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
Показатели процесса сгорания дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ при различных значениях установочных УОВТ на режиме, соответствующем максимальному крутящему моменту (n = 1700 мин-1; ре = 0,69 МПа) представлены на рисунке 1 [1–15].
Рис. 1. Показатели процесса сгорания дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ в зависимости от изменения установочного УОВТ: а) n = 2200 мин-1, ре = 0,64 МПа; б) n = 1700 мин-1, ре = 0,69 МПа; —— — ДТ; — – — — ЭТЭ
Анализируя графики показателей процесса сгорания на номинальном режиме при работе на ДТ, можно сделать следующие выводы. Максимальная осредненная температура газов в цилиндре дизеля Tmax при установочном УОВТ Θвпр ДТ = 20º составляет 2103 К. При увеличении установочного УОВТ до Θвпр ДТ = 23º температура Tmax повышается до 2145 К, т. е. на 42 К. При увеличении установочного УОВТ до Θвпр ДТ = 26º температура Tmax повышается до 2230 К, т. е. на 85 К. При увеличении Θвпр ДТ до 29º температура Tmax увеличивается до 2285 К, т. е. на 55 К. Максимальное давление сгорания pzmax при Θвпр ДТ = 20º составляет 8,5 МПа. При увеличении Θвпр ДТ до 23º давление pzmax повышается до 8,7 МПа, т. е. на 0,2 МПа. При увеличении Θвпр ДТ до 26º давление pzmax повышается до 9,2 МПа, т. е. на 0,5 МПа. При увеличении Θвпр ДТ до 29º давление pzmax увеличивается до 9,7 МПа, т. е. на 0,5 МПа. Степень повышения давления λ при Θвпр ДТ = 20º составляет 2,15. При увеличении Θвпр ДТ до 23º значение λ повышается до 2,33, т. е. на 0,18. При увеличении Θвпр ДТ до 26º значение λ повышается до 2,51, т. е. на 0,18. При увеличении Θвпр ДТ до 29º значение λ повышается до 2,72, т. е. на 0,21. Значение (dp/dj)max при Θвпр ДТ = 20º составляет 0,71 МПа/град. При увеличении Θвпр ДТ до 23º значение (dp/dj)max повышается до 0,73 МПа/град, т. е. на 0,02. При увеличении Θвпр ДТ до 26º значение (dp/dj)max возрастает до 0,74 МПа/град, т. е. на 0,01. При увеличении Θвпр ДТ до 29º значение (dp/dj)max возрастает до 0,76 МПа/град, т. е. на 0,02. Значение угла φi при Θвпр ДТ = 20º составляет 17,0º п. к.в. При увеличении Θвпр ДТ до 23º угол φi остается равным 17,5º п. к.в. При увеличении Θвпр ДТ до 26º угол φi повышается до значения 20,0º п. к.в., т. е. на 2,5º п. к.в. При увеличении Θвпр ДТ до 29º угол φi повышается до 21,5º п. к.в., т. е. на 1,5º п. к.в.
При анализе графиков работы дизеля 4Ч 11,0/12,5на режиме максимального крутящего момента можно отметить, что значения показателей процесса сгорания при работе на ЭТЭ увеличиваются, по сравнению с работой на ДТ, а также сходны по сравнению с номинальным режимом. Максимальная осредненная температура газов в цилиндре Tmax при установочном УОВТ Θвпр ЭТЭ = 20º составляет 2480 К. При увеличении установочного УОВТ до Θвпр ЭТЭ = 23º температура Tmax повышается до 2542 К, т. е. на 62 К. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 26º температура Tmax повышается до 2603 К, т. е. на 61 К. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 29º температура Tmax увеличивается до 2658 К, т. е. на 55 К. Максимальное давление сгорания pzmax при Θвпр ЭТЭ = 20º составляет 9,0 МПа. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 23º давление pzmax повышается до 9,2 МПа, т. е. на 0,2 МПа. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 26º давление pzmax повышается до 9,8 МПа, т. е. на 0,6 МПа. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 29º давление pzmax повышается до 10,2 МПа, т. е. на 0,4 МПа. Степень повышения давления λ при Θвпр ЭТЭ = 20º составляет 2,31. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 23º значение λ повышается до 2,36. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 26º значение λ повышается до 2,43. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 29º значение λ повышается до 2,58. Значение (dp/dj)max при Θвпр ЭТЭ = 20º составляет 1,12 МПа/град. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 23º значение (dp/dj)max повышается до 1,19 МПа/град. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 26º значение (dp/dj)max повышается до 1,31 МПа/град. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 29º значение (dp/dj)max повышается до 1,45 МПа/град. Значение угла φi при Θвпр ЭТЭ = 20º составляет φi = 23,5º п. к.в. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 23º угол φi повышается до 25,5º п. к.в. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 26º угол φi повышается до 26,5º п. к.в., т. е. на 1,0º п. к.в. При увеличении Θвпр ЭТЭ до 29º угол φi повышается до 27,0º п. к.в., т. е. на 0,5º п. к.в. Сравнивая графики работы дизеля 4Ч 11,0/12,5 на двух видах топлива, можно отметить, что значения показателей процесса сгорания при работе на ЭТЭ увеличиваются, по сравнению с работой на ДТ. При установочном УОВТ Θвпр = 23º при переходе с ДТ на ЭТЭ наблюдаются следующие закономерности: температура Tmax повышается от 2145 до 2542 К, т. е. на 397 К; давление pzmax повышается от 8,7 до 9,2 МПа, т. е. на 0,5 МПа; степень повышения давления λ возрастает от 2,33 до 2,36; значение (dp/dj)max повышается от 0,73 до 1,19 МПа/град, т. е. увеличивается на 0,46 МПа/град; значение угла φi повышается от 17,5 до 25,5º п. к.в., или на 8,0º п. к.в. [16–27].
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., Чувашев А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2007. — 129 с.
18. Лиханов, В. А., Чувашев А. Н., Полевщиков А. С., Долгих М. А., Верстаков С. А. Эффективные и экологические показатели дизеля с двойной системой топливоподачи. Тракторы и сельхозмашины, 2011. — № 10, с. 8–10.
19. Чувашев, А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2007. -167с.
20. Чувашев А. Н. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 340–343.
21. Чувашев А. Н. Характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на режиме максимального крутящего момента Молодой ученый. 2015. № 14 (94) С. 203–205.
22. Лиханов В. А., Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения Молодой ученый. 2015. № 15 (95) С. 109–111.
23. Чувашев А. Н. Характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала. Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Mеждунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — СПб.: Свое издательство, 2015. — С. 77–78.
24. Чувашев А. Н. Совмещённые индикаторные диаграммы дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ при установочном угле впрыскивания дизтоплива 34°. Молодой ученый. 2015. № 16 (96) С. 244–246.
25. Лиханов, В. А., Чувашев А. Н., Анфилатов А. А., Глухов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография / Под общ. ред. В. А. Лиханова. — Киров: Вятская ГСХА, 2009. — 334 с.
26. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 3. — с. 8–11.
27. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 4. — с. 10–13.
