Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха в зависимости от изменения установочного УОВТ при n = 2400 мин -1

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением надувочного воздуха.

Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, экологические показатели.

Содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения установочного УОВТ для номинальной частоты вращения (n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа) представлено на рис. 1 [1–15].

Как видно из графиков при всех значениях установочных УОВТ при работе дизеля на ПГ в ОГ происходит снижение содержания оксидов азота, сажи и увеличение содержания углеводородов, суммарных оксидов и диоксидов углерода. Снижение значения объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота при работе дизеля на ПГ на 15…20 % при возрастающей температуре в цилиндре дизеля связано с температурной неравномерностью в зоне образования продуктов сгорания, а также с тем, что время нахождения продуктов сгорания в зоне максимальных температур снижается вследствие более интенсивного процесса сгорания. При совместном использовании турбонаддува и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха увеличивается скорость охлаждения продуктов сгорания, так как топливовоздушная смесь, поступающая в цилиндр, имеет более низкую температуру, снижается коэффициент избытка воздуха α [16–21].

Содержание СН_х в ОГ дизеля с увеличением установочного УОВТ в целом снижается, как при работе дизеля на ДТ, так и на ПГ, но при работе дизеля на ПГ содержание СН_х в ОГ в 10…20 раз выше по сравнению с работой на ДТ.

Дымность ОГ при работе дизеля на ДТ с увеличением установочного УОВТ снижается. При работе дизеля на ПГ дымность ОГ практически не зависит от установочного УОВТ и ниже по сравнению с работой на ДТ при том же установочном УОВТ. Это объясняется высокой турбулизацией заряда, приводящей к интенсификации процессов выгорания сажевых частиц в цилиндре при работе дизеля на ПГ [22–28].

Содержание СО в ОГ с увеличением установочного УОВТ возрастает как при работе дизеля на ДТ, так и при работе на ПГ.

При работе дизеля на ПГ при Θ_впр = 5º до в. м.т., n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа содержание оксида углерода СО в ОГ составляет 0,076 %, диоксида углерода СО_2–5,1 %, содержание углеводородов СН_х — 0,25 %, оксидов азота NO_x — 300 ppm, дымность C — 0,8 единицы по шкале Bosch. На частоте вращения максимального крутящего момента n = 1700 мин ^-1, р_е = 1,036 МПа содержание СО в ОГ составляет 0,078 %, СО_2–6,1 %, содержание СН_х — 0,15 %, NO_x — 430 ppm, дымность (С) — 0,2 единицы по шкале Bosch.

Рис. 1. Влияние применения ПГ на содержание токсичных компонентов ОГ дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ в зависимости от изменения установочного УОВТ: n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа; —— — дизельный процесс, - - - — газодизельный процесс

Для установочного УОВТ Θ_впр = 5º до в. м.т. характерна неустойчивая работа, нестабильность рабочего процесса и довольно быстрый перегрев двигателя.

При Θ_впр = 7º до в. м.т., n = 2400 мин ^-1, р_е = 0,947 МПа при работе дизеля на ПГ содержание СО в ОГ равно 0,10 %. При работе дизеля на ДТ — 0,02 %. Увеличение значений СО при работе дизеля на ПГ равно 0,08 %. Содержание СО₂ в ОГ при работе дизеля на данном режиме на ПГ составляет 4,72 %, при работе дизеля на ДТ — 3,6 %. Рост содержания СО₂ в ОГ при работе на ПГ равен 1,21 %. Содержание СН_х в ОГ при работе дизеля на ПГ составляет 0,20 %, при работе дизеля на ДТ — 0,008 %. Рост содержания СН_х в ОГ при работе дизеля на ПГ равен 0,192 %. Содержание NO_x в ОГ при работе дизеля на ПГ составляет 499 ppm, при работе дизеля на ДТ — 600 ppm. Снижение содержания NO_x в ОГ при работе на ПГ равно 101 ppm или 16 %. Дымность ОГ при работе дизеля на данном режиме на ПГ равна 0,95 единицы по шкале Bosch, при работе дизеля на ДТ — 1,6 единицы по шкале Bosch. Снижение дымности ОГ при работе дизеля на ПГ равно 0,65 единицы по шкале Bosch, т. е. 40 %.

Подводя итоги полученных результатов, можно оценить влияние применения ПГ в качестве моторного топлива в дизеле 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ на экологические показатели работы дизеля. Можно отметить, что совместное использование ПГ и турбонаддува с ПОНВ позволяет значительно снизить содержание оксидов азота в ОГ, дымность ОГ и тем самым улучшить экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ [29–33].

Литература:

1.         Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.

2.         Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.

3.         Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.

4.         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.

5.         Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.

6.         Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 117–120.

7.         Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 120–123.

8.         Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 123–125.

9.         Анфилатов А. А. Изменение объемного содержания оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 125–128.

10.     Анфилатов А. А. Индицирование тепловыделения в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 128–131.

11.     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.

12.     Анфилатов А. А. Обработка полученных результатов исследований дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 134–136.

13.     Анфилатов А. А. Объемное содержание оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 136–139.

14.     Анфилатов А. А. Расчет выбросов вредных газообразных веществ с отработавшими газами дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 139–141.

15.     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.

16.     Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на мощностные и экономические показатели дизеля // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 73–76.

17.     Анфилатов А. А. Изменение массовой концентрации оксидов азота в дизеле при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 76–79.

18.     Анфилатов А. А. Изменение мощностных и экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 79–82.

19.     Анфилатов А. А. Массовая концентрация оксидов азота в дизеле при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 82–85.

20.     Анфилатов А. А. Мощностные и экономические показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). с. 85–87.

21.     Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184с.

22.     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.

23.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с

24.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа и рециркуляции // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 4 (40). С. 21–25.

25.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции на тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 6. С. 7–9.

26.     Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.

27.     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.

28.     Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции отработавших газов для снижения токсичности тракторного дизеля // Молодой ученый. 2015. № 6–5 (86). С. 11–13.

29.     Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.

30.     Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.

31.     Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.

32.     Лиханов В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.

33.     Лиханов В. А., Полевщиков А. С. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2013. № 1 (31). С. 62–65.