В соответствии с методикой стендовых испытаний были проведены испытания дизеля 2Ч 10,5/12,0 по исследованию влияния метанола с ДСТ на его токсические показатели в зависимости от изменения нагрузки.
Изменение содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при работе на ДТ и на метаноле с ДСТ на номинальном режиме при частоте вращения n = 1800 мин-1 представлены на рис 1, а.
Из представленных графиков видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на ДТ при увеличении нагрузки содержание оксида углерода в ОГ изменяется с 0,08 % при ре = 0,127 МПа до 0,48 % при ре = 0,650 МПа. Увеличение составляет 83,3 %. Дымность ОГ при работе на ДТ возрастает с 2,1 ед. по шкале Bosch при ре = 0,127 МПа до 6,5 ед. по шкале Bosch при ре = 0,650 МПа, т. е. на 4,4 ед., или в 3,1 раза. Содержание СО2 в ОГ растет с 0,80 % при ре = 0,127 МПа до 4,0 % при ре = 0,650 МПа, т. е. в 5 раз. Содержание СНх в ОГ при изменении нагрузки увеличивается от 0,03 % при ре = 0,127 МПа до 0,19 % при ре = 0,650 МПа. Увеличение равно 6,3 раза. Содержание оксидов азота изменяется от 225 ppm при ре = 0,127 МПа до 380 ppm при ре = 0,650 МПа. При нагрузке ре = 0,55 МПа содержание NOx в ОГ имеет максимальное значение — 420 ppm.
При работе дизеля на метаноле с ДСТ при увеличении нагрузки с ре = 0,127 МПа до ре = 0,55 МПа содержание NOx в ОГ возрастает от 215 ppm до 285 ppm. При дальнейшем увеличении нагрузки до ре = 0,650 МПа содержание NOx снижается до 250 ppm. Содержание СНх в ОГ снижается с 0,28 % при ре = 0,127 МПа до 0,12 % при ре = 0,47 МПа. На максимальной нагрузке ре = 0,650 МПа содержание углеводородов возрастает до 0,23 %. Содержание СО2 в ОГ при увеличении нагрузки изменяется с 1,8 % при ре = 0,127 МПа до 4,5 % при ре = 0,650 МПа. Увеличение составляет 60 %. Дымность ОГ составляет 0,1 ед. по шкале Bosch при ре = 0,127 МПа и 1,3 ед. по шкале Bosch при ре = 0,650 МПа. Рост составляет 92,3 %. Относительное содержание СО в ОГ меняется по сложной зависимости: с увеличением нагрузки с 0,127 МПа до 0,5 МПа содержание СО снижается с 0,28 % до 0,20 %, затем наблюдается рост до 0,35 % при ре = 0,650 МПа.
При переходе работы с ДТ на метанол с ДСТ на частоте вращения n = 1800 мин-1 наблюдается снижение содержания оксидов азота и дымности ОГ. Так, при работе на ДТ ре = 0,127 МПа содержание NOx снижается с 225 ppm до 215 ppm при работе на метаноле с ДСТ, т. е. на 4,4 %. На нагрузке ре = 0,55 МПа содержание NOx снижается с 420 ppm при работе на ДТ до 285 ppm при работе на метаноле с ДСТ. При нагрузке ре = 0,65 МПа изменение составляет с 380 ppm до 250 ppm, или 34,2 %.
Дымность ОГ снижается с 2,1 ед. по шкале Bosch при работе на ДТ до 0,1 ед. по шкале Bosch при работе на метаноле с ДСТ при ре = 0,127 МПа. Снижение составляет 95 %. При ре = 0,650 МПа дымность ОГ снижается с 6,5 ед. до 1,3 ед. по шкале Bosch, т. е. на 80 %. Такое значительное снижение дымности ОГ дизеля при работе на метаноле с ДСТ можно объяснить тем, что метанол в своей молекуле имеет 50 % кислорода, который обеспечивает практически полное выгорание сажевых частиц в КС.
Содержание СО2 во всем диапазоне нагрузок выше при работе на метаноле с ДСТ, чем при работе на ДТ. На малых нагрузках (ре = 0,127 МПа) рост составляет с 0,8 % до 1,8 %, т. е. увеличивается в 2,25 раза. На максимальной нагрузке (ре = 0,650 МПа) рост составляет с 4,0 % до 4,6 %, т. е. на 15 %.
Изменение токсических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки при работе на ДТ и на метаноле с ДСТ на режиме максимального крутящего момента при частоте вращения n = 1400 мин-1 представлено на рис 1, б.
