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.
В соответствии с целью, задачами и методикой исследований были проведены стендовые испытания [1–10]. Исследования показали, что наилучшие результаты по расходу топлива получаются при одновременной подаче запальной порции ДТ и метанола. Величина запальной порции ДТ при работе на метаноле с ДСТ определялась путем уменьшения подачи ДТ до начала появления пропусков воспламенения, после чего она несколько увеличивалась до достижения устойчивой работы дизеля. В дальнейшем цикловая подача запального топлива фиксировалась и оставалась постоянной, а изменение нагрузочного режима велось только путем изменения подачи метанола.
Рис. 1. Совмещенные индикаторные диаграммы дизеля 2Ч 10,5/12,0 при различных установочных углах опережения впрыскивания метанола при n = 1800 мин-1 и pе = 0,585 МПа: а — Qд = 38о, б — Qд = 42о, qцд = 6,6 мг/цикл
На рисунке 1 представлены индикаторные диаграммы дизеля при установочном угле впрыскивания ДТ Θдт = 38º и разных углах впрыскивания Θм. Из графика видно, что зависимость увеличения pzmax при увеличении Θдт сохраняется. Раннее впрыскивание метанола сопровождается предварительным испарением, накоплением в объёме КС паровой фазы, снижением температуры сжатия, в результате чего воспламенение запального ДТ, да и всего заряда в целом, происходит с большей задержкой, а сгорание идёт с большей скоростью, значительно повышая «жесткость» процесса сгорания. При одновременном впрыскивании ДТ и метанола (Θдт = 38º, Θм = 38º) процесс сгорания близок к оптимальному; на рисунке также видно, что при этих значениях Θдт и Θм суммарный ge имеет минимум. Этот минимум составляет 504 г/(кВт·ч), в то время как при углах впрыскивания Θдт = 34º, Θм = 34º ge составляет 502 г/(кВт·ч). Причина заключается в том, что увеличение угла опережения впрыскивания ДТ и метанола способствует росту рz max, которое и оказывает влияние на показатели экономичности. Но при увеличении цикловой подачи метанола на больших нагрузках появляются стуки, свидетельствующие о высокой скорости нарастания давления. При Θм равном 38º, 34º, 30º, 26º и 22º рz max соответственно равно 7,51, 6,89, 6,32, 6,03 и 5,02 МПа и достигает максимума при угле j равном 9,7º, 11,0º, 11,7º, 12,2º и 14,1º после в. м.т.
По указанным выше причинам возникновения стуков и сильного шума на больших нагрузках режим работы дизеля при данных установочных УОВТ (Θдт = 38º, Θм = 38º) рекомендован быть не может.
На рисунке 2 представлены индикаторные диаграммы дизеля, снятые при угле впрыскивания Θдт = 42º и разных углах впрыскивания Θм. На графике снова видна тенденция увеличения pzmax и смещения его ближе к в. м.т. при увеличении Θм. С увеличением Θвпр возрастает время нахождения топлива в КС до достижения критической температуры, при которой происходит воспламенение.
Увеличивается также и масса топлива, участвующая в предпламенной подготовке. Небольшое увеличение Θвпр сказывается на увеличении жесткости работы двигателя, что заметно по возрастанию интенсивности резких «металлических» стуков, особенно при запуске.
При углах впрыскивания Θм равных 38º, 34º, 30º, 36º и 22º pzmax равно соответственно 7,59, 6,98, 6,48, 6,10 и 5,26 МПа и достигает максимума при угле j равном 7,6º, 8,7º, 9,9º, 10,3º и 11,8º после в. м.т. [11–24].
Рис. 2. Совмещенные индикаторные диаграммы дизеля 2Ч 10,5/12,0 при различных установочных углах опережения впрыскивания метанола при n = 1800 мин-1 и pе = 0,585 МПа: а — Qд = 38о, б — Qд = 42о, qцд = 6,6 мг/цикл
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. 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.
4. 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.
5. Лиханов, В. А., Россохин, А. В. Исследование процессов сажеобразования и сажесодержания в цилиндре быстроходного дизеля с турбонаддувом Д-245.12С при работе на компримированном природном газе // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 223–226.
6. Лиханов, В. А., Россохин А. В. Оценка влияния режимов работы дизеля Д-245.12С на дымность отработавших газов при работе на нефтяном и альтернативных топливах // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 226–229.
7. Софронов, М. В., Россохин А. В. Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 4Ч 11,0 / 12,5 в зависимости от нагрузки // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 104–107.
8. Софронов, М. В., Тимшин Д. И., Россохин А. В. Влияние применения ЭТЭ на эффективные показатели дизеля 4Ч 11,0 / 12,5 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 107–109.
9. Россохин, А. В. Показатели процесса сгорания и сажесодержания в цилиндре дизеля 4Ч 11,0 / 12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от угла поворота коленчатого вала // Сборник: молодежная наука 2014: технологии, инновации материалы всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. с. 98–101.
10. Лиханов, В. А., Россохин А. В. Особенности теплообмена излучением в цилиндре дизелей при работе на газомоторном топливе // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10–1. с. 14–17.
11. Кузьмин, В. А., Заграй И. А., Россохин А. В., Рукавишникова Р. В. Определение размеров частиц сажи на различных участках системы выпуска дизеля // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 11–12. с. 3–10.
12. Лиханов, В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Снижение выбросов сажи с отработавшими газами дизелей путем применения альтернативных топлив // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 13–16.
13. Лиханов, В. А., Россохин А. В., Чупраков А. И. Особенности работы автотранспортного дизеля на этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 9. с. 16–19.
14. Лиханов, В. А., Россохин А. В., Полевщиков А. С. Влияние этанола на показатели дизеля Д21А1 // Автомобильная промышленность. 2011. № 12. с. 26–27.
15. Россохин, А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0 / 12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2006.
16. Россохин, А. В. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0 / 12,5 при работе на природном газе путем снижения дымности отработавших газов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киров, 2006.
17. Лиханов, В. А., Лопарев А. А., Рудаков Л. В., Россохин А. В. Улучшение эффективных показателей дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 12. с. 15–19.
18. Лиханов, В. А., Россохин А. В., Олейник М. А., Рудаков Л. В. Улучшение экологических показателей дизеля с турбонaддyвом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2006. № 9. с. 8–10.
19. Лиханов, В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербург, 1999.
20. Лиханов, В. А. Улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения альтернативных топлив. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Киров, 1999.
21. Лиханов, В. А., Фоминых А. В., Копчиков В. Н. Работа дизеля на метаноле и рапсовом масле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 1. с. 3–5.
22. Лиханов, В. А., Копчиков В. Н., Фоминых А. В. Влияние углов опережения метанола и метилового эфира рапсового масла на образование оксидов азота в цилиндре дизеля // Транспорт на альтернативном топливе. 2015. № 3 (45). с. 51–54.
23. Лиханов, В. А., Полевщиков А. С. Определение оптимальных углов опережения впрыскивания топлив при работе дизеля на этаноле // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 5 (41). с. 62–64.
24. 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.
