В Вятской ГСХА 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 полученных результатов.
Ключевые слова: дизель, метанол, двойная система топливоподачи.
1. На основании проведенных экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ определены значения оптимальных установочных углов опережения впрыскивания топлив: для ДТ — 340 п.к.в., для метанола — 340 п.к.в. При этом установлена возможность сохранения мощностных показателей на уровне серийного дизеля при подаче минимальной запальной порции ДТ в количестве 7 % и подаче метанола в количестве 93 % на номинальном режиме. Этим достигается экономия ДТ до 87 % путем замены его метанолом [1–30].
2. При работе дизеля на метаноле с ДСТ экономия нефтяного топлива за счет применения более дешевого вида топлива — метанола — при годовой наработке 500 мото-часов составляет 14760 руб./год. Экономическая эффективность от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ дизеля при работе на метаноле с ДСТ, составит не менее 40326,9 руб. на 1 двигатель в год (в ценах 2007 года), что ниже дизельной модификации на 75,5 %.
3. На основании теоретических исследований предложены:
- расчет геометрических параметров факелов запальной порции ДТ и метанола в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;
- расчет ПЗВ ДТ и метанола в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на метаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.
4. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ определены следующие значения показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения на номинальном режиме:
- рz max при работе на метаноле с ДСТ возрастает на 1,7 % и составляет 7,09 МПа (при работе на ДТ — 6,97 МПа);
- значение (dр/dφ)max при работе на метаноле с ДСТ снижается на 40,8 % и составляет 0,290 (при работе на ДТ — 0,490);
- значение угла, соответствующего ПЗВ, при работе дизеля на метаноле с ДСТ увеличивается на 16,4 % и составляет 280 п.к.в. (при работе на ДТ — 23,40 п.к.в.);
- значение (dχ/dφ)max при работе на метаноле с ДСТ возрастает на 15,2 % и составляет 0,059 (при работе на ДТ — 0,050).
5. Анализ значений показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на ДТ и на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения показывает:
— увеличение максимального давления цикла при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 1,4 % при n = 2000 мин-1 и 5,7 % при n = 1200 мин-1;
- увеличение ПЗВ при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 26,3 % при n = 2000 мин-1 и 23 % при n = 1200 мин-1;
- снижение (dp/dj)max при работе дизеля на метаноле с ДСТ составляет 37,9 % при n = 2000 мин-1 и 26 % при n = 1200 мин-1.
6. Экспериментальными исследованиями определены изменения основных мощностных и экономических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ на номинальном режиме:
- расход ДТ при работе дизеля на метаноле с ДСТ снижается на 87 % и составляет 0,7 кг/ч (при работе дизеля на ДТ — 5,3 кг/ч);
- эффективный к. п.д. при работе дизеля на метаноле с ДСТ возрастает на 10,4 % и составляет 0,335 (при работе дизеля на ДТ — 0,30).
7. Экспериментальными исследованиями определены изменения основных мощностных и экономических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения:
- расход ДТ при работе дизеля на метаноле с ДСТ снижается на 82,5 % при n = 2000 мин-1 и на 87,5 % при n = 1200 мин-1;
- увеличение значения эффективного к. п.д. при работе на метаноле составляет от 4,9 % при n = 2000 мин-1 и 10,3 % при n = 1200 мин-1.
8. Анализ ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ на номинальном режиме показал снижение содержания: NOх на 32,1 %, сажи на 85,6 %. В зависимости от изменения частоты вращения достигнуто снижение содержания: NOх от 32 % до 35,4 %; сажи с 6,48 до 5,7 раз.
9. Для осуществления рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при использовании в качестве моторного топлива метанола с использованием ДСТ необходимо соблюдать следующие рекомендации:
- минимальная величина запальной порции ДТ должна составлять не менее 6,6 мг/цикл на номинальной частоте вращения из-за пропусков самовоспламенения рабочей смеси в цилиндре;
- для обеспечения работоспособности деталей топливоподающей аппаратуры в метанол необходимо добавлять не менее 1..2 % касторового масла, т. к. метанол обладает низкой вязкостью и при его использовании в чистом виде возможны задиры и прихваты плунжерной пары ТНВД.
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.
8. Чувашев А. Н. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 340–343.
9. Чувашев А. Н. Особенности процесса сгорания в дизеле 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с двойной системой топливоподачи. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 343–346.
10. Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на частоте вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 347–348.
11. Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 349–350.
12. Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения коленчатого вала. Молодой ученый. 2015. № 12 (92) часть III. С. 351–352.
13. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 226–229.
14. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 232–235.
15. Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 235–238.
16. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91) С. 238–241.
17. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 117–120.
18. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 120–123.
19. Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 123–125.
20. Анфилатов А. А. Изменение объемного содержания оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 125–128.
21. Анфилатов А. А. Индицирование тепловыделения в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 128–131.
22. Анфилатов А. А. Методика исследований дизеля 2Ч 10,5/12,0 по снижению содержания оксидов азота при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 131–134.
23. Анфилатов А. А. Обработка полученных результатов исследований дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 134–136.
24. Анфилатов А. А. Объемное содержание оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 136–139.
25. Анфилатов А. А. Расчет выбросов вредных газообразных веществ с отработавшими газами дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 139–141.
26. Анфилатов А. А. Содержание оксидов азота в дизеле при работе на метаноле в зависимости от изменения установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92) С. 141–144.
27. Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 73–76.
28. Анфилатов А. А. Изменение массовой концентрации оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 76–79.
29. Анфилатов А. А. Изменение мощностных и экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 79–82.
30. Анфилатов А. А. Массовая концентрация оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93) С. 82–85.
