Investigation of the combustion process of activated fuel in an automotive diesel engine

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Intensive development of the transport sphere and the extension of the fleet of tractors and cars, as well as the tightening of standards and requirements in the field of exhaust gas emissions have resulted in increased requirements for the combustion process. This problem can be solved by improving the working process in the engine by preheating the fuel to 300 °C in the high pressure fuel supply system. Under external thermal influence, the conditions of mixture formation are improved, an increase in the rate of preflame reactions and a positive change in the dynamics of the combustion process are observed. When potential energy of hydrocarbon molecules increases in the activated complex system, energy is redistributed among active molecules. Along with this, the rate coefficient of a chemical reaction increases due to the concentration of foci of hydrocarbon molecules that have reached the energy barrier.

The object of research is the process of diesel fuel combustion at preliminary external influence on it.

AIMS: The aim is to study the combustion process of a motor-tractor diesel engine upon fuel activation. Development of a scheme of individual phases of the activated diesel fuel combustion of depending on the temperature at heating.

METHODS: Theoretical study and analysis of the combustion process of thermally preprepared fuel for an automotive diesel engine. Theoretical determination of the dependence of the rate of formation and concentration of toxic components and dispersed particles on the rate constant of direct and reverse chemical reactions, as well as on the activation temperature of fuel at emission in exhaust gases.

RESULTS: The actual coefficient of molecular change of the working mixture increases when diesel fuel is activated. The rate of formation of total nitrogen oxides and hydrocarbons increases by 1.79% and 3.66%. The proportion of unburned carbon in the combustion process on activated fuel varies within ± (2…4) %.

CONCLUSIONS: Theoretically, a scheme for changing individual phases of the activated fuel combustion process by time and temperature has been developed. Fuel heating accelerates the pre-flame preparation in the liquid phase, shortens the duration of the rapid gorenje phase. The concentration of toxic indicators depends on the constant of the chemical reaction rate and the activation temperature of the fuel.

About the authors

Sergey A. Plotnikov

Vyatka State University

Author for correspondence.
Email: Plotnikov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8887-4591
SPIN-code: 4899-9362

Professor, Doctor of Engineering Sciences

Russian Federation, 36, Moskovskaya street, Kirov, 610000

Marina V. Motovilova

Vyatka State University

Email: Marina_mtd@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6857-3126
SPIN-code: 2772-8893

graduate

Russian Federation, Kirov

Anatoliy N. Kartashevich

Belarusian State Agricultural Academy

Email: Kartashevich@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3649-1521
SPIN-code: 8541-5330

Professor, Doctor of Engineering Sciences

Belarus, Gorki, Mogilev region

References

  1. Plotnikov SA, Buzikov ShV, Atamanyuk VF. Analiz sposobov snizheniya perioda zaderzhki vosplameneniya. In: Razvitie transporta v regionakh Rossii: problemy i perspektivy: materialy II Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Kirov: filial FGBOU VO MGIU; 2012. P:6-9. (In Russ).
  2. Plotnikov SA, Buzikov ShV, Biryukov AL. Analysis of combustion and heat release of a tractor diesel engine with pre-heat fuel treatment. Molochnokhozyaistvennyi vestnik. 2017;(3):114-124. (In Russ).
  3. Plotnikov SA, Buzikov ShV, Atamanyuk VF. Investigation of burning and heat generation in thermally forced diesel. Zhurnal Traktory i sel’khozmashiny. 2014;(7):25-27. (In Russ).
  4. Khramov MY, Sadekov MKh. The improvement of engine characteristics by means of thermal boosting. Vestnik of astrakhan state technical university. 2007;(6):83-86. (In Russ).
  5. Plotnikov SA, Buzikov ShV, Atamanyuk VF. Prognozirovanie protsessov vosplameneniya i sgoraniya nagretogo topliva v dizelel. In: Problemy intensifikatsii zhivotnovodstva s uchetom prostranstvennoi infrastruktury sel’skogo khozyaistva i okhrany okruzhayushchei sredy. Falenty-Varshava; 2012. P:216–220. (In Russ).
  6. Martynova IB. Issledovanie osobennostei toplivopodachi i ekonomichnosti dizelya na dolevykh nagruzkakh pri podogreve topliva [dissertation]. Kaliningrad: KGTU, 1996. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15962651. (In Russ).
  7. Plotnikov SA. Uluchshenie ekspluatatsionnykh pokazatelei dizelei putem sozdaniya novykh al’ternativnykh topliv i sovershenstvovanie toplivopodayushchei apparatury: monografiya. Nizhny Novgorod: NGTU, 2011. (In Russ).
  8. Varnatts Y, Maas U, Dibbl R. Gorenie. Fizicheskie i khimicheskie aspekty, modelirovanie, eksperimenty, obrazovanie zagryaznyayushchikh veshchestv. Moscow: FIZMATLIT; 2003. (In Russ).
  9. Belousov VN, Smorodin SN, Smirnova OS. Toplivo i teoriya goreniya. Chast’ II. Teoriya goreniya. Saint Petersburg: SPbGTURP; 2011. (In Russ).
  10. Bratkov AA. Teoreticheskie osnovy khimmotologii. Moscow: Khimiya; 1985. (In Russ).
  11. Chigir NA, Veinberg RJ, Boumen KT, et al. Pollution formation and destruction in flames. Dityakina YF editor. Moscow: Mashinostroenie; 1981. (In Russ).
  12. Lashko VA, Privaltsev IY. Education exhaust emissions and control process combustion piston engine. Uchenye zametki TOGU. 2014;5(1):324-337. Available from https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21408727/.(In Russ).
  13. Kavtaradze ZR. Teoriya porshnevykh dvigatelei. Spetsial’nye glavy. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana; 2008. (In Russ).
  14. Assad MS, Penyaz’kov OG. Produkty sgoraniya zhidkikh i gazoobraznykh topliv: obrazovanie, raschet, eksperiment. Minsk: Belaruskaya nauka; 2010. (In Russ).
  15. Orlin AS, Vyrubov DN, Kalish GG, et al. Dvigateli vnutrennego sgoraniya. Rabochie protsessy v dvigatelyakh i ikh agregatakh. Moscow: MAShGIZ; 1957. (In Russ).
  16. Nikolaenko AV. Teoriya, konstruktsiya i raschet avtotraktornykh dvigatelei. Moscow: Kolos; 1984. (In Russ).
  17. Zhao J, Grekhov L, Ma X, Denisov A. Specific features of diesel fuel supply under ultra-high pressure. Applied Thermal Engineering. 2020;(179). doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115699
  18. Vidal A, Kolovos K, Gold MR, et al. Preferential cavitation and friction-induced heating of multi-component Diesel fuel surrogates up to 450MPa. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021;(166). doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120744

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Heating element on the high pressure line.

Download (223KB)
3. Fig. 2. Scheme of individual phases change of diesel fuel combustion.

Download (58KB)
4. Fig. 3. Position of a PS-01 sensor (a) and a speed sensorTDC (b).

Download (998KB)
5. Fig. 4. Complete display system.

Download (129KB)

Copyright (c) 2022 Plotnikov S.A., Motovilova M.V., Kartashevich A.N.

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


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».