Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы использования топлив растительного происхождения в дизелях ..12
1.1. Виды растительных масел и топлив на их основе 12
1.2. Физико-химические свойства растительных масел и топлив на их основе 18
1.3. Использование растительных масел в качестве топлива для дизелей 31
1.4. Цель работы и задачи исследования 41
2. Оптимизация состава смесевого биотоплива для транспортного дизеля 44
2.1. Экспериментальные исследования дизеля, работающего на различных смесевых биотопливах 44
2.2. Сравнительный анализ альтернативных топлив для дизелей 65
Основные результаты и выводы по второй главе 88
3. Совершенствование процессов распыливания топлива и смесеобразования в дизелях, работающих на смесевых биотопливах 89
3.1. Математическая модель процесса распыливания топлива в дизелях 89
3.2. Расчет динамики развития струй распыливаемых растительных масел и топлив на их основе 110
3.3. Улучшение качества смесеобразования путем совершенствования конструкции распылителей форсунок 118
Основные результаты и выводы по третьей главе 136
4 Список основных обозначений
- Физико-химические свойства растительных масел и топлив на их основе
- Использование растительных масел в качестве топлива для дизелей
- Сравнительный анализ альтернативных топлив для дизелей
- Расчет динамики развития струй распыливаемых растительных масел и топлив на их основе
Введение к работе
Одной из наиболее актуальных проблем современного двигателестрое-ния является проблема поиска моторных топлив, которые смогут успешно заменить традиционные бензин и дизельное топливо. Это обусловлено как постепенным истощением нефтяных месторождений, так и непрерывным повышением цен на нефть и нефтепродукты. По пессимистичным прогнозам организации стран - экспортеров нефти (ОПЕК) запасы нефти в промыш-ленно развитых странах иссякнут уже в ближайшем будущем (В США - в 2010 г., в Китае - в 2020 г., в России - в 2021 г.). Мировые цены на нефть превысили небывалый уровень в 100 долларов США за 1 баррель нефти, и прогнозируется их дальнейший рост. В этих условиях использование на транспорте, в сельском хозяйстве, других секторах экономики России топлив ненефтяного происхождения (альтернативных топлив) становится не только необходимым, но и экономически оправданным.
В последние годы повышенный интерес проявляется к топливам, получаемым из возобновляемых энергетических ресурсов растительного происхождения, сырьевые запасы которых практически неограничены. В первую очередь - это биотоплива, производимые из растительных масел. Цена этих топлив соизмерима или даже ниже цены топлив нефтяного происхождения. Так, по данным на лето 2007 г., цена одного литра дизельного топлива в России составляла 16-17 руб., метилового эфира рапсового масла - 17-18 руб., а себестоимость производства рапсового масла — 8-9 руб./литр.
Применительно к условиям европейской части России наиболее перспективными представляются топлива на основе рапсового масла. Рапс отличается сравнительно неплохой урожайностью и с агрономической точки зрения рапс является желательной культурой для улучшения севооборота (он улучшает структуру и плодородие почвы). Получаемый при отжиме растительных масел жмых (шрот) является ценным белковым продуктом, который может быть использован для откорма крупного рогатого скота и других жи-
7 вотных. С одного гектара посевов рапса можно получить до 3 т маслосемян (до 1 т рапсового масла), до 3,5 т соломы, до 2 т жмыха.
Использование биотоплив на базе рапсового масла позволит не только заместить нефтяные моторные топлива альтернативными, но и улучшить показатели токсичности отработавших газов (ОГ). При работе дизельных двигателей на биотопливах, как правило, отмечается заметное уменьшение эмиссии токсичных компонентов ОГ. В первую очередь это относится к выбросам несгоревших углеводородов и дымности ОГ, которые при использовании биотоплив снижаются в 1,5-2 раза. Кроме того, использование топлив растительного происхождения обеспечивает кругооборот углекислого газа в атмосфере, поскольку при сжигании биотоплив в двигателях внутреннего сгорания в атмосферу выбрасывается примерно такое же количество углекислого газа, которое поглощается в процессе выращивания сырья для производства биотоплива. Это приводит к уменьшению выброса в атмосферу парниковых газов, и предотвращению парникового эффекта, способствующего глобальному потеплению и возникновению различных природных аномалий.
