В Вятской государственной сельскохозяйственной академии на базе кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов осуществлена разработка дизеля 2Ч 10,5/12,0 для работы на метаноле с использованием двойной системы топливоподачи. В работе приводится анализ показателей процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки на частоте вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте при работе на дизельном топливе и на метаноле с двойной системой топливоподачи.
Ключевые слова: дизель, метанол, двойная система топливоподачи.
На рисунке 1 представлено влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки на частоте вращения при максимальном крутящем моменте (n = 1400 мин-1) [1–5]. Из графиков видно, что при работе дизеля на ДТ при увеличении нагрузки увеличивается максимальное давление сгорания pzmax от 5,46 МПа при pе = 0,127 МПа до 7,10 МПа при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 1,64 МПа, или 23,1 %. При этом соответственно при увеличении нагрузки увеличивается степень повышения давления λ. Так, у опытного дизеля при pе = 0,127 МПа значение λ = 1,57 и с увеличением нагрузки до максимальной при pе = 0,635 МПа возрастает до 2,04. Увеличение составляет 23 %. Максимальная осреднённая температура газов в цилиндре возрастает с 1400 К при pе = 0,127 МПа до 1920 К при pе = 0,635 МПа. Рост температуры составляет 520 К, или 27,1 %. Угол, соответствующий ПЗВ при работе дизеля на ДТ, несколько уменьшается. Так, при pе = 0,127 МПа значение φi = 25оп.к.в., а при нагрузке pе = 0,635 МПа φi = 22,5о п. к.в. Максимальная «жесткость» процесса сгорания увеличивается с 0,405 МПа/град при pе = 0,127 МПа до 0,590 МПа/град при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 31,3 %.
Из кривых, представленных на рисунке, видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноле с ДСТ показатели процесса сгорания изменяются во всем диапазоне изменения нагрузки [6,7]. Так, при увеличении нагрузки, максимальное давление сгорания pzmax возрастает с 4,7 МПа при pе = 0,127 МПа до 7,5 МПа при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 2,8 МПа, или 37,3 %. Значение степени повышения давления изменяется с 1,35 при pе = 0,127 МПа до 2,16 при pе = 0,635 МПа. Увеличение составляет 37,5 %. Максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ увеличивается от 1280 К при pе = 0,127 МПа до 1960 К pе = 0,635 МПа. Рост температуры составляет 680 К, или 34,7 %. Угол, соответствующий ПЗВ, при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет φi = 31,5оп.к.в. при pе = 0,127 МПа, а при pе = 0,635 МПа φi = 26оп.к.в. Максимальная «жесткость» процесса сгорания при pе = 0,127 МПа (dp/dj)max = 0,290 МПа/град, при увеличении нагрузкимаксимальная «жесткость» возрастает. Так, при максимальном значении pе = 0,635 МПа (dp/dj)max = 0,386 МПа/град. Увеличение значения максимальной «жесткости» составляет 24,9 %.
Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при n = 1400 мин-1: ¾ - дизельный процесс; - - - - метанол с запальным ДТ
Анализируя изменения значений показателей процесса сгорания в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при частоте вращения n = 1400 мин-1 и оптимальных установочных УОВТ, можно отметить следующее. Максимальное давление цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ на малых нагрузках меньше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при pе = 0,127 МПа максимальное давление цикла снижается с pzmax = 5,46 МПа при работе дизеля на ДТ до pzmax = 4,7 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 13,9 %. С увеличением нагрузки происходит увеличение максимального давления сгорания. Так, при pе = 0,635 МПа значение pzmax = 7,10 МПа при работе дизеля на ДТ, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ pzmax = 7,50 МПа. Увеличение составляет 5,3 %. При этом значение степени повышения давления при pе = 0,127 МПа при работе дизеля на ДТ составляет 1,57, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ и этой же нагрузке λ = 1,35. Снижение составляет 14,0 %. При увеличении нагрузки до pе = 0,635 МПа степень повышения давления при работе дизеля на ДТ равна 2,04, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ 2,16, увеличение составляет 5,5 %. Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ, на малых нагрузках (pе = 0,127 МПа) составляет 1280 К, а при работе на ДТ Tmax = 1400 К. Увеличение составляет 120 К, или 8,6 %. При увеличении нагрузки до pе = 0,635 МПа максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает и составляет 1960 К по сравнению с Тmax при работе дизеля на ДТ, которая равна 1920 К. Увеличение составляет 40 К, или 2 %. ПЗВ при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает во всем диапазоне изменения нагрузки, при pе = 0,127 МПа угол φi = 31,5о п. к.в., а при работе дизеля на ДТ φi = 25,0о п. к.в. Увеличение составляет 6,5о п. к.в., или 20,6 %. При дальнейшем увеличении нагрузки до pе = 0,635 МПа значение φi при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 26,0о п. к.в., а при работе дизеля на ДТ φi = 22,5о п. к.в. Величина максимальной «жесткости» процесса сгорания при pе = 0,127 МПа при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,405 МПа/град, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ — 0,290 МПа/град. Снижение составляет 28,4 %. При увеличение нагрузки до pе = 0,635 МПа «жесткость» процесса сгорания при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,590, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ (dp/dj)max = 0,386 МПа/град. Снижение составляет 34,6 %.
Литература:
1. Лиханов В. А., Чувашев А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2007. — 129 с.
2. Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Анфилатов А. А., Глухов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография / Под общ. ред. В. А. Лиханова. — Киров: Вятская ГСХА, 2009. — 334 с.
3. Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Полевщиков А. С., Долгих М. А., Верстаков С. А. Эффективные и экологические показатели дизеля с двойной системой топливоподачи. Тракторы и сельхозмашины, 2011. — № 10. — С.8–10.
4. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 3. — С. 8–11.
5. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 4. — С. 10–13.
6. 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.
7. 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. — 167 с.
