Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел Шустер Алексей Юрьевич

Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел
<
Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шустер Алексей Юрьевич. Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 / Шустер Алексей Юрьевич; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана].- Москва, 2010.- 171 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/3017

Содержание к диссертации

Введение

1. Особенности процесса смесеобразования в дизелях и физико-химические свойства топлив на основе растительных масел 13

1.1. Организация смесеобразования в дизелях 13

1.2. Биотоплива, используемые в дизельных двигателях, и их физико-химические свойства 31

1.3. Цель работы и задачи исследования 47

2. Расчетные исследования показателей транспортного дизеля с камерами сгорания различной формы 50

2.1. Программные комплексы для моделирования рабочего процесса дизелей 50

2.2. Расчетные исследования влияния формы и размеров камеры сгорания на показатели дизеля 65

3. Расчетные исследования показателей транспортного дизеля при варьировании углом опережения впрыскивания топлива 81

3.1. Анализ влияния угла опережения впрыскивания топлива на показатели транспортного дизеля 81

3.2. Расчетные исследования влияния УОВТ на показатели дизеля, работающего на дизельном топливе и на биотопливах на основе растительных масел 89

3.3. Методика оптимизации значений угла опережения впрыскивания топлива дизеля, работающего на смесевых биотопливах 94

4. Совершенствование показателей дизеля путем использования многокомпонентных смесевых биотоплив 108

4.1. Необходимость совершенствования показателей дизеля, работающего на смесевых топливах на основе растительных масел 108

4.2. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на многокомпонентных смесевых топливах 113

4.3. Разработка методики оптимизации состава многокомпонентных биотоплив для дизеля 124

Основные выводы и заключение 128

Список литературы 131

Приложения 146

Введение к работе

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью поиска альтернативных сырьевых ресурсов для получения моторных топлив для транспортных дизелей. Наиболее привлекательными являются топлива, получаемые из возобновляемых сырьевых ресурсов, в частности из растительных масел. Для условий европейской части России наиболее подходящей масличной культурой является рапс. Использование рапсового масла в качестве топлива для дизелей осложняется отличиями физико-химических свойств этого масла от свойств товарного ДТ, но и эти смеси по своим свойствам заметно отличаются от свойств ДТ. Эти отличия могут быть скомпенсированы путем использования многокомпонентных смесевых биотоплив, представляющих собой смеси традиционного дизельного топлива с рапсовым маслом с добавлением небольшого количества бензина. Наличие маловязкого легкоиспаряющегося бензина в указанных смесях позволяет заметно снизить вязкость смесевого топлива и приблизить ее к вязкости стандартного ДТ, а также облегчить проблемы холодного пуска двигателя и закоксовывания распыливающих отверстий форсунки.

Для адаптации транспортного дизеля к работе на многокомпонентных смесевых биотопливах необходимо оценить влияние формы и размеров КС на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ, а также оптимизировать состав смесевых многокомпонентных биотоплив и значения УОВТ. Результаты этих исследований могут быть использованы при разработке комплекса мероприятий, обеспечивающих перспективные требования к токсичности ОГ при достижении повышенных показателей дизелей по топливной экономичности.

Цель работы: совершенствование эксплуатационных показателей транспортного дизеля, работающего на двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотопливах на основе растительных масел.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов. С помощью теоретических методов проведены расчетные исследования показателей дизеля, имеющего КС различной формы и размеров и работающего с различными УОВТ. Экспериментальная часть работы заключалась в определении показателей дизеля, работающего на многокомпонентных биотопливах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан способ совершенствования эксплуатационных показателей транспортного дизеля, заключающийся в использовании многокомпонентных смесевых биотоплив сна основе растительных масел с добавкой бензина;

- установлена степень влияния формы и размеров камеры сгорания на показатели дизеля, работающего на смесевых биотопливах;

- разработана методика оптимизации состава многокомпонентных смесевых биотоплив и значений УОВТ с учетом показателей топливной экономичности и токсичности ОГ.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются:

- использованием современных методик расчета параметров рабочего процесса дизеля;

- совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований, полученных при испытаниях на развернутом двигателе.

