Исследование экологических показателей дизеля 4ч 11,0/12,5 при работе на этэ в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива

УДК 621.436

А. В. ЗОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 4Ч 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА ЭТЭ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ УСТАНОВОЧНОГО УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА

Ключевые слова: дизель, дымность, оксиды азота, токсичность, экологические показатели, этанол, этаноло-топливная эмульсия.

Аннотация. В данной статье рассмотрены экологические аспекты применения альтернативного топлива на распространенных двигателях, проблемы токсичности дизельных двигателей и возможность расширения топливной базы имеющихся современных дизелей. Статья содержит результаты исследований, проведенных на двигателе Д-240 (4Ч11,0/12,5), при работе на этаноло-топливной эмульсии. Представлено исследование применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизельного двигателя на различных установочных углах опережения впрыскивания топлива.

В Вятской ГСХА на кафедре ДВС на протяжении 30 лет проводятся исследования по применению спиртов в качестве альтернативного моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания [1, 2,

3].

В статье опубликованы частичные результаты исследований дизеля 4Ч 11,0/12,5 при использовании в качестве моторного топлива этаноло-топливной эмульсии (ЭТЭ).

В соответствии с методикой стендовых испытаний нами были проведены испытания дизеля 4Ч 11,0/12,5 по исследованию влияния применения ЭТЭ на экологические показатели в зависимости от изменения установочного УОВТ на номинальном режиме и режиме максимального крутящего момента.

Содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ для номинального режима работы (п = 2200 мин -1, ре = 0,63 МПа) и режима максимального крутящего момента (п = 1700 мин -1, ре = 0,69 МПа) представлено на рисунках 1, 2.

© Зонов А. В.

На рисунке 1 представлено содержание токсичных компонентов на номинальном режиме. Из графиков видно, что при работе на ДГ и значении установочного УОВT ©впр дт = 20o до ВMT содержание оксидов азота NOх в ОГ составляет 675 ppm, углеводородов СН в ОГ -0,040 %, СО2 - 4,85 %, СО - 0,40. При увеличении значения установочного УОВT до ©впр дт = 23o до ВMT содержание NOх в ОГ увеличивается до 920 ppm, количество СН в ОГ также увеличивается и составляет 0,054 %, содержание СО2 в ОГ увеличивается до значения 5,70 %, СО в ОГ принимает значение 0,58 %. При значении установочного УОВT ©впр дт = 26o до ВMT содержание NOх в ОГ достигает значения 961 ppm, СН - 0,060 %, СО2 в ОГ - 6,60 %, СО - 0,62 %. При значении установочного УОВT ©впр дт = 29o до ВMT содержание NOх в ОГ уже составляет 919 ppm, СН - 0,056 %, СО2 в ОГ достигает значения 5,20 %, СО в ОГ составляет 0,56 %.

При работе на ЭTЭ при значении установочного УОВT ©впр этэ = 20o до ВMT содержание NOх в ОГ составляет 610 ppm, СН в ОГ составляет 0,44 %, СО2 - 7,40 %, СО - 0,60 %. При увеличении значения установочного УОВT ©впр этэ = 23o до ВMT содержание NOх в ОГ увеличивается до значения 660 ppm, СН в ОГ уменьшается и составляет 0,30 %, СО2 в ОГ уменьшается до значения 7,20 %, СО принимает значение 0,46 %.

При значении установочного УОВT ©впр этэ = 26o до ВMT содержание NOх в ОГ составляет 730 ppm, СН - 0,24 %, СО2 - 7,40 %, СО в ОГ составляет 0,52 %. При значении установочного УОВT ©впр этэ = 29o до ВMT содержание NOх в ОГ достигает значения 824 ppm, СН -0,22 %, СО2 в ОГ составляет 4,80 %, СО в ОГ принимает значение 0,80 %.

На рисунке 2 представлено содержание токсичных компонентов на режиме максимального крутящего момента. Из графиков видно, что при работе на ,nT при значении установочного УОВT ©впр дт = 20o до ВMT содержание NOх в ОГ составляет 690 ppm, СН в ОГ -0,022 %, СО2 - 5,65 %, СО - 0,44 %. При увеличении значения установочного УОВT до ©впр дт = 23o до ВMT содержание NOх в ОГ увеличивается до значения 890 ppm, СН в ОГ составляет 0,054 %, СО2 в ОГ увеличивается до значения 6,05 %, СО в ОГ принимает значение

0,42 %.

При значении установочного УОВT ©впр дт = 26o до ВMT содержание NOх в ОГ достигает значения 980 ppm, СН - 0,048 %, СО2 в ОГ составляет 7,0 %, содержание СО в ОГ принимает значение 0,48 %. При значении установочного УОВT ©впр дт = 29o до ВMT количество NOх в

ОГ составляет 950 ppm, содержание СН - 0,068 %, СО2 в ОГ достигает значения б,4 %, СО в ОГ составляет 0,7S %.

со2,%

9.0

7.0

5.0

3.0

СНэтэ, %

0,60

0,40

0,20

20 23 26 29 (Хтш.

