0,7

Высокое значение теплоты испарения спиртов обусловливает снижение температуры заряда, следовательно, повышение ко­эффициента наполнения. Сочетание перечисленных факторов позволяет увеличить мощность двигателя при переходе на спирт на 10—15 % (по сравнению с бензином). Использование высоких антидетонационных качеств спиртов позволяет дополнительно увеличить мощность двигателя путем увеличения степени сжатия. Большая теплота испарения спиртов затрудняет пуск двигателя и ухудшает условия внешнего смесеобразования (ухудшается гомогенизация смеси во впускном тракте и увеличивается неравномерность ее распределения по цилиндрам). Для устранения этого недостатка применяют добавку растворимых в спиртах легкокипящих I углеводородов (до 20 % бутана, изопентана, диметилового эфира и др.) интенсивный подогрев впускного тракта и карбюратора, частичную рециркуляцию отработавших газов, а также вводят 1 специальные пусковые системы. Характерной особенностью спиртов I является малое сажеобразование (метанол практически не дает I сажи).

Коррозионная агрессивность спиртов и бензоспиртовых смесей проявляется в воздействии на сталь, алюминий, магний, цинк и сплавы на их основе. В присутствии воды коррозия значительно возрастает. Спирты интенсивно реагируют со свинцом, образуя аморфные соединения, забивающие топливные фильтры и жиклеры. Большинство прокладочных материалов имеет склонность к набу­ханию при контакте со спиртами.

При работе на спиртах возможен повышенный износ двигателя, что объясняется разрушающим действием спирта на масляную плен­ку, находящуюся на поверхностях трения (это действие усиливается в присутствии воды). Помимо этого при неполном сгорании этанола образуются органические кислоты, интенсифицирующие кор­розионный износ пар трения. Явление повышенного износа наиболее сильно проявляется при низкотемпературных режимах работы двига­теля (например, в режиме прогрева).

Токсичность отработавших газов ДВС, работающих на спиртах, характеризуется следующими показателями; концентрация СО при а < 1 соответствует бензиновым двигателям; с увеличением а свыше 0,98—1,0 наблюдается резкое падение с последующим, по мере дальнейшего обеднения смеси, практически полным отсутствием содер­жания оксида углерода в отработавших газах; концентрация углеводородов в 10—20 раз, а оксидов азота в 1,5—2 раза меньше, чем в бензиновых двигателях на соответственных режимах работы (концентрация СО и СН в двигателях, работающих на этаноле, несколько выше, чем при метаноле).

Использование спиртов и бензоспиртовых смесей на транспортном средстве обусловливает выполнение следующих доработок его конст­рукции: увеличивается объем топливных баков (при необходимости сохранения заданной величины пробега между заправками топливом); вводятся системы, обеспечинаюшие запуск холодного двигателя; изменяется тарировка топливодозирующих устройств с учетом повышенного массового расхода топлива и заменяются ма­териалы, обладающие пониженной стойкостью к спиртам. Целесооб­разна также установка свечей зажигания с большим калильным числом и усиление подогрева впускного тракта.

Реальным препятствием для широкого практического использо­вания метанола является его высокая токсичность. Метанол — яд, действующий на нервно-сосудистую систему. Отравления возможны при попадании метанола в пищеварительный тракт и при вдыхании или воздействии жидкости на кожу человека. Предельно допустимая концентрация паров метанола в воздухе 5 мг/м³ (для бензина — 100 мг/м³). Попадание в организм свыше 10 мл метанола может окончиться тяжелым отравлением. Смертельная доза 30 мл. При длительных контактах с метанолом возможно хроническое отрав­ление, сопровождающееся нервными расстройствами. Для ограни­чения связанных с этим опасностей необходима надежная герметизация топливных баков и топливоподающей системы.

Этанол менее токсичен, ПДК паров этанола в воздухе 1 г/м³_. Препятствием для массового использования этанола является его наркотическое действие на организм человека.

Проводятся опытно-конструкторские работы по использованию в качестве топлива смеси газов (СО + Н₂), получаемых путем термо­каталитического разложения метанола в устанавливаемом на авто­мобиле бортовом реакторе. Эндотермическая реакция разложения СН₃ОН à 2Н₂+ СО — 4000 кДж/кг протекает при температуре 220— 500 °С на катализаторе (платина, палладий, медь, цинк, никель). Теплота сгорания получаемых продуктов на 18—20 % выше, чем у жидкого метанола (с учетом скрытой теплоты его парообразования). Необходимый для протекания реакции внешний подвод теплоты обеспечивается отработавшими газами двигателя. Наиболее сложной задачей в этом случае является разработка катализатора и реактора, обеспечивающих устойчивое разложение метанола в эксплуа­тационном диапазоне температур отработавших газов и нагрузок двигателя. В качестве паллиативного решения этой задачи рас­сматривается работа ДВС на смеси жидкого метанола и газа, полу­ченного при разложении метанола.

