Стр. 139 - sbornik

Упрощенная HTML-версия

138
КРЕМНИЙ СОДЕРЖАЩИЕ ПРИСАДКИ К ТОПЛИВАМ И УЛУЧШЕНИЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ, РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЕЙ
Скобелев В.Н.
Кафедра общей физики, e-mail: avskobelev@mail.ru
В работе рассматривается влияние кремний содержащих присадок на работу ДВС и
предлагается механизм действия их на основе нано-технологических представлений.
Ключевые слова: моторное топливо, присадки, горение, фрактальные агрегаты
Высокие европейских стандарты (ЕВРО-3,ЕВРО-4) требуют от работы двигателей
внутреннего сгорания (ДВС) кроме высоких технических и эксплуатационных показателей,
также и высоких экологических показателей. Как показывает практика, в этом отношении
применение металлорганических соединений, относящихся к классу хелатных комплексов
металлов переменной валентности (ацетилацетонат железа), оказывается наиболее
перспективными[1]. В препаративном отношении такие соединения представляют некоторые
неудобства из-за их малой растворимости в углеводородах, поэтому в топливо их вводят в
виде растворов в алкилалкоксисиланах (эфирах кремниевой кислоты). Кремний содержащие
добавки при горении в присутствии кислорода склонны образовывать кластерные агрегаты,
так называемые фрактальные агрегаты SiO
2
, ведущие к возникновению аэрозоля в объеме
КС. Как отмечается в обзорной работе [2-5].независимо от способа подвода энергии к
системе (электрический пробой, химическая реакция горения, взрыв и пр.) первоначально
образуется среда - высокотемпературная смесь, состоящая из атомов с примесью заряженных
частиц - слабо ионизованная плазма. Дальнейший процесс эволюции такой неравновесной
системы, ее релаксация приводят, в конечном счете, к образованию объектов, так называемых
фрактальных кластеров - структур, формирующихся в результате коагуляции частиц. Это
весьма распространенные в природе объекты: аэрозоли, аэрогели (частицы дыма) по своим
свойствам занимают промежуточное положение между газом и конденсированным
состоянием (жидкостью или твердым).
Результаты применения присадок. Проверка проводилась с использованием как
чистого дизельного топлива летнего по ГОСТ 305-82, так и с присадкой «0010» в различных
концентрациях: 0.005,0.010,и 0.015 % мас.
Исследования проводились на дизеле 4Ч8,5х11 при номинальной нагрузке Рн=10квт.
Сравнение
усредненных индикаторных диаграмм (из не менее чем 100 циклов) работы
двигателя с присадкой и без нее [3] позволяют сделать следующие выводы:
1.
Применение кремний содержащих присадок МАПИ0010 и МАПИ 0011
уменьшает скорость тепловыделения в КС. Каталитический крекинг молекул топлива
приводит к дроблению молекул[4-3], фрагменты которых сорбируются в порах фрактальных
агрегатов SiO
2
[2,5,]. Таким образом из цепочки процессов горения выключается
конвективный - самый быстрый процесс массо- и теплопереноса[6,7]. Тем самым
уменьшается скорость тепловыделения. Это приводит к уменьшению максимального
давления в КС и приводит к снижению «жесткости» работы двигателя. В результате
двигатель начинает работать «мягче», что снижает напряженность деталей цилиндро-
поршневой группы и увеличивает, тем самым, ресурс работы двигателя[4].
2.
В присутствии присадки площадь под индикаторной кривой заметно
увеличивается. Наблюдается заметное сравнительное повышение площади на конечной
стадии горения вблизи НМТ (нижней мертвой точки), что свидетельствует об увеличении
полноты догорания [4]. С одной стороны это повышает КПД двигателя и снижает расход
топлива. А, с другой стороны, это приводит к очищению стенок КС от излишнего нагара и
минеральных отложений (моющий эффект)[2]. По экспериментальным данным резко
сокращается выброс сажи (на 60-90%)[4,7].