Sự giảm độ độc hại trong khí thải động cơ đốt trong, trong một thời gian dài luôn tồn tại vấn đề số một trong ngành công nghiệp về động cơ. Ngày nay sự phát triển của các phương pháp hiện đại trong tính toán và thiết kế của động cơ đốt trong sẽ loại bỏ các tồn đọng khi việc giải quyết vấn đề này, cũng như trong việc thiết kế và sản xuất động cơ nói riêng và xe hơi nói chung. Đây là đề tài góp phần giải quyết vấn nạn về ô nhiễm môi trường từ khí thải động cơ, mà trong một thời gian tất cả các quốc gia trên thế giới đều quan ngại sâu sắc.
LÊ ĐẠI LÂM GIẢM HÀM LƢỢNG OXIT NITƠ TRONG PISTON ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KHI TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ SỰ TRAO ĐỔI KHỐI LƢỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU KHÍ VỚI KIM PHUN NHIÊN LIỆU Ở CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAU Tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật Mã số chuyên ngành Nga: 05.04.02 – Động nhiệt Liên Bang Nga - 2015 Tính cấp thiết luận án Sự giảm độ độc hại khí thải động đốt trong, thời gian dài tồn vấn đề số ngành công nghiệp động Ngày phát triển phương pháp đại tính tốn thiết kế động đốt loại bỏ tồn đọng việc giải vấn đề này, việc thiết kế sản xuất động nói riêng xe nói chung Thơng thường sử dụng cách mơ tả tốn học trình làm việc cháy động đốt dựa quy luật nhiệt động lực học, giả sử buồng đốt đồng nhất, trường hợp không đồng vùng với mơ hình khác nhau, cấp độ đồng trường nhiệt độ, hệ số dư thừa không khí α, thành phần sản phẩm cháy Đồng thời giới thiệu số liệu lý thuyết thực nghiệm mà trước tính tốn tính khơng đồng trường α trước đánh lửa làm giảm đáng kể tỷ lệ oxit nitơ oxit cacbon, để đảm bảo độ bốc cháy tin cậy, hiệu khơng có kích nổ nhiên liệu, tiêu thụ nhiên liệu Trong đề tài tác giả giới thiệu quy trình hai giai đoạn để giải vấn đề chung, dựa chia tách q trình khí động (hút, phun, hịa trộn hỗn hợp) q trình đốt cháy màng lửa phía trước phía sau trước, kể chu trình nổ Bước tiến hành tính tốn trường vận tốc hỗn loạn hai chiều khơng xảy phản ứng hợp hóa học cách ứng dụng phần mềm mô GAS2 giáo sư Dunaev V.A viết Kết cuối trường hệ số dư thừa khơng khí α buồng đốt trước bốc cháy hỗn hợp, điều phụ thuộc vào vị trí kim phun Trường hệ số dư thừa khơng khí, trường vận tốc phần mềm mô GAS2, sử dụng để giải vấn đề giai đoạn thứ hai phép tính động học hóa học trao đổi khối lượng nhiệt tạo xốy cháy hết phía sau màng lửa tiếp tục lan rộng hỗn hợp chưa cháy Trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy động đốt sử dụng phương pháp tính tốn qua phần giới thiệu giáo sư Chesnokov Sergey Alexsandrovic cho phép tính tốn trường nhiệt độ ba chiều thành phần chất phản ứng hóa học, bao gồm oxit nitơ độc hại NO Sự kết hợp toán hai chiều ba chiều giải vấn đề kỹ thuật theo hướng - để giảm chi phí thời gian tính từ vài ngày cịn vài Cùng mục đích giảm động hóa học q trình đốt cháy: hỗn hợp nhiên liệu