Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 12
1.1. Перспективы применения этанола в дизелях 12
1.2. Особенности применения этанола в качестве моторного топлива для дизелей с использованием ДСТ 18
1.3. Анализ работ по применению этанола в дизелях с ДСТ 25
1.4. Особенности протекания рабочего процесса двигателя при работе на этаноле с использованием ДСТ 36
1.5. Особенности процессов воспламенения и горения этанола 44
1.6. Задачи исследования 52
2. Теоретическое исследование процессов смесеобразования в дизеле 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ 55
2.1. Особенности развития топливных факелов в цилиндре дизеля при работе на этаноле с ДСТ 55
2.2. Расчетная оценка влияния физических свойств топлив на характеристики впрыскивания и распыливания 64
2.3. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на этаноле с ДСТ 71
3. Методика исследования рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ 78
3.1. Объект испытаний 78
3.2. Методика исследования рабочего процесса дизеля воздушного охлаждения при работе на этаноле с ДСТ 79
3.3. Особенности экспериментальной установки, приборов и оборудования для исследования рабочего процесса дизеля при работе на этаноле с использованием ДСТ 83
3.4. Расчет выбросов вредных газообразных веществ 92
3.5. Методика обработки результатов исследований 93
4. Исследование рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ 97
4.1. Особенности распылителей, применяемых для подачи запальной порции ДТ при работе на этаноле с ДСТ 97
4.2. Исследование показателей рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив 100
4.3. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на индикаторные показатели, показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения 115
4.4. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения 121
4.4.1. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения в зависимости от изменения нагрузки 121
4.4.2. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на показатели процесса сгорания и характеристики тепловыделения в зависимости от изменения частоты вращения 132
4.5. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на мощностные и экономические показатели 123
4.5.1. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на мощностные и экономические показатели в зависимости от изменения нагрузки 138
4.5.2. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на мощностные и экономические показатели в зависимости от изменения частоты вращения 145
4.6. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на экологические показатели 148
4.6.1. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на экологические показатели в зависимости от изменения нагрузки 148
4.6.2. Влияние применения этанола в дизеле 24 10,5/12,0 с ДСТ на экологические показатели в зависимости от изменения частоты вращения 156
5. Экономическая оценка эффективности использования этанола с ДСТ в ка4естве моторного топлива в дизеле 24 10,5/12,0 160
Выводы и рекомендации 164
Литература 167
Приложение 189
- Особенности протекания рабочего процесса двигателя при работе на этаноле с использованием ДСТ
- Расчетная оценка влияния физических свойств топлив на характеристики впрыскивания и распыливания
- Методика исследования рабочего процесса дизеля воздушного охлаждения при работе на этаноле с ДСТ
- Исследование показателей рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблемы токсичности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности страны. Значимость и острота этой проблемы растет с каждым годом. Неизбежное истощение нефтяных месторождений, повышение мировых цен на нефть, непрерывное ужесточение требований к экологическим показателям транспортных двигателей (в частности, дизелей) вынуждают двигателестрои-телей искать замену традиционным нефтяным моторным топливам. Среди них важное место занимает этиловый спирт (этанол), для производства которого в промышленных масштабах имеются сырьевые ресурсы, в том числе возобновляемые (природный газ, каменный уголь, растительные остатки, бытовые отходы).
В соответствии с «Энергетической стратегией России на период до 2020 г.» (распоряжение Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. № 1234р) технический потенциал возобновляемых источников энергии составит около 4,6 млрд. тнэ (тонн нефтяного эквивалента, 1 тнэ = 41,868 ГДж) в год, т.е. в 5 раз превысит объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов России. При этом использование альтернативных топлив требует серьезных исследований, сконцентрированных на изучении особенностей протекания рабочего процесса. Особое внимание необходимо уделять переводу на альтернативные топлива дизелей, которые широко распространены.
Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА (г. Киров) на 2006...2010 гг. (номер государственной регистрации 01.2.006-09891).
Целью работы является исследование рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической камерой сгорания (КС) в поршне при работе на этаноле с двойной системой топливоподачи (ДСТ) и впрыскивании дизельного топлива (ДТ) (запального) через многоструйную форсунку.
Объект исследований. Дизель 24 10,5/12,0 (Д-21А1) воздушного охлаждения, производства ОАО «ВМТЗ» (г. Владимир), с полусферической КС в поршне, работающий на альтернативном топливе - этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.
