В данной статье рассмотрено влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ при работе на частоте вращения максимального крутящего момента.
Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.
Образование токсичных веществ — продуктов неполного сгорания и оксидов азота (NOx) в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания — расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования оксидов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива [1–15].
В Вятской ГСХА на кафедре ДВС были проведены исследования влияния применения метаноло-топливной эмульсии (МТЭ) на эффективные и экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на различных установочных углах опережения впрыскивания топлива.
На рисунке 1 представлены графики влияния применения МТЭ на объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота в отработавших газах и показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля с 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ для частоты вращения максимального крутящего момента n = 1700 мин -1, ре = 0,82 МПа.
Из графиков, представленных на рисунке 1 видно, что при работе на ДТ на частоте вращения соответствующей максимальному крутящему моменту n = 1700 мин -1, ре = 0,82 МПа и установочном УОВТ Θвпр дт = 20º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2190 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,08 МПа. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 700 ppm и 1,01 г/м3. При увеличении установочного УОВТ до Θвпр дт = 23º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2220 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,46 МПа. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 640 ppm и 0,92 г/м3. При значении установочного УОВТ Θвпр дт = 26º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2240 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,81 МПа [16–22].
Рис. 1. Влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ: n = 1700 мин -1, ре = 0,82 МПа; ¾ — ДТ; ― ― — МТЭ
При работе на МТЭ на Θвпр мтэ = 20º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2340 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,51 МПа. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 782 ppm и 1,12 г/м3. При увеличении установочного УОВТ Θвпр мтэ = 23º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2390 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 8,85 МПа. Расчетные значения объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ составляют, соответственно, 906 ppm и 1,30 г/м3. При значении установочного УОВТ Θвпр мтэ = 26º до ВМТ значение максимальной осредненной температуры Тmax составляет 2440 К, значение максимального давления сгорания рz max составляет 9,28 МПа.
Таким образом, с учетом эффективных показателей и показателей объемного содержания rNOх расч и массовой концентрации СNOх расч оксидов азота в ОГ необходимо принять оптимальный установочный УОВТ Θвпр мтэ = 23º до в. м.т. при работе на МТЭ и Θвпр дт = 26º до ВМТ при работе на ДТ.
Сравнивая оптимальные установочные УОВТ, следует отметить, что при n = 1700 мин -1 и ре = 0,82 МПа при работе на МТЭ происходит повышение максимальной осредненной температуры Тmax, от 2240 К при работе на ДТ, до 2390 К при работе на МТЭ. Максимальная осредненная температура Тmax повышается на 6,7 %. Максимальное давление сгорания рz max при работе на МТЭ выше, чем при работе на ДТ и составляет 8,85 и 8,81 МПа, соответственно [22–30].
Литература:
1.Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184с.
2.Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. с. 3–5.
3.Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.
4.Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.
5.Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.
6.Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.
7.Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.
8.Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 142–145.
9.Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.
10. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.
11. Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.
12. Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.
13. Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–225.
14. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–228.
15. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–231.
16. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–234.
17. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–237.
18. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–240.
19. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
20. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа и рециркуляции // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 4 (40). С. 21–25.
21. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции на тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 6. С. 7–9.
22. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
23. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эксплуатационных показателей тракторного дизеля Д-240 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник: 2013. № 1 (1). С. 29–32.
24. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
25. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
26. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
27. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
28. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
29. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Определение оптимальных углов опережения впрыскивания топлив при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 5 (41). С. 62–64.
30. Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 1 (31). С. 62–65.
