В работе представлены результаты теоретических расчетов содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов.
Ключевые слова: дизель, природный газ, рециркуляция отработавших газов, токсичность, отработавшие газы, оксиды азота.
При математическом моделировании образования оксида азота в цилиндре газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов (РОГ) процесс сгорания условно был 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 применено допущение о мгновенном перемешивании продуктов сгорания и свежей смеси. Расчет производился последовательно для каждого шага расчета угла поворота коленчатого вала (ПКВ) 
[1–7].
Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания оксидов азота r NOх в цилиндре газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ в зависимости от угла п. к.в. представлены на рис. 1.
Рис. 1. Результаты теоретических расчетов содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ в зависимости от изменения угла ПКВ двигателя при Θвпр = 23о: а — n = 2200 мин-1 и ре = 0,64 МПа; б — n = 1700 мин-1 и ре = 0,69 МПа; 
— газодизельный процесс; 
— рециркуляция 10 %; 
— рециркуляция 20 %
Результаты теоретических расчетов по изменению объемного содержания оксидов азота r NOх в цилиндре газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ при угле ПКВ, соответствующему открытию выпускного клапана в зависимости от изменения нагрузки и частоты вращения представлены на рис. 2 и 3 [8–14].
Рис. 2. Результаты теоретических расчетов содержания оксидов азота в ОГ газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ в зависимости от изменения нагрузки при Θвпр = 23о: а — n = 2200 мин-1; б — n = 1700 мин-1; — газодизельный процесс; — рециркуляция 10 %; — рециркуляция 20 %; 
— рециркуляция 30 %; 
— рециркуляция 40 %
Рис. 3. Результаты теоретических расчетов содержания оксидов азота в ОГ газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ в зависимости от изменения частоты вращения: а — Θвпр = 23о; б — Θвпр = 26о; — газодизельный процесс; — рециркуляция 10 %; — рециркуляция 20 %; — рециркуляция 30 %; — рециркуляция 40 %
В результате теоретических расчетов объемного содержания оксидов азота rNOх на основании предложенного химизма процесса образования оксидов азота [15] и разработанной математической модели для расчета оксидов азота в цилиндре газодизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе с РОГ [16] была подтверждена высокая сходимость полученных теоретических расчетов объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота с экспериментальными исследованиями. Разница между теоретическими расчетами и экспериментальными данными не превышает 5 %.
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. — 156 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., 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.
7. 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.
8. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.
9. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 139–142.
10. 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.
11. Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.
12. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.
13. Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.
14. Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.
15. Скрябин М. Л. Исследование эффективных показателей газодизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 312–315.
16. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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.
23. Скрябин М. Л. Разработка программы стендовых исследований газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 53–55.
24. Скрябин М. Л. Особенности горения капли дизельного топлива в турбулентном потоке метано-воздушной смеси в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 56–59.
25. Скрябин М. Л. Исследование мощностных и экономических показателей газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 59–62.
26. Скрябин М. Л. Влияние угла опережения впрыскивания топлива на экологические показатели газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 62–65.
27. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
28. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
29. Лиханов В. А., Попов В. М. Работа дизеля на метаноле с двойной системой топливоподачи // Двигателестроение. 1986. № 8. С. 47.
30. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 1 (31). С. 62–65.
