13. Совершенствование камер сгорания дизелей.

13. Совершенствование камер сгорания дизелей.

Как показывает опыт эксплуатации и исследований, дизели с объемным смесеобразованием выбрасывают наибольшее (до 10, 5 г/м³) количество оксидов азота. Отмечен опыт использования неразделенных, открытых камер сгорания с завихрителями заряда во впускном патрубке при создании дизелей типа 8ЧН21/21 и с завихрителями заряда во впускном патрубке при создании дизелей БМД 6ЧН15/18 с предпосылками снижения уровней выбросов NO

Максимум выбросов NO дизелями с объемным смесеобразованием приходится по нагрузочной характеристике, как правило, на нагрузки от 62, 5 % до 87, 5 % от N en. Оптимальной интенсивностью вихревого движения воздушного заряда в камере сгорания является такая, при которой заряд, вращаясь как твердое тело, за время впрыска топлива поворачивается на угол, равный углу между соседними факелами топлива. При объемно-пленочном смесеобразовании процесс сгорания протекает мягче, максимальные температуры сгорания несколько ниже, чем при объемном, часть топлива сгорает при испарении его со стенок камеры сгорания. Это и определяет более низкие скорости окисления азота вблизи ВМТ. Дизели с объемно-пленочным смесеобразованием имеют незначительные выбросы ТЧ, умеренные выбросы СО, CxHy, NOx. Уровень выбросов окислов азота достигает 7... 7, 2 г/м3 при нагрузках 69... 92 % от Nen по нагрузочной характеристике. Резервами улучшения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов дизелей с ОПС является применение теплозащитных покрытий (ТЗП).

Согласно опыту ОАО Алтайдизель и ЧТЗ, применение стальных накладок на поршни, например, по патенту Великобритании 1519647, приводит к мелкомасштабной турбулизации заряда вблизи стенок камер сгорания.

Фирма HINO (Япония) предложила, запатентовала и успешно выпускает дизели с высокоэкономичным и малотоксичным процессом с мелкомасштабной турбулизацией заряда, основанным на эффекте микросмешения и многоочагового воспламенения. При разработке процесса обращено большое внимание на изменение концентрационной неоднородности топливовоздушной смеси в камере сгорания. Процесс получил название HMMS (Хино Микро Микинг Систем), изобретение оформлено заявкой Японии 1-15685 FO 2- В 23/06. Свой малотоксичный и высокоэкономичный процесс, обеспечивающий низкую дымность отработавших газов, разработала фирма Изудзу моторс (Япония). Фирмой Коматцу Лтд (Япония) разработан рабочий процесс, получивший сокращенное название МТСС (Микро Турбуленсе Комбашн Чамбе), основанный на микротурбулизации воздушного заряда в скругленных углах квадратной камеры сгорания в поршне.

В НИКТИД (Россия) разработан рабочий процесс на основе камеры сгорания в поршне, боковые стенки которой выполнены в виде отдельных секций с участками перехода в днище и отдельными друг от друга выступающими ребрами (а. с. 1315630). В АлтГ-ТУ им. И. И. Ползунова также разработана и испытана камера сгорания в поршне (патент РФ 1456622), обеспечивающая мелкомасштабную турбулизацию заряда вблизи стенок. Исследования В. Ю. Русакова показали, что при улучшении топливной экономичности дизеля ЧН13/14 наблюдалось снижение выбросов NOx с 7, 2 до 4, 8 г/м3 на режиме номинальной мощности. Подобные процессы разработаны на основе изобретений по патентам США 4176628, ФРГ 2753341 и другими. Таким образом, резервом и перспективой для дизелей является применение мелкомасштабной турбулизации воздушного заряда вблизи стенок камер сгорания. Практически не уступают по топливной экономичности дизелям с объемно-пленочным смесеобразованием отдельные конструкции дизелей с пленочным смесеобразованием и полуразделенными камерами сгорания. Выбросы окислов азота такими дизелями не превышают 4, 1 г/м

3. Процессы с пленочным смесеобразованием используются в автомобильных и тракторных дизелях MAN RABA-MAN (Венгрия), Минского моторного завода (Белоруссия), ЧТЗ (Россия). Опыт фирмы Perkins (Великобритания) показал, что применение камер сгорания с зауженной горловиной приводит к снижению дымности газов в 1, 33 раза, максимальная температура цикла понижается на 360 °С.