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 в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля 2Ч 10,5/12,0 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 частоты вращения коленчатого вала при работе на различных видах топлива [1–4]. Из графика видно, что при работе дизеля на ДТ при увеличении частоты вращения уменьшается максимальное давление сгорания pzmax от 7,15 МПа при n = 1200 мин-1 до 6,90 МПа при n = 2000 мин–1. Снижение составляет 0,25 МПа, или 3,5 %. При этом при увеличении частоты вращения коленчатого вала снижается степень повышения давления λ. Так, у опытного дизеля при n = 1200 мин-1 значение λ = 2,09, а с увеличением частоты вращения до n = 2000 мин-1 λ снижается до 1,81. Снижение составляет 13,4 %. Максимальная осреднённая температура газов в цилиндре возрастает с 1830 К при n = 1200 мин-1 до 2020 К при n = 2000 мин-1. Рост температуры составляет 190 К, или 9,4 %. Угол, соответствующий ПЗВ, при работе дизеля на ДТ несколько увеличивается. Так, при n = 1200 мин-1 значение φi = 22о п. к.в., а при n = 2000 мин-1 уже φi = 24о п. к.в. Увеличение составляет 2о п. к.в. «Жесткость» процесса сгорания снижается с 0,635 при n = 1200 мин-1 до 0,435 при n = 2000 мин-1. Снижение составляет 31,5 %.
Из кривых видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноле с ДСТ показатели процесса сгорания изменяются во всем диапазоне изменения частоты вращения [5–7]. Из графиков видно, что при увеличении частоты вращения максимальное давление сгорания снижается с 7,58 МПа при n = 1200 мин-1 до 7,0 МПа при n = 2000 мин-1. Снижение составляет 0,58 МПа, или 7,65 %. При этом следует отметить, что давление сжатия двигателя 2Ч 10,5/12,0 при n = 1200 мин-1 составляет 3,42 МПа и при увеличении частоты вращения до n = 2000 мин-1 поднимается до 3,81 МПа. Увеличение составляет 10,2 %. Значение степени повышения давления изменяется с 2,22 при n = 1200 мин-1 до 1,84 при n = 2000 мин-1, снижение составляет 17,1 %. Максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ увеличивается от 1880 К при n = 1200 мин-1 до 2050 К n = 2000 мин — 1. Рост температуры составляет 170 К, или 8,3 %. Угол, соответствующий ПЗВ, при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет φi = 25,6о п. к.в. при n = 1200 мин-1, а при n = 2000 мин-1 возрастает до φi = 29о п. к.в. Увеличение составляет 3,4о п. к.в., или 11,7 %. Максимальная «жесткость» процесса сгорания при n = 1200 мин-1 имеет значение (dp/dj)max = 0,470 МПа/град, и при увеличении частоты вращения максимальная «жесткость» снижается. При n = 2000 мин-1 (dp/dj)max = 0,270 МПа/град. Снижение максимальной «жесткости» составляет 42,5 %.
Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения частоты вращения: 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 частоты вращения коленчатого вала и оптимальных установочных УОВТ, можно отметить следующее. Максимальное давление цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин-1 больше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при n = 1200 мин-1 максимальное давление цикла увеличивается с pzmax = 7,15 МПа при работе дизеля на ДТ до pzmax = 7,58 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Увеличение составляет 5,7 %. С увеличением частоты вращения происходит снижение макси-мального давления сгорания. Так, при n = 2000 мин-1 значение pzmax = 6,9 МПа при работе дизеля на ДТ, pzmax = 7,0 МПа при работе дизеля на метаноле. При этом значение степени повышения давления при n = 1200 мин-1 и работе дизеля на ДТ составляет 2,09, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ и этой же частоте вращения λ = 2,22. Увеличение составляет 5,9 %. При увеличении частоты вращения до n = 2000 мин-1 значение степени повышения давления при работе дизеля на ДТ составляет 1,81, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ λ = 1,84. Максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин-1 составляет 1880 К, а при работе дизеля на ДТ Tmax — 1830 К. Снижение составляет 50 К, или 2,7 %. При увеличении частоты вращения до n = 2000 мин-1 максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает и составляет 2050 К по сравнению с Тmax при работе дизеля на ДТ, которая равна 2020 К. Увеличение составляет 30 К, или 1,46 %. ПЗВ при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает во всём диапазоне изменения частоты вращения. Так, при n = 1200 мин-1 значение φi = 25,6о п. к.в., а при работе дизеля на ДТ φi = 22о п. к.в. Увеличение составляет 14 %. При дальнейшем увеличении частоты вращения до n = 2000 мин-1 значение φi при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 29о п. к.в., а при работе дизеля на ДТ φi = 24о п. к.в. Увеличение составляет 5о п. к.в., или 17,2 %. Величина максимальной «жесткости» процесса сгорания при n = 1200 мин-1 при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,635 МПа/град а при работе дизеля на метаноле с ДСТ (dp/dj)max = 0,470 МПа/град. Снижение составляет 26 %. При увеличении частоты вращения до n = 2000 мин-1 максимальная «жесткость» процесса сгорания при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,435 МПа/град, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ (dp/dj)max = 0,270 МПа/град. Снижение достигает 37,9 %.
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.
