Modeling of nitrogen oxides emission in the cylinder of tractor gas-diesel engine


Cite item

Full Text

Abstract

The article is devoted to the modeling of process of nitrogen oxides formation in the cylinder of diesel engine operating on compressed natural gas. The combustion of methane-air mixture, ignited by atomized pilot oil that is injected through multijet nozzle, in the cylinder of gas-diesel engine increases the rate of turbulent fluctuations, which leads to intensification of heat and mass exchange in the plume, and significantly increases the rate of formation and decomposition of nitrogen oxides. The calculation of expected emissions of nitrogen oxides in the cylinder of diesel engine and their content in the exhaust gases is carried out. It is done on the basis of the results of kinetic systems modeling for calculation of the kinetics of nitrogen oxides formation during combustion of natural gas and diesel fuel, taking into account the influence of turbocharging, intermediate cooling of charged air and exhaust gas recirculation. In the mathematical modeling of nitrogen oxide formation in the cylinder of diesel engine, the combustion process is divided into two zones, namely the zone of fresh mixture and the zone of combustion products. First zone is a mixture of fresh air with recycled gases (if there is a process of recycling) and residual gases. Before combustion starts, this zone occupies the whole cylinder. During combustion, the volume of zone of combustion products increases. Theoretical researches are carried out on the basis of developed mathematical model for calculation of nitrogen oxides in the cylinders of 4Ch 11.0/12.5 and 4ChN 11.0/12.5 diesel engines. The high precision of theoretical calculations of volumetric content and mass concentration of nitrogen oxides is confirmed, compared to the results of experimental researches (the difference does not exceed 5%).

About the authors

V. A Likhanov

Vyatka State Agricultural Academy

DSc in Engineering Kirov, Russia

O. P Lopatin

Vyatka State Agricultural Academy

Email: nirs_vsaa@mail.ru
PhD in Engineering Kirov, Russia

References

  1. Зельдович Я.Б., Садовников П.А., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. 148 с.
  2. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. 2-е изд., доп. М.: Наука, 1966. 688 с.
  3. Лопатин О.П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции // Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад молодых ученых: Мат-лы 18-й междунар. науч.-практ. конф. Ярославль: Ярославская ГСХА, 2015. С. 30-34.
  4. Лопатин О.П. Разработка программы по применению оборудования для испытания газодизелей // Молодой ученый. 2015, №12(92). С. 229-232.
  5. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Исследование показателей процесса сгорания в тракторном дизеле при применении природного газа и рециркуляции, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015, №9. С. 3-5.
  6. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1981. 160 с.
  7. Лопатин О.П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015, №3(16). С. 28-30.
  8. Лопатин О.П. Исследование индикаторных показателей газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов // Молодой ученый. 2015, №10(90). С. 253-255.
  9. Лопатин О.П. Результаты индицирования рабочего процесса газодизеля на режиме максимального крутящего момента // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015, №5(18). С. 8-9.
  10. Лопатин О.П. Влияние степени рециркуляции на характеристики процесса сгорания тракторного газодизеля // Молодой ученый. 2015, №14. С. 166-168.
  11. Лопатин О.П. Влияние степени рециркуляции отработавших газов на эффективные и экологические показатели дизеля // Приволжский научный вестник. 2015, №5-1(45). С. 90-92.
  12. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Исследование мощностных и экономических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на природном газе, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях // Транспорт на альтернативном топливе. 2016, №2(50). С. 43-49.

Copyright (c) 2016 Likhanov V.A., Lopatin O.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies