Влияние применения альтернативных топлив на процессы образования и окисления сажевых частиц в цилиндре дизеля с камерой сгорания типа ЦНИДИ | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №15 (95) август-1 2015 г.

Дата публикации: 05.08.2015

Статья просмотрена: 10 раз

Библиографическое описание:

Россохин А. В. Влияние применения альтернативных топлив на процессы образования и окисления сажевых частиц в цилиндре дизеля с камерой сгорания типа ЦНИДИ // Молодой ученый. — 2015. — №15. — С. 152-154. — URL https://moluch.ru/archive/95/21444/ (дата обращения: 20.10.2018).

Проблема расширения использования топлив ненефтяного происхождения в автомобильных и тракторных дизелях с каждым годом становится все более актуальной. И эта тенденция характерна не только для нашей страны, но и для мирового двигателестроения в целом. На сегодняшний день специалисты выделяют несколько наиболее перспективных, с точки зрения замены нефтяного, топлив, в том числе газомоторные, спиртовые топлива и топлива, получаемые на основе переработки растительного сырья. Наиболее дешевым из всех видов альтернативных топлив остается природный газ, поскольку он не требует дорогостоящей переработки и подготовки к использованию в ДВС, а объемы его запасов позволяют уверенно говорить о длительной перспективе его применения.

Несмотря на необходимость внедрения ряда технических решений и особенности применения природного газа в дизелях, изначально созданных для работы только на дизельном топливе, КПГ имеет целый ряд преимуществ, в том числе и с точки зрения снижения отрицательной нагрузки на окружающую среду.

Результаты анализа отечественных наработок, а также мирового опыта и известные данные других исследователей дают все основания предполагать, что при учете отличительных физико-химических свойств КПГ можно добиться эффективной организации рабочего процесса в существующих и выпускаемых дизелях.

В соответствии с методикой стендовых испытаний, разработанной на кафедре тепловых двигателей, автомобилей и тракторов, нами были проведены испытания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 по исследованию влияния применения природного газа на его экологические показатели.

Изменение экологических показателей наддувного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при работе по дизельному и газодизельному процессам при частоте вращения n = 2400 мин-1 и Θвпр = 11о пк.в. представлено на рис. 1,а.

Из представленных графиков видно, что при работе по дизельному процессу при увеличении нагрузки от 0,12 до 0,88 МПа содержание оксидов азота NOx в ОГ возрастает от 160 до 185 ppm, т. е. на 15,6 %, содержание углеводородов СН при этом снижается с 0,025 до 0,010 %, т. е. в 2,5 раза, дымность ОГ возрастает от 0,9 до 2,6 ед. по шкале Bosch, т. е. в 2,9 раза, при этом содержание оксида углерода СО сначала возрастает от 0,035 % при ре = 0,12 МПа до 0,049 % при ре = 0,7 МПа, т. е. на 40 %, а затем снижается до 0,047 % при ре = 0,88 МПа.

При работе по газодизельному процессу при изменении нагрузки от 0,12 до 0,85 МПа содержание NOx в ОГ возрастает от 165 до 170 ppm, т. е. на 3 %, содержание СН снижается с 1,6 до 0,2 %, т. е. в 8 раз, дымность ОГ практически не изменяется и составляет около 0,1 ед. по шкале Bosch, а содержание СО сначала возрастает от 0,059 % при ре = 0,13 МПа до 0,066 % при ре = 0,3 МПа, т. е. на 11,9 %, а затем снижается до 0,039 % при ре = 0,85 МПа, т. е. на 40,9 %.

При переходе с дизельного на газодизельный процесс при номинальной нагрузке ре = 0,84 МПа и значении установочного Θвпр = 11о пк.в., принятого нами за оптимальный, содержание NOx в ОГ снижается со 183 до 170 ppm, т. е. на 8 %, дымность снижается с 2,5 до 0,1 ед. по шкале Bosch, т. е. на 96 %, содержание СО снижается с 0,047 до 0,039 %, т. е. в 1,2 раза, при этом содержание СН в ОГ возрастает от 0,01 до 0,20 %, т. е. в 20 раз.

Следует отметить, что при переходе на газодизельный процесс возрастает содержание углеводородов СН в ОГ в несколько раз, особенно на режиме малой нагрузки. Это связано с тем, что при значительном обеднении смеси на режимах малых нагрузок ухудшается процесс сгорания топливовоздушной смеси.

