2 / 18
В.А. Лиханов, А.Н. Козлов, М.И. Арасланов
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017
ность сажи [2]. Известно, что канцерогены, адсорбированные на по-
верхности твердых частиц, действуют на живые клетки активнее, чем
канцерогены в чистом виде [3]. В образцах сажи из выхлопной си-
стемы или отобранных при низких температурах отработавших газов
(ОГ) обнаруживаются тяжелые углеводороды, сконденсированные в
агломераты и превращенные в смолистые вещества. Попадая в лег-
кие человека, частицы сажи вызывают раздражение, способствуют
появлению злокачественных новообразований. Кроме того, исследо-
вания показали, что и сельскохозяйственные растения способны
накапливать сажу в значительном количестве [4].
Один из перспективных способов снижения дымности дизелей —
это применение альтернативных топлив [5, 6]. Для оптимизации
процессов сгорания и максимального снижения выбросов сажи при
работе дизеля на альтернативном топливе необходимо иметь полное
представление об основных стадиях быстропротекающих процессов
в цилиндре. Для этого, в частности, необходимо разработать адек-
ватную математическую модель образования и выгорания сажи в ци-
линдре дизеля, описывающую основные стадии сажеобразования от
стадии термического разложения углеводородов исходного топлива
и их производных до реакций газификации на поверхности частиц
сажи. Такая модель должна не только с достаточной точностью поз-
волять рассчитывать показатели сажесодержания в ОГ, но и давать
представление о динамике процессов сажеобразования в цилиндре
дизеля при работе на альтернативных видах топлива — этаноле и
рапсовом масле (РМ).
Образование и выгорание частиц сажи в КС дизеля — сложные
физико-химические процессы, интенсивно протекающие в короткие
промежутки времени в нестационарных температурных условиях,
при переменных значениях давления и концентрации компонентов
газовой смеси.
По температурным условиям, наличию кислорода, концентрации
углеводородов топлива объем КС дизеля неоднороден. При работе
дизеля на РМ и этаноле с двойной системой топливоподачи в КС
можно условно выделить несколько зон.
В зонах КС дизеля с дефицитом кислорода воздуха при высоких
температурах углеводороды топлива подвергаются пиролизу с обра-
зованием молекул с меньшим количеством атомов углерода. По мере
роста температуры устойчивыми остаются молекулы с более корот-
кими цепями, а также циклические молекулы и радикалы бензольно-
го ряда. При температурах свыше 1500 °С остаются только молекулы
2
N
,
2
О
,
2
Н
,
2
Н О
,
2
СО
,
СО
,
2 2
С Н
и некоторые углеводородные
радикалы, устойчивые к распаду.