Практическая ценность состоит в том, что:

- проведенные расчетные исследования дизеля, работающего на смесевых биотопливах, позволили сформулировать практические рекомендации по выбору формы и размеров камеры сгорания транспортного дизеля;

- проведенные экспериментальные исследования дизеля, работающего на многокомпонентных смесевых биотопливах, подтвердили эффективность использования этих топлив в отечественных транспортных дизелях.

- разработанная методика оптимизации показателей дизеля позволила сформулировать практические рекомендации по выбору состава многокомпонентных смесевых биотоплив и значений УОВТ.

Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ кафедры «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также лаборатории «Автоматика» НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследований внедрены в МГАУ им. В.П. Горячкина и в ЗАО «НЗТА».

Апробация работы:

Диссертационная работа заслушана и одобрена на совместном заседании кафедр «Поршневые двигатели» и «Теплофизика» в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2010 г.

По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады:

- на межотраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития поршневых ДВС», посвященной 100-летию профессора П.А. Истомина, 20 июня 2008 г., Санкт-Петербург, СПбГМТУ;

- на международной научно-технической конференции «4-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе», 29-30 января 2009 г., Москва, ГТУ «МАДИ»;

- на Всероссийском научно техническом семинаре (ВНТС) им. проф. В.И. Крутова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2008, 2009 и 2010 г.г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 6 статей (из них 5 – списку ВАК) и 4 материала конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 171 страница, включая 146 страниц основного текста, содержащего 39 рисунков, 18 таблиц. Список литературы включает 142 наименования на 15 страницах. Приложение на 25 страницах включает листинги исходных данных для расчета и результатов расчета показателей дизеля с использованием программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК, а также документы о внедрении результатов работы.

Биотоплива, используемые в дизельных двигателях, и их физико-химические свойства

В настоящее время более 20 стран мира производят жидкое биотопливо из различного растительного сырья. Среди этих биотоплив - растительные масла, продукты их переработки, биоэтанол, биометанол, биодиметиловый эфир, биометил-/и/?/я-бутиловый эфир (биоМТБЭ), биоэтил-трет-бутиловый эфир (биоЭТБЭ), синтетические биотоплива, биогаз, биоводород [27,31,72,81,86]. Но при этом физико-химические свойства топлив, получаемых из растительных масел, ближе к свойствам стандартного дизельного топлива. Поэтому именно дизельные двигатели в большей степени приспособлены к работе на растительных маслах и продуктах их переработки.

Наибольшее промышленное значение имеют следующие виды масел: бобовое (соевое), пальмовое, рапсовое, подсолнечное, арахисовое, хлопковое, кокосовое, кукурузное (маисовое), кунжутное (сезамовое), касторовое, конопляное, льняное, маковое, миндальное (рис. 1.8). Объем производства растительных масел в мире к 2000 г. достиг уровня 80 млн. тонн в год [27,50]. Выработка только четырех из них - соевого, рапсового, подсолнечного и пальмового составила 39,6 млн. тонн в год. С одного гектара посевных площадей получают 1000-1500 кг семян рапса (до 1000 кг метилового эфира), 1600-2700 кг бобов сои, 2400-3200 кг семян подсолнечники [57,87]. Семена масличных культур содержат следующее количество растительных масел (в % на абсолютно сухое вещество): подсолнечник - 29-57 %, соя - 1 5-26 %, лен масличный - 35-52 %, горчица - 20-45 %, арахис - 41-57 %, рапс -35-50 %, кунжут - 50-56 %.

По удельному весу в общемировом производстве растительных масел, и соответственно, по их потреблению, можно утверждать, что рапс является одной из самых перспективных культур. Рапс - однолетнее растение семейства крестоцветных. Известны две формы рапса - яровой и озимый. В мировом сельском хозяйстве рапс занимает прочные позиции как одна из основных масличных культур. В 90-е годы его посевы составляли 20-27 млн. гектаров или около 9-12 % от общей площади посевов масличных культур в мире. Площади посевов рапса уступают только таким важнейшим масличным культурам, как соя (29-33 % от площади посевов масличных культур) и хлопчатник (15-19 %) и превосходят посевные площади подсолнечника (9-10 %). В некоторых странах Западной Европы посевные площади рапса достигают 20 % площади пахотных земель. Причем, если в Азии рапс выращивается, в основном, для пищевого использования, то в Северной Америке и, особенно, в Европе - для получения биодизельного топлива.