Предмет исследования: мощностные, экономические и экологические показатели, процессы смесеобразования, сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеле 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.
Методы исследования: в работе нашли применение теоретические методы, базирующиеся на основных положениях классической теории двигателей, а также различные экспериментальные методы исследования, как хорошо известные, апробированные на практике, так и специально разработанные для решения поставленных задач, с привлечением экспериментальных данных, обобщением научной и специальной литературы. Достоверность результатов подтверждается применением современных методов и средств измерений, соблюдением стандартов, периодической поверкой и тарировкой приборов, анализом и контролем погрешностей измерений, для теоретических исследований - принятием обоснованных исходных данных и общепринятых закономерностей, сопоставлением результатов расчета и эксперимента, согласованием полученных результатов с известными.
Научную новизну работы представляют:
- результаты теоретических и лабораторно-стендовых исследований влияния применения этанола с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку на процессы смесеобразования, сгорания и характеристики тепловыделения, экологические, мощностные и экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в
поршне;
- расчет геометрических параметров факелов запальной порции ДТ и этанола в ци
линдре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и
впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;
расчет периода задержки воспламенения (ПЗВ) топлива в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;
рекомендации по применению этанола в качестве моторного топлива в дизеле 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.
Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской и Нижегородской государственных сельскохозяйственных академий, 4ебоксарском политехническом институте (филиале) Московского государственного открытого университета при чтении лекций, выполнении курсовых работ и дипломном проектировании для студентов, обучающихся по специальностям 110301, 190601, 190603 и 190600.62.
При работе дизеля на этаноле с ДСТ экономический эффект от снижения ущерба, наносимого токсичными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу с ОГ дизеля за счет применения альтернативного вида топлива - этанола (при годовой наработке 500 моточасов) составляет не менее 23838,81 руб. на 1 двигатель в год (в ценах 2011 года).
Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 12 конференциях: на 1-й, П-й, Ш-й и IV-й Международных научно-практических конференциях «Наука-Технология-Ресурсосбережение», 2009...2011 гг. (ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); 9-й межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Науке нового века-знания молодых», 2009 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Науке нового века-знания молодых», посвященной 80-летию Вятской ГСХА, 2010 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Науке нового века-знания молодых», 2011 г. (ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, г. Киров); ХІ-й, ХІІ-й и ХШ-й Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения», 2009...2011 гг. (ГОУ ВПО «Марийский ГУ», г. Йошкар-Ола); Международной молодежной научной конференции «XVII Туполевские чтения», 2009 г. (Казанский авиационный институт-КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань); Международной научно-практической конференции МГТУ им. Н.Э. Баумана «Двигатель-2010», посвященной 180-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г. (МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва);
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, включая монографию объемом 9,12 п.л., 2 статьи в журналах, входящих в «Перечень ... ВАК Минобразования и науки РФ» и статьи общим объемом 5,83 п.л., в т.ч. в сборниках трудов международных и всероссийских конференций опубликовано 13 статей. Без соавторов опубликовано 9 статей общим объемом 2,75 п.л.
На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:
- результаты теоретических и лабораторно-стендовых исследований влияния приме
нения этанола с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку на
процессы смесеобразования, сгорания и тепловыделения, экологические, мощностные и
экономические показатели дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне;
расчет геометрических параметров факелов запальной порции ДТ и этанола в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;
расчет ПЗВ ДТ и этанола в цилиндре дизеля 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку;
рекомендации по применению этанола в качестве моторного топлива в дизеле 24 10,5/12,0 с полусферической КС в поршне при работе на этаноле с ДСТ и впрыскивании ДТ (запального) через многоструйную форсунку.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 188 страницах, в том числе 137 стр. текста, содержит 44 рисунка и 7 таблиц. Список литературы изложен на 22 стр., включает 235 наименований, в том числе 28 на иностранных языках.
Особенности протекания рабочего процесса двигателя при работе на этаноле с использованием ДСТ
Проведенный анализ научно-исследовательских работ показывает, что улучшение эксплуатационных показателей дизелей при работе их на спиртах наблюдается при различном сочетании установочных УОВТ. Сочетание указанных углов зависит в первую очередь от формы КС, типа смесеобразования и ряда факторов, влияющих на показатели впрыскивания, смесеобразования и сгорания.
В частности анализ результатов исследований по изучению работы двигателя ТМ101С, упоминавшегося ранее, на этаноле показывает, что применение спирта весьма перспективно и эффективно. На рисунке 1.9, а представлены зависимости температуры ОГ и эффективной мощности в зависимости от частоты вращения КВ. На рисунке 1.9, б представлены зависимости эффективного к.п.д. и цикловой подачи топлива в зависимости от частоты вращения KB [216].
