Характеристики тепловыделения дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ

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.

На рисунке 1 представлены характеристики тепловыделения и осреднённая температура газов в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5, которые были получены в результате обработки индикаторных диаграмм [1–15].

Эти данные были получены при частоте вращения n = 2200 мин^-1 и р_е = 0,64 МПа, максимальная осредненная температура цикла Т_max при работе дизеля на ДТ составляет 2115 К и наблюдается при угле j_Тmax = 7,0º п. к.в. после ВМТ. При работе дизеля на ЭТЭ значение Т_max = 2511 К достигается при угле j _Тmax = 11,5º п. к.в. после ВМТ. Увеличение максимальной осредненной температуры составляет 396 К, или 15,8 %.

Анализируя графики тепловыделения, можно сделать вывод, что при переходе дизеля на работу на ЭТЭ характерно увеличение скорости тепловыделения dχ/dj и сдвиг максимума скорости вправо от ВМТ. При работе на ДТ максимальное значение скорости тепловыделения (dχ/dj)_max = 0,097 и наблюдается при угле j = 2,0º п. к.в. после ВМТ, а при работе дизеля на ЭТЭ значение (dχ/dj)_max = 0,161 и достигается при угле j = 7,0º п. к.в. после ВМТ. Значение (dχ/dj)_max повышается на 0,064, или на 39,8 %. Следует отметить, что при работе дизеля, как на ДТ, так и на ЭТЭ, на кривой скорости тепловыделения dχ/dj наблюдается появление второго пика, вызванного дополнительной турбулизацией рабочего заряда в цилиндре дизеля, в момент перемещения поршня от ВМТ к НМТ. В этот момент между поршнем и головкой цилиндров двигателя образуется зазор, в который засасывается рабочий заряд из КС, находящейся в поршне. При работе дизеля на ДТ второй максимум скорости тепловыделения (dχ/dj)_max2 = 0,034 и наблюдается при угле j = 14,5º п. к.в. после ВМТ, а при работе на ЭТЭ значение (dχ/dj)_max2 = 0,018 и достигается при угле j = 23,5º п. к.в. после ВМТ. При анализе графиков относительного выделения теплоты χ и активного тепловыделения χ_i можно сделать следующие выводы, что при работе дизеля на ЭТЭ наблюдается более активное тепловыделение в фазе быстрого и основного горения, с большей скоростью тепловыделения. Основная часть топлива сгорает при постоянном объеме. Это приводит к повышению «жесткости» процесса сгорания, росту максимального давления сгорания и максимальной осредненной температуры газов в цилиндре дизеля.

Рис. 1. Характеристики тепловыделения дизеля 4Ч 11,0/12,5 при Θ_{впр ДТ,ЭТЭ} = 23º и работе на ЭТЭ в зависимости от угла п. к.в. при n = 2200 мин-1, pе = 0,64 МПа; ^______ ДТ, — — — — ЭТЭ

Кривые χ и χ_i при работе дизеля на ЭТЭ быстрее достигают своего максимума, чем при работе на ДТ. Следовательно, тепловыделение при работе дизеля на ЭТЭ идет более быстро. Величина активного тепловыделения, соответствующая максимальному давлению сгорания P_zmaxпри работе дизеля на ДТ, составляет χ_iРzmax= 0,60, а при работе на ЭТЭ χ_iРzmax= 0,68. Увеличение составляет 0,08, или 11,8 %. Величина активного тепловыделения, соответствующая максимальной осредненной температуре сгорания T_max при работе дизеля на ДТ, составляет χ_{i Тmax}= 0,70, а при работе на ЭТЭ χ_{i Тmax}= 0,76. Возрастание составляет 0,06 или 7,9 %.

В результате перевода дизеля на работу на ЭТЭ происходит увеличение скорости тепловыделения, что объясняется преобладающим объемным механизмом воспламенения. Основная часть топлива сгорает при постоянном объеме, что приводит к повышению «жесткости» процесса сгорания, росту максимального давления сгорания и максимальной осредненной температуры газов в цилиндре дизеля [16–28].

Литература:

1.         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.

2.         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.

3.         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.

4.         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.

5.         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.

6.         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.

7.         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.

8.         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.

9.         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.

10.     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.

11.     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.

12.     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.

13.     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.

14.     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.

15.     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.

16.     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.

17.     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.

18.     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.

19.     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.

20.     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.

21.     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.

22.     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.

23.     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.

24.     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.

25.     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.

26.     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.

27.     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.

28.     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.