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.
При анализе нагрузочных характеристик, соответствующих работе дизеля на ДТ, на частоте вращения соответствующей максимальному крутящему моменту (n = 1700 мин-1) и на оптимальном установочном УОВТ выявляется ряд закономерностей.
С увеличением значения среднего эффективного давления от pе = 0,13 МПа до pе = 0,76 МПа происходит увеличение максимальной осредненной температуры от 1720 К до 2194 К соответственно. Увеличение составляет 474 К или 27,6 %. Также происходит увеличение максимального давления цикла pzmax от 7,0 МПа при pе = 0,13 МПа до 8,8 МПа при pе = 0,76 МПа, увеличение составляет 1,8 МПа или 25,7 %. Также увеличивается степень повышения давления λ от 1,67 при pе = 0,13 МПа до 2,34 при pе = 0,76 МПа. Увеличение λ составляет 0,67 или 40,1 %. Также происходит увеличение скорости нарастания давления газов в цилиндре дизеля (dp/dj)max от 0,59 МПа/град при pе = 0,13 МПа до 0,73 МПа/град при pе = 0,76 МПа. С увеличением нагрузки происходит снижение значения φi, которое соответствует ПЗВ, от 22,3º п. к.в. при pе = 0,13 МПа до 16,7º п. к.в. при pе = 0,76 МПа. Разница значений составляет 5,6º п. к.в.
При анализе нагрузочных характеристик, соответствующих работе дизеля на ЭТЭ на частоте вращения n = 1700 мин-1 и при оптимальном установочном УОВТ, значения основных характеристик изменяются по схожим закономерностям, как при работе дизеля на ДТ. Из графиков видно, что при увеличении нагрузки от pе = 0,13 МПа до pе = 0,76 МПа происходит увеличение максимальной осредненной температуры от 1384 К до 2581 К соответственно. Увеличение составляет 1197 К или 86,5 %. Также происходит увеличение максимального давления цикла pzmax от 4,3 МПа при pе = 0,13 МПа до 9,43 МПа при pе = 0,76 МПа, увеличение составляет 5,1 МПа или в 2,2 раза. Также при увеличении нагрузки происходит увеличение степени повышения давления λ от 1,16 при pе = 0,13 МПа до 2,40 при pе = 0,76 МПа. Увеличение λ составляет 1,24 или в 2,1 раза. Также происходит увеличение скорости нарастания давления газов в цилиндре дизеля (dp/dj)max от 0,12 МПа/град при pе = 0,13 МПа до 1,22 МПа/град при pе = 0,76 МПа. Также, с увеличением нагрузки происходит снижение значения φi, который соответствует ПЗВ, от 31,5º п. к.в. при pе = 0,13 МПа до 25,0º п. к.в. Разница значений составляет 6,5º п. к.в. или 20,6 %.
Рис. 1. Показатели процесса сгорания дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ в зависимости от изменения нагрузки при n = 1700 мин-1; —— — ДТ; — — — — ЭТЭ
Сравнивая работу дизеля 4Ч 11,0/12,5 на ДТ и ЭТЭ на оптимальном установочном УОВТ и частоте вращения соответствующей максимальному крутящему моменту (n = 1700 мин-1) при варьировании нагрузкой можно отметить следующие особенности. При нагрузке соответствующей pе = 0,13 МПа происходит увеличение максимальной осредненной температуры цикла от 1720 К при работе на ДТ до 1384 К при работе на ЭТЭ. С увеличением нагрузки до pе = 0,76 МПа также прослеживается увеличение Тmax от 2194 К при работе на ДТ до 2581 К при работе на ЭТЭ. Увеличение составляет 387 К или 17,6 %. Максимальное давление цикла pzmax при нагрузке pе = 0,13 МПа ниже при работе на ЭТЭ. При работе на ЭТЭ pzmax=4,30 МПа, а при работе на ДТ pzmax=7,0 МПа. Снижение составляет 2,7 МПа. При нагрузке pе = 0,13 МПа λ = 1,63 при работе на ДТ и снижается до λ = 1,16 при работе на ЭТЭ. С повышением нагрузки до pе = 0,76 МПа λ вырастает от 2,34 при работе на ДТ до 2,40 при работе на ЭТЭ. Сравнивая работу дизеля на ДТ и ЭТЭ можно отметить, что происходит рост скорости нарастания давления газов во всем диапазоне изменения нагрузки. Так при pе = 0,13 МПа (dp/dj)max снижается от 0,59 МПа/град при работе на ДТ до 0,12 МПа/град при работе на ЭТЭ. Снижение составляет 0,47 МПа/град или 79,7 %. При максимальной нагрузке соответствующей pе = 0,76 МПа разница в значениях жесткости вырастает. Так при pе = 0,76 МПа (dp/dj)max = 0,73 МПа/град при работе дизеля на ДТ, а при переводе на ЭТЭ вырастает до (dp/dj)max = 1,22 МПа/град. Увеличение на режиме максимальной нагрузки составляет 0,49 МПа/град или 67,1 %. Также выявляется увеличение φi. На режиме малых нагрузок при pе = 0,13 МПа φi = 23,0 п.к.в. при работе на ДТ и φi = 31,5 п.к.в. при работе на ЭТЭ. С увеличением нагрузки до pе = 0,76 МПа φi = 16,7 п.к.в. при работе на ДТ, а при работе на ЭТЭ φi = 25,0 п.к.в. Увеличение составляет 8,3 п.к.в. [16–27].
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., 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.
25. 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.
26. 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.
27. 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.
