Особенности применение в двигателе.
Условия в камерах сгорания современных дизелей и двигателей с принудительным воспламенением недостаточны для обеспечения устойчивого рабочего процесса на аммиачном топливе. Это связано с высокими температурами воспламенения аммиачно-воздушных смесей и их вялым горением. Последнее обусловлено низкой температурой пламени аммиака (1955 К по сравнению с 2336 К Для бензина при а=1 с учетом диссоциации), в связи с чем самоускорение реакций горения замедляется.
Для успешного использования чистого аммиака в качестве топлива ДВС необходимо как минимум существенное повышение энергетического уровня зажигания.
Поэтому в двигателях с принудительным воспламенением сгорание аммиака обеспечивается лишь при наличии высокотемпературной свечи с широким искровым промежутком и достаточно мощной катушкой зажигания. В двигателях с воспламенением от сжатия это может быть достигнуто посредством увеличения степени сжатия до 35 при одновременном повышении температуры во впускном коллекторе и системе охлаждения двигателя до 150° С,
Добавка высокоактивных газов (водорода, ацетилена и др.) также способствует улучшению сгорания аммиака. В этом случае активирующий газ, например водород, впрыскивается во впускной трубопровод двигателя, так как его совместная подача с аммиаком приводит к возникновению интенсивных «стуков» в камере сгорания. Добавка 6—10% водорода обеспечивает устойчивое сгорание аммиака, начиная со степеней сжатия примерно 21 и температурах на впуске 65° С, однако наилучшие показатели двигателя получаются при 8 = 26. Максимальное давление и жесткость работы двигателя в этом случае еще довольно высоки (рис. 66, б). По сравнению с водородом более эффективны добавки к аммиаку ацетилена в количестве 15—20%, позволяющие ', организовать устойчивое сгорание NH4 при снижении степени-сжатия до 16(рис. 58, в).
Помимо химических добавок интенсификация горения аммиака определенной степени может быть достигнута соответствующем модификацией камеры сгорания двигателя, обеспечивающей усиление теплоподвода в реакционную зону. Например, для этой цели предложено использовать сферическую камеру сгорания, снабженную свечой зажигания с удлиненными электродами (ряс.67). Основная идея модификации заключается в сокращении пути фронта пламени от области воспламенения »стенкам камеры сгорания. При искровом промежутке свечи порядка 0,2—0,3 мм и ис-
Рис. 67. Модифицированная камера сгорания для аммиачного топлива:
/ — клапан; 2— свеча зажигания; 3 — поршень
пользовании в системе зажигания магнето получено устойчивое сгорание аммиака при степени сжатия 12—16. Однако вследствие большой продолжительности сгорания аммиачных смесей модифицированный двигатель имеет ограничения по оборотам (не более 3000 мин~!). При добавке к аммиаку небольшого количества водорода (примерно 1,5%) скоростной режим двигателя значительно расширяется.
Согласно термодинамическим расчетам продукты сгорания NH3 содержат единственный токсичный компонент — NOX количество которого по отношению к другим топливам минимально благодаря низким температурам горения аммиачно-воздушных смесей.