Рисунок 1 - Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ на номинальном режиме с частотой вращения коленчатого вала n = 2200 мин -1 и нагрузкой ре = 0,б3 МПа: ----------------------------ДТ;-------------ЭТЭ

При работе на ЭТЭ при значении установочного УОВТ ©впр этэ = 20° до ВМТ содержание NOx в ОГ составляет 515 ppm, СН в ОГ - 0,30 %, СО2 - 7,35 %, СО - 0,50 %. При увеличении значения установочного УОВТ до ©впр этэ = 23° до ВМТ содержание NOx в ОГ увеличивается до 530 ppm, количество СН в ОГ возрастает и составляет

G,3i %, СО2 в ОГ увеличивается до значения 7,65 %, СО в ОГ принимает значение G,34 %. При значении установочного УОВТ ©впр этэ = 26° до ВМТ содержание NOx в ОГ составляет 63G ppm, содержание СН -G,i8 %, количество СО2 в ОГ достигает значения 7,83 %, СО в ОГ составляет G,46 %. При значении установочного УОВТ ©впр этэ = 29° до ВМТ содержание NOx в ОГ достигает 775 ppm, количество СН -G,2G %, содержание СО2 в ОГ составляет 8,G %, количество СО в ОГ принимает значение G,96 %.

NO, ,ppm 1000 900 800 700 600 СО,% 0,80 0,60 0,40 0,20

СНДТ, % 0,06 0,04 0,02

сс 7

» — -t ! —  -- — >

с і

NO х / л >

г

: *

/ >

СО / у

< ( '

! "V.

1 ** }— >

>

(

СОа,%

9.0

7.0

5.0

3.0

снэт

0,30

0,20

0,10

%

20

23

26

29 Q=

Рисунок 2 - Влияние применения этаноло-топливной эмульсии на экологические показатели дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения установочного УОВТ в режиме максимального крутящего момента с частотой вращения коленчатого вала п = 1700 мин -1 и нагрузкой ре = 0,69 МПа:---------------------ДТ;------------ЭТЭ

Сравнивая оптимальные значения установочного УОВТ (оптимальный установочный УОВТ ©впр этэ = 23° до ВМТ для работы на ЭТЭ и ©впр дт = 23° до ВМТ для работы на ДТ), следует отметить, что на номинальном режиме при работе на ДТ содержание NOx в ОГ составляет 920 ppm, а при работе на ЭТЭ - 660 ppm, следовательно, содержание NOx в ОГ уменьшается на 28,3 %. Содержание СН в ОГ при работе на ДТ равно 0,054 %, а при работе на ЭТЭ - 0,30 %, т. е. содержание СН в ОГ существенно увеличивается. Количество СО2 в ОГ при работе на ДТ равно 5,7 %, а при работе на ЭТЭ - 7,2 %, т. е. увеличение составляет 20,8 %. Содержание СО в ОГ при работе на ДТ равно 0,58 %, а при работе на ЭТЭ - 0,46 %, т. е. происходит снижение на 20,7 %.

Сравнивая оптимальные значения установочных УОВТ, следует отметить, что на режиме максимального крутящего момента при работе на ДТ содержание NOx в ОГ составляет 890 ppm, а при работе на ЭТЭ - 530 ppm, т. е. содержание NOx в ОГ уменьшается на 40,4 %. Содержание СН в ОГ при работе на ДТ равно 0,054 %, а при работе на ЭТЭ - 0,31 %, т. е. содержание СН в ОГ увеличивается значительно. Содержание СО2 в ОГ при работе на ДТ равно 6,05 %, а при работе на ЭТЭ - 7,65 %, т. е. увеличение составляет 20,9 %. Содержание СО в ОГ при работе на ДТ равно 0,42 %, а при работе на ЭТЭ -0,34 %, т. е. происходит снижение на 19 %.

Таким образом, установочный УОВТ оказывает значительное влияние на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 4Ч 11,0/12,5 как при работе на ДТ, так и при работе дизеля на ЭТЭ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лиханов В. А., Романов С. А. Исследование рабочего процесса дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на метаноло-топливной эмульсии: монография / под общ. ред. В. А. Лиханова. Киров: Вятская ГСХА, 2010. 166 с.

2. Лиханов В. А. Снижение токсичности и улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения метанола. Киров: Вятская ГСХА, 2001. 212 с.

3. Чупраков А. И. Этанол как альтернатива нефтяным моторным топливам. // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Материалы II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука - Технология - Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. С.-Петербург - Киров: Российская академия транспорта-Вятская ГСХА, 2008. Вып. 5.

RESEARCH OF ECOLOGICAL INDICATORS DIESEL ENGINE 4H 11,0/12,5 AT WORK ON THE MIX OF ETHANOL AND FUEL DEPENDING ON CHANGE OF THE ADJUSTING CORNER OF THE ADVANCING OF INJECTION OF FUEL

Keywords: a diesel engine, emissions of a smoke, nitrogen connection, toxicity, ecological indicators, ethanol, an ethanol and fuel mix.

Annotation. In given article have considered ecological aspects of application of alternative fuel on widespread engines, problems of toxicity of diesel engines and possibility of expansion of fuel base of available modern diesel engines. Article contains results of researches which have spent on engine D-240 (4^11,0/12,5) at work on an ethanol and fuel mix. Research of application of a mix of fuel and ethanol on ecological indicators of the diesel engine on various adjusting corners of an advancing of injection of fuel is presented.

ЗОНОВ АНТОН ВАСИЛЬЕВИЧ - доцент кафедры «Начертательная геометрия и черчение», Вятский государственный университет, Россия, Киров, (antonzonov@yandex.ru).

ZONOV ANTON VASIL EVICH - the senior lecturer of chair «Descriptive geometry and plotting», Vjatka state university, Russia, Kirov, (antonzonov@yandex.ru).______________________________________