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.
Основные характеристики тепловыделения при работе дизеля 4Ч 11,0/12,5 на ДТ и ЭТЭ при предустановленном оптимальном установочном УОВТ, номинальной частоте вращения представлено на рисунке 1 [1–15].
При анализе характеристик тепловыделения дизеля, при работе на ДТ выявляются некоторые закономерности. При увеличении нагрузки от pе = 0,13 МПа до pе = 0,69 МПа происходит понижение значений угла, показывающего положение коленчатого вала при достижении в цилиндре максимальной осредненной температуры газов, от φTmax = 9,0º до φTmax = 7,0º п. к.в. после ВМТ соответственно. Также с увеличением нагрузки наблюдается понижение активного выделения теплоты, соответствующих максимальному давлению сгорания χiРzmax и максимальной температуре χiTmax. На малой нагрузке при pе = 0,13 МПа χiРzmax = 0,91, χiTmax = 0,90, при увеличении нагрузки до максимального значения pе = 0,69 МПа χiРzmax = 0,55, χiTmax = 0,68. Происходит снижение скорости тепловыделения (dχ/dφ)max от 0,23 при pе = 0,13 МПа до 0,09 при pе = 0,69 МПа.
На рисунке также представлены кривые характеристик тепловыделения при работе дизеля на ЭТЭ. По которым с увеличением нагрузки от pе = 0,38 МПа до pе = 0,69 МПа происходит понижение значений угла, показывающего положение коленчатого вала при достижении в цилиндре максимальной осредненной температуры газов, от φTmax = 18,0º до φTmax = 11, 0º п. к.в. после ВМТ соответственно. Также с увеличением нагрузки наблюдается понижение активного выделения теплоты, соответствующих максимальному давлению сгорания χiРzmax и максимальной температуре χiTmax. На режиме средней нагрузки при pе = 0,38 МПа χiРzmax = 0,89, χiTmax = 0,90, при увеличении нагрузки до максимального значения pе = 0,69 МПа χiРzmax = 0,62, χiTmax = 0,73. Происходит снижение скорости тепловыделения (dχ/dφ)max от 0,21 при pе = 0,38 МПа до 0,15 при pе = 0,69 МПа.
Сравнивая характеристики тепловыделения дизеля 4Ч 11,0/12,5 на номинальном режиме в зависимости от изменения нагрузки при работе дизеля на ДТ и ЭТЭ можно сделать следующие заключения. Ввиду отсутствия характеристик ниже значения pе = 0,38 МПа при работе на ЭТЭ, что связано с неустойчивостью горения и пропусками воспламенения, сравнение будет проводится от pе = 0,38 МПа до максимального значения нагрузки pе = 0,69 МПа.
Рис. 1. Характеристики тепловыделения дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ в зависимости от изменения нагрузки при n = 2200 мин-1; —— — ДТ; — – — — ЭТЭ
Значение φTmax при нагрузке pе = 0,38 МПа составляет 8,0º п. к.в. после ВМТ при работе на ДТ и увеличивается до 18,0º п. к.в. после ВМТ при работе на ЭТЭ. Увеличение составляет 10,0º п. к.в. после ВМТ. При увеличении нагрузки до pе = 0,69 МПа φTmax увеличивается от 7,0º при работе на ДТ до 11,0º п. к.в. после ВМТ при работе на ЭТЭ. Разница составляет 4º. При pе = 0,38 МПа происходит увеличение значения χiРzmax от 0,77 при работе на ДТ до 0,89 при работе на ЭТЭ, а также значения χiTmax от 0,78 при работе на ДТ до 0,90 при работе на ЭТЭ. Также при повышении нагрузки до максимума и переводе дизеля на работу на ЭТЭ происходит увеличение значений χiРzmax и χiTmax. Так при pе = 0,69 МПа χiРzmax увеличивается от 0,56 при работе на ДТ до 0,62 при работе дизеля на ЭТЭ, а χiTmax увеличивается от 0,78 при работе на ДТ до 0,90 при работе на ЭТЭ. При переходе дизеля на работу на ЭТЭ также наблюдается увеличение скорости тепловыделения. При pе = 0,38 МПа (dχ/dφ)max составляет 0,16 при работе на ДТ и вырастает до 0,21 при работе на ЭТЭ. Разница составляет 0,05 или 31,3 %. С увеличением нагрузки до pе = 0,69 МПа (dχ/dφ)max = 0,09 при работе на ДТ и увеличивается до (dχ/dφ)max = 0,15 при работе на ЭТЭ. Увеличение составляет 66,7 % [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., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. с. 3–5.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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.
23. 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.
24. 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.
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.