Результаты исследования показывают, что максимальное значение эффективной мощности как при работе на этаноле, так и при работе на ДТ составляет 202 кВт при частоте вращения 36,7 с 1. Значения мощности при работе на этаноле всей внешней скоростной характеристике практически совпадает с Ne при работе на ДТ, как это видно из рис. 1.9, а, где по оси абсцисс отложена частота п (с"1), по оси ординат слева - температура ОГ (С), справа - мощность Ne (кВт). Изменение остальных параметров по внешней скоростной характеристике показано на рис. 1.9, б, где по оси абсцисс отложена частота п (с"1), по оси ординат слева - эффективнй к.п.д. ге (%), справа - цикловая подача (мг/цикл).
Большой интерес представляют результаты исследования дизеля фирмы MWM, также упомянутого ранее [221]. Для соспоставления данных, получаемых при испытании дизеля, работающего на ДТ, и дизеля, работающего на этаноле с запальным ДТ, авторы вводят во втором случае так называемый приведенный удельный эффективный расход топлива Ье, представляющий собой отношение суммарного приведенного часового расхода топлива к развиваемой мощности. Суммарный приведенный часовой расход топлива оценивается как сумма часового расхода ДТ и часового расхода этанола, который умножается на отношение низшей теплоты сгорания этанола к теплоте сгорания ДТ. Введено понятие приведенного удельного расхода топлива р , определяемое как отношение указанного приведенного часового расхода то-плива к Vh за один цикл - мг/(дм -цикл).
При оптимизации параметров впрыска запального ДТ и этанола установлено, что наилучшие результаты получены при более ранней подаче запального топлива. Расходимость по углу опережения подачи этанола и ДТ при п = 2000 мин"1 составляет 15 п.к.в.
Авторы изучили влияние на показатели дизеля изменения УОВТ этанола в пределах от 30 до 50 п.к.в. до в.м.т. при п = 2000 мин"1 и постоянном опережении подачи запального топлива FBD = 43 п.к.в. до в.м.т. Результаты этих исследований представлены на рис. 1.10, где по оси абсцисс отложено начало подачи этанола FBA (град, п.к.в. до в.м.т.), а по осям ординат - Ьс (г/(кВт-ч)), pz (х 0,1 МПа), RB - дымность ОГ (ед. Bosch). На левом графике -параметры при работе на полной нагрузке, где р = 50 мг/(дм -цикл), а на правом - при частичной нагрузке, где р = 50 мг/(дм3-цикл).
Полученные результаты показывают, что оптимальный по расходу топлива УОВТ этанола только на частичных нагрузках имеет меньшее значение, чем угол опережения подачи запального ДТ. При полной нагрузке оптимальный УОВТ этанола составляет 47 п.к.в. до в.м.т. Максимальное значение р2 достигается при минимальном Ье, при этом оно выше, чем при работе на ДТ. Дымность ОГ имеет необычно малые значения и почти не зависит от угла опережения подачи этанола. Осциллограммы pz и подъема иглы при оптимальных по расходу топлива значениях опережения подачи этанола больше, чем опережение подачи ДТ, а при малых нагрузках оба угла опережения практически совпадают. Оптимальный конец подачи почти не зависит от нагрузки. Первая фаза подъема кривой давления в цилиндре определяется подачей запального ДТ.
Исходя из полученных результатов, были проведены исследования при УОВТ запального ДТ 37 п.к.в. до в.м.т. Результаты этих исследований показаны на рис. 1.10 штриховыми линиями. Видно, что при максимальной нагрузке оптимальный угол опережения подачи этанола, а следовательно, и смесеобразование, не изменяются, а более поздняя подача запального ДТ с уменьшенной задержкой воспламенения способствует улучшению рабочего процесса со снижением Ье и pz. При частичных нагрузках топливная экономичность ухудшается.
Так же установлено, что опережение подачи этанола по мере увеличения цикловой подачи запального топлива должно возрастать. В результате этого уменьшается потребность изменения опережения подачи этанола в зависимости от нагрузки. Это свидетельствует о возможности дизеля работать с постоянным опережением подачи ДТ и этанола, а при частичных нагрузках впрыск этанола может начинаться раньше впрыска запального ДТ. Следует учитывать, что оптимальное согласование между впрысками запального ДТ и этанола определяется преимущественно гидравлической системой впрыска запального топлива. Впрыск малого количества запального топлива форсункой с однодырчатым распылителем происходит с задержкой впрыска на 15 п.к.в. и с продолжительностью впрыска 20 п.к.в. Эти объясняется более ранняя подача запального топлива по сравнению со случаем работы двигателя по дизельному процессу.