nghèo (lỗng) dao động giá trị hệ số dư thừa khơng khí α từ 1,0 đến 2,0 phản ứng diễn chậm cháy toàn phần với số lượng phản ứng thuận nghịch từ 131 12 với 13 thành phần số 33 thành phần Đối với vị trí van, kim phun nhiên liệu, bugi buồng đốt mặt phẳng xilanh thực toán hai chiều sử dụng rộng rãi hợp lý Việc sử dụng phương pháp hai giai đoạn để tính tốn hàm lượng oxit nitơ NO khí thải cho phép đánh giá đầy đủ, chiến lược, gần để đánh giá liên quan vị trí kim phun, van, bugi, lựa chọn hình dạng buồng đốt, thông số phun cháy Mục đích nhiệm vụ luận án Mục đích: Xác định vị trí hợp lý kim phun bề mặt xi lanh động đốt trong, trì mức mức độ thấp hàm lượng oxit nitơ độc hại thải động chạy nhiên liệu khí, khí thiên nhiên (metan) Nhiệm vụ luận án: Tính tốn thành phần cân sản phẩm cháy khí metan có hệ số dư thừa khơng khí khác tính gần đa thức Giải tốn chiều động hóa học q trình đốt cháy khí metan lớp nhỏ tạo xốy phía trước màng lửa với giá trị hệ số dư thừa khơng khí khác nhau, nhận nhiệt độ cháy, tỏa nhiệt trình cháy thành phần sản phẩm cháy tính tốn, với việc sử dụng phần mềm mô GAS2, trường vận tốc tạo xoáy (và trường hệ số dư thừa khơng khí) hút khơng khí, phun metan trộn hỗn hợp, cho việc không phản ứng hỗn hợp hố học, trường vận tốc phía sau phía trước cháy chu trình nổ Để cho q trình tính tốn áp suất, nhiệt độ tham số khác 4 Giải toán chuyển động mặt trước cháy môi trường không đồng hệ số dư thừa khơng khí hỗn hợp nhiên liệu dạng phân tích Rút gọn cấu động lực trình đốt cháy khí metan cho q trình cháy hồn tồn phía sau màng lửa Tính tốn trường nhiệt độ ba chiều thành phần chất vùng cháy hồn tồn phía sau màng lửa trình giãn nở hỗn hợp vị trí kim phun khí khác Tính luận án: - Sự phát triển phương pháp hai giai đoạn cho việc giải toán chung việc xác định xếp vị trí kim phun hợp lý bề mặt xilanh động đốt trong, sở phân chia điều kiện trình khí động lực xilanh động q trình cháy phía trước phía sau màng lửa diễn chu kỳ nổ; - Giới thiệu phiên rút gọn động học phản ứng hóa học đốt cháy khí metan cho q trình cháy hồn tồn diễn chậm hỗn hợp nghèo (lỗng) phía sau màng lửa trì tính xác giải pháp; - Khái quát phương pháp trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy để áp dụng khơng xăng, mà cịn nhiên liệu khí, u cầu thực hàng loạt thuật tốn chương trình để giải quyết; nhận kết tính tốn; - Thiết lập phù hợp với quan điểm thành phần oxit nitơ từ xếp vị trí kim phun nhiên liệu xilanh động đốt trong, kết nghiên cứu thực kỹ thuật phù hợp Khả áp dụng kết luận án: - kết nghiên cứu luận án làm sở cho việc thiết kế động ô tô sử dụng nhiên liệu khí động đốt - kết nghiên cứu lý thuyết sử dụng giáo trình giảng dạy trường đại học kỹ thuật Một phần luận án sử dụng trình giảng dạy Bộ môn ô tô công nghệ sản xuất ô tô, cụ thể môn học "Động cơ", “Kỹ thuật nhiệt”, "Những nghiên cứu khoa học giao thơng", "Máy tính Cơng nghệ thơng tin khoa học ứng dụng sản xuất" Bố cục luận án: Luận