Влияние применения метанола в дизеле 2Ч 10,5/12,0 на показатели процесса сгорания

В работе приводятся результаты влияния применения метанола в дизеле 2Ч 10,5/12,0 на показатели процесса сгорания системой топливоподачи.

Ключевые слова: дизель, альтернативное топливо, метанол, сажа, двойная система топливоподачи.

На рисунке 1 представлено влияние применения метанола с ДСТ в дизеле 2Ч 10,5/12,0 на показатели процесса сгорания и показатели сажесодержания в зависимости от изменения частоты вращения [1–17].

При увеличении частоты вращения происходит увеличении максимального давления сгорания p_{z max}, максимальной осредненной температуры цикла Т_max, и массовой концентрации сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_вых. При низкой частоте вращения увеличивается время, отводимое на окисление частиц сажи, и как следствие, С_вых уменьшается.

Из анализа графиков видно, что максимальное давление сгорание при работе на ДТ уменьшается с 7,15 МПа при n = 1200 мин^-1 до 6,90 МПа при n = 2000 мин^–1. Максимальная осреднённая температура газов в цилиндре возрастает с 1830 К при n = 1200 мин^-1 до 2020 К при n = 2000 мин^-1. Рост температуры составляет 190 К, или 9,4 %. Опытная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{вых ДТ} возрастает с 0,28 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,66 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,38 г/м³ или в 2,4 раза. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{вых ДТ} возрастает с 0,24 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,62 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,38 г/м³ или в 2,6 раза [18–29].

При работе на метаноле с ДСТ p_{z max} уменьшается с 7,6 МПа при n = 1200 мин^-1 до 7,0 МПа при n = 2000 мин^–1. Снижение составляет 0,6 МПа или 7,9 %. Т_max увеличивается от 1880 К при n = 1200 мин^-1 до 2050 К при n = 2000 мин^-1, т. е. на 9 %. Опытная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{вых М} возрастает с 0,024 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,039 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,015 г/м³ или 62,5 %. Расчетная массовая концентрация сажи в цилиндре в момент открытия выпускного клапана С_{вых М} возрастает с 0,025 г/м³ при n = 1200 мин^-1 до 0,037 г/м³ n = 2000 мин^-1. Увеличение составляет 0,012 г/м³ или 48 %.

Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ в дизеле 2Ч 10,5/12,0 на показатели процесса сгорания и показатели сажесодержания в зависимости от изменения частоты вращения: ¾ — дизельный процесс; ― ― метанол с запальным ДТ

Максимальное давление цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ при n = 1200 мин^-1 больше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при n = 1200 мин^-1 максимальное давление цикла увеличивается с p_{z max} = 7,15 МПа при работе дизеля на ДТ до p_{z max} = 7,6 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ (на 6,3 %). При увеличении частоты вращения до n = 2000 мин^-1 коэффициент избытка воздуха увеличивается с α = 1,3 при работе на ДТ до значения α = 1,6 при работе на метаноле с ДСТ. При n = 1200 мин^-1 С_вых снижается с 0,28 г/м³ при работе на ДТ до 0,024 г/м³ при работе на метаноле с ДСТ. концентрация сажи уменьшается в 11,6 раз. При n = 2000 мин^-1 С_вых снижается с 0,66 г/м³ при работе на ДТ до 0,039 г/м³ при работе на метаноле с ДСТ, т. е. в 16,9 раз [30–38].

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что применение метанола с ДСТ в дизелях транспортных средств позволяет значительно снизить дымность ОГ, содержание канцерогенного бенз(α)пирена.

Литература:

1.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эксплуатационных показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Известия Международной академии аграрного образования. 2013. Т. 4. № 16. С. 170–173.

2.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование эффективных показателей дизеля при работе на природном газе, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 4–1 (35). С. 79–81.

3.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Результаты исследований содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 5–1. С. 66–68.

4.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование нагрузочного режима дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Потенциал современной науки. 2015. № 3 (11). С. 40–44.

5.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.

6.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 1. С. 11–13.

7.         Лиханов В. А., Лопатин О. П., Шишканов Е. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем их рециркуляции // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 9. С. 8–9.

8.         Лопатин О. П. Влияние степени рециркуляции отработавших газов на эффективные и экологические показатели дизеля // Приволжский научный вестник. 2015. № 5–1 (45). С. 90–92.

9.         Лопатин О. П. Результаты индицирования рабочего процесса газодизеля на режиме максимального крутящего момента // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 5 (18). С. 8–9.

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

11.     Лопатин О. П. Влияние рециркуляции отработавших газов на показатели процесса сгорания газодизеля // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 255–257.

12.     Лопатин О. П. Расчет степени рециркуляции газодизеля при подаче газа во впускной коллектор // Молодой ученый. 2015. № 11. С. 383–385.

13.     Лопатин О. П. Разработка программы по применению оборудования для испытания газодизелей // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). С. 229–232.

14.     Лопатин О. П. Динамика тепловыделения газодизеля при работе с рециркуляцией // Молодой ученый. 2015. № 13. С. 141–144.

15.     Лопатин О. П. Влияние степени рециркуляции на характеристики процесса сгорания тракторного газодизеля // Молодой ученый. 2015. № 14. С. 166–168.

16.     Лопатин О. П. Динамика образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом при УОВТ 8 градусов до ВМТ // Молодой ученый. 2015. № 15. С. 117–120.

17.     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.

18.     Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.

19.     Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.

20.     Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.

21.     Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 142–145.

22.     Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.

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

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

25.     Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.

26.     Анфилатов А. А. Удельный эффективный расход топлива дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). С. 87–90.

27.     Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.

28.     Анфилатов А. А. Изменения объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 15. C. 75–78.

29.     Анфилатов А. А. Эффективные характеристики дизеля при работе на метаноле и N = 1800 мин-1 // Потенциал современной науки. 2015. № 5 (13). С. 25–28.

30.     Анфилатов А. А. Содержание токсичных компонентов дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 14. С. 120–123.

31.     Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.

32.     Анфилатов А. А. Эффективные показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле в зависимости от частоты вращения // Потенциал современной науки. 2015. № 5 (13). С. 29–32.

33.     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.

34.     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.

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

36.     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.

37.     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.

38.     Лиханов В. А., Россохин, А. В. Уточненная математическая модель образования и выгорания частиц сажи в цилиндре дизеля 4Ч 11,0 / 12,5 при работе на этаноло-топливной эмульсии // Молодой ученый. 2015. № 15 (95). с. 106–109.