Исследование содержания оксидов азота по нагрузочной характеристике газодизеля с турбонаддувом на номинальном режиме работы

Нагрузочные характеристики изменения содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 при работе по дизельному и газодизельному процессам на оптимальном для газодизельного процесса установочном угле опережения впрыскивания топлива (УОВТ) 11⁰ при n = 2400 мин^-1 на номинальной частоте вращения представлены на рис. 1 [1–6].

Из графиков, представленных на рис 1, видно, что с увеличением нагрузки содержание NO_x в ОГ при работе двигателя по дизельному процессу возрастает от 160 ppm при p_е = 0,12 МПа до 185 ppm при p_е = 0,88 МПа. Рост составляет 15,6 %. Содержание СН_х с увеличением нагрузки в целом снижается с 0,025 до 0,010 %, т. е. в 2,5 раза [7–13]. Содержание сажи по дизельному процессу с увеличением нагрузки возрастает с 0,9 до 2,6 ед. по шкале Bosch и, соответственно, увеличивается в 2,9 раза. Содержание СО изменяется с 0,035 до 0,047 %, или увеличивается на 34,3 % [14–18].

Рис. 1. Влияние применения природного газа на показатели токсичности ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при n = 2400 мин^-1 и Θ_впр = 11⁰  — дизельный процесс;  — газодизельный процесс

Из кривых, представленных на рис. 1, видно, что при работе на природном газе содержание NO_x в ОГ при работе двигателя по газодизельному процессу возрастает незначительно: от 165 ppm при p_е = 0,12 МПа до 170 ppm при p_е = 0,85 МПа, рост составляет 3 %. Содержание СН_х с увеличением нагрузки снижается с 1,6 до 0,2 %, или в 8 раз [19–22]. Содержание сажи по газодизельному процессу с увеличением нагрузки практически не изменяется и составляет 0,1 ед. по шкале Bosch на всем диапазоне нагрузок. Содержание СО уменьшается с 0,059 до 0,039 %, снижение составляет 51,2 % [23–27].

Анализируя изменения значений содержания токсичных компонентов в ОГ дизеля с турбонаддувом 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при установочном УОВТ 11⁰ на номинальной частоте вращения n = 2400 мин^-1, можно отметить следующее. Содержание оксидов азота в отработавших газах при работе по газодизельному процессу ниже, чем по дизельному, во всем диапазоне изменения нагрузок. Так при p_е = 0,84 МПа содержание NO_x снижается на 6,4 % (со 183 до 172 ppm). Снижение достигается уменьшением длительности процесса сгорания при работе на природном газе. Существенно снижается содержание в отработавших газах сажи при работе по газодизельному процессу на всем диапазоне нагрузок. На дизельном процессе максимальное содержание сажевых частиц составляет 2,5 ед. по шкале Bosch, а на газодизеле на 96 % меньше [28–32]. Это объясняется тем, что метан из всех топлив наименее склонен к образованию сажи. Вместе с тем необходимо отметить, что при работе по газодизельному процессу возрастает содержание в отработавших газах СО на малых и средних нагрузках. Однако с увеличением нагрузки содержание СО в отработавших газах при работе по газодизельному процессу снижается и при среднем эффективном давлении 0,7 МПа равняется содержанию СО в отработавших газах дизельного процесса, а при дальнейшем увеличении нагрузки лежит ниже значений дизельного процесса и при p_е = 0,84 МПа содержание СО при работе на КПГ равно 0,039 %, против 0,045 %, разница в 15,4 % [33–37].

Литература:

1.         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.

2.         Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.

3.         Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.

4.         Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.

5.         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.

6.         Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 156 с.

7.         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.

8.         Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.

9.         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.

10.     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.

11.     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.

12.     Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.

13.     Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 142–145.

14.     Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11. С. 235–238.

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

16.     Анфилатов А. А. Удельный эффективный расход топлива дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). С. 87–90.

17.     Анфилатов А. А. Изменения объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 15. C. 75–78.

18.     Анфилатов А. А. Эффективные характеристики дизеля при работе на метаноле и N = 1800 мин-1 // Потенциал современной науки. 2015. № 5 (13). С. 25–28.

19.     Анфилатов А. А. Содержание токсичных компонентов дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле // Молодой ученый. 2015. № 14. С. 120–123.

20.     Анфилатов А. А. Эффективные показатели дизеля при работе на дизельном топливе и метаноле в зависимости от частоты вращения // Потенциал современной науки. 2015. № 5 (13). С. 29–32.

21.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на номинальной частоте вращения в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 101–104.

22.     Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов в отработавших газах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.

23.     Лопатин С. О., Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 96–98.

24.     Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 6. С. 19–21.

25.     Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение токсических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 7. С. 6–7.

26.     Скрябин М. Л. Исследование мощностных и экономических показателей газодизеля с промежуточным охлаждением надувочного воздуха // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 59–62.

27.     Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.

28.     Скрябин М. Л. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала // Молодой ученый. 2015. № 11(91). С. 433–436.

29.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на экологические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на частоте вращения максимального крутящего момента // Молодой ученый. 2015. № 12(92). С. 312–314.

30.     Скрябин М. Л. Влияние отработавших газов автомобильного транспорта на окружающую среду // Молодой ученый. 2015. № 13. С. 185–187.

31.     Скрябин М. Л. Образование топливных оксидов азота в процессе горения углеводородного топлива // Молодой ученый. 2015. № 14. С. 186–188.

32.     Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки при работе на номинальной частоте вращения // Молодой ученый. 2015. № 15. С. 179–182.

33.     Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на эффективные показатели дизеля Д-245.7 в зависимости от изменения нагрузки // Молодой ученый. 2015. № 16. С. 228–230.

34.     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.

35.     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.

36.     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.

37.     Чувашев А. Н. Совмещённые индикаторные диаграммы дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле с ДСТ при установочном угле впрыскивания дизтоплива 34°. Молодой ученый. 2015. № 16 (96) С. 244–246.