Следует отметить, что по своим физико-химическим свойствам биотоплива ближе к дизельным топливам, чем к бензинам: они имеют сравнительно высокие плотность и вязкость, плохую испаряемость. Поэтому их использование возможно лишь в дизельных двигателях, отличающихся меньшей чувствительностью к свойствам применяемого топлива. К тому же, дизельные двигатели, работающие с большой степенью сжатия и повышенными значениями коэффициента избытка воздуха, характеризуются лучшими показателями топливной экономичности и токсичности ОГ.
Вместе с тем, биотоплива имеют физико-химические свойства, отличающиеся от свойств традиционного дизельного топлива. Поэтому при переводе двигателей, изначально адаптированных к работе на дизельном топливе, на биотоплива, возникает ряд проблем, связанных с организацией рабо-чих процессов, в первую очередь - процессов топливоподачи, распыливания топлива, смесеобразования и сгорания. При этом возможно нарушение ис-
8 ходных регулировок двигателя, ухудшение ряда эксплуатационных показателей дизельных двигателей, увеличение износа деталей двигателей и уменьшение ресурса их работы. Поэтому необходима адаптация двигателей к работе на этом виде топлива. Одним из эффективных путей адаптация двигателей к работе на биотопливах является применение смесевых биотоплив — смесей дизельного топлива и рапсового масла. Изменяя состав смесевого биотоплива можно достичь наибольшего приближения свойств этого топлива к свойствам стандартного дизельного топлива и обеспечения требуемых показателей топливной экономичности и токсичности ОГ.
Диссертационная работа посвящена проблемам улучшения эксплуатационных показателей транспортного дизеля, работающего на биотопливах на основе рапсового масла. В работе проведена сравнительная оценка экологических показателей различных альтернативных топлив в их полном жизненном цикле. Рассмотрены особенности процессов топливоподачи и распыливания биотоплива. Предложена конструкция распылителя форсунки, обеспечивающая улучшение качества процесса распыливания топлива и смесеобразования при работе дизеля на биотопливах. Проведены испытания дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) с распылителями предложенной конструкции. Показана зависимость показателей исследованного дизеля от угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ). Предложена методика оптимизации значений УОВТ в широком диапазоне скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля и рассчитана оптимизованная характеристика регулирования УОВТ. Разработана система регулирования УОВТ для дизеля, работающего на биотопливах, и проведены ее экспериментальные исследования.
Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью замены нефтяных моторных топлив альтернативными топливами. Одними из наиболее перспективных альтернативных топлив для дизельных двигателей являются биотоплива на основе растительных масел. В последнее время наибольший интерес вызывает использование в качестве топлива для
9 дизелей топлив, получаемых из рапсового масла. В условиях резкого удорожания традиционных моторных топлив и заметного истощения нефтяных месторождений использование топлив растительного происхождения в дизелях становится экономически оправданным.
Использование на транспорте биотоплив на основе рапсового масла обеспечивает решение проблемы замещения нефтяных топлив, значительно расширяет сырьевую базу для получения моторных топлив, облегчает решение вопросов снабжения топливом транспортных средств и стационарных установок. Возможность получения биотоплив с требуемыми физико-химическими свойствами позволяет целенаправленно совершенствовать рабочие процессы дизелей и, тем самым, улучшить показатели топливной экономичности и токсичности ОГ.
Цель работы: улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем использования биотоплив на основе рапсового масла.
Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. С помощью теоретических методов проведена оценка экологических показателей различных топлив и определены оптимизированные характеристики УОВТ. Экспериментальная часть работы заключалась в определении показателей дизеля, оснащенного предложенными распылителями и системой регулирования УОВТ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана методика сравнительной оценки экологических показателей различных топлив в их полном жизненном цикле;
разработана методика оптимизации значений угла опережения впрыскивания топлива в дизеле, работающем на смесевом биотопливе;
- в сравнительных экспериментальных исследованиях подтверждены
достоинства предложенной конструкции распылителей форсунок и воз
можность формирования требуемых характеристик угла опережения впры
скивания топлива разработанной системой регулирования УОВТ.
10 Достоверность и обоснованность научных положений определяются:
использованием современных методик оптимизации состава смесевого биотоплива и параметров дизельного двигателя;
совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований, полученных при испытаниях на безмоторной установке и на развернутом двигателе.
