Исследование содержания оксидов азота по нагрузочной характеристике газодизеля с турбонаддувом на режиме максимального крутящего момента

Нагрузочные характеристики изменения содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам на оптимальном для газодизельного процесса установочном угле опережения впрыскивания топлива (УОВТ) 11⁰ и частоте вращения при максимальном крутящем моменте (n = 1900 мин^-1) представлены на рис. 1 [1–4].

Рис. 1. Влияние применения природного газа на показатели токсичности ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при n = 1900 мин^-1 и Θ_впр = 11⁰;  — дизельный процесс;  — газодизельный процесс

Из графиков видно, что с увеличением нагрузки содержание NO_x в ОГ при работе двигателя по дизельному процессу возрастает от 169 ppm при p_е = 0,13 МПа до 230 ppm при p_е = 0,92 МПа, рост составляет 36,1 %. Содержание СН_х с увеличением нагрузки в целом снижается с 0,024 до 0,008 %, т. е. в три раза [5–9]. Содержание сажи по дизельному процессу с увеличением нагрузки возрастает с 0,5 до 2 ед. по шкале Bosch и, соответственно увеличивается в 4 раза. Содержание СО изменяется с 0,04 (p_е = 0,13 МПа) до 0,047 % (p_е = 0,45 МПа), или на 17,5 %, а при p_е = 0,92 МПа снова снижается до 0,041 % [10].

При работе на природном газе содержание NO_x в ОГ при работе двигателя по газодизельному процессу возрастает незначительно: от 166 ppm при p_е = 0,13 МПа до 190 ppm при p_е = 0,85 МПа, рост составляет 14,5 % [11–15]. Содержание СН_х с увеличением нагрузки снижается с 0,53 до 0,17 %, или в 3,1 раза. Содержание сажи по газодизельному процессу с увеличением нагрузки практически не изменяется и составляет 0,1 ед. по шкале Bosch на всем диапазоне нагрузок. Содержание СО уменьшается с 0,066 до 0,05 %, снижение составляет 32 % [16–20].

Анализируя изменения значений содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при установочном УОВТ 11⁰ на режиме максимального крутящего момента при n = 1900 мин^-1, можно отметить следующее. На этой частоте вращения зависимости изменения содержания токсичных компонентов в отработавших газах при переходе с одного вида рабочего процесса на другой аналогичны зависимостям при частоте вращения 2400 мин^-1. Содержание оксидов азота в отработавших газах лежит ниже во всем диапазоне нагрузок при работе по газодизельному процессу. Значительно снижается содержание в отработавших газах сажи. Рост содержания СО в отработавших газах при работе по газодизельному процессу наблюдается во всем диапазоне изменения нагрузок. Недостатком на сегодняшний день следует считать увеличение выбросов продуктов неполного сгорания (СН_х) с отработавшими газами при работе на природном газе. Очевидно, в этом случае возникает необходимость применения известных средств снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания [21].

Литература:

1.       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.

2.       Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 156 с.

3.       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.

4.       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.

5.       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.

6.       Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.

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

8.       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.

9.       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.

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

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

12.   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.

13.   Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на номинальной частоте вращения в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 101–104.

14.   Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 6. С. 19–21.

15.   Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение токсических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 7. С. 6–7.

16.   Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.

17.   Скрябин М. Л. Особенности горения капли дизельного топлива в турбулентном потоке метано-воздушной смеси в цилиндре газодизеля // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 56–59.

18.   Скрябин М. Л. Разработка программы стендовых исследований газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 53–55.

19.   Скрябин М. Л. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 433–436.

20.   Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на общую токсичность дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 323–326.

21.   Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции // В сборнике: Сборник научных трудов по материалам Восемнадцатой международной научно-практической конференции «Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов — вклад молодых ученых» ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА». Ярославль, 2015. С. 30–34.