В работе представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов Вятской государственной сельскохозяйственной академии, по улучшению экологических показателей тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения компримированного природного газа и рециркуляции отработавших газов, метаноло- и этаноло-топливных эмульсий. Исследования проводились с целью определения и оптимизации основных параметров работы дизеля на вышеуказанных топливах.
Ключевые слова:дизель, природный газ, этаноло-топливная эмульсия, метаноло-топливная эмульсия, рециркуляция отработавших газов, токсичность.
Экспериментальная тормозная установка включала электротормозной стенд SAK-N670 с балансирной маятниковой машиной, дизель 4Ч 11,0/12,5, измерительную аппаратуру, газобаллонное оборудование, оборудование для приготовления эмульсий (гомогенизатор MPW-302), систему рециркуляции отработавших газав (РОГ). Отбор и анализ проб ОГ проводился на автоматической системе газового анализа АСГА-Т. Для проведения стендовых испытаний на компримированном природном газе (КПГ) была использована передвижная заправочная станция на базе тракторного прицепа 2ПТС-4 и газобаллонного оборудования автомобиля ЗИЛ-138А [1, 2].
Для всех исследуемых проб МТЭ и ЭТЭ определялась стабильность к процессу коалесценции, характеризующаяся временем до полного разделения пробы на углеводородную и спиртовую фазы. При этом пробирки с пробами смесей закрывались хорошо притертыми пробками. В процессе опыта выдерживалось равенство температурных режимов. По полученным данным также строились изотермы стабильности.
В результате проведенных исследований стабильности и первичных испытаний на двигателе в качестве оптимальных для тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 были приняты эмульсии следующего состава:
- МТЭ: метанол - 25 %, моющее-диспергирующая присадка сукцинимид С-5А - 0,5 %, вода - 7 %, ДТ - 67,5 %;
- ЭТЭ: этанол - 25 %, моющее-диспергирующая присадка сукцинимид С-5А - 0,5 %, вода - 7 %, ДТ - 67,5 %.
Несмотря на высокие результаты стабильности при исследованиях МТЭ и ЭТЭ, использование эмульсий с большим содержанием метанола и этанола невозможно в связи с повышенной «жесткостью» и пропусками воспламенения при работе дизеля. Все дальнейшие испытания дизеля проводились на эмульсиях данного состава [3, 4].
Содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива для частоты вращения 2200 мин-1 представлено на рис. 1.
Рис. 1. Влияние применения КПГ и РОГ, МТЭ и ЭТЭ на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива при n = 2200 мин-1; 
– дизельный процесс;
– газодизельный процесс; 
– газодизельный с РОГ 10 %;
– газодизельный с РОГ 20 %; 
- ЭТЭ; 
- МТЭ
По результатам исследований влияния применение КПГ и РОГ, МТЭ и ЭТЭ на показатели токсичности и дымности ОГ тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 при сохранении мощностных параметров на номинальном режиме работы (pе = 0,64 МПа, n=2200 мин-1) и оптимальном установочном угле опережения впрыскивания топлива (Θвпр = 23º) можно сделать следующие выводы [5-8].
Применение КПГ приводит к снижению сажи в 6,4 раза, диоксида углерода СО2 на 48,6%, оксида углерода на 28,6% и увеличению оксидов азота NOх на 24,1%.
Применение КПГ и РОГ приводит к снижению сажи в 6,4 раза, диоксида углерода СО2 на 48,6%, оксида углерода на 28,6% и сохранению значений содержания оксидов азота NOх на уровне дизельного процесса.
Применение МТЭ приводит к снижению содержания оксидов азота NOх на 29,6%, сажи в 6,4 раза, диоксида углерода СО2 на 10,1% и оксида углерода на 47,6%.
Применение ЭТЭ приводит к снижению содержания оксидов азота NOх на 40,3%, сажи в 4,8 раза, диоксида углерода СО2 на 26,6% и оксида углерода на 28,6%.
Литература:
1. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6-7.
2. Лопатин О.П., Лиханов В.А. 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.
3. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Улучшение эксплуатационных показателей тракторного дизеля Д-240 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник: 2013. № 1 (1). С. 29-32.
4. 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.
5. Лиханов В.А., Лопатин О.П., Анфилатов А.А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 5-8.
6. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6-7.
7.Лопатин О.П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2004. - 18 с.
8. Лиханов В.А. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля. Монография / В.А. Лиханов, О.П. Лопатин. Киров, 2004. – 106 с.