Практическая ценность состоит в том, что:
- разработанная методика сравнительной оценки различных топлив по
зволяет определить оптимальный состав смесевого биотоплива, имеющий
наилучшие экологические показатели в полном жизненном цикле;
- разработана конструкция распылителей форсунок, обеспечивающая
улучшение качества процессов распыливания смесевого биотоплива и смесе
образования, показателей топливной экономичности и токсичности ОГ дизе
лей;
- разработанная методики оптимизации значений угла опережения впрыскивания смесевого биотоплива позволяет обеспечить наилучшие показатели топливной экономичности и токсичности ОГ транспортного дизеля;
- разработана система регулирования угла опережения впрыскивания сме
севого биотоплива, обеспечивающая формирование требуемых характеристик
регулирования УОВТ в транспортном дизеле.
Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ лаборатории «Автоматика» НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана и кафедры Теплофизика (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты исследований внедрены в МГАУ им. В.П. Горяч-кина и ЗАО Дизель-КАР (г. Москва).
Апробация работы:
Диссертационная работа заслушана и одобрена на совместном заседании кафедр Поршневые двигатели и Теплофизика в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2008 г.
По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады:
на международной научно-технической конференции «2-е Луканинские чтения. Пути решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе», 24-25 января 2005 г., Москва, ГТУ «МАДИ»;
на международном симпозиуме - Образование через науку, посвященном 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, 17-19 мая 2005 г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана;
на международной конференции - Двигатель-2007, посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н;Э. Баумана, 19-21 сентября 2007 г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана;
на Всероссийском научно техническом семинаре (ВНТС) им. проф. В.И. Кругова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре - Теплофизика (Э-6) МГТУ им. Н.Э: Баумана в 2005-2008 г.г., Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, втом числе 5 статей (из них 4 - списку ВАК ), 8 материалов конференций, 1 заявка на изобретение [3,22, 23, 33, 55, 59-61, 70, 90-92,106].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 185 страниц, включая 183 страницы основного текста, содержащего 50 рисунков, 22 таблицы. Список литературы включает 152 наименования на 17 страницах'. Приложение на 2 страницах включает документы о внедрении результатов работы.
Физико-химические свойства растительных масел и топлив на их основе
Растительные масла являются жирами семян или плодов различных растений, получаемыми прессованием или извлечением с использованием растворителей. 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 СзН5(ОН)3 [98].
По своей структуре молекулы жирных кислот отличаются друг от друга только содержанием атомов углерода и уровнем насыщения жирной кислоты, поэтому свойства растительных масел определяются, в основном, содержанием и составом жирных кислот, образующих триацилглицериды. Обычно это насыщенные и ненасыщенные (с одной-тремя двойными связями) жирные кислоты с четным числом атомов углерода (преимущественно Сіб и Cis). Кроме того, в небольшом количестве присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода (от Сі5 до Сгз).
Растительные масла при нормальных условиях могут находится в твердом состоянии, но чаще они представляют собой маслянистые жидкости с повышенными по сравнению с дизельным топливом плотностью (обычно р=900-1000 кг/м3) и вязкостью (v=60-100 мм2/с при t=20 С и v=30-40 мм2/с при t=40 С) и сравнительно невысокой температурой самовоспламенения (табл. 1) [44,50,103].
Жирные кислоты, являющиеся основным компонентом растительных масел, представляют собой высокомолекулярные кислородсодержащие соединения с углеводородным основанием. Поэтому все растительные масла являются горючими и могут применяться в качестве моторных топлив. Низкая испаряемость и высокая вязкость растительных масел исключают их использование в бензиновых двигателях. Но они могут успешно применяться в качестве топлива для дизельных двигателей. Этому способствуют сравнительно невысокая термическая стабильность растительных масел и приемлемая температура их самовоспламенения, равная tCB=280-320 С и лишь немного превышающая температуру самовоспламенения дизельных топлив (tCB=230-300 С). При этом цетановое число (ЦЧ) различных растительных масел изменяется в пределах от 33 до 50 единиц (см. табл. 1), что сопоставимо с цетановым числом дизельных топлив (ЦЧ=40-55) [17,51,54].
Особенностью растительных масел является наличие в их составе достаточно большого количества кислорода (8-12 %). Это приводит к некоторому снижению их теплоты сгорания. Так, низшая теплота сгорания растительных масел составляет 36-39 мДж/кг против 42-43 мДж/кг у дизельных топ-лив, практически не содержащих кислорода. Но присутствие в растительных маслах кислорода снижает температуры их сгорания в дизельных двигателях и значительно улучшает экологические свойства этих топлив. В многочисленных исследованиях дизелей, работающих на растительных маслах, отмечается снижение дымности ОГ и содержания в них продуктов неполного сгорания топлива.
