Изменение токсичности и дымности ОГ при работе дизеля на метаноле с ДСТ по сравнению с серийным дизелем в зависимости от нагрузки при частоте вращения 1800 мин-1 представлено на рисунке 1, а [1–5].
Как видно из графиков, при работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание некоторых токсичных компонентов в ОГ заметно снижается. Так, при увеличении нагрузки содержание NOx в ОГ у серийного дизеля изменяется от 1,95 мг/л до 3,00 мг/л с максимальным значением 3,25 мг/л при рe = 0,585 МПа. При работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание NO x в ОГ изменяется при увеличении нагрузки от 0,3 мг/л до 0,7 мг/л с максимальным содержанием 1,00 мг/л при рe=0,585 МПа. На номинальном нагрузочном режиме содержание NOx в ОГ у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, снижается с 3,25 мг/л до 1,00 мг/л, или на 69 % [6–12].
Такое резкое снижение содержания NO x в ОГ исследователи объясняют тем, что скорость тепловыделения и нарастания давления у дизеля, работающего на метаноле, значительно ниже, чем у серийного, что подтверждается уменьшением первого и увеличением второго пика динамики тепловыделения и, кроме того, смещением их вправо по углу поворота коленчатого вала. Эти факторы являются определяющими в образовании NO x при сгорании топливо-воздушной смеси в цилиндре. На частоте вращения 1400 мин-1 и работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание токсичных компонентов в ОГ в зависимости от нагрузки изменяется аналогичным образом рисунок 1, б. Так, содержание оксидов азота при работе дизеля на ДТ при увеличении нагрузки изменяется от 2,1 мг/л до 4,4 мг/л с максимальным значением 4,8 мг/л при ре = 0,600 МПа. При работе дизеля на метаноле с ДСТ содержание NO х в ОГ при возрастании нагрузки изменяется от 0,4мг/л до 1,1 мг/л с максимальным содержанием 1,5 мг/л при ре = 0,650 МПа [13–19].
При работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 с непосредственной подачей метанола в КС и воспламенением запальным ДТ возможно получение мощностных показателей на уровне серийного дизеля при использовании 10 % ДТ (запального) и 90 % метанола (основного), чем достигается экономия до 80 % ДТ путем замещения его метанолом, снижается содержание в ОГ оксидов азота на 66...75 % и сажи на 40 % в условиях работы по скоростной характеристике. При этом снижается максимальное давление сгорания р zmax, «жесткость» процесса, сгорание топлива происходит более мягко, без резких повышений давления, сдвигаясь на индикаторной диаграмме на линию расширения, уменьшается максимальное значение осредненной температуры цикла и температуры ОГ [20–23].
Рис. 1. Влияние подачи метанола с двойной системой топливоподачи на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от нагрузки: а — при n = 1800 мин-1; б — при n = 1400 мин-1; о¾о — дизельный процесс; □ — - — □ — метанол с запальным ДТ
Снижение содержания NO х в ОГ при номинальной нагрузке ре =0,594 МПа составляет у дизеля, работающего на метаноле с ДСТ, 68 %. Таким образом общие закономерности сохраняются: с увеличением доли подачи метанола существенно снижается содержание NO в ОГ, а концентрация СН х резко увеличивается, особенно на больших нагрузках, где подача метанола достигает 80 %.
Литература:
1. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение эффективных показателей тракторного дизеля путем применения компримированного природного газа и рециркуляции отработав-ших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 7. С. 12–15.
2. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Влияние применения природного газа и рециркуля-ции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий на содержание токсич-ных компонентов в ОГ // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 4 (46). С. 42–47.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Результаты исследований содержания оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Актуальные проблемы гуманитарных и естествен-ных наук. 2015. № 5–1. С. 66–68.
7. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование нагрузочного режима дизеля при ра-боте на природном газе с рециркуляцией, метаноло- и этаноло топливных эмульсиях // По-тенциал современной науки. 2015. № 3 (11). С. 40–44.
8. Лиханов В. А., Лопатин О. П., Олейник М. А., Дубинецкий В. Н. Особенности хи-мизма и феноменологии образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на при-родном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 11. С 13–16.
9. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей тракторного дизеля путем применения природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 3–6.
10. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.
11. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 1. С. 11–13.
12. Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 4 (28). С. 70–73.
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. Лопатин С. О., Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 96–98.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.
20. 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.
21. 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.
22. Скрябин М. Л. Влияние отработавших газов автомобильного транспорта на окружающую среду // Молодой ученый. 2015. № 13. С. 185–187.
23. В. А. Лиханов, С. А. Романов Исследование рабочего процесса дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на метаноло-топливной эмульсии: Монография. — Киров, 2010. — 165 с.
