В работе предложена методика моделирования рабочего процесса газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов и расчета содержания оксидов азота в цилиндре и отработавших газах.
Ключевые слова:дизель, газодизель, природный газ, рециркуляция отработавших газов, оксиды азота.
При математическом моделировании рабочего процесса в цилиндре газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов (РОГ) процесс сгорания условно разделен на две зоны: зону свежей смеси и зону продуктов сгорания. Зона свежей смеси представляет собой смесь воздуха с рециркулируемыми и остаточными газами. Перед началом сгорания эта зона занимает весь объем цилиндра. В ходе сгорания происходит увеличение объема зоны продуктов сгорания. Для определения давления и средней по объему цилиндра температуры рабочего тела в различные моменты процесса сгорания было применено допущение о мгновенном перемешивании продуктов сгорания и свежей смеси [1–5].
В результате было получено следующее уравнение, позволяющее рассчитать содержание оксидов азота в цилиндре газодизеля [6]:
где 
— изменение угла поворота кривошипа на участке расчета, 
; р2 — давление в конце расчетного участка, МПа; Т2 — температура в конце расчетного участка, К; R — универсальная газовая постоянная, 
; Сi — постоянная для данного шага расчета величина [6]; n — частота вращения коленчатого вала, мин-1.
Расчет производился последовательно для каждого шага расчета . При этом задача сводится к определению параметров в конце участка (индекс 2), так как в начале участка (индекс 1) эти параметры известны и равны соответствующим значениям в конце предыдущего шага расчета [7–14].
Результаты расчета объемного содержания оксидов азота в цилиндре в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала и в ОГ в зависимости от изменения нагрузки газодизеля при работе с РОГ представлены на рис. 1.
Рис. 1. Результаты теоретических расчетов содержания оксидов азота газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ: а — в цилиндре при Θвпр = 23 градуса, n = 2200 мин-1 и ре = 0,63 МПа; б — в цилиндре Θвпр = 26 градусов, n = 2200 мин-1 и ре = 0,63 МПа; в — в ОГ при Θвпр = 23 градуса, n = 2200 мин-1; г — в ОГ при Θвпр = 26 градусов, n = 2200 мин-1; 
— газодизельный процесс; 
— рециркуляция 10 %; 
— рециркуляция 20 %
В подтверждении разработанной модели проведены экспериментальные испытания с определением содержания токсичных компонентов в отработавших газах. При этом расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 5 % [15–20].
Литература:
1. Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184 с.
2. Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 155 с.
3. Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. С. 3–5.
4. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 5–8.
5. Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
6. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с.
7. Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. С. 4–5.
8. Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. С. 10–13.
9. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.
10. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 139–142.
11. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 142–145.
12. Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на номинальной частоте вращения в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 101–104.
13. Лопатин С. О., Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 96–98.
14. Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 6. С. 19–21.
15. Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение токсических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе// Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 7. С. 6–7.
16. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.
17. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
18. Скрябин М. Л. Исследование эффективных показателей газодизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 312–315.
19. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.
20. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3–6.