Использование растительных масел в чистом виде в качестве топлива для дизелей сдерживается повышенным нагарообразованием - отложением кокса на распылителях форсунок и других деталях, образующих камеру сгорания. Увеличению нагарообразования способствует наличие в растительных маслах смолистых веществ, т.е. их повышенной коксуемостью. Если дизельные топлива по ГОСТ 305-82 имеют коксуемость 10% - ного остатка, не превышающую 0,3%, то коксуемость большинства растительных масел обычно составляет 0,4-0,5% (см. табл. 1). Для снижения коксуемости растительных масел необходимы их очистка от смолистых веществ, а также применение мероприятий, снижающих коксообразование в условиях КС дизеля (периодическая работа на высокофорсированных режимах, периодическая подача в КС водотопливных эмульсий и др.).
Смолообразование зависит, прежде всего, от наличия в составе растительных масел нестойких непредельных углеводородов или органических кислот, которые при контактировании с кислородом воздуха образуют высокомолекулярные продукты окисления - смолы. С увеличением содержания смол в растительных маслах, как правило, увеличивается и их кислотность. Повышенная кислотность топлив вызывает коррозию деталей системы топ-ливоподачи и двигателя в целом.
Использование растительных масел в качестве топлива для дизелей
Представленный выше анализ физико-химических свойств растительных масел свидетельствует о возможности применения большинства из них для питания дизельных двигателей. Повышенная вязкость растительных масел не является непреодолимым препятствием для их применения в дизельных двигателях, поскольку разработано ряд мероприятий, позволяющих эксплуатировать эти двигатели на тяжелых нефтяных топливах [21,24]. К работе на растительных маслах в большей степени приспособлены дизели с разделенными КС, а также с полуразделенными камерами (типа ІЩИДИ) [18,32].
Использование в качестве топлив растительных масел возможно как в чистом виде, так и смеси с дизельным топливом, другими нефтяными топли-вами, газовыми конденсатами, спиртами, эфирами, водой, другими нетрадиционными топливами [80,140]. Проведены испытания дизелей на растительных маслах в чистом виде, в смесях с другими топливами, в виде микроэмульсий со спиртами и водой, в виде эфиров, при введении парообразных производных растительных масел во впускную систему в дополнение к обычному впрыскиванию дизельного топлива [119,134].
Проведены многочисленные исследования дизелей, работающих на растительных маслах и топлив на их основе. Исследованы следующие растительные масла: соевое [50,129,143], рапсовое [120,122,126,127], горчичное [24,125], подсолнечное [108,110,115,129], арахисовое [103,110], пальмовое (кокосовое) [50,129], оливковое [44,108], кукурузное [24,121], хлопковое [24,44], сафлоровое [24]. Привлекательным представляется использование масел, уже использованных для приготовления пищи [116,124,128]. Для получения топлив с требуемыми физико-химическими свойствами применяются биотоплива, получаемые с использованием рафинадов перечисленных выше растительных масел [54,103], их эфиры [50,103,137], смеси растительных масел с дизельными топливами [24,73,110].
Рост интереса к растительным маслам связан топливно-энергетическим кризисом, быстрым ростом цен на нефть и нефтепродукты, обостряющимися экологическими проблемами. В последние годы возобновились широкомасштабные исследования по применению таких топлив в двигателях транспортных средств различного класса, легковых и грузовых автомобилей, двигателей сельскохозяйственного назначения [15,50,102,104].
Исследования характеристик дизелей автотракторного назначения, работающих на растительных маслах и их смесях с дизельным топливом, проведены фирмой John Deere (США) [103,110]. Испытания проводились на одноцилиндровом дизеле размерности S/D=12,l/ll,6 без наддува со степенью сжатия є=17,2. В качестве топлива использовались нерафинированные, не очищенные от смол подсолнечное и арахисовое масла, а также их смеси со стандартным дизельном топливом в пропорции 50 % масла + 50 % дизельного топлива. При испытаниях не применялись присадки, улучшающие моторные качества растительных масел. Некоторые физико-химические свойства исследуемых топлив на базе этих масел представлены в табл. 3.
