что в основном объясняется более медленным сгоранием природного газа.
Опережение зажигания на природном газе было равно 38 , а на пропане -
25°. Максимальная мощность и КПД на природном газе оказались на 10%
меньше, чем на пропане.
Как показал Я.Б. Зельдович, количесгво и скорость образования NO
зависят от температуры сгоревших газов (за фронтом пламени) и
концентраций N и О. Благодаря взаимодействию этих двух основных
факторов, концентрация NO сначала возрастает при увеличении а, а затем
падает При температурах меньше, чем I700K, образование N0
практически не наблюдается. Стоит отметить, что температуру, при
которой образуется NO, не следует отождествлять с усредненной по
уровню состояния температурой заряда. Необходимо учитывать
действительную температуру продуктов сгорания.
Исследования показали, что образовавшаяся при сгорании N0, в
процессе расширения не разлагается и не окисляется дополнительно. До
99% всех окислов азота (N0
X
) в бензиновых и газовых двигателях и до
90% в дизелях на выходе из двигателя состоят из N0. Однако при выходе
в атмосферу N0 быстро окисляется до N0
2
, которую обычно считают
основной составляющей N0*. Последние исследования, однако, показали,
что при относительно малых концентрациях N0 может очень медленно
окисляться до N0
2
, а это важно, так как NO в 2,5 раза токсичнее N0
2
.
Влияние температуры сгорания и концентраций 0
2
и N
2
позволяет
объяснить изменение содержания NO
x
при переходе с бензина на газ.
Меньшие скорости сгорания природного газа обусловливают и меньшие
температуры в зоне выгорания. В эксплуатационных условиях
автомобильные газовые двигатели по токсичности превосходят жидко
топливные более значительно, чем на стендовых испытаниях.
В основном, при использовании обеднённых газов, например биогаза
или земляного газа, процесс горения (в основном при технологии
обеднённого сгорания) подвержен влиянию присутствия С0
2
.
Предположительно, С0
2
является благоприятным антидетонационным
компонентом в газе, но если он присутствует в большой концентрации, то
это вызывает значительное понижение скорости сгорания. Это приводит к
задержке окончания реакции в период расширения и повышенным
температурам в цилиндре и на выхлопе и, в результате, задержке
выделения тепла.
Сточные газы могут содержать концентрации сероводорода H
2
S ,
земляные газы загрязнены, прежде всего, хлорированными
40
углеводородами и фтор углеводородами, выделяемыми при разложении
хладагентов и топлив, а также специальных пластмасс.
В результате, после сгорания в цилиндре в остаточных газах находят
сернистую кислоту, фтористо - и хлористоводородные кислоты. Они
неблагоприятно влияют на трущиеся детали в периоды замены масла и
выхлопные системы в случае превышения пределов, указанных в
нормативах.
Если соединения серы, хлора и фтора присутствуют в
незначительных концентрациях ниже этих пределов, продукты реакции
остаются парообразными и практически не оказывают влияния. Если
концентрация подходит близко к указанным пределам, то это уже может
ускорить периоды замены масла. Таким образом, разумно тщательно
проанализировать состав газов, предполагаемых к использованию на
наличие вредных компонентов и провести оценку.
6.1. Требования к экологически чистому топливу
За рубежом и в нашей стране для снижения выбросов с ОГ начаты
работы по созданию экологически чистого топлива для применения в
первую очередь на двигателях городского транспорта. Рассмотренная
выше связь состава ОГ с показателями качества топлива подтверждается
рядом зарубежных исследовательских работ, опубликованных в
периодической печати.
Исследованием полиядерных ароматических фракций дизельного
топлива обнаружено присутствие 0,2 -1 % негорючих 2 - 4-х кольцевых
соединений, которые существуют после сгорания топлива в дизеле.
Выделены капиллярной хромотографией;нафталин, флуорен, фенантрон и
их алкилопроизводные, а также соединения серы и азота, карбазола,
дибензотиофена [3].
Работами Юго-Западного исследовательского института (штат Техас)
показана необходимость снижения содержания серы до 0,1 и даже до
0,05% для снижения содержания окислов серы, ароматических
соединений в выхлопе, а также для улучшения работы дизелей на
переходных режимах и снижения износов деталей движения [4,5].
Показано, что уменьшение цетанового числа, повышение содержания
ароматических соединений увеличивает выбросы СО, СН и твёрдых
частиц с ОГ на малых нагрузках [6]. Таким образом, существует
непосредственная связь между качеством топлива и работой двигателя.
Фирмами Shell, Ford, Mobil и др. рассмотрены проблемы
производсгва дизельного топлива, обсуждены требования к качеству в
будущем [7]. При этом во всех требованиях отмечается тенденция
41