Получаемый при разложении метанола газ может быть исполь­зован в дизелях, работающих по газожидкостному циклу.

§ 4.4. Водород и аммиак

Водород (Н₂) является одним из наиболее перспективных видов топлив для использования в ДВС (при некоторой их модификации) с точки зрения энергетики будущего. Это топливо эффективно удов­летворяет требованиям к энергетическим и экологическим показате­лям двигателя. Комплексному изучению проблем использования водорода придается важное значение, в России их координирует комиссия по водородной энергетике АН.

Первое практическое использование водорода в качестве добавки к топливу для авиационных ДВС относится к 1927 г. В Великую Отечественную войну в блокадном Ленинграде около 600 ДВС систе­мы ПВО использовали водород из аэростатов заграждения в качестве топлива. Благодаря этому было сэкономлено почти 100 т остро­дефицитного бензина.

Основные физические показатели водорода приведены ниже.

Температуры, С, при 0,1 МПа:
кипения	-253
застывания	-259
критическая	-240
сгорания стехиометрической топливно-воздушной смеси
самовоспламенения	550 — 600
Критическое давление, МПа	1,27
Плотность, кг/м, при 0,1 МПа:
при+20°С (газ)	0,088
» температуре кипения
»» застывания
Теплота:
плавления, МДж/моль	0,0965
испарения, МДж/моль	0,903
низшая сгорания МДж/кг (МДж/м)	120(10,2)
сгорания стехиометрической топливно-воздушной смеси, МДж/м	3,037
Концентрационный диапазон воспламеняемости с возду­хом, % по объему (по коэффициенту избытка воздуха —а)	4 — 75(0,14 — 9,8)
Минимальная энергия воспламенения, МДж/кг	0,011
Стехиометрическое количество воздуха, кг/кг (м /м)	27,7(2,38)

Жидкий водород (ЖН₂) представляет собой бесцветную жидкость без запаха. Газообразный водород (ГН₂) — бесцветный газ без запа­ха. Твердый водород (ТН₂) обладает кристаллической структурой. При охлаждении ЖН₂ ниже температуры кипения в нем появляются конгломераты кристаллов ТН₂, количество которых увеличивается до полного исчезновения ЖН₂. Смесь ЖН₂ и ТН₂ называется шугообразным водородом (ШН₂).

Массовая теплота сгорания водорода превышает массовую теплоту сгорания всех топлив для ДВС. Однако вследствие малой плотности водорода его объемные энергетические характеристики хуже, чем у нефтяных топлив. Объемная теплопроизводительность водородно-воз­душной смеси меньше теплопроизводительности смесей на основе бензина (на 15 %) и спирта (на 10 %).

Температура самовоспламенения водородно-воздушной смеси вы­ше, чем смесей на базе углеводородных топлив, однако для ее воспламенения требуется меньшее количество энергии (см. §2.4).

Устойчивое воспламенение водорода можно обеспечить с помощью принудительного зажигания от электрической искры или дозы запального топлива; возможно также воспламенение с помощью катализатора. Водород может подаваться в цилиндр как вместе с воздухом, так и путем непосредственного впрыска.

Водородно-воздушные смеси сгорают со скоростями, превыша­ющими скорости сгорания смесей на основе углеводородных топлив. Эти скорости значительно зависят от температуры:

Температура, С
Скорость распространения пламени при 0,1 МПа, м/с	2,50	4,00	6,00	9,00	12,00

В условиях камеры сгорания скорость распространения пламени возрастает вследствие влияния турбулизации и повышенных дав­лений. Большие скорости сгорания обусловливают высокую жесткость процесса сгорания. Например, при а - 1 скорость нарастания дав­ления в цилиндре при прочих равных условиях примерно в 3 раза больше, чем при работе на бензовоздушных смесях. При увеличении а скорость нарастания давления уменьшается.

Вследствие высоких скоростей и температур сгорания водородно-воздушных смесей в отработавших газах ДВС может содержаться значительное количество оксидов азота (NO*). С обеднением смеси концентрация N0* уменьшается. Для снижения количества NO* в отработавших газах можно применять рециркуляцию отработавших газов или добавку воды к водородному топливу. Очевидно, что при работе на водороде в отработавших газах не должно содержаться СО и СлНль однако эксперименты обнаруживают их незначительное количество. Это объясняется выгоранием углеводородных смазочных материалов, попадающих в камеру сгорания.

Предел обеднения водородно-воздушной смеси определяется ухуд­шением динамики тепловыделения и, как следствие этого, не­устойчивой работой двигателя.. Благодаря широкому концентрационному диапазону воспламеняемости водородно-воздуш­ных смесей открывается возможность качественного регулирования мощности ДВС, при этом индикаторный КПД двигателя возрастает.

Дата добавления: 2015-08-26