токсичн

а

Токсичность по нагрузке 1900

б

Рис. 1. Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при Θвпр = 11о пк.в.: а — n = 2400 мин-1; б — n = 1900 мин-1;  — дизельный процесс; — - — - — - газодизельный процесс

 

При этом происходит увеличение процентного содержания продуктов неполного сгорания в ОГ. Также при работе по газодизельному процессу возрастает содержание оксида углерода СО в ОГ, особенно на режимах малых нагрузок. Так, при ре = 0,13 МПа содержание СО в ОГ дизеля составляет 0,035 %, а газодизеля — 0,059 %, что на 63,9 % больше. Однако при ре = 0,7 МПа содержание СО в ОГ дизеля и газодизеля становится практически одинаковым, а при дальнейшем увеличении нагрузки содержание СО в ОГ газодизеля становится меньше, чем у дизеля.

Изменение экологических показателей дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при частоте вращения n = 1900 мин-1 и Θвпр = 11о пк.в. представлено на рис. 1,б.

При работе по дизельному процессу при изменении нагрузки от 0,13 до 0,92 МПа содержание NOx в ОГ возрастает от 169 до 230 ppm, т. е. на 36,1 %, содержание СН снижается с 0,024 до 0,008 %, т. е. в 3 раза, дымность ОГ возрастает от 0,5 до 2,0 ед. по шкале Bosch, т. е. в 4 раза, содержание СО сначала возрастает, достигая максимума 0,047 % при ре = 0,45 МПа, а затем плавно снижается и при ре = 0,92 МПа составляет уже 0,041 %, т. е. снижение составило 12,8 %.

При работе по газодизельному процессу при изменении нагрузки от 0,13 до 0,85 МПа содержание NOx в ОГ возрастает от 166 до 190 ppm, т. е. на 14,5 %, содержание СН снижается с 0,53 до 0,17 %, т. е. в 3,1 раза, дымность ОГ газодизеля практически постоянна и не зависит от нагрузки и составляет 0,1...0,2 ед. по шкале Bosch, содержание СО при этом снижается с 0,066 до 0,050 %, т. е. в 1,3 раза.

При ре = 0,84 МПа содержание оксидов азота NOx при переходе с дизельного на газодизельный процесс снижается с 228 до 190 ppm, то есть на 16,7 %, содержание СО возрастает с 0,042 до 0,050 %, то есть на 19 %. Дымность ОГ снижается с 2 до 0,1 ед. по шкале Bosch, т. е. на 95 %, при этом содержание СН в ОГ возрастает 0,009 до 0,17 %, т. е. в 18,8 раза. Такое значительное снижение содержания сажи в ОГ газодизеля можно объяснить тем, что газодизель с турбонаддувом работает с высоким коэффициентом избытка воздуха, сильной турбулизацией заряда, обеспечивающими практически полное выгорание сажевых частиц в зонах КС с высокой температурой и избытком окислителя. Проблему повышенного содержания в ОГ несгоревших углеводородов СН можно решить путем установки каталитического нейтрализатора ОГ.

 

Литература:

 

1.       Лиханов, В.А., Россохин, А. В. Исследование процессов сажеобразования и сажесодержания в цилиндре быстроходного дизеля с турбонаддувом Д-245.12С при работе на компримированном природном газе // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 223–226.

2.       Лиханов В. А., Россохин А. В. Оценка влияния режимов работы дизеля Д-245.12С на дымность отработавших газов при работе на нефтяном и альтернативных топливах // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 226–229.

3.       Софронов М. В., Россохин А. В. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от нагрузки // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 104–107.

4.       Софронов М. В., Тимшин Д. И., Россохин А. В. Влияние применения ЭТЭ на эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 107–109.

5.       Россохин А. В. Показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от угла поворота коленчатого вала // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 98–101.

6.       Лиханов В. А., Россохин А. В. Особенности теплообмена излучением в цилиндре дизелей при работе на газомоторном топливе // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10–1. с. 14–17.

7.       Кузьмин В. А., Заграй И. А., Россохин А. В., Рукавишникова Р. В. Определение размеров частиц сажи на различных участках системы выпуска дизеля // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 11–12. с. 3–10.

8.       Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Снижение выбросов сажи с отработавшими газами дизелей путем применения альтернативных топлив // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 13–16.

9.       Лиханов В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Особенности работы автотранспортного дизеля на этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 16–19.

10.   Лиханов В. А., Россохин А. В., Полевщиков А. С. Влияние этанола на показатели дизеля Д21А1 // Автомобильная промышленность. 2011. № 12. с. 26–27.

11.   Россохин А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2006.

12.   Россохин А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киров, 2006.

13.   Лиханов В. А., Лопарев А. А., Рудаков Л. В., Россохин А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 12. с. 15–19.

14.   Лиханов В. А., Россохин А. В., Олейник М. А., Рудаков Л. В. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонaддyвом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 9. с. 8–10.

Основные термины (генерируются автоматически): газодизельный процесс, изменение нагрузки, содержание, природный газ, раз, дизельный процесс, экологический показатель дизеля, режим малых нагрузок, содержание оксида углерода, содержание оксидов азота.


Похожие статьи

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

объемное содержание, газодизельный процесс, массовая концентрация оксидов азота, давление газов, цилиндр двигателя, дизельный процесс, изменение нагрузки, цилиндр дизеля, частота вращения...

Способы снижения содержания оксидов азота в отработавших...

Количество образующихся в цилиндре дизеля оксидов азота зависит в первую очередь от температуры в КС дизеля и ее конструктивного исполнения, характеристик топлива и длительности рабочих процессов.

Влияние применения природного газа на показатели процесса...

Показатели процесса сгорания, объемное содержание и массовая концентрация оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ)...

Cнижение содержания оксидов азота в ОГ дизеля...

дизельный процесс, газодизельный процесс, работа двигателя, содержание, содержание сажи, работа, дизель, природный газ, закономерность изменения содержания, раз.

Исследование содержания оксидов азота по нагрузочной...

газодизельный процесс, дизельный процесс, увеличение нагрузки, содержание, работа, природный газ, номинальная частота вращения, диапазон нагрузок, изменение нагрузки, работа двигателя.

Улучшение экологических показателей дизеля путем...

Снижение содержания оксидов азота в ОГ на 15…20 % при работе дизеля на КПГ при возрастающей температуре в цилиндре дизеля связано с температурной неравномерностью в зоне продуктов сгорания, а также с тем...

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

Графики объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота, максимальной температуры и давления в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам в зависимости от изменения частоты вращения...

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

Во всем диапазоне изменения нагрузок при переходе на газодизельный процесс происходит снижение объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота, увеличение максимальных давления газов и температуры в цилиндре двигателя.

Исследование содержания оксидов азота по скоростной...

Скоростные характеристики изменения содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам на установочных углах опережения впрыскивания топлива 8...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

объемное содержание, газодизельный процесс, массовая концентрация оксидов азота, давление газов, цилиндр двигателя, дизельный процесс, изменение нагрузки, цилиндр дизеля, частота вращения...

Способы снижения содержания оксидов азота в отработавших...

Количество образующихся в цилиндре дизеля оксидов азота зависит в первую очередь от температуры в КС дизеля и ее конструктивного исполнения, характеристик топлива и длительности рабочих процессов.

Влияние применения природного газа на показатели процесса...

Показатели процесса сгорания, объемное содержание и массовая концентрация оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ)...

Cнижение содержания оксидов азота в ОГ дизеля...

дизельный процесс, газодизельный процесс, работа двигателя, содержание, содержание сажи, работа, дизель, природный газ, закономерность изменения содержания, раз.

Исследование содержания оксидов азота по нагрузочной...

газодизельный процесс, дизельный процесс, увеличение нагрузки, содержание, работа, природный газ, номинальная частота вращения, диапазон нагрузок, изменение нагрузки, работа двигателя.

Улучшение экологических показателей дизеля путем...

Снижение содержания оксидов азота в ОГ на 15…20 % при работе дизеля на КПГ при возрастающей температуре в цилиндре дизеля связано с температурной неравномерностью в зоне продуктов сгорания, а также с тем...

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

Графики объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота, максимальной температуры и давления в цилиндре дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам в зависимости от изменения частоты вращения...

Исследование содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля...

Во всем диапазоне изменения нагрузок при переходе на газодизельный процесс происходит снижение объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота, увеличение максимальных давления газов и температуры в цилиндре двигателя.

Исследование содержания оксидов азота по скоростной...

Скоростные характеристики изменения содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам на установочных углах опережения впрыскивания топлива 8...

Задать вопрос