Расчетная оценка влияния физических свойств топлив на характеристики впрыскивания и распыливания
Исследования [65...70, 128, 187, 188, 192, 235] показывают, что, не смотря на различия физических свойств, жидкости в газовой среде распространяются по очень сходным закономерностям.
Впрыскивание топлива должно осуществляться в определенные фазы рабочего цикла и строго по заданному закону, иметь очень малую длительность и направлять топливо в определенные области камеры сгорания.
Динамика подачи топлива достаточно полно оценивается так называемой характеристикой впрыска топлива в дифференциальной или интегральной формах: первая характеризует скорость поступления топлива в камеру сгорания, а вторая - долю впрыснутого топлива. Оценочным критерием является также продолжительность впрыскивания фвпр, показывающая время (в градусах поворота коленчатого вала), в течение которого топливо поступает в цилиндр [184,193].
Другим важным параметром, определяющим качество смесеобразования, являются угол распыла топливного факела, его дальнобойность (макросмешение) и дисперсность распыливания (микросмешение), а так же размеры сопловых отверстий: диаметр и соотношение его с длиной соплового канала, учитываемые при анализе развития факела распыливания и его структуры [84...86, 99, 100, 108, 152,192].
После того, как топливо впрыскивается в цилиндр, струи распадаются на отдельные потоки. Это происходит за определенный угол поворота коленчатого вала и далее капли достигают стенок КС. До распада, струя соответствует закону сохранения энергии, а начальная скорость Uo струи представляется следующим образом: где Cv- коэффициент расхода, зависящий от конструктивных особенностей распылителя [ 15 6... 160];
Рф и рг — соответственно среднее давление впрыскивания топлива форсункой и среднее давление газа в цилиндре в период впрыскивания, МПа, рт - плотность топлива, кг/м3.
После распада, реагирующее топливо ведет себя, как струи газа и следует закону сохранения момента. Скорость центральной струи: где рг - плотность газов в цилиндре, кг/м3, t - продолжительность впрыскивания, с.
В соответствии с теорией свободных турбулентных струй [2, 155], распределение скоростей в сечении струи возможно по выражению: где U - скорость топлива в точке с координатами (r,z) (см. рис. 2.2), м/с; се - коэффициент, учитывающий расширение топливного факела [159]. Из рисунка 2.2 видно, что угол 0 можно записать в виде:
Таким образом, выражение (2.3) запишется где Uo - начальная скорость топлива, м/с; dc - диаметр соплового отверстия, м; а - угол распыливания топливного факела, град; рт, Рв - соответственно плотность топлива и воздуха, кг/м ; tBnp - продолжительность впрыскивания, с.
Угол при вершине топливного факела для капель, находящихся на его поверхности с учетом осевой симметрии топливного факела можно записать: где ф - эмпирический коэффициент для закрытых форсунок при импульсном впрыскивании, Бф = 0,008 [160]; We-критерий Вебера, характеризующий соотношение сил поверхностного натяжения; М - критерий, характеризующий соотношение сил поверхностного на тяжения, инерции и вязкости; р - отношение плотностей воздуха и топлива в момент начала впрыскивания топлива. Критерий Вебера определяется из выражения
Методика исследования рабочего процесса дизеля воздушного охлаждения при работе на этаноле с ДСТ
Стендовые испытания дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с использованием ДСТ проводились в несколько этапов. Общая структурная схема исследования рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с использованием ДСТ представлена на рисунке 3.1. В основу методики исследований положен сравнительный метод [132,146].
На первом этапе предусматривалось снятие регулировочных характеристик, получение эффективных показателей, определение параметров рабочего процесса путем индицирования, определение токсичности и дымности ОГ на различных нагрузочных и скоростных режимах при работе на ДТ. На втором этапе, помимо подачи ДТ через дополнительную форсунку, осуществлялась подача этанола через штатную форсунку. Определение опти мальных регулировок по трем параметрам: - установочному углу опережения впрыскивания ДТ и этанола; - диаметру сопловых отверстий распылителя; - минимальному количеству запальной порции ДТ.
