Экологические показатели дизеля в зависимости от изменения установочного угла при работе на ЭТЭ на режиме максимального крутящего момента

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 на частоте соответствующей максимальному крутящему моменту 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 = 1700 мин^-1, р_е = 0,69 МПа; —— — ДТ; — – — — ЭТЭ

При анализе графиков, соответствующих работе на ДТ, можно заключить, что содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 887 ppm. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение NO_х вырастает до 1090 ppm. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение NO_х повышается до 1180 ppm. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение NO_х снижается до 1150 ppm.Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при установочном УОВТ Θ_{впр ДТ} =20º составляет 0,022 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 23º значение СН_х повышается до 0,045 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 26º значение СН_х незначительно повышается до 0,048 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ДТ} = 29º значение СН_х повышается до 0,065 %. Содержание СО₂ в ОГ при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 6,7 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение СО₂ повышается до 7,5 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение СО₂ повышается до 7,4 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение СО₂ снижается до 6,6 %. Содержание СО в ОГ при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 0,26 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение СО несколько снижается до 0,25 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 26º значение СО повышается до 0,27 %. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 29º значение СО повышается до 0,31 %. Дымность ОГ (С) при Θ_{впр ДТ} = 20º составляет 3,0 ед. по шкале Bosch. При увеличении Θ_{впр ДТ} до 23º значение дымности снижается до 2,6 ед. по шкале Bosch [1–15].

При анализе графиков, соответствующих работе на ЭТЭ, видно, что содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 715 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение NO_х повышается до 730 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение NO_х повышается до 830 ppm. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение NO_х также повышается до 975 ppm. Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при увеличении значения установочного УОВТ снижается. Так, при Θ_{впр ЭТЭ} =20º составляет 0,24 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 23º значение СН_х снижается до 0,18 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 26º значение СН_х понижается до СН_х = 0,15 %. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр ЭТЭ} = 29º значение СН_х незначительно растет до 0,16 %. Содержание СО₂ в ОГ при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 8,6 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение СО₂ уменьшается до 8,2 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение СО₂ повышается до 8,5 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение СО₂ снижается до 6,9 %. Содержание СО в ОГ при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 0,17 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 23º значение СО повышается до 0,15 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 26º значение СО повышается до 0,18 %. При увеличении Θ_{впр ЭТЭ} до 29º значение СО повышается до 0,21 %. Дымность ОГ (С) при Θ_{впр ЭТЭ} = 20º составляет 1,0 ед. по шкале Bosch. Сравнивая графики, соответствующие работе дизеля 4Ч 11,0/12,5 на ДТ и на ЭТЭ на различных установочных УОВТ при частоте вращения 1700 мин^-1, можно сделать следующие выводы: значения токсических показателей при работе на ЭТЭ отличаются по сравнению с работой на ДТ. Содержание оксидов азота NO_х в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ меньше, чем при работе на ДТ на всех установочных УОВТ. При Θ_впр = 23º значение NO_х снижается от 1090 при работе на ДТ до 730 ppm при работе на ЭТЭ, снижение составляет 33,0 %. Содержание углеводородов СН_х в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ, на всех установочных УОВТ, больше, чем при работе на ДТ. При установочном УОВТ Θ_впр = 23º значение СН_х увеличивается от 0,045 при работе на ДТ до 0,18 % при работе на ЭТЭ. Содержание СО₂ в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ больше, чем при работе на ДТ УОВТ. При Θ_впр = 23º и переводе дизеля на ЭТЭ значение СО₂ повышается от 7,5 при работе на ДТ до 8,2 % при работе на ЭТЭ. Содержание СО в ОГ дизеля при работе на ЭТЭ меньше, чем при работе на ДТ. Так, при Θ_впр = 23º содержание СО снижается от 0,25 при работе на ДТ до 0,15 % при работе на ЭТЭ. При переходе на ЭТЭ дымность значительно уменьшается. Так, при Θ_впр = 23º дымность снижается от 2,60 до 0,9 ед.по шкале Bosch, или в 2,9 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.