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 показателей процесса сгорания в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на дизельном топливе и на метаноле с двойной системой топливоподачи.
Ключевые слова: дизель, альтернативное топливо, метанол, двойная система топливоподачи.
На рисунке 1 представлено влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12 в зависимости от изменения нагрузки при работе на ДТ и при работе на метаноле с ДСТ на номинальной частоте вращения коленчатого вала [1–3]. Из графиков видно, что при работе дизеля на ДТ при увеличении нагрузки увеличивается максимальное давление сгорания pzmax от 5,8 МПа при pе = 0,127 МПа до 7,2 МПа при pе = 0,65 МПа. Увеличение pzmax составляет 1,4 МПа, или 19,4 %. При этом при увеличении нагрузки соответственно увеличивается степень повышения давления λ. Так, у опытного дизеля при pе = 0,127 МПа значение λ = 1,55, и при увеличении нагрузки до максимальной при pе = 0,65 МПа значение λ возрастает до 1,92. Увеличение составляет 19,3 %. Максимальная осредненная температура газов Tzmax в цилиндре дизеля возрастает с 1540 К при pе = 0,127 МПа до 2020 К при pе = 0,65 МПа. Рост значения температуры составляет 480 К, или 23,8 %. Значение угла, соответствующего ПЗВ при работе дизеля на ДТ, несколько уменьшается. Так, при pе = 0,127 МПа φi = 25ºп.к.в., а при нагрузке pе = 0,65 МПа φi = 22,7ºп.к.в. Снижение составляет 9,2 %. Максимальная «жесткость» процесса сгорания (dp/dj)max увеличивается с 0,361 МПа/градус при pе = 0,127 МПа до 0,525 МПа/градус при pе = 0,65 МПа, или на 31,2 %. Из кривых, представленных на рисунке видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноле с ДСТ показатели процесса сгорания изменяются во всём диапазоне изменения нагрузки [4,5]. Так, при увеличении нагрузки максимальное давление сгорания pzmax возрастает с 5,2 МПа при pе = 0,127 МПа до 7,3 МПа при pе = 0,65 МПа. Увеличение равно 2,1 МПа, или 28,8 %. Степень повышения давления λ изменяется с 1,39 при pе = 0,127 МПа до 1,95 при pе = 0,65 МПа, увеличение составляет 28,7 %. Максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле увеличивается от 1360 К при pе = 0,127 МПа до 2040 К при pе = 0,65 МПа. Рост температуры при изменении нагрузки составляет 680 К, или 33,3 %. Угол, соответствующий ПЗВ, при работе на метаноле с ДСТ составляет φi = 31ºп.к.в. при pе = 0,127 МПа, а при pе = 0,65 МПа значение φi = 27,5ºп.к.в. Максимальная «жесткость» процесса сгорания при pе = 0,127 МПа составляет (dp/dj)max = 0,225, при увеличении нагрузки возрастает и при максимальном значении pе = 0,65 МПа достигает значения (dp/dj)max = 0,305 МПа/градус, или увеличивается на 26,2 %.
Рис. 1. Влияние применения метанола с ДСТ на показатели процесса сгорания 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 показателей процесса сгорания в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при n = 1800 мин-1 и оптимальных УОВТ, можно отметить следующее [6,7]. Максимальное давление цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ на малых нагрузках меньше, чем при работе дизеля на ДТ. Так, при pе = 0,127 МПа максимальное давление цикла снижается с pzmax = 5,8 МПа при работе дизеля на ДТ до pzmax = 5,2 МПа при работе дизеля на метаноле с ДСТ. Снижение составляет 10,3 %. С увеличением нагрузки происходит увеличение максимального давления сгорания. Так, при pе = 0,65 МПа pzmax = 7,2 МПа при работе дизеля на ДТ, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ pzmax = 7,3 МПа. Увеличение составляет 1,37 %. При этом степень повышения давления при pе = 0,127 МПа при работе дизеля на дизельном топливе составляет 1,55, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ и этой же нагрузке λ = 1,39, снижение составляет 10,3 %. При увеличении нагрузки до pе = 0,65 МПа степень повышения давления при работе дизеля на ДТ λ = 1,92, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ — 1,95. Увеличение составляет 3 %. Максимальная осредненная температура цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ на малых нагрузках (pе = 0,127 МПа) снижается и составляет 1360 К по сравнению с максимальной температурой при работе дизеля на ДТ, которая составляет 1540 К. Снижение составляет 180 К, или 11,7 %. При увеличении нагрузки до pе = 0,65 МПа максимальная осреднённая температура цикла при работе дизеля на метаноле с использованием ДСТ возрастает и составляет 2040 К по сравнению с Тmax при работе на ДТ, которая равна 2020 К. Увеличение составляет 20 К. ПЗВ при работе дизеля на метаноле с использованием ДСТ возрастает во всём диапазоне изменения нагрузки. Так, при pе = 0,127 МПа значение φi = 31о п. к.в., а при работе дизеля на ДТ φi = 26о п. к.в. Увеличение составляет 5о п. к.в., или 16,1 %. Величина максимальной «жесткости» процесса сгорания при pе = 0,127 МПа при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,361 МПа/град, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ — 0,225 МПа/град. Снижение составляет 37,7 %. При увеличение нагрузки до pе = 0,65 МПа максимальная «жесткость» процесса сгорания при работе дизеля на ДТ составляет (dp/dj)max = 0,525 МПа/град, а при работе дизеля на метаноле с ДСТ (dp/dj)max = 0,305 МПа/град. Снижение составляет 41,9 %.
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.