Испытания одноцилиндрового дизельного двигателя фирмы John Deere (США) на указанных биотопливах проведены на различных скоростных и нагрузочных режимах. При этом регулировки ТНВД (положение упора максимальной подачи топлива, настройка угла опережения впрыскивания топлива) не изменялись. Некоторые результаты испытаний, проведенных на трех скоростных режимах с частотой вращения коленчатого вала двигателя «=1000, 1500 и 2200 мин"1 и максимальной подачей топлива приведены на рис.1.9и1.10.
Сравнительный анализ альтернативных топлив для дизелей
На современном этапе развития двигателестроения важнейшим показателем работы транспортных дизелей является токсичность ОГ [14,28,45,65,82,83]. Это обусловлено как ухудшением экологической обстановки, так и ужесточением требований, предъявляемых к двигателям внутреннего сгорания нормативными документами на токсичность ОГ. Недостаточно высокие экологические показатели дизелей, работающих на традиционных дизельных топливах, а также истощающиеся запасы нефти приводят к необходимости замены нефтяных топлив альтернативными.
Состав и физико-химические свойства большинства альтернативных топлив, применение которых возможно в дизельных двигателях, существенно отличаются от состава и свойств дизельных топлив по ГОСТ 305-82 (табл. 6) [55,76]. Поэтому перевод дизельных двигателей со штатного дизельного топлива на альтернативные топлива, как правило, приводит к трансформации рабочих процессов (процессов топливоподачи, смесеобразования и сгорания) и, как следствие, к значительным изменениям основных параметров дизельного двигателя. Кроме того, при использовании альтернативных топлив возникают проблемы адаптации этих топлив к транспортировке, хранению и заправке на существующих автомобильных заправочных станциях (АЗС), использованию в дизельных двигателях.
Дизельное топливо, являющееся слабо испаряющимся нефтепродуктом, практически не изменяющим своих свойств при хранении, хорошо адаптировано к транспортировке и хранению. Функционирует сеть АЗС, обеспечивающих заправку транспортных средств этим видом топлива. Однако использование дизельного топлива имеет и ряд указанных выше недостатков, основными из которых являются ограниченность нефтяных ресурсов и их невозобновляемость. Кроме того, при сгорании дизельного топлива не всегда обеспечиваются требования к токсичности ОГ. Выброс углекислого газа, образующегося в камере сгорания дизеля, способствует возникновению парникового эффекта [46]. Само производство дизельного топлива является неэкологичным процессом.
Из-за множества факторов, которые необходимо принять во внимание, сравнительный анализ различных топлив для дизелей представляет собой достаточно сложную задачу. Попытка такого анализа, предпринятая в работе [76], иллюстрируется данными, представленными в табл. 7.
Данные, приведенные в табл. 7, не являются исчерпывающими ни по перечню рассматриваемых топлив, ни по их сравниваемым характеристикам. Представленные данные не позволяют однозначно определить наиболее предпочтительные альтернативные топлива, поскольку оценку эффективности их использования в дизелях необходимо проводить по целому комплексу показателей токсичности ОГ и топливной экономичности. Для окончательного вывода о преимуществах того или иного вида топлива необходимо оценить санитарно-гигиенические показатели этих топлив, а также суммарный токсикологический эффект от отдельных компонентов ОГ, образующихся при сгорании данного вида топлива. Разработаны как универсальные методики оценки экологического ущерба [9,10,63,64], так и специализированные методики, ориентированные на оценку ущерба от вредных выбросов в атмосферу двигателями внутреннего сгорания [29,30,31,43,57,66].
При разработке этих методик необходимо учитывать, что действие рассмотренных выше токсичных компонентов ОГ на человеческий организм имеет различную направленность: от незначительного раздражения слизистых оболочек до инициирования онкологических заболеваний и генетических изменений. Поэтому строгого математического решения задача определения суммарной токсичности ОГ при использовании различных топлив не имеет. Но разработано несколько инженерных методов решения этой задачи.
Расчет динамики развития струй распыливаемых растительных масел и топлив на их основе
При адаптации дизелей к работе на топливах из растительных масел особое внимание уделяется процессу смесеобразования, поскольку при использовании этих топлив, как правило, имеет место ухудшение качества распыливания топлива и смесеобразования. Утяжеленный состав растительных масел приводит к изменению динамики развития струй при распыливании этого вида топлива. Оценка влияния плотности распыливаемого топлива на динамику развития струй проведена с использованием описанной в разделе 3.1 математической модели.