án bao gồm phần mở đầu chương chính, phần kết luận danh mục tài liệu tham khảo từ 38 đầu sách bảng phụ lục Nội dung luận án Trong phần mở đầu: trình bày tính cấp thiết, mục đích, mới, phương pháp nghiên cứu, kết nghiên cứu luận án, giá trị thực tiễn ứng dụng luận án, cấu tạo chung nội dung ngắn gọn phần luận án Chương 1: Giới thiệu tính đặc biệt nhiên liệu khí (khí thiên nhiên) động đốt Tất thành phần khí thiên nhiên (chủ yếu metan) có tính bền vững chống kích nổ cao trị số octan cao so với xăng Khí thiên nhiên metan giới hạn đốt cháy lớn giới hạn hiệu hoạt động động thay đổi theo hướng hỗn hợp nhiên liệu nghèo, từ tính kinh tế sử dụng nhiên liệu khí Như vậy, động khí hoạt động phạm vi rộng tải Sự đốt cháy chậm hỗn hợp khí so với xăng làm giảm "độ cứng" động Sắp xếp vị trí kim phun bề ngang xilanh thuận lợi vị trí khác kỳ đốt cháy nổ kim phun che kín piston không bị ảnh hưởng từ khối lượng sản phẩm cháy, bảo vệ khỏi hình thành than cốc bề mặt tác dụng không mong muốn khác Hàm lượng oxit nitơ lớn (α ~ 1,3), động sử dụng nhiên liệu khí dịch chuyển theo chiều nhiên liệu nghèo có giá trị thấp khoảng hai lần so với xăng Hàm lượng oxit cacbon CO (α ~1) hỗn hợp giàu thực tế giống xăng giảm hai lần Động khí cho phép khả rộng rãi điều chỉnh sau giới hạn nghèo cách hiệu (α > 1,5), vùng nơi mà oxit nitơ oxit cacbon chứa với số lượng nhỏ Vì vậy, tối ưu hóa điều chỉnh động khí để làm giảm chất nhiễm thải môi trường vài lần so với động xăng Chương 2: Mơ hình tốn động hóa học cháy màng lửa Tác giả nghiên cứu vắn tắt vấn đề động học trình đốt cháy chuẩn bị liệu ban đầu động hóa học, mơ tả vấn đề xác định thành phần cân sản phẩm cháy tính gần thể đa thức Tiến hành kiểm tra chế đốt cháy khí metan giáo sư Bacevich V.J để tính động học khơng chiều lớp phía trước màng lửa Đối với thành phần liệu cuối động học so với trạng thái cân lệch khơng q 3% Nghiên cứu giải pháp tốn chiều động học q trình đốt cháy khí metan lớp nhỏ bề mặt xoáy cháy Các tính tốn với lượng khí dư ( = 0,05) hệ số dư thừa khơng khí khác dải đặc trưng cho nhiên liệu khí: nhiệt độ cháy TG, tỏa nhiệt Q vận tốc pháp tuyến cháy lớp un dư thừa khơng khí khác (hình1) Hình 1: Nhiệt độ cháy, tỏa nhiệt vận tốc pháp tuyến cháy lớp dư thừa khơng khí khác (р = МPа): ──── đặc trưng cho tính tốn; , +, х giá trị thực nghiệm vận tốc, tỏa nhiệt nhiệt độ cháy Bảng giới thiệu phần mol thành phần nhận cuối cháy tính tốn động học (K) tính tốn nhiệt động lực học cân (P) (với giá trị α ,TG, p) Sự khác biệt liệu cho thành phần nhỏ 20%, điều cho phép tiến hành kết luận trạng thái cân hỗn hợp (trừ NO) vào cuối cháy màng cháy 0,9 1,0 1,2 1,5 Loại tính tốn H2 H2O CO CO2 O2 OH K Р К P K P K P 0,107D-01 0,961D-02 0,497D-02 0,488D-02 0,104D-02 0,104D-02 0,208D-03 0,210D-03 0,151 0,135 0,140 0,127 0,120 0,113 0,098 0,094 0,502D-01 0,451D-01 0,270D-01 0,261D-01 0,616D-02 0,592D-02 0,118D-02 0,115D-02 0,098 0,087 0,106 0,095 0,104 0,098 