В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния применения компримированного природного газа и рециркуляции отработавших газов на эффективные показатели в зависимости от изменения нагрузки дизеля 4Ч 11,0/12,5.
Ключевые слова: дизель, газодизель, природный газ, отработавшие газы, рециркуляция, эффективные показатели.
Зависимости эффективных показателей работы дизеля 4Ч 11,0/12,5 на оптимальном установочном угле опережения впрыскивания топлива 23о в зависимости от изменения нагрузки представлены на рис. 1 [1–6].
Рис. 1. Влияние применения природного газа и РОГ на эффективные показатели работы дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при Θвпр = 23о: а — n = 2200 мин-1; б — n = 1700 мин-1; 
— дизельный процесс; 
— газодизельный процесс; 
— рециркуляция 10 %; 
— рециркуляция 20 %; 
— рециркуляция 30 %; 
— рециркуляция 40 %; 
— расход запального ДТ
Применение рециркуляции отработавших газов (РОГ) на газодизельном процессе (рис. 1. а) приводит к росту удельного эффективного расхода топлива. Причем, при малом эффективном давлении в диапазоне изменения нагрузки от 0,13 до 0,26 МПа удельный эффективный расхода топлива, например, при работе с 20 %-ной РОГ, возрастает на 2,3 %, тогда как при номинальной нагрузке gе выше на 6,6 % газодизельного процесса, но ниже на 10,1 % дизельного процесса. Применение 40 %-ной РОГ в диапазоне изменения нагрузки от 0,13 до 0,26 МПа приводит к росту gе на 3,5 %. Снижение же степени рециркуляции до 10 % на номинальном режиме приводит к росту gе всего на 2,8 % относительно газодизельного процесса, что на 13,5 % ниже дизельного процесса. Эффективный кпд при работе на газе с 40 %-ной РОГ в диапазоне изменения нагрузки от 0,13 до 0,26 МПа снижается на 3,0…3,5 % относительно чисто газодизельного процесса. При работе на номинальной нагрузке с 20 %-ной РОГ ηе ниже на 6,6 %. Снижение же степени рециркуляции до 10 % на номинальном режиме приводит к снижению ηе на 3,0 % относительно газодизельного процесса, что на 4,2 % выше дизельного процесса. Часовой расход топлива на номинальном режиме при работе на газе с 10 %-ной РОГ увеличивается на 2,7 %, что ниже на 12,5 % дизельного процесса. Температура ОГ при работе с РОГ снижается незначительно на больших нагрузках с увеличением степени РОГ. Расход воздуха снижается пропорционально количеству присаженных во впускной коллектор ОГ [7–15].
Температура рециркулируемых ОГ увеличивается с увеличением степени рециркуляции и во всём диапазоне изменения нагрузок при степени рециркуляции ρ = 40 % не превышает 68оС. Рост удельного эффективного расхода топлива и снижение эффективного кпд при работе на газодизельном процессе с РОГ относительно чисто газодизельного процесса связаны с ухудшением процесса сгорания в результате ограниченности необходимого количества воздуха для окисления топлива [16–24].
Рассматривая режим максимального крутящего момента (рис. 1,б) можно отметить, что при работе на газодизельном с РОГ процессе возрастает удельный эффективный расход топлива. При малом эффективном давлении в диапазоне изменения нагрузки от 0,13 до 0,26 МПа удельный эффективный расход топлива при работе с 40 %-ной РОГ возрастает на 4,0…8,0 %. При работе с 20 %-ной РОГ на больших нагрузках при ре = 0,69 МПа gе выше на 7,1 %, а снижение степени рециркуляции до 10 % приводит к росту gе на 3,5 % относительно газодизельного процесса, что на 12,4 % ниже дизельного процесса. Эффективный кпд при работе на газе с 10 %-ной РОГ на больших нагрузках при ре = 0,69 МПа меньше на 3,5 % чисто газодизельного процесса. Температура ОГ при работе с РОГ снижается незначительно. Расход воздуха снижается пропорционально увеличению степени РОГ. Температура рециркулируемых ОГ увеличивается с увеличением степени рециркуляции и во всём диапазоне изменения нагрузок при степени рециркуляции ρ = 40 % не превышает 62оС [25–30].
Таким образом, по результатам нагрузочных характеристик газодизеля на малых нагрузках возможно применение 40 %-ной РОГ, а на номинальном режиме работы необходимо снижение степени рециркуляции до 10 %.
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. — 184 с.
2. Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 156 с.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.
9. Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 139–142.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. Скрябин М. Л. Исследование эффективных показателей газодизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 312–315.
16. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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.
23. 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.
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
28. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
29. Лиханов В. А., Попов В. М. Работа дизеля на метаноле с двойной системой топливоподачи // Двигателестроение. 1986. № 8. С. 47.
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.
