В работе приводятся расчеты периода задержки воспламенения в камере сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на дизельном топливе и на метаноле с двойной системой топливоподачи.
Ключевые слова: дизель, период задержки воспламенения, метанол, двойная система топливоподачи.
Известно, что наибольшее влияние на изменение показателей рабочего процесса оказывает период задержки воспламенения (ПЗВ), который характеризует протекание процесса испарения топлива до начала горения [1–4].
Медленное окисление углеводородов в газовой среде, которое имеет место в цилиндре дизеля в течение ПЗВ, является сложным и многостадийным процессом, в ходе которого при нагреве и испарении топлива получаются крайне неустойчивые промежуточные образования молекулярного и радикального типов, взаимодействие которых определяет ход реакции.
Скорость протекания подготовительных процессов обусловливается быстротой нагревания и испарения доли топлива, а также склонностью топлива к образованию активных центров. При этом первая составляющая характеризует физические параметры среды — давление и температуру. Вторая — химические процессы, происходящие в течение ПЗВ. Очевидно, что применение дизельного топлива (ДТ) и метанола определенным образом повлияет на характер и скорость протекания предпламенных процессов, определяющих величину ПЗВ, и, следовательно, на параметры динамики тепловыделения [5–12].
φi = φif + φix. (1)
Впрыскивание запальной порции ДТ и метанола в сжатую воздушную среду будет сопровождаться нагреванием и испарением частиц ДТ и метанола, взаимной диффузией паров. Однако вследствие большей теплоты парообразования метанола, чем ДТ (1104 и 250 кДж/кг соответственно), он характеризуется более низким значением ЦЧ и более высокой температурой самовоспламенения и высоким значением энергии активации. Для разрыва химических связей в молекуле метанола требуется энергия в 2,5…3 раза большая, чем для ДТ. Поэтому при испарение частиц метанола будет происходить понижение температуры заряда. Воспламенение может быть достигнуто только тепловым потоком и только за счет воспламенения частиц ДТ. Часть ДТ, поступающая за ПЗВ, расходует свою энергию на разложение молекулы метанола на активные радикалы [13–22].
Таким образом, при работе дизеля на метаноле происходит увеличение ПЗВ. Это обстоятельство повлечет увеличение доли топлива, впрыснутого за этот период, и, соответственно, увеличение доли тепла, выделившегося в результате быстрого сгорания, в результате происходит увеличение скорости тепловыделения [23–29].
В настоящее время для расчета ПЗВ существует ряд эмпирических формул. Наиболее точный расчет ПЗВ, с учетом скоростного и нагрузочного режима работы дизеля, свойств топлива и параметров топливоподачи, позволяет использование модели
, (2)
где ji — ПЗВ, градус п. к.в.;
jвпр — продолжительность впрыскивания, градус п. к.в.;
n — частота вращения коленчатого вала, мин-1;
rт — плотность топлива, г/см3;
qвпр., qрвпр. — угол опережения впрыскивания топлива в градусах п. к.в. и радианах соответственно;
qнв — безразмерная температура в момент начала впрыскивания;
Кт — фактор, характеризующий свойства топлива;
А — коэффициент, зависящий от свойств топлива;
y — отношение характеристик выделения и стока теплоты;
a, a1 — коэффициенты, зависящие от конструктивных параметров дизеля и параметров топливоподачи [30–35].
Литература:
1. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3–6.
2. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
3. 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.
4. 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.
5. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
6. 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.
7. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 5–8.
8. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 4 (28). С. 70–73.
9. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.
10. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 1. С. 11–13.
11. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Шишканов Е. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем их рециркуляции // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 9. С. 8–9.
12. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Олейник М. А., Дубинецкий В. Н. Особенности химизма и феноменологии образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 11. С 13–16.
13. Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2004. — 18 с.
14. Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2004. — 200 с.
15. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование нагрузочного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // По-тенциал современной науки. 2015. № 3 (11). С. 40–44.
16. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование скоростного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 24–26.
17. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование экологических показателей дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 26–28.
18. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газо-дизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 28–30.
19. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
20. Лопатин О. П. Влияние применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий на содержание токсичных ком-понентов в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 13–15.
21. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре га-зодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
22. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
23. Скрябин М. Л. Исследование эффективных показателей газодизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 312–315.
24. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.
25. Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на номинальной частоте вращения в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 101–104.
26. Лопатин С. О., Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 96–98.
27. Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 6. С. 19–21.
28. Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение токсических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 7. С. 6–7.
29. 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.
30. 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. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
31. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154
32. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142
33. 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
34. 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.
35. Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.
