Характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала

В Вятской государственной сельскохозяйственной академии на базе кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов осуществлена разработка дизеля 2Ч 10,5/12,0 для работы на метаноле с использованием двойной системы топливоподачи. В работе приводится анализ характеристик тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала при работе на дизельном топливе и на метаноле с двойной системой топливоподачи.

Ключевые слова: дизель, метанол, двойная система топливоподачи.

На рисунке 1 представлено влияние применения метанола с ДСТ на характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленвала. При работе на ДТ при увеличении нагрузки снижается максимум скорости активного тепловыделения с (dχ/dφ)_max = 0,115 при p_е = 0,127 МПа до (dχ/dφ)_max = 0,040 при p_е = 0,65 МПа. Снижение составляет 65,2 %. При этом кривая активного выделения теплоты, соответствующая максимальному давлению сгорания, снижается при увеличении нагрузки с 0,78 при p_е = 0,127 МПа до значения 0,37 при p_е = 0,65 МПа при работе дизеля на ДТ. Снижение составляет 52,6 %. Активное выделение теплоты, соответствующее максимальной температуре цикла, при увеличении нагрузки также снижается. Так, при p_е = 0,127 МПа χ_i,Tzmax = 0,92 и при увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа снижается до χ_i,Tzmax = 0,50. Снижение составляет 45,6 %. Угол, соответствующий максимальной температуре цикла φ_Tzmax, при p_е = 0,127 МПа равен 15^о п^. к^.в. и при увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа увеличивается до 20^о п^. к^.в. Увеличение составляет 5^о п^. к^.в., или 25 %.

Из кривых, представленных на рисунке, видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноле с ДСТ характеристики тепловыделения несколько отличаются от характеристик, полученных при работе дизеля на ДТ. При работе дизеля на метаноле с ДСТ при увеличении нагрузки максимум скорости активного тепловыделения с (dχ/dφ)_max = 0,067 при p_е = 0,127 МПа увеличивается до значения (dχ/dφ)_max = 0,072 при p_е = 0,46 МПа, а затем происходит снижение максимума скорости тепловыделения, и при p_е = 0,65 МПа он достигает значения (dχ/dφ)_max = 0,053. В итоге общее снижение составляет 20,9 %. Кривая активного выделения теплоты, соответствующая максимальному давлению сгорания, при работе дизеля на метаноле с ДСТ повышается при увеличении нагрузки с 0,50 при p_е = 0,127 МПа до 0,69 при p_е = 0,46 МПа. Увеличение составляет 27,5 %. Затем происходит снижение χ_i,Рzmax до значения 0,53. Активное выделение теплоты, соответствующее T_zmax, при увеличении нагрузки несколько увеличивается. Так, при p_е = 0,127 МПа значение χ_i,Tzmax = 0,72, а при увеличении нагрузки до p_е = 0,46 МПа χ_i,Tzmax = 0,83. Увеличение составляет 8,9 %. Затем происходит снижение значения χ_i,Tzmax до 0,77. Угол, соответствующий максимальной температуре цикла φ_Tzmax при p_е = 0,127 МПа, равен 13^о после в. м.т. и при увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа увеличивается до 23,5^о после в. м.т. Увеличение составляет 44,7 %.

Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ на характеристики тепловыделения в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при n = 1800 мин^-1: ¾ — дизельный процесс; - - - — метанол с запальным ДТ

Анализируя изменения значений характеристик тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при частоте вращения n = 1800 мин^-1 и оптимальных установочных УОВТ, можно отметить следующее. Максимум скорости активного тепловыделения при работе дизеля на метаноле с ДСТ на малых нагрузках меньше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при p_е = 0,127 МПа максимум скорости активного тепловыделения снижается с (dχ/dφ)_max = 0,115 при работе дизеля на ДТ до (dχ/dφ)_max = 0,067 при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 41,7 %. С увеличением нагрузки происходит снижение максимума скорости активного тепловыделения. Так, при p_е = 0,65 МПа значение (dχ/dφ)_max = 0,040 при работе дизеля на ДТ, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ (dχ/dφ)_max = 0,053. Увеличение составляет 24,5 %. Значения активного выделения теплоты при максимальной температуре сгорания на малых нагрузках при p_е = 0,127 МПа составляют 0,72 — при работе дизеля на метаноле с ДСТ и 0,92 — при работе дизеля на ДТ. При увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа величина активного тепловыделения при максимальной осредненной температуре цикла в цилиндре дизеля по сравнению с опытным дизелем увеличивается и составляет χ_i,Tzmax = 0,50 при работе дизеля на ДТ и χ_i,Tzmax = 0,77 при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Увеличение составляет 35,1 %. Величина активного выделения теплоты, соответствующая максимальному давлению сгорания в цилиндре дизеля, при малых нагрузках при работе дизеля на метаноле с ДСТ ниже, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при p_е = 0,127 МПа значение χ_i,Pzmax = 0,78 при работе дизеля на ДТ и χ_i,Pzmax = 0,50 при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 34,8 %. При увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа величина активного тепловыделения при максимальном давлении цикла в цилиндре дизеля по сравнению с опытным дизелем увеличивается и составляет χ_i,Tzmax = 0,53 при работе дизеля на ДТ и χ_i,Tzmax = 0,37 при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Увеличение составляет 30,2 %. Угол, соответствующий максимальной температуре цикла, при p_е = 0,127 МПа равен 15^о после в. м.т. при работе дизеля на ДТ и 13^о после в. м.т. при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Увеличение составляет 2^о п^. к^.в., или 13,3 %. При увеличении нагрузки до p_е = 0,65 МПа значения угла, соответствующего максимальной температуре цикла при работе дизеля на ДТ, составляет 20^о п^. к^.в., а при работе дизеля на метаноле с ДСТ значение угла составляет 23,5^о п^. к^.в. Увеличение составляет 3,5^о п^. к^.в., или 14,9 %.

Литература:

1.         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.

2.         Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Анфилатов А. А., Глухов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи: Монография / Под общ. ред. В. А. Лиханова. — Киров: Вятская ГСХА, 2009. — 334 с.

3.         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.

4.         Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 3. — С. 8–11.

5.         Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле / В. А. Лиханов, А. Н. Чувашев, А. А. Глухов, А. А. Анфилатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007. — № 4. — С. 10–13.

6.         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.

7.         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. — 167 с.