Экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ при работе на ЭТЭ

В Вятской ГСХА на базе кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов осуществлена разработка дизеля для работы на этаноло-топливной эмульсии. В работе приводится анализ полученных результатов.

Ключевые слова: дизель, эмульсия.

Экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от изменения установочного УОВТ при номинальной частоте вращения представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ при работе на ЭТЭ при n = 2200 мин^-1, р_е = 0,64 МПа; —— — ДТ; — – — — ЭТЭ

При анализе графиков работы дизеля на ДТ на номинальном режиме можно сделать следующие выводы: содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 676 ppm. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение NO_х повышается до 920 ppm, т. е. на 34,3,0 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение NO_х повышается до 961 ppm. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение NO_х несколько снижается и составляет 919 ppm. Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при установочном УОВТ Θ_{впр ДТ} =20º составляет 0,040 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 23º значение СН_х повышается до 0,054 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 26º значение СН_х повышается до 0,061 % и в этой точке достигает своего максимума. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 29º значение СН_х несколько снижаетсяи составляет 0,058 %, т. е. на 87,5 %. Содержание диоксида углерода (СО₂) в ОГ при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 6,0 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение СО₂ повышается до 7,0 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение СО₂ повышается до 6,9 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение СО₂ снижается до 6,2 %. Содержание оксида углерода (СО) в ОГ при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 0,1 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение СО увеличивается до 0,18 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение СО повышается до 0,21 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение СО снижается до 0,16 %. Дымность ОГ (С) при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 3,8 ед. по шкале Bosch [1–15].

При анализе графиков, соответствующих работе дизеля на ЭТЭ, видно, что содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 610 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение NO_х повышается до 657 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение NO_х повышается до 730 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение NO_х продолжает повышаться повышается до 825 ppm. Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при установочном УОВТ Θ_{впр ЭТЭ} =20º составляет 0,29 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 23º значение СН_х снижается до 0,22 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 26º значение СН_х повышается до СН_х = 0,19 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 29º значение СН_х продолжает снижаться до 0,18 %. Содержание СО₂ в ОГ при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 8,2 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение СО₂ снижается до 8,4 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение СО₂ снижается до 8,3 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение СО₂ снижается до 7,0 %. Содержание СО в ОГ при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 0,16 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение СО снижается до 0,12 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение СО повышается до 0,135 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение СО повышается до 0,25 %. Дымность ОГ (С) при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 1,3 ед. по шкале Bosch. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение дымности снижается до 1,2 ед. по шкале Bosch, т. е. на 10 %. При сравнении графиков, соответствующих работе дизеля 4Ч 11,0/12,5 на ДТ и на ЭТЭ, на различных установочных УОВТ при частоте вращения 2200 мин^-1, можно отметить, что экологические показатели и закономерности изменения несколько отличаются. Содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ на всех установочных УОВТ меньше, чем при работе на ДТ. При Θ_впр = 23º значение NO_х снижаются от 920 до 657 ppm, т. е. на 263 ppm. Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ больше, чем при работе на ДТ на всех установочных УОВТ. При Θ_впр = 23º, при переходе на ЭТЭ, значение СН_х увеличивается от 0,054 до 0,22 %. Содержание СО₂ в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ больше, чем при работе на ДТ. При Θ_впр = 23º значение СО₂ при переходе на ЭТЭ увеличивается от 7,0 до 8,4 %. Содержание СО в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ при установочных УОВТ 20º и 29º больше, чем при работе на ДТ. Однако при Θ_впр = 23º и 26º содержание СО при работе на ЭТЭ снижается по сравнению с работой на ДТ от 0,17 до 0,12 % при Θ_впр = 23º. Дымность при переходе на ЭТЭ снижаются. При Θ_впр = 23º дымность ОГ снижается от 2,9 до 1,2 ед. по шкале Bosch, т. е. снижение в 2,1 раза [16–29].

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.         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.

3.         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.

4.         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.

5.         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.

6.         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.

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

8.         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.

9.         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.

10.     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.

11.     Россохин, А. В. Влияние применения альтернативных топлив на процессы образования и окисления сажевых частиц в цилиндре дизеля с камерой сгорания типа ЦНИДИ // Молодой ученый. 2015. № 15 (95). с. 152–154.

12.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля путем применения компримированного природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 7. С. 12–15.

13.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Влияние применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий на содержание токсичных компонентов в ОГ // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 4 (46). С. 42–47.

14.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследования эффективных и экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на природном газе с рециркуляцией отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 5–1. С. 22–25.

15.     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.

16.     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.

17.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование экологических показателей дизеля при работе на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 3 (16). С. 26–28.

18.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование показателей процесса сгорания газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 33–36.

19.     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.

20.     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.

21.     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.

22.     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.

23.     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.

24.     Чупраков А. И. Возможность использования оксигенатных топлив в дизельных двигателях. // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-2009»: Материалы V Всероссийской научно-технической конференции. — Казань: КГУ им. А. Н. Туполева, 2009. — С.58–62.

25.     Зонов А. В., Чупраков А. И., Шаромов И. М. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии в дизеле 4Ч 11,0/12,5 на мощностные и экономические показатели в зависимости от изменения нагрузки // Сборник научных трудов международной конференции Двигатель-2010, посвященной 180-летию МГТУ им. Н. Э. Баумана — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. — С. 390–392.

26.     Шаромов И. М., Зонов А. В., Чупраков А. И. Анализ свойств этаноло-топливных эмульсий // Сборник научных трудов международной конференции Двигатель-2010, посвященной 180-летию МГТУ им. Н. Э. Баумана — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. — С. 416–420.

27.     Лиханов В. А., Чупраков А. И., Зонов А. В., Шаромов И. М. Влияние применения этаноло-топливных эмульсий на индикаторные, экологические показатели и характеристики тепловыделения дизеля. // Тракторы и сельхозмашины: Ежемесячный научно-практический журнал. — М: Редакция журнала «ТСМ», 2011. — Вып. № 9. — С.13–16.

28.     Лиханов В. А., Чупраков А. И., Зонов А. В., Шаромов И. М. Влияние применения этаноло-топливных эмульсий на эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5. // Транспорт на альтернативном топливе: журнал. — М, август 2011. — Вып. № 4. — С.50–53.

29.     Лиханов В. А., Чупраков А. И., Зонов А. В., Шаромов И. М. Этаноло-топливная эмульсия и ее влияние на характеристики дизеля Д-240 // Автомобильная промышленность, 2012, № 3. — С.28–29.