0,086 0,081 0,507D-02 0,497D-02 0,141D-01 0,119D-01 0,380D-01 0,322D-01 0,710D-01 0,642D-01 0,00769 0,00725 0,00851 0,00783 0,00562 0,00527 0,00308 0,00294 Bảng 1: phần mol thành phần nhận cuối q trình cháy màng cháy theo dự liệu động học chiều (K) tính tốn cân (P) Chương 3: Sự cháy hồn toàn mặt sau màng lửa, trao đổi khối lƣợng nhiệt hóa học tạo xốy Tác giả nghiên cứu cháy hoàn toàn mặt sau màng lửa Sự cháy hoàn toàn nhiên liệu trường khơng đồng khơng khí thừa buồng đốt trước đánh lửa cháy, hình thành dịng chảy từ mặt trước nhiệt độ khác thành phần sản phẩm cháy chứa lượng dư hay thiếu nhiên liệu Khi hòa trộn dòng bắt đầu phản ứng đốt cháy hoàn toàn oxit cacbon CO tạo thành oxit nitơ NO Để giải vấn đề này, tác giả sử dụng phương pháp trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy việc giải tốn ba chiều Để giảm thời gian tính tốn tốn đốt cháy tồn phần làm giảm chế động học Bacevich V.J Trong giải kiểm tra toán động học đốt cháy metan thời điểm định cho trước đưa kết theo dự liệu phần cho phần tử Để cháy hỗn hợp nhiên liệu khí nghèo (α =1,6-2,1) ta tính tốn khoảng hệ số dư thừa khơng khí α =0,9-2,1 trường hợp số lượng phản ứng giảm nhiều (bảng 2) Bảng 2: Những phản ứng cháy hoàn toàn giãn nở metan OH+H2=H+H2O OH+O=H+O2 OH+H=O+H2 OH+OH=O+H2O OH+H=H2O H+HO2 =H2+O2 H+O2=H2O OH+OH=H2O2 10 11 12 CO+OH=CO2+H N+NO=N2+O N+O2=NO+O N+OH=NO+H So sánh số mol chất việc tính tốn trước sau rút gọn số phản ứng thấy chênh lệch không 5% Phản ứng hình thành oxit nitơ NO phù hợp với chế Zeldovich không thuộc phần rút gọn Sự chuyển động cháy xác định tốc độ vận tốc cháy tạo xoáy vận tốc giãn nở nhiệt sản phẩm cháy tạo thành Sau dẫn đến nén hỗn hợp nhiên liệu Trong trường hợp toán hai vận tốc phía trước thực giải pháp tích phân Bảng Nhiệt độ thành phần mol cân sản phẩm cháy đầu màng cháy α ТF,K H2 H2O H2O2 HO2 O O2 OH CO CO2 H N2 0.9 283E+04 147E-01 181E+00 960E-06 905E-05 901E-03 439E-02 834E-02 371E-01 634E-01 241E-02 683E+00 1.3 252E+04 895E-03 144E+00 168E-05 266E-04 650E-03 422E-01 545E-02 285E-02 709E-01 158E-03 722E+00 1.7 220E+04 852E-04 114E+00 101E-05 180E-04 143E-03 794E-01 184E-02 236E-03 574E-01 935E-05 738E+00 2.1 195E+04 116E-04 939E-01 458E-06 885E-05 301E-04 104E+00 614E-03 270E-04 471E-01 766E-06 748E+00 Vận tốc xoáy cháy xác định tỷ số trung bình chiều dài cháy với giá trị thời gian uS = L/гор, phép đo quang phổ Đối với khí metan thời gian cháy gấp khoảng 1,5 lần so với hỗn hợp xăng khoảng 1,5-1,6 ms n = 3000 vòng/phút Đối với khoảng tỷ lệ dư thừa khơng khí α từ 0,9 đến 2,1 sử dụng cho metan giá trị vận tốc xoáy uS cháy tính tốn khơng phụ thuộc vào hệ số dư thừa khơng khí giá trị trung bình hệ số dư thừa khơng khí ср =1,5 Vận tốc màng cháy môi trường không đồng hỗn hợp nhiên liệu: uF 1 1 F 1 uS WKS Trong đó: θ – tỷ lệ nhiệt độ sản phẩm cháy Т1 (α) nhiệt độ hỗn hợp nhiên liệu Т2; F() – diện tích bề mặt cháy cháy; WKS – thể tích buồng đốt; - thời