Так же предусматривается получение эффективных показателей, определение параметров рабочего процесса путем индицирования, определение токсичности и дымности ОГ дизеля на различных скоростных и нагрузочных режимах при работе на этаноле с ДСТ.
На третьем этапе проводился расчет факелов запальной порции ДТ и этанола, расчет ПЗВ при работе на этаноле с ДСТ.
Учитывая требования ГОСТ 18509-88, основными частотами вращения при исследованиях являлись: номинальная частота (п = 1800 мин"1) и частота максимального крутящего момента (п = 1400 мин"1).
Разработка модификации дизеля для работы на этаноле с использованием ДСТ предусматривала в первую очередь сохранение мощностных и экономических показателей, присущих серийному дизелю.
В ходе индицирования рабочего процесса дизеля при работе на этаноле с использованием ДСТ необходимым условием является сохранение одинаковых значений ре для каждого исследуемого скоростного и нагрузочного режимов. Величина ре определялась косвенным путем из показаний весового механизма нагрузочного устройства. Все характеристики (кроме регулировочных) снимались при оптимальных значениях установочных УОВТ. Одновременно со снятием характеристик проводилось индицирование рабочего процесса и анализ ОГ, а также отбор проб для определения дымности ОГ.
При проведении стендовых испытаний, монтаже оборудования и приборов, отборе проб ОГ и их анализе учитывались требования следующих ГОСТов: ГОСТ 10578-96 «Насосы топливные дизелей. Общие технические условия»; ГОСТ 10579-88 «Форсунки дизелей. Общие технические условия»; ГОСТ 15888-90 «Аппаратура дизелей топливная. Термины и определения»; ГОСТ 17.2.1.02-76 «Охрана природы. Атмосфера. Выбросы двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Термины и определения»; ГОСТ 17.2.2.01-84 «Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов.
Нормы и методы измерений»; ГОСТ 17.2.1.03-84 «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения»; ГОСТ 17.2.2.02-98 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин»; ГОСТ 17.2.2.05-97 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами тракторных и комбайновых дизелей»; ГОСТ - 18509-88 (СТ СЭВ 2560-80) «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний»; ГОСТ Р 17.2.2.07-2000 «Охрана природы. Атмосфера. Поршневые двигатели внутреннего сгорания для малогабаритных тракторов и средств малой механизации. Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами и дымности отработавших газов»; ГОСТ Р ИСО 8178-7-99 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами» [34...36, 38...43, 46, 47].Обработка индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля при работе на различных режимах осуществлялась с помощью ЭВМ по методике ЦНИДИ-ЦНИИМ [87,180].
Отбор и анализ проб ОГ производился с помощью автоматической сис-темы газового анализа АСГА-Т с соблюдением всех требований инструкции по эксплуатации [ 168... 170].
Исследование показателей рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 при работе на этаноле с ДСТ в зависимости от значений установочных углов опережения впрыскивания топлив
В соответствии с целью, задачами и методикой исследований были проведены стендовые испытания [132]. Исследования показали, что наилучшие результаты по расходу топлива получаются при одновременной подаче запальной порции ДТ и этанола. Величина запальной порции ДТ при работе на этаноле с ДСТ определялась путем уменьшения подачи ДТ до начала появления пропусков воспламенения, после чего она несколько увеличивалась до достижения устойчивой работы дизеля. В дальнейшем цикловая подача запального топлива фиксировалась и оставалась постоянной, а изменение нагрузочного режима велось только путем изменения подачи этанола. На рисунке 4.3 представлены графики изменения экономических показателей дизеля 24 10,5/12,0 при различных установочных УОВТ на номинальном режиме работы [64,207].
Изучение экономичности дизеля при работе на этаноле с ДСТ при установочном УОВТ 0Э = 34 показало, что минимальное значение ge при подаче этанола на установочном УОВТ 0Э = 34 наблюдается при впрыскива- , нии ДТ при установочном УОВТ 0ДТ = 30 (ge = 405 г/(кВт-ч)). Изменение угла впрыскивания ДТ 0дт в ту или иную сторону ведет к ухудшению показателей экономичности. Так, при установочных УОВТ 0ДТ = 34 и 0э = 34 значение составляет ge = 409 г/(кВт-ч), а дальнейшее увеличение угла впрыскивания ДТ до 0дТ = 38 и 0дт = 42 и неизменном 0Э = 34 значение расхода топлива составит ge = 415 г/(кВт-ч) и ge = 422 г/(кВт-ч) соответственно, т.е. увеличение ge от минимального, полученного при данном установочном УОВТ этанола (0э = 34) составляет 17 г/(кВт-ч), или 4,2 %. При уменьшении угла впрыскивания ДТ до 0дТ = 26 и 0Э = 34 значение составляет ge = 412r/(KBr4), т.е. увеличение ge от минимального, полученного при данном установочном УОВТ этанола (0э = 34) составляет уже 7 г/(кВт-ч).