Высокими темпами развивается переработка рапса. Главные регионы мира по производству семян рапса - Азия (46,8 % мирового производства), Европа (30,3 %), Северная Америка (19,2 %). Мировое производство РМ в последние годы превысило 12 млн. тонн в год и составило более 12 % от мирового объема производства растительных масел (3-е место после производства соевого и пальмового масел). Почти четверть мирового производства рапсового масла приходится на Китай (3,0 млн. тоны в год), далее следуют Индия (1,9 млн. т), Германия (1,7 млн. т), Канада (1,5 млн.т). При этом урожайность семян озимого рапса составляет 10-30 ц/га, ярового - 8-15 ц/га.

Более целесообразно производство рапсового масла (РМ) из озимого рапса. Схема переработки семян рапса и производства РМ и моторных топ-лив на его основе представлена на рис. 1.9 [27]. Получаемое при такой переработке РМ может быть использовано как самостоятельное топливо для дизелей, в смесях различного состава со стандартным дизельным топливом или переработано в метиловый эфир1 рапсового масла (МЭРМ) или этиловый эфир рапсового масла [27,85,134]. Последние, в свою очередь, используются или как «чистое» биотопливо, или как смесевое (в смеси с дизельным топливом) [68,124,125]. МЭРМ получают в результате прямой этерификации жирных кислот рапсового масла с метиловым спиртом (метанолом) при температуре 80-90 С в присутствии катализатора - гидроксида калия (едкого калия). При этерификации из 1040 кг РМ и 144 кг метанола получают 1 тонну МЭРМ и около 200 кг глицерина. Недостатками МЭРМ являются его большая стоимость и повышенная химическая активность. Поэтому в двигателях, адаптированных к работе на МЭРМ или его смесях с ДТ, используются материалы, устойчивые к воздействиям этих топлив [123].

Для оценки возможности использования растительных масел и топлив на их основе в дизелях необходимо рассмотреть их физико-химические свойства. Растительные масла состоят главным образом (на 95-97 %) из триацилглицеринов - органических соединений, сложных полных эфиров глицерина, а также моно- и диацилглицеринов. Ацилглицерины, в свою очередь, содержат в своем составе молекулы различных жирных кислот, связанных с молекулой глицерина C3Hs(OH)3 [78,115].

Расчетные исследования влияния формы и размеров камеры сгорания на показатели дизеля

Одним из наиболее значимых процессов дизельных двигателей является процесс смесеобразования [2,10,53,94]. Значимость этого процесса обусловлена тем, что именно качественное смесеобразование позволяет реализовать самовоспламенение рабочей смеси при сравнительно невысокой температуре в КС дизельного двигателя. В дизелях с неразделенными и полуразделенными КС при смесеобразовании необходимо обеспечить равномерное распределение топлива по объему КС, требуемую мелкость распыливания топлива, минимизировать долю топлива, попадающего на относительно холодные стенки КС, подготовить рабочую смесь к самовоспламенению [5,59,70,73,82]. В связи с этим к системам топливоподачи предъявляются достаточно жесткие требования цо закону подачи, давлениям впрыскивания, геометрическим характеристикам струй, размерам капель топлива [8,15,35,47,75,106]. При этом характеристики процесса впрыскивания и распыливания топлива должны быть согласованы с формой и размерами КС. Поэтому проводятся многочисленные исследования по выбору и оптимизации геометрических характеристик КС дизельных двигателей [1,9,39-43,74,99,102,126]. Но следует отметить, что КС, оптимизированная для рабо ты на дизельном топливе, может оказаться не оптимальной для работы на альтернативных топливах [12,13,116,]. Это связано, в первую очередь, с отличиями физико-химических свойств альтернативных топлив от аналогичных свойств дизельного топлива [3,11,79]. Такие отличия свойств биотоплив на основе растительных масел и традиционного дизельного топлива приводят к трансформации процесса смесеобразования и последующих процессов самовоспламенения и сгорания, ухудшению показателей топливной экономичности и токсичности ОГ [27,129,130,132,133]. Таким образом, одной из первоочередных задач адаптации дизелей к работе на смесевых биотопливах является оптимизация геометрических характеристик КС.