gian cháy Lúc bắt đầu cháy tốc độ đốt cháy nhanh vượt 3-4 lần so với bình thường giãn nở nhiệt sản phẩm cháy, cuối q trình cháy giá trị điều hịa Thành phần sản phẩm cháy, gần khuếch tán hỗn hợp điều hịa xác định phương trình bảo tồn khối lượng phương trình lượng chuyển động hỗn hợp Trường xoáy vận tốc hỗn hợp biết từ giải toán khí động lực học khơng sử dụng phản ứng hỗn hợp hóa học mà phần mềm ứng dụng GAS2 Bài tốn trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xoáy trường nhiệt độ phần khối lượng thành phần xác định phương trình lượng phương trình bảo tồn khối lượng dU p d k q k Q ; d d дg i 1 N u gi Di gi J ji д j 1 Trong U=cvT; k=1,2,3 – số tọa độ tương ứng với x,y,z; Q J – nguồn nhiệt lượng khối lượng phần tử; i-số phần tử; j- số phản ứng; - tỷ trọng hỗn hợp; сp – nhiệt dung riêng hỗn hợp thể tích khơng đổi; Т – nhiệt độ hỗn hợp; u – vận tốc hỗn hợp; gi - phần khối lượng phần tử; - thời gian cháy Điều kiện ban đầu vùng lân cận xung quanh bugi điện: Т = Тн = ТF(); gi = giн = giF() для i = 1, 2, …, N; Điều kiện biên: - tiếp giáp trường xoáy cạnh tường buồng đốt Т=ТW; дgi /дn = для i = 1, 2,…, N; - cửa thoát màng cháy giá trị tức thời Т = ТF(), gi = giF() для i = 1, 2,…, N; Đó thuận lợi cho việc sử dụng khái niệm độ bội hệ số trao đổi xoáy NT, tỉ số độ nhớt xoáy độ nhớt theo lớp (dẫn nhiệt hệ số khuếch tán) Những đặc tính xốy dịch chuyển xác định trường độ bội hệ số trao đổi xoáy NT аТ = алам NT; Hình 2.Trường điển hình hệ số trao đổi xoáy cuối cháy DТ = Dлам NT Hình 3.Trường điển hình hệ số trao đổi xoáy cuối cháy Sự cản nhiệt theo lớp có bề dày Л tính theo cơng thức sau: Тw =(Т0 + AТср)/(1 + A), A = Л NT / LT Trong Л T = Л·NT – hệ số lớp xoáy tính dẫn nhiệt sản phẩm cháy; LT – đặc trưng kích thước vùng xốy; T0 - nhiệt độ trung bình bề mặt tường, T0 600 K (Kelvin) Giải tốn trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xoáy tiến hành theo phương pháp chia tách bước theo thời gian Trong bước phân chia theo tọa độ tác giả sử dụng phương pháp số hóa phương trình vi phân, để tính tốn nguồn nhiệt khối lượng thành phần sử dụng phương pháp Gira Sự lựa chọn đầy đủ phương pháp đơn giản bền vững giải toán cho phép áp dụng bước lớn theo tọa độ Điều làm giảm đáng kể thời gian tính toán cho việc giải toán trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy Mơ hình trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy thực sau: - Theo phát xạ gốc OH quang phổ lửa động đốt trong; - Tính tốn kiểm tra trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy trường hợp cụ thể trường đồng hệ số dư thừa không khí buồng đốt; - Tính tốn kiểm tra trao đổi khối lượng nhiệt hóa học tạo xốy so sánh với dự liệu thực nghiệm thải oxit nitơ oxit cacbon cho động VAZ2111 Chương 4: Những kết luận án Tính tốn trường vận tốc phun nhiên liệu hòa trộn hỗn hợp sử dụng rộng rãi phần mềm mô GAS2 cho sở phương trình Naiber-Stoc mơ hình độ xoáy nhận kết cho hỗn hợp thành