В данной статье рассмотрено влияние применения метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 23º.
Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.
На рисунке 1 представлено влияние применения МТЭ на объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота, осредненную температуру газов, и давление в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала на номинальном режиме работы (n = 2200 мин-1, ре = 0,64 МПа) при Θвпр = 23º [1–14].
При работе на ДТ расчетная максимальная осредненная температура цикла Tzmax достигает своего максимального значения при φTzmax = 8,0º п. к.в. после ВМТ. и равна 2170 К. Максимальное давление сгорания рzmax достигает своего максимального значения при φрzmax = 6,0º п. к.в. после В. М. Т. и равно 8,20 МПа. Максимальное расчетное значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах расч в цилиндре при работе дизеля на ДТ составляет 799 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах расч составляет 1,15 г/м3, при φNOх мах расч = 13,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых расч в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых расч = 124,0º п. к.в. после в. м.т составляет 630 ppm, при массовой концентрации СNOх вых расч = 0,91 г/м3.
При работе на МТЭ расчетная максимальная осредненная температура цикла Tzmax достигает своего максимального значения при φTzmax = 14º п. к.в. после ВМТ и равна 2580К. Максимальное давление сгорания достигает рzmax своего максимального значения при φрzmax = 13º п. к.в. после ВМТ и равно 8,54 МПа. При работе дизеля на МТЭ максимальное значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах расч в цилиндре составляет 1061 ppm, максимальное значение массовой концентрации СNOх мах расч составляет 1,53 г/м3, при φNOх мах расч = 19,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота в цилиндре rNOх вых расч в момент открытия выпускного клапана φNOх вых расч = 124,0º п. к.в. после в. м.т составляет 836 ppm, при массовой концентрации оксидов азота СNOх вых расч 1,21 г/м3. Увеличение максимальных значений объемного содержания rNOх мах расч и массовой концентрации СNOх мах расч оксидов азота в цилиндре составляет 262 ppm и 0,37 г/м3, или на 32,8 %. Увеличение значений объемного содержания rNOх вых расч и массовой концентрации СNOх вых расч оксидов азота в цилиндре при работе на МТЭ в момент открытия выпускного клапана составляет 266 ppm или 0,49 г/м3 или 42,2 % [15–21].
Рис. 1. Влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания, объемное содержание rNOх расч и массовую концентрацию СNOх расч оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения угла п. к.в двигателя при Θвпр = 23º до ВМТ: n = 2200 мин -1, ре = 0,64 МПа; ¾ — ДТ; ― ― — МТЭ
При работе на ДТ (n = 1700 мин-1, ре = 0,82 МПа) расчетная максимальная осредненная температура цикла Тzmax достигает своего максимального значения при φTz max = 6,5º п. к.в. после ВМТ и равна 2220 К. Максимальное давление сгорания рzmax достигает своего максимального значения при φрzmax = 5,0º п. к.в. после ВМТ и равно 8,46 МПа. Максимальное расчетное значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах расч в цилиндре при работе дизеля на ДТ составляет 832 ppm, максимальная массовая концентрация СNOх мах расч составляет 1,20 г/м3, при φNOх мах расч = 9,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота rNOх вых расч в цилиндре в момент открытия выпускного клапана φNOх вых расч = 124,0º п. к.в. после в. м.т составляет 640 ppm, при массовой концентрации СNOх вых расч = 0,92 г/м3 [22–27].
При работе на МТЭ (n = 1700 мин-1, ре = 0,82 МПа) расчетная максимальная осредненная температура цикла Тzmax достигает своего максимального значения при φTzmax = 8,5º п. к.в. после ВМТ и равна 2390 К. Максимальное давление сгорания рzmax достигает своего максимального значения при φрzmax = 7,5º п. к.в. после ВМТ и равно 8,85 МПа. Максимальное значение объемного содержания оксидов азота rNOх мах расч в цилиндре составляет 1177 ppm, максимальное значение массовой концентрации СNOх мах расч составляет 1,69 г/м3, при φNOх мах расч = 11,5º п. к.в. после в. м.т. Объемное содержание оксидов азота в цилиндре rNOх вых расч в момент открытия выпускного клапана φNOх вых расч = 124,0º п. к.в. после в. м.т составляет 906 ppm, при массовой концентрации оксидов азота СNOх вых расч 1,30 г/м3. Увеличение максимальных значений объемного содержания rNOх мах расч и массовой концентрации СNOх мах расч оксидов азота в цилиндре составляет 345 ppm и 0,49 г/м3, или на 41,4 %. Увеличение значений объемного содержания rNOх вых расч и массовой концентрации СNOх вых расч оксидов азота в цилиндре при работе на МТЭ в момент открытия выпускного клапана составляет 266 ppm или 0,38 г/м3 или 49,3 % [28–29].
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. — 184с.
2.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.
3.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.
4.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.
5.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.
6.Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.
7.Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.
8.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.
9.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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–225.
14. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–228.
15. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–231.
16. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–234.
17. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–237.
18. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–240.
19. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с
20. 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.
21. 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.
22. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.
23. 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.
24. Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.
25. Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.
26. Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.
27. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
28. Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
29. 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.