Из графиков видно, что при работе дизеля 2Ч 10,5/12,0 на ДТ на режиме максимального крутящего момента при увеличении нагрузки содержание оксида углерода в ОГ изменяется с 0,13 % при ре = 0,127 МПа до 0,45 % при ре = 0,635 МПа. Увеличение составляет 3,46 раза. Дымность ОГ при работе на ДТ возрастает с 2,45 ед. по шкале Bosch при ре = 0,127 МПа до 4,9 ед. при ре = 0,635 МПа, т. е. на 2,5 ед., или в 2 раза. Содержание СО2 в ОГ растет с 1,25 % при ре = 0,127 МПа до 3,8 % при ре = 0,635 МПа, т. е. в 3 раза. Содержание СНх в ОГ при изменении нагрузки увеличивается от 0,06 % при ре = 0,127 МПа до 0,36 % при ре = 0,635 МПа. Увеличение происходит в 6 раз. Содержание оксидов азота изменяется от 265 ppm при ре = 0,127 МПа до 420 ppm при ре = 0,635 МПа. При нагрузке ре = 0,53 МПа содержание NOx в ОГ имеет максимальное значение — 480 ppm.
При переходе работы с ДТ на метанол с ДСТ на частоте вращения n = 1400 мин-1 наблюдается снижение содержания оксидов азота и дымности ОГ. Так, при работе на ДТ при ре = 0,127 МПа содержание NOx снижается с 265 ppm до 245 ppm при работе на метаноле с ДСТ, т. е. на 7,5 %. На нагрузке ре = 0,53 МПа содержание NOx снижается с 480 ppm при работе на ДТ до 300 ppm при работе на метаноле с ДСТ. При нагрузке ре = 0,635 МПа изменения составляет от 420 ppm до 280 ppm, или 33,3 %.
а)
б)
Рис. 1. Влияние применения метанола на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с ДСТ при ΘДТ = 34º и ΘМ = 34º в зависимости от изменения нагрузки: а) при n = 1800 мин-1; б) при n = 1400 мин-1; ¾¾ дизельный процесс, ― ― ― метанол с запальным ДТ
Содержание СНх в ОГ при работе на метаноле с ДСТ выше, чем при работе на ДТ на малых и средних нагрузках. На малых нагрузках (при ре = 0,127 МПа) значения СНх составляют 0,22 % и 0,06 % соответственно. При ре = 0,53 МПа содержание СНх при работе на метаноле с ДСТ снижается до 0,10 %, а при работе на ДТ растет до 0,22 %. На максимальной нагрузке (ре = 0,635 МПа) значение содержания непредельных углеводородов составляет 0,14 % при работе на метаноле с ДСТ и 0,36 % при работе на ДТ.
Содержание СО2 во всем диапазоне нагрузок выше при работе на метаноле с ДСТ, чем при работе на ДТ. На малых нагрузках (при ре = 0,127 МПа) рост составляет с 1,2 % до 1,8 %, т. е. на 50 %. На максимальной нагрузке (при ре = 0,635 МПа) рост составляет с 3,8 % до 4,5 %, т. е. на 18 %.
Дымность ОГ снижается с 2,45 ед. при работе на ДТ до 0,2 ед. по шкале Bosch при работе на метаноле с ДСТ при ре = 0,127 МПа. Снижение составляет 91,8 %. При ре = 0,635 МПа дымность ОГ снижается с 4,9 ед. до 1,0 ед. по шкале Bosch, т. е. на 79,5 %. Такое значительное снижение дымности ОГ дизеля при работе на метаноле с ДСТ можно объяснить тем, что метанол в своей молекуле имеет 50 % кислорода, который обеспечивает практически полное выгорание сажевых частиц в зонах КС.
Содержание СО в ОГ на малых (при ре = 0,127 МПа) и средних (при ре = 0,45 МПа) нагрузках выше при работе на метаноле с ДСТ, чем при работе на ДТ. При ре = 0,127 МПа значения СО составляют 0,32 % и 0,13 % соответственно, т. е. растут в 2,46 раза. При увеличении нагрузки до ре = 0,635 МПа содержание СО в ОГ при работе на метаноле с ДСТ лежит ниже значений СО при работе на ДТ: 0,27 % и 0,45 % соответственно.
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., 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.
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. -167с.
5. 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) С. 340–343.
6. Чувашев А. Н. Характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на режиме максимального крутящего момента Молодой ученый. 2015. № 14 (94) С. 203–205.
7. Лиханов В. А., Чувашев А. Н. Показатели процесса сгорания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения частоты вращения Молодой ученый. 2015. № 15 (95) С. 109–111.
8. Чувашев А. Н. Характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ в зависимости от изменения нагрузки на номинальной частоте вращения коленчатого вала. Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Mеждунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — СПб.: Свое издательство, 2015. — С. 77–78.
9. Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.
10. Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.
11. Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.
12. 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.
13. Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.
14. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальное давление сгорания в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 117–120.
15. Анфилатов А. А. Влияние метанола на максимальную осредненную температуру цикла в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 120–123.
16. Анфилатов А. А. Влияние применения метанола на содержание оксидов азота в дизеле при изменении установочных УОВТ // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). с. 123–125.
