Анализ образования оксидов азота в двутопливном двухтактном двигателе

Аннотация

В статье рассмотрены особенности устройства и функционирования системы газоподачи в двухтактные двигатели внутреннего сгорания на примере системы впрыска газа под высоким давлением от компании MAN B&W. Обозначены главные методики использования газа в качестве основного вида топлива для танкеров-газовозов. Детально описан процесс распределения отпарного газа на судовых потребителей посредством использования многоступенчатых поршневых компрессоров высокого давления. Указаны основные отличия систем двигателей с впрыском газа от обычных электронных двигателей серии ME-C. Приведен анализ механизмов образования оксидов азота, представлена методика расчета посредством интегрального уравнения, применение которого является фундаментальным для последующего использования в математических моделях расчета для двутопливных двигателей. Рассмотрена расширенная термическая модель формирования оксидов азота (модель Зельдовича), выведены формулы расчета констант скорости реакции для механизма Зельдовича. На основании указанных формул и уравнений C-O-H, состоящих из окисления и реакций диссоциации водорода и кислорода, получено уравнение равенства системы, из которого при уточнении отношения концентрации оксида азота к его равновесному значению и скоростей реакции выведено интегральное уравнение для расчета количества оксидов азота. Отражены результаты многозонного расчета оксидов азота при различных нагрузках двигателя MAN 6S70 ME-GI (25, 50, 75, 100 %) на двутопливном и однотопливном режимах. Показано, что наибольшие выбросы производятся в момент запала пилотного (воспламеняющего) топлива.