Исследование содержания оксидов азота по скоростной характеристике газодизеля с турбонаддувом

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, 11 и 14 градусов в зависимости от изменения частоты вращения представлены на рис. 1 [1–7].

Рис. 1. Влияние применения природного газа на показатели токсичности ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала при Θ_впр = 8⁰; Θ_впр = 11⁰; Θ_впр = 14⁰; x––––x — дизельный процесс Θ_впр = 8⁰; □––––□ — дизельный процесс Θ_впр = 11⁰; Δ––––Δ– дизельный процесс Θ_впр = 14⁰; x-------x — газодизельный процесс Θ_впр = 8⁰; ○------○ — газодизельный процесс Θ_впр = 11⁰; Δ------Δ– газодизельный процесс Θ_впр = 14⁰.

Из графиков видно, что при работе по дизельному процессу изменение значения установочного УОВТ от 8 до 14⁰ п.к.в. приводит к возрастанию содержания в ОГ оксидов азота NO_x при частоте вращения n = 1200 мин^-1 с 252 до 270 ppm, т. е. на 7,1 %, при увеличении частоты вращения коленчатого вала до n = 2500 мин^-1 содержание оксидов азота на всех углах становится практически одинаковым и составляет 183 ppm [8–14]. При Θ_впр = 11⁰ увеличение частоты вращения коленчатого вала от n = 1200 мин^-1 до n = 2500 мин^-1 приводит снижению содержания в ОГ NO_x с 265 до 170 ppm, т. е. на 35,8 %.

При уменьшении Θ_впр от 14 до 8⁰ содержание СН в ОГ возрастает во всем рассматриваемом диапазоне частот вращения [15–23]. Так, при Θ_впр = 8⁰ содержание СН в ОГ меняется от 0,023 % при n = 1200 мин^-1 до 0,013 % при n = 2500 мин^-1, т. е. снижается в 1,8 раза. А при Θ_впр = 14⁰ содержание СН в ОГ снижается от 0,012 до 0,007 % при увеличении частоты вращения от 1200 до 1900 мин^-1, т. е. снижается в 1,7 раза, а затем возрастает до 0,010 %, т. е. в 1,4 раза. При Θ_впр = 11⁰ содержание СН в ОГ практически не зависит от частоты вращения и составляет порядка 0,010 % [24–31].

Анализируя изменения значений показателей токсичности ОГ в зависимости от частоты вращения на различных установочных УОВТ можно отметить следующее. При работе по газодизельному процессу содержание NO_x в ОГ ниже, чем при работе по дизельному процессу, во всем диапазоне частот вращения. Так, при Θ_впр = 11⁰ увеличение частоты вращения от n = 1200 мин^-1 до n = 1800 мин^-1 приводит к росту содержания NO_x в ОГ от 170 до 190 ppm, т. е. на 11,8 %, а при повышении частоты вращения до 2500 мин^-1 содержание NO_x в ОГ снова снижается до 170 ppm, т. е. на 10,5 %. Чем больше установочный УОВТ, то есть раньше подается топливо, тем меньше содержание сажи в ОГ дизеля [32–36]. При этом с увеличением частоты вращения содержание сажи в ОГ дизеля с турбонаддувом возрастает. Так, при Θ_впр = 11⁰ при изменении частоты вращения от 1200 до 2500 мин^-1 содержание сажи в ОГ возрастает от 1,7 до 2,5 ед. по шкале Bosch, т. е. в 1,5 раза.

При переходе с дизельного на газодизельный процесс при Θ_впр = 11⁰ и n = 2400 мин^-1, принятого нами за оптимальный, содержание NO_x в ОГ снижается со 183 до 172 ppm, т. е. на 6 %. При Θ_впр = 11⁰, n = 1900 мин^-1 и р_е = 0,84 МПа содержание оксидов азота NO_x при переходе с дизельного на газодизельный процесс снижается с 225 до 190 ppm, то есть на 15,6 %. Содержание сажи в ОГ снижается с 2,5 до 0,1 ед. по шкале Bosch, т. е. в 25 раз [37–40]. При Θ_впр = 11⁰, n = 1900 мин^-1 и р_е = 0,84 МПа содержание сажи в ОГ снижается с 2 до 0,1 ед. по шкале Bosch, т. е. на 95 %. Содержание СН_х в ОГ при Θ_впр = 11⁰ и n = 2400 мин^-1 возрастает 0,010 до 0,17 %, т. е. в 17 раз. При уменьшении частоты вращения до n = 1900 мин^-1 содержание СН в ОГ возрастает от 0,01 до 0,20 %, т. е. в 20 раз. Содержание СО при Θ_впр = 11⁰ и n = 2400 мин^-1 снижается с 0,046 до 0,039 %, т. е. в 1,2 раза, с уменьшением частоты до n = 1900 мин^-1 содержание СО возрастает с 0,042 до 0,050 %, то есть на 19 %.

Литература:

1.    Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.

2.    Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.

3.    Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.

4.    Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–238.

5.    Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.

6.    Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 117–120.

7.    Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 120–123.

8.    Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 123–125.

9.    Анфилатов А. А. Изменение объемного содержания оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 125–128.

10.     Анфилатов А. А. Индицирование тепловыделения в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 128–131.

11.     Анфилатов А. А. Обработка полученных результатов исследований дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 134–136.

12.     Анфилатов А. А. Объемное содержание оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 136–139.

13.     Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 73–76.

14.     Анфилатов А. А. Изменение массовой концентрации оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 76–79.

15.     Анфилатов А. А. Изменение мощностных и экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 79–82.

16.     Анфилатов А. А. Массовая концентрация оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 82–85.

17.     Анфилатов А. А. Мощностные и экономические показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 85–87.

18.     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.

19.     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.

20.     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.

21.     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.

22.     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.

23.     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.

24.     Скрябин М. Л. Снижение дымности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12 // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). С. 430–433.

25.     Скрябин М. Л. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 433–436.

26.     Скрябин М. Л. Влияние установочного угла опережения впрыскивания топлива на токсичность отработавших газов дизеля 4ЧН 11,0/12,5 // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 436–439.

27.     Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на содержание оксидов азота в отработавших газах 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 439–442.

28.     Скрябин М. Л. Влияние применение метанола на дымность отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12 // Молодой ученый. 2015. № 11(91).С. 445–448.

29.     Скрябин М. Л. Влияние применения метанола с двойной системой топливоподачи в дизеле 2Ч 10,5/12,0 на показатели процесса сгорания и показатели сажесодержания // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 442–445.

30.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на общую токсичность дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 323–326.

31.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на частоте вращения максимального крутящего момента // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 312–314.

32.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 320–323.

33.     Скрябин М. Л. Особенности расчета констант скорости реакций термической диссоциации в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 303–306.

34.     Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.

35.     Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.

36.     Лиханов В. А., Фоминых А. В., Копчиков В. Н. Работа дизеля на метаноле и рапсовом масле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 1. С. 3–5.

37.     Лиханов В. А., Копчиков В. Н., Фоминых А. В. Влияние углов опережения метанола и метилового эфира рапсового масла на образование оксидов азота в цилиндре дизеля // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 3 (45). С. 51–54.

38.     Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Определение оптимальных углов опережения впрыскивания топлив при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 5 (41). С. 62–64.

39.     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.

40.     Исследование рабочих процессов в цилиндре газодизеля 4Ч 11,0/12,5. Монография / В. А. Лиханов [и др.]; под общ. ред. В. А. Лиханова. Киров, 2004.