Эталонные показатели технического состояния дизеля.

24) Причины образования сажи в цилиндрах дизеля. Требования по ограничению выбросов сажи с отработавшими газами дизелей.

Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, для того чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом.

Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, состава топливно-воздушной смеси.

Существуют другие факторы образования сажи - зоны обогащенной смеси и зоны контакта топлива с холодной стенкой, а также неправильная турбуленция смеси.

При вдыхании сажи ее частицы вызывают негативные изменения в системе дыхательных органов человека. Если относительно крупные частицы сажи размером 2-10мкм. легко выводятся из организма, то мелкие, размером 0,5-2мкм., задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как и любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на саже адсорбируются ароматические углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, токсичные свойства которого хорошо известны.

Норма сажи в отработавших газах составляет 0,8г/мЗ. Скорость сжигания сажи зависит от размера частиц (при размере частиц меньше 0,01мкм сажа сжигается полностью).

25) Причины образования окислов азота в цилиндрах дизеля. Требования по ограничению выбросов окислов азота с отработавшими газами.

Образование окислов азота в камере сгорания дизеля обусловлено наличием кислорода и азота в воздушном заряде и топливе, высокими температурами в зонах расслоенного заряда (воздушно-топливной смеси). В период сгорания топлива среднемассовая температура в цилиндрах (в зависимости от конструктивных особенностей ДВС) достигает 1500÷1800К, а в зоне сгорания - 2600÷2800К. Чем выше температура в зоне сгорания и продолжительнее процесс сгорания, тем больше образуется окислов азота.

Интенсивность их образования зависит от качества распыливания топлива, его распределения в объеме камеры сгорания, величины турбулентности воздушного заряда и величины воздушно-топливного отношения α₁ в смеси.

В период эксплуатации дизеля происходит ухудшение технического состояния его элементов и внешних условий, влияющих на протекание рабочего процесса в цилиндрах и изменение параметров его работы:

· износ элементов топливной системы высокого давления (ТСВД), цилиндро-поршневой группы, агрегатов турбонаддува;

· загрязнение газовыпускной системы;

· изменение давления, относительной влажности и температуры воздуха, температуры забортной воды и т.д.;

Кроме этого, производится бункеровка топливами с различными физико-химическими характеристиками.

При износе элементов ТСВД снижается давление топлива в форсунке. При ухудшении технического состояния системы наддува, газообмена, элементов цилиндро-поршневой группы снижается давление воздуха в момент начала сжатия и его расход.

С уменьшением массы воздуха, поступающего в цилиндры, и давления топлива в форсунке ухудшается протекание процессов топливоподачи, распыливания, смесеобразования и сгорания, вследствие чего увеличиваются продолжительности задержки воспламенения и сгорания. Возрастают температуры рабочего тела в цилиндре и, как следствие, скорость образования окислов азота и их количество.

Среди главных задач, стоящих в настоящее время перед машиностроителями во всем мире, – задачи энергосбережения и экологической безопасности при работе энергетических установок c двигателями внутреннего сгорания (ДВС). При проектировании современных судовых дизелей особое внимание уделяется их экономичности и минимализации воздействия последствий их эксплуатации на окружающую среду. Анализ состава отработавших газов (ОГ) судовых дизелей показал, что наиболее токсичными компонентами выбросов в окружающую среду являются оксиды азота (NOх), углерода (СОх), серы (SОх), углеводороды (НС), твердые сажистые частицы. Их концентрация в ОГ дизеля зависит от многих причин, в том числе от конструкции камеры сгорания, частоты вращения коленчатого вала и температуры горения. Известно, что низкооборотные двигатели вырабатывают больше NOх, чем среднеоборотные или высокооборотные двигатели. Одним из основных способов снижения расхода энергоносителей и сохранения окружающей среды при эксплуатации судовых дизелей является применение водотопливных эмульсий (ВТЭ). В высоковязких мазутах, используемых при эксплуатации судовых ДВС, наблюдается повышенное содержание воды в виде отдельных местных скоплений, обусловленное процессами перевозки, перекачки, хранения и подогрева топлива. Использование в качестве топлива специально приготовленных водомазутных эмульсий является одним из эффективных методов, позволяющих устранить негативные последствия этого явления. К проблемам, осложняющим экологическую обстановку, относится и непрерывное накопление сотен тысяч тонн балластных вод, содержащих нефтепродукты.