Результаты исследований влияния применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от установочного УОВТ

Изменение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от установочного УОВТ на режиме максимального крутящего момента (n = 1700 мин^-1, р_е = 0,69 МПа) представлено на рисунке 1. Для комплексной оценки влияния применения ЭТЭ на экологические показатели дизеля, рассмотрим содержание токсичных компонентов в ОГ при различных значениях установочного УОВТ на обоих видах топлива.

Как видно из графиков, при работе дизеля на режиме максимального крутящего момента на ДТ и значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 20º до ВМТ содержание диоксида углерода СO₂ в ОГ составляет 6,7 %, содержание несгоревших углеводородов СН в ОГ составляет 0,022 %. При работе на данном режиме содержание оксидов азота NO_x в ОГ составляет 887 ppm, содержание оксида углерода СО в ОГ составляет 0,26 %. Дымность ОГ составляет 3,0 ед. по шкале Bosch. При работе на ДТ и значении установочного УОВТ Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ содержание СO₂ в ОГ составляет 7,5 %, содержание несгоревших углеводородов СН в ОГ составляет 0,045 %. Содержание NO_x в ОГ составляет 1090 ppm, содержание оксида углерода СО в ОГ составляет 0,25 %. Дымность ОГ при Θ_{впр дт} = 23º до ВМТ снижается до значения 2,6 ед. по шкале Bosch. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 26º до ВМТ содержание СO₂ в ОГ составляет 7,4 %, содержание СН в ОГ составляет 0,048 %. При данном значении установочного УОВТ содержание оксидов азота NO_x в ОГ дизеля возрастает до значения 1180 ppm, содержание СО в ОГ возрастает до 0,27 %. Дымность ОГ составляет 2,8 ед. по шкале Bosch.

Анализ графиков показывает, что в случае увеличения установочного УОВТ до Θ_{впр дт} = 29º до ВМТ при работе на ДТ содержание СO₂ в ОГ снижается до значения 6,6 %, содержание СН в ОГ составляет 0,06 %. Содержание NO_x в ОГ несколько снижается и составляет 1150 ppm, а содержание оксида углерода СО в ОГ возрастает до 0,31 %. Дымность ОГ при Θ_{впр дт} = 29º до ВМТ увеличивается до 3,6 ед. по шкале Bosch.

Рис. 1. Изменение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ДТ и ЭТЭ в зависимости от установочного УОВТ при n = 1700 мин ^-1, р_е = 0,69 МПа: ¾ — ДТ; ― ― — ЭТЭ

Рассмотрим значения экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на ЭТЭ. При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 20º до ВМТ содержание СO₂ в ОГ составляет 8,6 %, содержание углеводородов СН в ОГ составляет 0,24 %. При работе на данном режиме содержание NO_x в ОГ составляет 715 ppm, содержание СО в ОГ составляет 0,17 %. Дымность ОГ составляет 1,0 ед. по шкале Bosch. При работе на ЭТЭ и значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 23º до ВМТ содержание СO₂ в ОГ составляет 8,9 %, содержание СН в ОГ составляет 0,18 %. Содержание NO_x в ОГ составляет 730 ppm, а содержание СО в ОГ составляет 0,15 %. Дымность ОГ при Θ_{впр этэ} = 23º до ВМТ снижается до 0,9 ед. по шкале Bosch. При значении установочного УОВТ Θ_{впр этэ} = 26º до ВМТ содержание диоксида углерода СO₂ в ОГ составляет 8,5 %, содержание несгоревших углеводородов СН в ОГ составляет 0,15 %. При работе на данном режиме содержание оксидов азота NO_x в ОГ составляет 830 ppm, содержание оксида углерода СО в ОГ составляет 0,18 %. Дымность ОГ при Θ_{впр этэ} = 26º до ВМТ составляет 1,3 ед. по шкале Bosch. При увеличении установочного УОВТ до Θ_{впр этэ} = 29º до ВМТ содержание СO₂ в ОГ снижается до значения 6,9 %, содержание СН в ОГ составляет 0,16 %. При Θ_{впр этэ} = 29º содержание оксидов азота NO_x в ОГ увеличивается до 975 ppm, содержание СО в ОГ также возрастает до 0,21 %. Дымность ОГ составляет 2,4 ед. по шкале Bosch.

Рассмотрим значения экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 при переходе с ДТ на ЭТЭ на режиме максимального крутящего момента при значении установочного УОВТ Θ_впр = 23º до ВМТ.

Анализ зависимостей показывает, что при работе на ДТ содержание диоксида углерода СO₂ в ОГ составляет 7,5 %, при переходе на ЭТЭ содержание СO₂ в ОГ составляет 8,9 %. Происходит увеличение в 1,2 раза. Содержание углеводородов СН при работе дизеля на ДТ равно 0,045 %, а при работе на ЭТЭ содержание СН составляет 0,18 %. Происходит увеличение в 4,0 раза. Концентрация оксидов азота NO_x в ОГ при работе дизеля на ЭТЭ ниже, чем при работе на ДТ. На режиме максимального крутящего момента содержание NO_x снижается с 1090 ppm при работе на ДТ до 730 ppm при работе на ЭТЭ. Происходит снижение содержания NO_x в 1,5 раза. Содержание СО в ОГ при работе на ЭТЭ ниже, чем при работе на ДТ: 0,15 % и 0,25 % соответственно. Происходит снижение в 1,7 раза. Дымность ОГ при работе на альтернативном топливе ЭТЭ значительно ниже, чем при работе на ДТ. На режиме максимального крутящего момента дымность ОГ снижается с 2,6 ед. по шкале Bosch при работе на ДТ до 0,9 ед. по шкале Bosch при работе на ЭТЭ. Происходит снижение дымности ОГ на 1,7 ед. по шкале Bosch.

Спирты характеризуются более высокой активностью при горении по сравнению с углеводородами. Основной причиной этого является диссоциация этанола в условиях высоких температур, которая ведет к образованию активных радикалов, облегчающих начало цепной реакции и активизирующих процесс окисления топлива. Диссоциация молекул спирта на радикалы при вводе его в зону горения приводит к значительному снижению концентрации сажи в продуктах сгорания.

Анализ регулировочных характеристик показал, что при переходе с ДТ на ЭТЭ при всех значениях установочного УОВТ наблюдается существенное снижение дымности ОГ, что связано с особенностями сгорания эмульгированного топлива в цилиндре дизеля. При работе дизеля 4Ч 11,0/12,5 на ДТ и ЭТЭ минимальные значения дымности ОГ достигаются при значении установочного УОВТ Θ_впр = 23º до ВМТ. Это утверждение справедливо при работе на номинальном режиме и на режиме максимального крутящего момента.

Литература:

1.       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.

2.       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.

3.       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.

4.       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.

5.       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.

6.       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.

7.       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.

8.       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.

9.       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.

10.   Лиханов В. А., Россохин А. В., Полевщиков А. С. Влияние этанола на показатели дизеля Д21А1 // Автомобильная промышленность. 2011. № 12. с. 26–27.

11.   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.

12.   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.

13.   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.

14.   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.