Как отмечено выше, к работе на биотопливах на основе растительных масел наиболее адаптированы дизели, имеющие полуразделенные КС. Такие КС широко применяются в зарубежных транспортных и автотракторных дизелях. Полуразделенные камеры сгорания имеют и отечественные двигатели -дизели Д-21 (2 Ч 10,5/12) и Д-144 (4 Ч 10,5/12) Владимирского тракторного завода, дизели СМД-14Н (4 Ч 12/14) и СМД-60 (6 ЧН 13/11,5) Харьковского завода «Серп и молот», дизель ЯМЗ-238 (8 ЧН 13/14) Ярославского моторного завода, дизели А-41 и А-90 ТК (8 ЧН 16,5/17) Алтайского моторного завода и др. С неразделенной камерой сгорания типа Гессельман выполнен двигатель В-30Б (8 ЧН 15/18) производства Челябинского тракторного завода. Камеры сгорания этих двигателей, а также КС некоторых других отечественных автотракторных дизелей представлены на рис. 2.4 [108].

Характерной является организация процесса смесеобразования в дизеле типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) Минского моторного завода, имеющем полуразделенную камеру сгорания типа ЦНИДИ. В этом двигателе организовано объемно-пленочное (пристеночное) смесеобразование с частичным попаданием топливного факела на боковые стенки КС, прилегающие к горловине. Камера сгорания типа ЦНИДИ выполнена с диаметром горловины с/,.=38 мм, наибольшим диаметром камеры с/ктах=62 мм и глубиной /гк=29 мм (рис. 2.5). Подача топлива осуществляется на горячие кромки горловины и внутренние стенки камеры сгорания вблизи горловины, что обеспечивает стабильное воспламенение биотоплива. Характерная особенность этой КС состоит в том, что диаметр горловины составляет примерно 30% от диаметра поршня. В результате на такте сжатия в КС наблюдается выраженное торообразное вихревое движение воздуха, что помогает улучшить качество процесса смесеобразования.

Оценка влияния формы КС на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ дизелей, работающих на смесевых биотопливах, а также оптимизация формы КС, проведена с использованием описанного выше программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК, разработанного в МГТУ им. Н.Э. Баумана и предназначенного для расчетных исследований рабочих процессов двух- и четырехтактных ДВС без наддува и с турбонаддувом.

В качестве объекта расчетных исследований выбран дизель типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) производства Минского моторного завода. Некоторые параметры дизеля представлены в табл. 2.

Расчетные исследования влияния УОВТ на показатели дизеля, работающего на дизельном топливе и на биотопливах на основе растительных масел

Расчетные исследования показателей дизеля, работающего с различны-ми УОВТ на дизельном топливе и на биотопливах на основе рапсового масла, проведены с использованием описанного в разделе 2.1 программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК. В качестве объекта расчетных исследований выбран дизель типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) с КС типа ЦНИДИ, показанной на рис. 2.5. Некоторые параметры исследуемого дизеля приведены в табл. 2.

Дизель типа Д-245.12С оснащен распылителями типа DOP 119 5 534 фирмы Motorpal (Чехия). Эти распылители имеют иглу с диаметром направляющей части dmnp=5 мм и с максимальным ходом /ги=0,3 мм. Расположение распыливающих отверстий распылителей Motorpal DOP 119 S 534 приведено в табл. 4.

Математическое моделирование рабочего процесса дизеля Д-245.12С при различных УОВТ проведено при его работе на стандартном дизельном топливе и на смесевом биотопливе, содержащем 80%) ДТ и 20% РМ. Некоторые физико-химические свойства этих топлив представлены в табл. 5.

При расчетах показателей дизеля Д-245.12С с использованием программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК исследовался номинальный режим (режим максимальной мощности) при частоте вращения «-2400 мин"1 с объемной цикловой подачей топлива 7U—80 мм3 или массовой подачей gn=67 мг. При расчетных исследованиях задавался закон подачи, формируемый кулачками ТНВД модели PP4M10U1/, представленный в табл. 6. Было принято, что закон подачи, формируемый при работе на дизельном топливе, справедлив и для случая работы на указанном смесевом биотопливе (80% ДТ и 20% РМ).