При проведении расчетов исследовалась динамика развития струй формируемых опытной системой топливоподачи транспортного дизеля. Эта топ-ливоподающая система имела форсунки с распылителями с двумя распыли-вающими отверстиями диаметром dp=0,38 мм и суммарной эффективной площадью распылителя в сборе ,, ,=0,16 мм . Форсунки были отрегулированы на давление начала впрыскивания p o=20,0 МПа. Динамика развития струй распыливаемого топлива исследовалась на режиме с частотой вращения кулачкового вала птн=1400 мин"1 и цикловой подачей дц=60 мм3. Параметры воздушного заряда были приняты следующими: р=1,6 МПа, Т=293 К. Закон подачи топлива (зависимость удельной подачи Aqu от угла поворота кулачкового вала ТНВД ф), формируемый системой топливоподачи, представлен в табл. 14. Полученные расчетным путем зависимости длины струи топлива L от времени t при впрыскивании топлив с различной плотностью р представлены в табл. 15 и на рис. 3.10.
Приведенные в табл. 15 и на рис. 3.2 данные свидетельствуют о заметном влиянии плотности топлива на длину струй топлива. В частности, уменьшение плотности топлива р с 1000 до 700 кг/м приводит к сокращению длины струи L с 130,97 до 104,54 мм (в момент времени t=3,45 мс), т.е. на 20 %. Такое уменьшение плотности топлива соответствует, например, пе-реводу двигателя с касторового масла (р=1069 кг/м , см. табл. 1 первой главы) на бензин (р=700 кг/м3, [54]). Перевод двигателя с рапсового масла (РМ) на метиловый эфир рапсового масла (МЭ РМ) сопровождается уменьшением плотности топлива р с 916 до 877 кг/м (при нормальных условиях, см. табл. 1 и 2). С учетом повышенных температур топлива в системе топливоподачи и воздуха в камере сгорания дизеля можно принять, что при переходе с РМ на МЭ РМ реальная плотность топлива р в этих условиях изменяется примерно с 900 до 850 кг/м3. В момент времени t=3,45 мс это приводит к сокращению длины струи L с 122,33 до 117,98 мм, т.е. на 4,35 мм (см. кривые 5 и 4 нарис. 3.10).
Следует также отметить, что МЭ РМ отличается лучшей самовоспламеняемостью в условиях КС дизеля, по сравнению с РМ (их цетановые числа равны соответственно 48 и 36 единиц, а температуры самовоспламенения -230 и 318 С, см. табл. 1 и 2). Поэтому период задержки воспламенения МЭ РМ будет заметно меньше этого периода для РМ. В частности, для параметров воздушного заряда в КС, исследуемых в работе [6], при угле опережения впрыскивания топлива 0=26 поворота коленчатого вала до ВМТ период задержки воспламенения РМ составил Tj=l,25 мс, а дизельного топлива — т;=1,00 мс (см. рис. 1.8,« первой главы). С учетом примерно одинаковых значений цетанового числа дизельного топлива и МЭ РМ можно принять, что для метилового эфира рапсового масла период задержки самовоспламенения также примерно равен Tf=l,00 мс. Учитывая указанные значения Т; для РМ и МЭ РМ и используя данные табл. 3.3 для топлив с плотностью р=900 и 850 кг/м3 (соответственно кривые 5 и 4 на рис. 3.10), получим, что к моменту самовоспламенения РМ и МЭ РМ длины их струй L будут равны соответственно 74,5 и 62,0 мм. Таким образом, разница в длине струй распыливаемых РМ и МЭ РМ составит 12,5 мм, т.е. около 17 %. Примерно такая же разница в длине струй характерна для РМ и ДТ. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе формы и размеров КС дизелей, работающих на этих топ-ливах, определении параметров системы топливоподачи и, в первую очередь - конструкции и геометрических размеров распылителей форсунок.
Отмеченные особенности процессов топливоподачи, распыливания и смесеобразования при работе дизелей на альтернативных топливах подтверждаются рядом исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом [24,113,117]. В Национальной лаборатории сгорания по заданию Департамента энергии США проведены работы по исследованию характеристик впрыскивания и распыливания различных видов нефтяных и альтернативных топлив [123]
