Исследование возможностей использования смесевых топлив на основе аммиака и продуктов его разложения для двигателя внутреннего сгорания

В работе рассмотрены свойства смесевых топлив на основе аммиака и продуктов его разложения. Проведено кинетическое моделирование характеристик ламинарного горения смесевых топлив в зависимости от степени разложения аммиака и определены значения степени разложения, позволяющие получить смеси со скоростью ламинарного пламени, равной скорости пламени при сгорании метана. Для выбранных смесей проведен анализ характеристик рабочего процесса, определены наивыгоднейшие углы опережения зажигания и показано, что выбранные смеси на основе аммиака и продуктов его разложения обеспечивают характеристики рабочего процесса, аналогичные значениям, получаемым при горении метана, при обеспечении кратного снижения выбросов оксидов азота в сравнении с метаном и отсутствии углеродосодержащих компонентов. Установлено, что предельная степень сжатия, при которой возможна бездетонационная работа двигателя на рассмотренных смесевых топливах, составляет 12,6-13,2, что соответствует значению метанового числа 75-80.

The paper considers properties of the mixed fuels based on ammonia and their decomposition products. It provides results of kinetic simulation of the mixed fuel laminar combustion characteristics depending on the ammonia decomposition degree and determines values of the decomposition degree making it possible to obtain mixtures with the laminar flame rate equal to the flame rate during the methane combustion. In regard to the selected mixtures, characteristics of the working process are analyzed, most favorable ignition advance angles are determined, and the selected mixtures based on ammonia and its decomposition products are demonstrated. It ensures the working process characteristics similar to those obtained during the methane combustion with multiple reduction in the nitrogen oxide emission compared to the methane and the absence of the carbon-containing components. The paper indicates that the maximum compression ratio, where the engine detonation-free operation on the considered mixed fuels becomes possible, is 12.6-13.2, which corresponds to the methane number of 75-80.