При рассмотрении экономичности дизеля при работе на этаноле с ДСТ при установочном УОВТ 0Э = 38 следует, что минимальное значение ge при подаче этанола при угле 0Э = 38 наблюдается при впрыскивании ДТ 0дт = 38 и имеет значение ge = 405 г/(кВт-ч). Изменение угла впрыскивания 0дт в ту или иную сторону ухудшает показатели экономичности. При увеличении угла подачи ДТ до значения 0дт = 42 и 0Э = 38 показатель gC составит 433 г/(кВт-ч) и 413 г/(кВт-ч) соответственно, т. е. увеличение ge от минимального, полученного при данном установочном УОВТ этанола 0Э = 38, составляет 28 г/(кВт-ч) и 6 г/(кВт-ч) соответственно, что в процентном выражении составит 6,9 % и 1,5 % соответственно.
Рассматривая экономичность дизеля при работе на этаноле с ДСТ и установочном УОВТ 0Э = 30, можно отметить следующее. Минимальное значение ge при подаче этанола при установочном УОВТ 0Э = 30 наблюдается при угле впрыскивания ДТ 0дТ = ЗО и составляет ge = 402 г/(кВт-ч). При изменении установочного УОВТ 0дт в ту или иную сторону показатели экономичности ухудшаются. Так, при установочных УОВТ 0ДТ = 34 и 0Э = 30 значение составляет ge = 412r/(KBT-4). При дальнейшем увеличении угла впрыскивания ДТ 0ДТ = 38 и 0Э = 30 значение g = 422 г/(кВт-ч), т. е. увеличение ge от полученного при оптимальных значениях углов (0ДТ = 30 и 0Э = 30) составляет 19 г/(кВт-ч), или 4,7 %. При еще большем угле впрыскивания ДТ 0дт = 42 и 0Э = 30 значение возрастает до ge 432 г/(кВт-ч), т. е. увеличение ge от полученного при оптимальных значениях углов (0дт = 30 и 0Э = ЗО) составляет уже 30г/(кВт-ч), или 7,1 %. При уменьшении угла впрыскивания ДТ до 0дТ = 26 и 0Э = ЗО значение составляет geI = 409r/(KBT-4).
При работе дизеля на этаноле с ДСТ и установочном УОВТ 0Э = 26, отмечается существенный рост удельного эффективного расхода топлива при всех значениях углов опережения впрыскивания дизельного топлива. Минимальное значение ge при подаче этанола при установочном УОВТ 0Э = 26 наблюдается при впрыскивании ДТ при установочном УОВТ 0дт = ЗО и имеет значение g = 428 г/(кВт-ч). Изменение угла впрыскивания ДТ 0ДТ в ту или иную сторону ухудшает показатели экономичности. Так, при установочных УОВТ 0дт = 34 и 0Э = 26 значение составляет ge = 430 г/(кВт-ч). При дальнейшем увеличении угла впрыскивания ДТ 0ДТ = 38 и 0Э = 26 значение ge = 436 г/(кВт-ч), т.е. увеличение ge от полученного при оптимальных значениях углов (0ДТ = 30 и 0Э = 26) составляет 8 г/(кВт-ч), или 1,9 %. При дальнейшем увеличении угла впрыскивания ДТ 0ДТ = 42 и 0Э = 26 значение ge составит 444 г/(кВт-ч), т. е. увеличение ge от полученного при оптимальных значениях углов (0ДТ = 30 и 0Э = 26) составляет 16 г/(кВт-ч) или 3,7 %. При уменьшении угла впрыскивания ДТ до 0дг = 26 и 0Э = 26 значение составляет geS = 533 г/(кВт-ч). В случае уменьшения угла впрыскивания ДТ до 0дт = 26 и 0Э = 26 значение возрастает до ge = 444 г/(кВт-ч), т. е. увеличение ge от полученного при оптимальных значениях при углах (0ДТ = 30 и э = 26) составляет 16 г/(кВгч), или 3,7 %.