Как отмечено в разделе 2.2 на номинальном режиме работы дизеля Д-245.12С штатный статический УОВТ, определяемый на выходе из штуцера ТНВД, равен 0=13 п.к.в. до ВМТ. При этом действительный (динамический) УОВТ, соответствующий моменту начала подъема иглы форсунки, уменьшается по сравнению с установочным УОВТ на время прохождения волны давления по нагнетательному трубопроводу от ТНВД до форсунки. Такое запаздывание впрыскивания топлива на номинальном режиме составляет А0=6 п.к.в., то есть динамический УОВТ равен при этом втн=1 п.к.в. до ВМТ. В табл. 9 приведено соответствие исследованных статических 6 и динамических 0дИН УОВТ на номинальном режиме работы дизеля Д-245.12С.

Аналогичные расчетные исследования проведены и для дизеля Д-245.12С, работающего на смеси .80% ДТ и 20% РМ. Результаты этих исследований, представленные в табл. 10 и на рис. 3.9, свидетельствуют о том, что при работе на смесевых биотопливах оптитум по топливной экономичности смещается в область более ранних впрыскиваний. Для смеси 80%о ДТ и 20%о РМ оптимальный с точки зрения топливной экономичности УОВТ составляет 94

По рис. 3.9 следует отметить известное противоречие, возникающее при минимизации основных показателей токсичности ОГ дизелей - дымности ОГ Кх и содержании в ОГ оксидов азота CNox [17,58]. С уменьшением УОВТ эмиссия оксидов азота снижается, а выброс сажи (дымность ОГ) - увеличивается. Таким образом, основные показатели топливной экономичности и токсичности ОГ исследуемого дизеля находятся в сложной противоречивой зависимости от УОВТ. Это противоречие усугубляется многорежимностью работы транспортных дизелей, поскольку характер зависимости от УОВТ удельного эффективного расхода топлива ge (эффективного КПД ле), дымности ОГ Кх и концентрации в ОГ оксидов азота Смох изменяется при смене скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля [17,58]. Таким образом, задача оптимизации значений УОВТ в дизеле, работающем на смесевых био-топливах на основе растительных масел, является многокритериальной оптимизационной задачей, не имеющей строгого аналитического решения.

Экспериментальные исследования дизеля, работающего на многокомпонентных смесевых топливах

Оценка влияния состава многокомпонентных биотоплив на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ проведена при экспериментальных исследованиях дизеля Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) с КС типа ЦНИДИ (см. рис. 2.5). Этот дизель производства Минского моторного завода (ММЗ) предназначен для малотоннажных грузовых автомобилей ЗиЛ-5301 «Бычок», а его модификации - для автобусов Павловского автомобильного завода (ПАЗ) и тракторов «Беларусь» Минского тракторного завода (МТЗ). Некоторые параметры этого дизеля приведены в табл. 2.

Дизель исследовался на моторном стенде АМО «ЗиЛ» на режимах внешней скоростной характеристики и 13-ступенчатого испытательного цикла Правил 49 ЕЭК ООН (см. рис. ЗЛО) с установочным УОВТ 9=13 поворота коленчатого вала до ВМТ и неизменным положением упора дозирующей рейки (упора максимальной подачи топлива). Моторный стенд был оборудован комплектом необходимой измерительной аппаратуры. Дымность ОГ измерялась с помощью ручного дымомера МК-3 фирмы Hartridge (Великобритания) с погрешностью измерения ±1%. Концентрации NOx, СО, СНЧ в ОГ определялись газоанализатором SAE-7532 японской фирмы Yanaco с погрешностями измерения указанных компонентов ±1%.