phần metan khơng khí Ở kỳ hút khí trường vận tốc chuyển động piston xuống hút khơng khí qua van khởi động thể hình tất phương án bố trí kim phun khác nhau, van khởi động trì lượng khí hút vào liên tục khơng bị gián đoạn Tính đặc biệt đặc trưng trường vận tốc hình thành sau van khởi động hai vùng xoáy A B - hình 4, với cấu tạo đặc thù buồng đốt dịng bên phải (2) có cường độ mạnh giáp tường so với bên trái Hiệu ứng kéo dài kết thúc kỳ hút xác định độ phun xa kim phun tùy thuộc vào vị trí Hình Các trường vận tốc hút khơng о khí cuối kỳ hút (170 vịng quay trục khuỷu) Hình Các phương án phân bố kim phun bề mặt xilanh động Phun nhiên liệu diễn cuối kỳ hút khoảng 1,4 ms Sự phun áp suất xilanh thấp hút khí Xung lượng vận tốc phun đạt tới cực đại 110m/s Khối lượng nhiên liệu phun trì giá trị trung bình tỷ lệ với hệ số dư thừa khơng khí αср = 1,5 dùng cho tất trường hợp Các tính tốn tiến hành với trường hợp kim phun khác tường xilanh hình 5, trường hợp mong đợi trường khơng đồng hệ số dư thừa khơng khí Các trường nồng độ metan phun cho phương án thể hình Hình Các trường vận tốc thành phần Hình Trường cuối tỷ lệ dư thừa nhiên liệu cuối kỳ phun với vị trí kim khơng khí buồng đốt (trước phun : (а), (б), 3(в) и (г) đánh lửa) với vị trí kim phun khác nhau: а – 1; б - 2; в – 3; г – Ở vị trí số tia metan nhẹ nhàng chọc thủng khơng khí lưu thơng bên tường trái cắt ngang trục xilanh Khoang xilanh nạp đầy đủ khí metan Tính khơng đồng trường hệ số dư thừa khơng khí nhỏ (α =αmax- αmin 0,5) Điểm tương đối giàu hỗn hợp gần bugi Ở vị trí số phun dọc theo xilanh nhận thấy song song chiều với đường khí hút vào Nhiên liệu metan nhanh chóng rơi xuống phía bên trái, kỳ nén dẫn đến hiệu ứng không mong muốn xuất vùng nhiên liệu giàu xa bugi bắt cháy kém, hòa trộn nhiên liệu khơng khí α=1,2 (hình 7) Ở vị trí số tia phun tường bên trái khơng khí (hình 4) ngăn cản truyền tia nhiên liệu metan khối lượng nhiên liệu nạp vào bên phải xilanh Tiếp sau khối lượng chảy từ khe khoang bên phải piston nắp buồng đốt tạo vùng giàu nhiên liệu vị trí bugi (α=1,1) Ở cuối kỳ nén buồng đốt tạo thành trường không đồng hệ số dư thừa khơng khí α lớn với khơng đồng α = αmax – αmin 0,9 Vùng nghèo nhiên liệu phân bố xa điểm đánh lửa, thực tế đảm bảo khơng có kích nổ khơng mong muốn Ở vị trí số tia phun rơi theo dịng khơng khí vùng xốy cơng suất phần bên phải xilanh Đây nguyên nhân dịch chuyển khối lượng nhiên liệu nhanh chóng lên phía phần bên phải xilanh Khi nhiên liệu đẩy từ khe hình thành vùng giàu vùng lân cận bugi Vùng nghèo hỗn hợp tạo thành phần bên buồng đốt, với không đồng α 1,1 mức độ độ thấp hệ số dư thừa khơng khí quan sát phần buồng đốt Đối với tất phương án bố trí kim phun (trừ vị trí số №2), đặc trưng hỗn hợp nhiên liệu giàu gần vị trí bugi tạo điều kiện thuận lợi cho việc đánh lửa Vùng hỗn hợp nhiên liệu nghèo xa điểm đánh lửa quan sát cho vị trí №1 №3 Những xếp vị trí kim phun vị trí hợp lý