Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха.

Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, эффективные показатели.

Регулировочные характеристики для определения эффективных показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) при работе дизеля на ДТ и на ПГ на номинальной частоте вращения коленчатого вала (n = 2400 мин ^{— 1}) представлены на рис. 1 [1–16].

Рис. 1. Влияние применения ПГ на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа, и n = 1700 мин ^-1, р_е = 1,036 МПа: —— — дизельный процесс, - - - — газодизельный процесс

Рассматривая показатели работы дизеля на ДТ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа) при работе дизеля на установочном УОВТ Θ_{впр д} = 7º до в. м.т., при постоянном часовом расходе ДТ G_Т = 21 кг/ч, эффективная мощность N_e составляет 88,3 кВт, а значение удельного эффективного расхода ДТ g_e составляет 232 г/(кВт·ч). При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр д} = 9º до в. м.т. эффективная мощность N_e увеличивается до значения 90 кВт, при этом значение удельного эффективного расхода ДТ g_e снижается до 227 г/(кВт·ч.), т. е. на 2,15 %. При дальнейшем увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр д} = 11º до в. м.т. происходит снижение эффективной мощности N_e до значения 88,3 кВт, при этом значение удельного эффективного расхода g_e увеличивается до 232 г/(кВт·ч), т. е. на 2,2 %. Рассматривая графики N_e, G_т, и g_e, можно отметить, что при работе дизеля на ДТ установочный УОВТ при частоте вращения n = 2400 мин ^-1 по условию наилучшей экономичности равен 9º до в. м.т. Этот установочный УОВТ рекомендован заводом-изготовителем для обеспечения лучших мощностных, экономических и экологических показателей автомобильного двигателя 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в качестве оптимального [17–26].

Рассматривая показатели работы дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе дизеля на ПГ на номинальной частоте вращения (n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа), можно отметить, что при работе дизеля на установочном УОВТ Θ_{впр гд} = 5º до в. м.т., при постоянном суммарном часовом расходе топлива G_{Т Σ} = 18,8 кг/ч эффективная мощность N_e составляет 86,0 кВт, а значение суммарного удельного эффективного расхода топлива g_eΣ = 218 г/(кВт·ч). При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр гд} = 7º до в. м.т. эффективная мощность N_e увеличивается до значения 90 кВт, при этом значение суммарного удельного эффективного расхода топлива g_eΣ снижается до 208 г/(кВт·ч), т. е. на 4,6 %. При дальнейшем увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр гд} = 9º до в. м.т. происходит снижение эффективной мощности N_e до значения 88 кВт, при этом значение суммарного удельного эффективного расхода топлива g_eΣ увеличивается до 210 г/(кВт·ч), т. е. на 1,0 %. Снижение суммарных значений часового расхода G_{Т Σ} и удельного расхода g_eΣ топлива при работе дизеля на всех установочных УОВТ на ПГ по сравнению с работой на ДТ объясняется большим значением теплоты сгорания ПГ. Из анализа графиков N_e, G_т, и g_e следует, что при работе дизеля на ПГ оптимальный установочный УОВТ при частоте вращения n = 2400 мин ^-1 при условию наилучшей экономичности равен 7º до в. м.т.

Из анализа кривых регулировочной характеристики по установочному УОВТ (рис. 1) следует, что для всех режимов работы дизеля, исходя из минимального удельного расхода топлива g_e, при работе дизеля на ДТ оптимальным является установочный УОВТ Θ_{впр д} = 9º до в. м.т., а при работе дизеля на ПГ Θ_{впр гд} = 7º до в. м.т. При работе дизеля на более ранних УОВТ при работе дизеля на ПГ на режимах, близких к номинальным нагрузкам, значение «жесткости» работы двигателя превышает норму, установленную заводом-изготовителем, т. е. (dр/dφ)_max составляет более 1,0 МПа/град. При работе дизеля на более поздних установочных УОВТ на режимах номинальной нагрузки происходит интенсивное повышение температуры охлаждающей жидкости, следствием чего является перегрев двигателя. Проведенные исследования показали, что дизель устойчиво работает на ПГ при соотношении топлив на номинальном режиме: газа — 80…85 %, запальной порции дизельного топлива — 15…20 %. Все исследования рабочих процессов проводились при таком соотношении ПГ и ДТ [27–33].

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. Методика исследований дизеля 2Ч 10,5/12,0 по снижению содержания оксидов азота при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 131–134.

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

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

14.     Анфилатов А. А. Расчет выбросов вредных газообразных веществ с отработавшими газами дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 139–141.

15.     Анфилатов А. А. Содержание оксидов азота в дизеле при работе на метаноле в зависимости от изменения установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 141–144.

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

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

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

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

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

21.     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.

22.     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.

23.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с

24.     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.

25.     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.

26.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.

27.     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.

28.     Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.

29.     Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.

30.     Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.

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

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

33.     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.