Автор: Россохин Алексей Валерьевич

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №18 (98) сентябрь-2 2015 г.

Дата публикации: 18.09.2015

Библиографическое описание:

Россохин А. В. Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ // Молодой ученый. — 2015. — №18. — С. 183-186.

В соответствии с методикой стендовых испытаний нами были проведены испытания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 по исследованию влияния применения природного газа на показатели процесса сгорания при различных значениях установочного УОВТ. Необходимо отметить, что заводом-изготовителем для двигателя установлен оптимальный установочный УОВТ равный 11о пк.в.

Показатели процесса сгорания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения значения установочного УОВТ при номинальной частоте вращения n = 2400 мин-1 и нагрузке ре = 0,84 МПа представлены на рис.1,а.

На основании анализа полученных данных можно сделать следующие выводы. При изменении значения установочного УОВТ с 5 до 17о пк.в. при работе по дизельному процессу максимальная температура Tmax цикла возрастает с 1730 до 2250 К, т. е. на 30,1 %. При этом максимальное давление рz max цикла возрастает от 9,2 до 11,8 МПа, т. е. на 28,3 %. Соответственно возрастает и максимальная скорость нарастания давления (dp/dφ)max в цилиндре. Если при Θвпр = 5о пк.в. (dp/dφ)max = 0,65 МПа/градус, то при Θвпр = 17о пк.в. (dp/dφ)max составляет уже 1,25 МПа/градус, т. е. возрастает в 1,9 раза. Угол φi, соответствующий ПЗВ, при этом снижается с 16 до 14 градусов, т. е. на 12,5 %.

При работе по газодизельному процессу показатели процесса сгорания рассматривались нами при изменении Θвпр от 5 до 14о пк.в. При больших значениях Θвпр недопустимо возрастает (dp/dφ)max, что делает работу двигателя невозможной. При изменении Θвпр от 5 до 14о пк.в. максимальная температура Tmax цикла возрастает с 2270 до 2600 К, т. е. на 14,5 %, рz max возрастает от 9,8 до 12,0 МПа, т. е. на 22,4 %, (dp/dφ)max возрастает с 0,76 до 1,12 МПа/градус, т. е. в 1,5 раза. При этом угол φi снижается с 19 до 14 градусов, т. е. на 26,3 %.

Заводом-изготовителем установлено, что максимальная жесткость процесса сгорания не должна превышать 0,95 МПа/градус. Таким образом, установочный УОВТ 11о пк.в. является оптимальным для дизельного и газодизельного процессов при частоте вращения n = 2400 мин-1. При этом значении установочного УОВТ максимальная жесткость процесса сгорания при работе по газодизельному процессу составляет 0,9 МПа/градус, что находится в допустимых пределах для данного двигателя.

а

б

Рис. 1. Изменение показателей процесса сгорания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от установочного УОВТ: а — n = 2400 мин-1; б — n = 1900 мин-1;  — дизельный процесс; — - — - — - газодизельный процесс

 

При переходе с дизельного на газодизельный процесс при значении установочного УОВТ Θвпр = 11о пк.в. и n = 2400 мин-1, при ре = 0,84 МПа максимальная температура Tmax цикла возрастает с 2100 до 2500 К (на 19 %), максимальное давление рz max газов в цилиндре повышается с 10,2 до 11,2 МПа, т. е. рост составляет 9,8 %, максимальная жесткость (dp/dφ)max процесса сгорания при этом возрастает с 0,8 до 0,9 МПа/градус (на 12,5 %), угол φi, соответствующий ПЗВ возрастает с 15 до 17 градусов (на 13,3 %).

Такое изменение показателей процесса сгорания связано с тем, что природный газ имеет более высокую теплоту сгорания, чем ДТ, а также более высокую скорость сгорания в связи с тем, что в цилиндре газодизеля сгорает более гомогенная смесь, чем при сжигании ДТ.

На рис. 1,б представлены показатели процесса сгорания дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при частоте вращения n = 1900 мин-1 и ре = 0,92 МПа для дизельного процесса и ре = 0,84 МПа для газодизельного, соответствующей режиму максимального крутящего момента при работе на ДТ и при работе на природном газе.

