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

Изменение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от нагрузки при значении установочного УОВТ Θ_впр = 23º до ВМТ на частоте вращения n = 1700 мин ^-1 представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Изменение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от нагрузки при Θ_впр = 23º до ВМТ, n = 1700 мин^-1:¾ — ДТ; ― ― — ЭТЭ

Из графиков видно, что при работе дизеля на ДТ с увеличением нагрузки содержание оксидов азота в ОГ изменяется по сложной зависимости. С увеличением нагрузки от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,26 МПа содержание NO_x в ОГ снижается с 975 ppm до 890 ppm, затем наблюдается рост до 1140 ppm при р_е = 0,76 МПа. Содержание СН в ОГ при изменении нагрузки увеличивается с 0,03 % при р_е = 0,13 МПа до 0,06 % при р_е = 0,76 МПа. Происходит увеличение в 2,0 раза. При увеличении нагрузки на частоте вращения n = 1700 мин ^-1 происходит увеличение содержания СO₂ в ОГ с 3,0 % при р_е = 0,13 МПа до 7,8 % при р_е = 0,76 МПа. Содержание данного компонента возрастает в 2,6 раза. Содержание оксида углерода в ОГ при изменении нагрузки от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,38 МПа снижается с 0,1 % до 0,08 %. При увеличении нагрузки до р_е = 0,76 МПа содержание СО в ОГ возрастает до 0,38 %. При росте нагрузки происходит увеличение дымности ОГ. При работе дизеля на ДТ дымность возрастает с 0,2 ед. по шкале Bosch при р_е = 0,13 МПа до 4,6 ед. по шкале Bosch при р_е = 0,76 МПа. Происходит увеличение дымности ОГ на 4,4 ед. по шкале Bosch.

При работе на ЭТЭ с увеличением нагрузки от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,51 МПа содержание NO_x в ОГ снижается с 700 ppm до 680 ppm, затем происходит рост до 760 ppm при р_е = 0,76 МПа. Содержание углеводородных соединений в ОГ при увеличении нагрузки от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,51 МПа уменьшается с 0,35 % до 0,17 %. При дальнейшем росте нагрузки до р_е = 0,76 МПа содержание углеводородов в ОГ возрастает до 0,21 %. Рост нагрузки при работе на ЭТЭ сопровождается увеличением содержания СO₂. При р_е = 0,13 МПа содержание СO₂ в ОГ составляет 3,5 %, при р_е = 0,76 МПа содержание СO₂ в ОГ достигает 9,5 %. Происходит рост в 2,7 раза. Содержание СО в ОГ изменяется по сложной зависимости. При увеличении нагрузки от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,51 МПа содержание СО в ОГ уменьшается с 0,49 % до 0,10 %. При увеличении нагрузки до р_е = 0,76 МПа содержание оксида углерода в ОГ возрастает до 0,3 %. При работе на ЭТЭ дымность возрастает с 0,1 ед. по шкале Bosch при р_е = 0,13 МПа до 1,6 ед. по шкале Bosch при р_е = 0,76 МПа. Происходит увеличение дымности на 1,5 ед. по шкале Bosch.

Рассмотрим значения экологических показателей дизеля при переходе с ДТ на ЭТЭ при частоте вращения n = 1700 мин^-1.

При работе дизеля на ЭТЭ наблюдается значительное снижение дымности ОГ во всем диапазоне изменения нагрузки. При р_е = 0,13 МПа дымность ОГ снижается с 0,2 ед. по шкале Bosch при работе на ДТ до 0,1 ед. по шкале Bosch при работе на ЭТЭ. При увеличении нагрузки до р_е = 0,76 МПа дымность ОГ снижается с 4,6 ед. по шкале Bosch при работе дизеля на ДТ до 1,6 ед. по шкале Bosch при работе на ЭТЭ. Происходит снижение дымности на 3,0 ед. по шкале Bosch. На режиме максимального крутящего момента (n = 1700 мин^-1, р_е = 0,69 МПа) дымность ОГ снижается с 2,6 ед. по шкале Bosch при работе на ДТ до 0,9 ед. по шкале Bosch при работе дизеля на альтернативном топливе ЭТЭ. Снижение дымности составляет 1,7 ед. по шкале Bosch.

При переходе с ДТ на ЭТЭ происходит снижение содержания NO_x в ОГ. При работе дизеля на режиме максимального крутящего момента (n = 1700 мин ^-1, р_е = 0,69 МПа) значение NO_x в ОГ снижается с 1090 ppm при работе на ДТ до 730 ppm при работе на ЭТЭ, т. е. на 33,0 %. Содержание СН в ОГ при работе на ЭТЭ выше, чем при работе на ДТ, во всем диапазоне изменения нагрузки. На малых нагрузках (р_е = 0,13 МПа) значения СН при работе дизеля на ДТ и ЭТЭ составляют 0,03 % и 0,35 % соответственно. Происходит увеличение в 11,7 раза. При нагрузке р_е = 0,76 МПа и работе дизеля на ДТ содержание СН в ОГ составляет 0,06 %, при работе на ЭТЭ содержание СН в ОГ составляет 0,21 %. Происходит увеличение в 3,5 раза.

Содержание СO₂ в ОГ при работе дизеля на ЭТЭ во всем диапазоне нагрузок выше, чем при работе на ДТ. При нагрузке р_е = 0,13 МПа и работе на ДТ содержание СO₂ в ОГ составляет 3,0 %. При переходе на ЭТЭ содержание СO₂ в ОГ возрастает до 3,5 %, т.е увеличивается в 1,2 раза. При р_е = 0,76 МПа содержание СO₂ возрастает с 7,8 % при работе на ДТ до 9,5 % при работе на ЭТЭ. Наблюдается увеличение в 1,2 раза. Содержание СО в ОГ в диапазоне нагрузок от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,51 МПа при работе дизеля на ЭТЭ выше, чем при работе на ДТ. При р_е = 0,13 МПа и работе на ДТ содержание СО в ОГ составляет 0,1 %, а при работе на ЭТЭ возрастает до 0,49 %. Происходит рост в 4,9 раза. При р_е = 0,51 МПа содержание СО в ОГ при работе на ДТ и ЭТЭ практически одинаково и составляет 0,09 % и 0,1 % соответственно. В случае увеличения нагрузки до р_е = 0,76 МПа содержание СО в ОГ при работе на ДТ становится выше и составляет 0,38 %, в то время как при работе на ЭТЭ — 0,3 %. На режиме максимального крутящего момента (n = 1700 мин ^-1, р_е = 0,69 МПа) при работе на ДТ содержание СО в ОГ составляет 0,25 %, при переходе на ЭТЭ содержание СО в ОГ снижается до 0,15 %, т. е. в 1,7 раза.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы. При работе дизеля на ЭТЭ увеличивается содержание углеводородов и диоксида углерода в ОГ на всех нагрузочных режимах. Содержание оксида углерода в ОГ в диапазоне нагрузок от р_е = 0,13 МПа до р_е = 0,51 МПа при работе дизеля на ЭТЭ выше, чем при работе на ДТ. Но при нагрузках р_е > 0,51 МПа содержание оксида углерода в ОГ при работе на ЭТЭ ниже значений дизельного процесса. Анализ полученных данных дает основание утверждать, что применение ЭТЭ в качестве топлива позволяет значительно улучшить экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 за счет снижения дымности ОГ на всех нагрузочных режимах. Также при переходе с ДТ на ЭТЭ происходит снижение содержания оксидов азота в 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.