Влияние применения метанола на показатели процессов сгорания и сажеобразования в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0

На рис. 1а представлено влияние применения метанола на показатели сажесодержания и осредненную температуру газов в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от угла поворота коленчатого вала на номинальном режиме работы (n =1800 мин^-1, р_е = 0,585 МПа) при Θ_ДТ = 38º.

При работе дизеля на ДТ массовая и относительная концентрации сажи достигают своего максимального значения через φ_{Cmax дт расч} = 12º п. к.в. после ВМТ. С_{max дт расч.} имеет значение 4,2 г/м³, а r_{max дт расч.}= 2,95г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых дт расч.}= 0,471 г/м³ и r_{вых дт расч.} =0,287 г/кг (φ_Cвых= 140,0 º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 88,8 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 18º п. к.в. после ВМТ и равна 1920 К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 30º массовая и относительная концентрации сажи достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 10º п. к.в. после ВМТ. С_{max м расч.} имеет значение 0,55 г/м³, а r_{max м расч.} = 0,38 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.}= 0,0485 г/м³ и r_{вых м расч.}= 0,034 г/кг (φ_Cвых= 140,0º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 91,2 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 22,0º п. к.в. после ВМТ и равна 1940 К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 34º массовая и относительная концентрации достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 9º п. к.в. после ВМТ. С_{max м расч.} имеет значение 0,464 г/м³, а r_{max м расч.} =0,322 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.} =0,028 г/м³ и r_{вых м расч.}= 0,019 г/кг (φ_Cвых= 140,0º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 93,9 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 20,0º п. к.в. после ВМТ и равна 2000 К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 38º массовая и относительная концентрации достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 8,5º п. к.в. после ВМТ. С_{max м расч.} имеет значение 0,435 г/м³, а r_{max м расч.} =0,30 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.} = 0,028 г/м³ и r_{вых м расч.} = 0,019 г/кг (φ_Cвых= 140,0º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 92,5 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 18,5º п. к.в. после ВМТ и равна 2070 К.

Как видно из графиков, установочный УОВТ оказывает существенное влияние на показатели сажесодержания. При увеличении установочного УОВТ максимальная массовая концентрация сажи уменьшается с С_{max м расч.} = 0,55 г/м³ при установочном УОВТ метанола Θ_М = 30º до С_{max м расч.} = 0,435 г/м³ при установочном УОВТ метанола Θ_М = 38º. Снижение составляет 21,0 %. Относительная концентрация снижается с r_{max м расч.} = 0,38 г/кг при Θ_М = 30º до r_{max м расч.} = 0,30 г/кг при Θ_М = 38º. Концентрация сажи в момент открытия выпускного клапана при увеличении установочного УОВТ тоже снижается. Массовая концентрация снижается с С_{вых м расч.} = 0,0485 г/м³ при Θ_М = 30º до С_{вых м расч.} = 0,028 г/м³ при Θ_М= 38º. Снижение равно 42,2 %. Относительная концентрация снижается с r_{вых м расч.} = 0,034 г/кг при установочном УОВТ метанола Θ_М = 30º до r_{вых м расч.} = 0,019 г/кг при установочном УОВТ метанола Θ_М = 34º.

На рис. 1, б представлено влияние применения метанола на показатели сажесодержания и осредненную температуру газов в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от угла поворота коленчатого вала на режиме максимального крутящего момента (n = 1400 мин^-1, р_е= 0,594 МПа) при Θ_ДТ = 38º.

При работе дизеля на ДТ массовая и относительная концентрации сажи достигают своего максимального значения через φ_{Cmax дт расч.} = 13,6º п. к.в. после ВМТ. С_{max дт расч.} имеет значение 2,2 г/м³, а r_{max дт расч.} = 1,50 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых дт расч.} =0,260 г/м³ и r_{вых дт расч.} = 0,180 г/кг (φ_Cвых= 140,0 º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 88,2 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tmax = 16º п. к.в. после ВМТ и равна 1850 К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 30º массовая и относительная концентрации сажи достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 4º п. к.в. после ВМТ. С_{max м расч.} имеет значение 0,385 г/м³, а r_{max м расч.} = 0,265 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.}= 0,029 г/м³ и r_{вых м расч.}= 0,019 г/кг (φ_Cвых= 140,0º п. к.в. после ВМТ).