На первом этапе исследований были проведены испытания дизеля Д-245.12С на режимах внешней скоростной характеристики на чистом ДТ, а также на смеси 85% ДТ, 5% РМ и 10% бензина АИ-80 (биотопливо № 1) и смеси 70% ДТ, 20% РМ и 10% бензина АИ-80 (биотопливо № 2). Как отмечено выше, исследуемые многокомпонентные биотоплива имеют физические свойства, близкие к свойствам ДТ. Поэтому при испытаниях отмечена слабая зависимость часового расхода топлива GT от вида топлива (рис. 4.2). В то же время, из-за наличия в молекулах РМ атомов кислорода отмечено некоторое увеличение коэффициента избытка воздуха а при работе на многокомпонентных биотопливах. Но при этом теплотворная способность многокомпонентных биотоплив оказалась ниже теплотворной способности ДТ (см. табл. 16). Это привело к тому, что при использовании этих биотоплив удельный эффективный расход топлива ge оказался несколько выше, чем при работе на ДТ. В частности, при переходе с ДТ на биотоплива №1 и № 2 на режиме максимальной мощности с частотой вращения /7=2400 мин"1 удельный эффективный расход топлива ge увеличился от 246,8 г/(кВт-ч) до 249,2 г/(кВт-ч) и 254,6 г/(кВт-ч), а на режиме максимального крутящего момента при «=1600 мин"1 - от 222,6 г/(кВт-ч) до 225,5 г/(кВт-ч) и 228,4 г/(кВт-ч). При этом снижение эффективного КПД дизеля на этих режимах не превысило 1% (табл. 17). В результате уменьшения удельного эффективного расхода топлива gc при работе на многокомпонентных биотопливах мощностные показатели дизеля несколько снизились (см. рис. 4.2).

Наличие в молекулах РМ атомов кислорода привело к заметному уменьшению дымности ОГ при работе дизеля на многокомпонентных био-топливах. Так, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин"1 переход с ДТ на биотоплива №1 и № 2 сопровождался снижением дымности ОГ Кх от 14,5 % до 14,0 % и 12,5% по шкале Хартриджа, а на режиме максимального крутящего момента при «=1600 мин 1 - от 20,0 % до 17,0 % и 15,5%.

Тип топлива оказывает заметное влияние на концентрацию в ОГ оксидов азота CNOX (СМ. рис. 4.4). На режиме холостого хода при /7=900 мин"1 переход с ДТ на биотоплива № 1 и № 2 привел к снижению Смо\ ОТ 0,0150 % до 0,0115 %, на режиме максимального крутящего момента при «=1600 мин"1 от 0,0680 % до 0,0650 % и 0,0575%, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин"1 - с 0,0605 % до 0,0565 % и 0,0550%. Такое снижение содержания в ОГ оксидов азота при работе на многокомпонентных биотопливах обусловлено уменьшением их теплотворной способности по сравнению с ДТ, увеличением коэффициента избытка воздуха а и, как следствие, снижением максимальных температур сгорания.

От типа топлива зависит и содержание в ОГ монооксида углерода С со (см. рис. 4.5). На режиме холостого хода при «=900 мин" переход с ДТ на биотоплива № 1 и № 2 привел к снижению С со от 0,0330 % до 0,0285 % и 0,0325 %, на режиме максимального крутящего момента при «=1600 мин"1 с 0,0315 % до 0,0285 %, на режиме максимальной мощности при «=2400 мин"1 - к изменению концентраций Ссо т 0,0170 % до 0,0165 % и 0,0180 %. Причем, наименьшие концентрации Ссо на указанных режимах имели место при работе на биотопливе № 1.

Тип топлива оказывает заметное влияние на концентрацию в ОГ несгоревших углеводородов Сснх (см. рис. 4.6). На режиме холостого хода при «=900 мин"1 переход с ДТ на биотоплива № 1 и 2 привел к увеличению концентрации Сснх от 0,0190 % до 0,0235 % и 0,0246 %, на режиме максимального крутящего момента при «=1600 мин"1 от 0,0073 % до 0,0106 % и 0,0116 %, на режиме максимальной мощности дизеля при «=2400 мин - от 0,0100 % до 0,0103 % и 0,0112 %. Такой рост выбросов несгоревших углеводородов объясняется наличием в исследуемых многокомпонентных биотопливах легких бензиновых фракций с температурами выкипания от 40 до 160 С, которые отсутствуют в штатном дизельном топливе.

Похожие диссертации на Совершенствование показателей транспортного дизеля путем использования двухкомпонентных и многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел