Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от установочного УОВТ

На рисунке 1 представлено изменение эффективных показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от установочного УОВТ на номинальном режиме (n = 2200 мин ^-1, р_е = 0,64 МПа) и на режиме максимального крутящего момента (n = 1700 мин ^-1, р_е = 0,69 МПа). Рассмотрим показатели при различных значениях установочного УОВТ.

Анализируя исследуемые показатели при работе на ДТ на номинальном режиме (n = 2200 мин ^-1, р_е = 0,64 МПа), можно отметить следующее. При постоянном значении часового расхода топлива G_{т дт} = 13,4 кг/ч и значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 20º до ВМТ эффективная мощность N_e составляет 53,8 кВт, значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} составляет 249 г/(кВт∙ч). При увеличении значения установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ эффективная мощность N_e увеличивается до 55,8 кВт, а значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} снижается до 240 г/(кВт∙ч). При значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 26º до ВМТ эффективная мощность N_e снижается до 55,0 кВт, значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} увеличивается до 244 г/(кВт∙ч). При дальнейшем увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 29º до ВМТ наблюдается снижение эффективной мощности до N_e = 53,6 кВт и увеличение удельного эффективного расхода ДТ до g_{e дт} = 250 г/(кВт∙ч).

Из графиков видно, что при работе дизеля на номинальном режиме на ДТ эффективная мощность достигает максимального значения N_e = 55,8 кВт при значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ. Значение удельного эффективного расхода ДТ при этом минимально и составляет g_{e дт} = 240 г/(кВт∙ч).

Рассмотрим эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на номинальном режиме (n = 2200 мин ^-1, р_е = 0,64 МПа) на ЭТЭ. При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 20º до ВМТ, постоянном значении часового расхода топлива G_{т этэ} = 16,3 кг/ч и значении часового расхода ДТ в составе эмульсии G_{т дт прив.} = 11,0 кг/ч эффективная мощность N_e составляет 55,1 кВт. Удельный эффективный расход топлива g_{e этэ} составляет 296 г/(кВт∙ч), удельный эффективный расход ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} составляет 200 г/(кВт∙ч). При увеличении значения установочного УОВТ до Θ_{впр этэ} = 23º до ВМТ эффективная мощность N_e увеличивается до 55,8 кВт, значение удельного эффективного расхода топлива g_{e этэ} снижается до 292 г/(кВт∙ч), значение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} снижается до 197 г/(кВт∙ч). При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 26º до ВМТ эффективная мощность N_e снижается до 54,4 кВт, значение удельного эффективного расхода топлива g_{e этэ} увеличивается до 300 г/(кВт∙ч), значение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} увеличивается до 202 г/(кВт∙ч). При дальнейшем увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр этэ} = 29º до ВМТ происходит снижение эффективной мощности до N_e = 52,0 кВт, увеличение удельного эффективного расхода топлива до g_{e этэ} = 313 г/(кВт∙ч), увеличение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии до g_{e дт прив.} = 212 г/(кВт∙ч).

Рис. 1. Изменение эффективных показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от установочного УОВТ при n = 2200 мин ^-1, р_е = 0,64 МПа; n = 1700 мин ^-1, р_е = 0,69 МПа: ¾ — ДТ; ― ― — ЭТЭ

Из графиков следует, что при работе на ЭТЭ эффективная мощность достигает максимального значения N_e = 55,8 кВт при значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ. Значение удельного эффективного расхода ДТ в составе ЭТЭ при этом минимально и составляет g_{e дт прив.} = 197 г/(кВт∙ч). При работе дизеля на ЭТЭ наблюдается увеличение значений G_т и g_e при всех значениях установочных УОВТ. Это связано с меньшей теплотворной способностью ЭТЭ по сравнению с ДТ.

Анализируя эффективные показатели при работе на ДТ на частоте вращения, соответствующей режиму максимального крутящего момента (n = 1700 мин ^-1), можно отметить следующее. При постоянном значении часового расхода топлива G_{т дт} = 10,5 кг/ч и значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 20º до ВМТ эффективная мощность N_e составляет 45,9 кВт, значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} составляет 229 г/(кВт∙ч). При увеличении значения установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ эффективная мощность N_e увеличивается до 46,2 кВт, а значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} снижается до 227 г/(кВт∙ч). При значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 26º до ВМТ эффективная мощность N_e снижается до 45,6 кВт, значение удельного эффективного расхода ДТ g_{e дт} увеличивается до 230 г/(кВт∙ч). Увеличение установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 29º до ВМТ приводит к снижению эффективной мощности до N_e = 43,9 кВт и увеличению удельного эффективного расхода ДТ до g_{e дт} = 239 г/(кВт∙ч).

Таким образом, при работе на ДТ на частоте вращения n = 1700 мин ^-1 эффективная мощность достигает максимального значения N_e = 46,2 кВт при значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ, как и на номинальной частоте вращения. Значение удельного эффективного расхода ДТ при этом минимально и составляет g_{e дт} = 227 г/(кВт∙ч).

Рассмотрим эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ на частоте вращения коленчатого вала, соответствующей режиму максимального крутящего момента (n = 1700 мин ^-1). При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 20º до ВМТ, постоянном значении часового расхода топлива G_{т этэ} = 12,5 кг/ч и значении часового расхода ДТ в составе эмульсии G_{т дт прив.} = 8,44 кг/ч эффективная мощность N_e составляет 45,7 кВт. Удельный эффективный расход топлива g_{e этэ} составляет 274 г/(кВт∙ч), удельный эффективный расход ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} = 185 г/(кВт∙ч). При увеличении значения установочного УОВТ до Θ_{впр этэ} = 23º до ВМТ эффективная мощность N_e возрастает до 46,2 кВт, значение удельного эффективного расхода топлива g_{e этэ} снижается до 270 г/(кВт∙ч), значение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} снижается до 183 г/(кВт∙ч). При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 26º до ВМТ эффективная мощность N_e снижается до 45,2 кВт, значение удельного эффективного расхода топлива g_{e этэ} увеличивается до 277 г/(кВт∙ч), значение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} увеличивается до 187 г/(кВт∙ч). При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр этэ} = 29º до ВМТ наблюдается снижение эффективной мощности до N_e = 43,4 кВт, увеличение удельного эффективного расхода топлива до g_{e этэ} = 288 г/(кВт∙ч), увеличение удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии до g_{e дт прив.} = 194 г/(кВт∙ч).

Из графиков следует, что при работе на ЭТЭ эффективная мощность достигает максимального значения N_e = 46,2 кВт при значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 23º до ВМТ. Значения удельных эффективных расходов топлива при этом минимальны.

Анализ регулировочной характеристики в зависимости от изменения установочного УОВТ позволяет сделать вывод, что, исходя из минимального значения удельного эффективного расхода топлива g_e и минимального удельного эффективного расхода ДТ в составе эмульсии g_{e дт прив.} при работе на ДТ и ЭТЭ оптимальным является значение установочного УОВТ Θ_впр = 23º до ВМТ. Увеличение установочного УОВТ, равно как и его уменьшение, сопровождается ухудшением показателей экономичности дизеля. Это утверждение справедливо для всех режимов работы.

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.