а)

б)

Рис. 1. Влияние применения метанола на показатели сажесодержания и температуру в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θ_ДТ = 38º: а) при n = 1800 мин^-1; б) при n = 1400 мин^-1; ¾¾ — дизельный процесс; ― ∙ ― ∙ ― метанол с запальным ДТ, Θ_м = 38º; ― ― ― метанол с запальным ДТ, Θ_м = 34º;― ∙ ∙ ― ∙ ∙ ― метанол с запальным ДТ, Θ_м = 30º

Концентрации снижаются на 92,5 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 18,0º п. к.в. после ВМТ и равна 1910К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 34º массовая и относительная концентрации достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 3,0º п. к.в. после ВМТ. С _{max м расч.} имеет значение 0,37 г/м³, а r_{max м расч.} = 0,247 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.} =0,022 г/м³ и r_{вых м расч.} =0,014 г/кг (φ_Cвых= 140,0 º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 94,0 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 17,0º п. к.в. после ВМТ и равна 1960 К.

При работе дизеля на метаноле с ДСТ при установочных УОВТ ДТ Θ_ДТ= 38º и метанола Θ_М = 38º массовая и относительная концентрации достигают своего максимального значения через φ_{Cmax м расч.} = 3º п. к.в. после ВМТ. С_{max м расч.} имеет значение 0,346 г/м³, а r_{max м расч.} = 0,232 г/кг. Далее процесс выгорания сажевых частиц начинает преобладать над процессом образования сажи, и концентрация сажи снижается до С_{вых м расч.} =0,022 г/м³ и r_{вых м расч.}= 0,014 г/кг (φ_Cвых= 140,0º п. к.в. после ВМТ). Концентрации снижаются на 93,6 %. Максимальная осредненная температура цикла достигает своего максимального значения при φ_Tzmax = 16,0º п. к.в. после ВМТ и равна 2030К.

Как видно из графиков, установочный УОВТ оказывает существенное влияние на показатели сажесодержания. При увеличении установочного УОВТ максимальная массовая концентрация сажи уменьшается с С_{max м расч.} = 0,385 г/м³ при установочном УОВТ метанола Θ_М = 30º до С_{max м расч.} = 0,346 г/м³ при установочном УОВТ метанола Θ_М = 38º. Снижение составляет 10,1 %. Относительная концентрация снижается с r_{max м расч.}= 0,265 г/кг при Θ_М = 30º до r_{max м расч.} = 0,232 г/кг Θ_М= 38º. Концентрация сажи в момент открытия выпускного клапана при увеличении установочного УОВТ тоже снижается. Массовая концентрация снижается с С_{вых м расч.} = 0,029 г/м³ при Θ_М = 30º до С_{вых м расч.} =0,022 г/м³ Θ_М = 38º. Снижение равно 24,1 %. Относительная концентрация снижается с r_{вых м расч.} = 0,019 г/кг при установочном УОВТ метанола Θ_М = 30º до r_{вых м расч.}= 0,014 г/кг при установочном УОВТ метанола Θ_М = 38º.

Литература:

1.          Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.

2.          Скрябин М. Л. Разработка программы стендовых исследований газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 53–55.

3.          Скрябин М. Л. Особенности горения капли дизельного топлива в турбулентном потоке метано-воздушной смеси в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 56–59.

4.          Скрябин М. Л. Исследование мощностных и экономических показателей газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 59–62.

5.          Скрябин М. Л. Влияние угла опережения впрыскивания топлива на экологические показатели газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 62–65.

6.          Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–238.

7.          Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.

8.          Чувашев, А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербург, 2007. — 18 с.

9.          Чувашев, А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2007. -167с.

10.      Чувашев А. Н. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 340–343.