Áp suất cuối nén 2,4 MPa Các trường hệ số dư thừa khơng khí nhận cho phép giải vấn đề cháy Trường vận tốc cháy hoàn tồn giãn nở hình thành tác động phản hồi dịng chảy từ màng cháy tính tốn cách sử dụng phần mềm mơ GAS2 Khi chuẩn bị dự liệu đầu vào cho phần mềm mô GAS2 cho phép đưa hàng loạt tham số: tốc độ chuyển động màng cháy, tốc độ phản hồi nhiệt độ vị trí màng cháy tách rời tuyến tính theo thời gian Kết tính tốn thu từ trường xốy vận tốc phía sau màng lửa vùng sản phẩm cháy Các giá trị tốc độ phản hồi 25 - 70 m/s Trong phần buồng đốt hình thành vùng xốy bền vững Hình Các trường vận tốc buồng đốt với cháy (а) cuối (б): S – điểm đánh lửa; 1, 2, – phần màng đốt Hình Trường vận tốc cuối giãn nở tích cực (590о vòng quay trục khuỷu) Các trường vận tốc cho kỳ nổ sản phẩm cháy xi lanh giới thiệu hình 9, với đặc trưng cấu trúc hai vùng xoáy Các trường nhiệt độ ba chiều trường thành phần không cân phần tử đặc trưng thể hình 10 hình 11 Trong F –màng cháy; g- phần khối lượng thành phần; x – tâm điểm vùng xoáy cháy Ở vùng nhiệt độ cao ~2700 К (kelvin) vùng xốy, dịch chuyển ảnh hưởng màng cháy Vùng nhiệt độ cao thực tế tương ứng với hỗn hợp cân hóa học có hệ số dư thừa khơng khí (α ~ 1–1,2) Kết thúc cháy trường thành phần đặc trưng, thành phần chia thành nhóm Các hình trường radican OH, O, CO, NО vv… phù hợp với trường nhiệt độ T Ở giải thích tốc độ phản ứng hóa học tạo thành radican nhiệt độ cao ưu động hóa học dịch chuyển xốy đối lưu khuếch tán trường vận tốc Hình 10 Trường nhiệt độ Т phần khối lượng g đặc trưng phần tử buồng đốt động cuối kỳ cháy ( =1,5 ms; n = 3000 v/p; = 0,05; = 400 о vòng quay trục khuỷu) Hình trường phân tử nặng O2, H2O CO2 xác định tạo thành hạt phép so sánh vùng phản ứng chậm dư khơng khí cao thấp Thành phần oxi O2 lớn tương ứng với vùng cuối với hệ số dư thừa khơng khí α~2,0 Ngồi phần buồng đốt hàm lượng oxi O2 thấp giải thích tiêu hao oxi hình thành nước H2O, tương tự hình thành CO CO2 Do phần tử có cường độ phần tạo xoáy buồng đốt, nơi cháy tương ứng giàu hỗn hợp α~1,1 Giảm tỷ trọng NO diễn nơi hỗn hợp nghèo lạnh vào cuối cháy Nhận thấy tồn "đóng băng" phản ứng hình thành NO diễn nhiệt độ 2200 2400 K (kelvin) Tương tự "đóng băng" phản ứng cháy toàn phần oxit cacbon quan sát nhiệt độ thấp ~ 1400K (kelvin) Phần cuối CO khí thải nhỏ bỏ qua Để trình giãn nở hỗn hợp hình 11 giới thiệu trường thành phần vào cuối kỳ phản ứng tích cực, tức nhiệt độ ~ 2200 K (kelvin) - nhiệt độ "đóng băng" phản ứng hình thành NO Hình 11 Các trường nhiệt độ T phần khối lượng thành phần đặc trưng g xi lanh động GDI cuối kỳ phản ứng hóa học tích cực ( = ms; n = 3000 v/p) Kết cuối hình 12 cho thấy biến đổi khối lượng mol trung bình oxit nitro NO theo thời gian, xả Hình 12 Sự biến đổi phần khối lượng mol trung bình oxit nitơ theo thời gian (góc xoay trục khuỷu) với trường hợp bố trí kim phun 1,3 Những vùng hiển thị biến đổi hệ số truyền nhiệt α Ở nhiệt độ thấp, T