На основании анализа полученных данных можно сделать следующие выводы. При изменении значения установочного УОВТ с 5 до 17о пк.в. при работе по дизельному процессу максимальная температура Tmax цикла возрастает с 1880 до 2360 К, т. е. на 25,5 %. При этом максимальное давление рz max газов в цилиндре возрастает от 9,4 до 12,1 МПа, т. е. на 28,7 %. Соответственно возрастает и (dp/dφ)max. Если при Θвпр = 5о пк.в. значение (dp/dφ)max = 0,59 МПа/градус, то при Θвпр = 17о пк.в. значение (dp/dφ)max равняется уже 1,2 МПа/градус, т. е. возрастает в 2,03 раза. Угол φi, соответствующий ПЗВ при этом снижается с 16 до 14 градусов, т. е. на 12,5 %.

При работе по газодизельному процессу показатели процесса сгорания рассматривались нами при изменении Θвпр от 5 до 14о пк.в. При больших значениях Θвпр (dp/dφ)max превышает допустимые значения, что делает работу двигателя невозможной. При изменении значения Θвпр от 5 до 14о пк.в. максимальная температура Tmax цикла возрастает с 2090 до 2690 К, т. е. на 28,7 %, рz max возрастает от 9,9 до 12,2 МПа, т. е. на 23,2 %, (dp/dφ)max возрастает с 0,7 до 1,2 МПа/градус, т. е. на 71,4 %. При этом угол φi снижается с 20 до 15 градусов, т. е. на 25 %.

Таким образом, исходя из полученных результатов, нами в качестве установочного УОВТ для работы по дизельному и газодизельному процессам на режиме максимального крутящего момента при n = 1900 мин-1 был выбран установочный Θвпр = 11о пк.в. При этом значении установочного УОВТ при переходе с дизельного на газодизельный процесс максимальная температура Tmax цикла возрастает с 1960 до 2350 К, т. е. на 19,9 %, максимальное давление рz max цикла возрастает от 10,8 до 11,5 МПа, т. е. на 6,5 %, (dp/dφ)max возрастает с 0,82 до 0,95 МПа/градус, т. е. на 15,9 %, угол φi возрастает с 15 до 16 градусов, т. е. на 6,7 %.

То есть сжигание в цилиндре дизеля с турбонаддувом природного газа позволяет повысить теплотворную способность топлива и скорость сгорания топливовоздушной смеси, а следовательно и максимальную температуру Tmax цикла и максимальное давление рz max газов в цилиндре. Однако, с другой стороны, это приводит к возрастанию жесткости процесса сгорания и нагрузки на детали ЦПГ. Поэтому установка более раннего УОВТ не рекомендуется из-за чрезмерно жесткой работы двигателя. Установка более позднего по сравнению с оптимальным УОВТ приводит к смещению процесса сгорания вправо от ВМТ и дефорсированию двигателя.

 

Литература:

 

1.          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.

2.          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.

3.          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.

4.          Скрябин М. Л. Исследование мощностных и экономических показателей газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 59–62.

5.          Скрябин М. Л. Влияние угла опережения впрыскивания топлива на экологические показатели газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 62–65.

6.          Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.

7.          Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.

8.          Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.

9.          Чувашев, А. Н. Исследование рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5 / 12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербург, 2007. — 18 с.

10.      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.

11.      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.

12.      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.

13.      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.

14.      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.

15.      Россохин А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2006.

16.      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.

17.      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.

18.      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.

Основные термины (генерируются автоматически): процесса сгорания, максимальная температура tmax, установочного УОВТ, температура tmax цикла, показатели процесса сгорания, применения природного газа, процесса сгорания дизеля, ученой степени кандидата, соискание ученой степени, показателей дизеля, экологических показателей дизеля, степени кандидата технических, дизеля с турбонаддувом, кандидата технических наук, сгорания дизеля с турбонаддувом, дизеля с турбонаддувом 4ЧН, максимальное давление рzmax, жесткость процесса сгорания, значения установочного УОВТ, показателей процесса сгорания.

Похожие статьи

Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 1700 мин -1

Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 2400 мин -1

Влияние применения природного газа на содержание оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом в зависимости от изменения установочного УОВТ

Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре и отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от установочного УОВТ

Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 1700 мин -1

Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 2400 мин -1

Влияние применения природного газа на содержание оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом в зависимости от изменения установочного УОВТ

Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре и отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от установочного УОВТ

Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом

Задать вопрос