CC BY
16
§§ УДК 621.43.019.7
ФИЗИКА НАГАРООБРАЗОВАНИЯ В ¡I ДИЗЕЛЯХ И ПУТО ЕГО СНИЖЕНИЯ
В.П. Василевский, И.О. Гордиенко Павлодарский государственный университет III им. С. Торайгырова
Мацалада концерогендерд! белу мен шик1за?п шыгынынын 1|| meMendememiu эффективтгк цуралдарды жене дизельдерде табиги куйецалыптасуын азайтатын жолдарзерттешЫ.
Исследуются пути снижения природы нагарообразования в дизелях ¡II « эффективных средствб снижающих расход топлива и выделение If!!! концерогенов.
The ways of decreasing the nature of the snuff in diesel engines and ШШ efficient means, lessening the fuel expenditure and the isolation of carcinogens are investigated.
Применение дизельных двигателей внутреннего сгорания в различных областях ставит весьма актуальную проблему надежности, долговечности топливной аппаратуры и деталей цилиндро-поршневой группы в целом. Однако выполнение этих требований затруднено тем, что в реальных условиях имеет место образование твердых несмываемых отложений - результат горения углеводородных топлив.
Решению этой проблемы помогут знания дисперсности и структуры дизельной сажи - основного компонента коксосодержащихся отложений в распылителях и деталей ци-линдропоршневой группы, С целью определения влияния продуктов сгорания на коксо-образование, в лабораториях кафедры «Двигатели и организация дорожного движения» ПТУ им. С. Торайгырова были проведены исследования дисперсности и структуры дизельной сажи, являющейся одним из основных компонентов коксовых, отложений.
Для определения дисперсности и структуры дизельной сажи были отобраны пробы из выхлопною коллектора дизеля, джица поршня и внутренней поверхности распылителя. При этом снимался только поверхностный слой отложений во избежании попадания в пробу окалины, частиц металла.
Дисперсность первичных частиц дизельной сажи была определена с помощью электронного микроскопа в Научно-исследовательском институте техни-
№4, 2005 г.
79
ческого углерода г. Омск РФ, и ее средние характеристические параметры -расчетом по известным формулам, исходя из дисперсности первичных частиц.
Изучение препаратов дизельной сажи в электронном микроскопе при увеличении до х 36 ■ 104 показало, что проекции ее первичных частиц имеют сферическую форму При этом наблюдаемые иногда проекции сплошных сажевых образований, указанных трех проб оказываются проекцией скоплений более мелких сферических частиц. Отдельные частицы сажи, пробы взятой из распылителей форсунок, имеют более осветленный оттенок, который по мнению специалистов НИЙТУ, может представлять собой остатки полуразложившегося топлива от воздействия высоких температур.
Несмотря на обработку препаратов сажи ультразвуком, цепочки образованные первичными частицами не разрушались. Первичные сажевые структуры наблюдались значительно реже, чем вторичные сильно разветвленные цепи первичных частиц. Было также отмечено небольшое количество первичных сажевых структур в виде отдельных скоплений первичных частиц не соединенных в цепи.
Для дизельной сажи оказалось характерно образование вторичных структур из отдельных цепочек не только в виде разветвленных цепей, но также и в виде плотных скоплений (сажевые конгломераты) отдельных цепочек, соединенных по-видимому, за счет адсорбционных сил. Часто сажевые конгломераты имеют форму круга.
С повышением температуры происходит интенсификация смолообразования и сажевыделения. Причем, отложения смол при температуре поверхности до 190? С вызываются наличием в топливе меркаптанов и особенно ароматических и адсорбированных смол, а при температуре выше 190' С интенсивность смолообразования и сажеобразования определяется окислением углеводородов топлива. Естественно предположить что при использовании легких топлив, насыщенных непредельными углеводородами, например бензины, бензольные смеси, процесс термического разложения происходит быстрее, так как интенсифицируется процесс теплообмена между газами и нагретыми поверхностями, что приводит к росту температуры в нагревательных устройствах. У дизельного топлива порог интенсивного термического разложения находится в пределах 210-220° С на поверхности нагревательных устройств.
Термическую и химическую стабильность углеводородных топлив можно повысить применением гидроочистки. При этом все непредельные соединения гидрируются до предельных, а сернистые соединения - до сероводорода с последующим удалением его промывкой щелочью.
Важную роль в снижении термического разложения топлива и выделения канцерогенов оказывают присадки к топливу, повышающие его противоокисли-
тельные свойства. Как исследователи дальнего зарубежья, так и исследователи стран СНГ, показали высокую эффективность применения бариевой присадки «СП-2% «Дислип», которую авторы объясняют их моющедиспергирующими свойствами. Наши исследования показали достаточно хорошие результаты при работе дизелей на водотопливных эмульсиях с диаметром смещения капель воды с топливом до 7 мкм, при этом наблюдалось снижение удельного эффективного расхода топлива с 252 г/квт-ч до 211 г/квт-ч. содержание сажи в продуктах сгорания уменьшилось на 40%. Изменилась и структура нагара в цилиндре. Отмечено усиление его цвета до черного и появление рыхлости, в результате чего он легко удаляется в процессе газообмена.
