Применение разделенной подачи топлива растительного происхождения в малоразмерный дизель с целью улучшения его экологических показателей Вальехо Мальдонадо Пабло Рамон

Введение к работе

Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач двигателестрое-нля в начале XXI века является улучшение экологических показателей дизелей без ухудшения их энергетических и экономических характеристик. Особенно это актуально для малоразмерных высокооборотных дизелей, т.к. в последнее время они находят все более широкое применение в качестве силовых агрегатов для средств малой механизации, мобильных генераторов, компрессоров, насосных установок и т.п.

Одним из направлений улучшения экологических показателей дизелей и сохранения ресурсов дизельного топлива (ДТ) является применение в дизелях топлив биологического происхождения, в частности рапсового масла (РМ), которое относится к возобновляемым видам энергоносителей.

Применение рапсового масла в качестве биологического вида топлива в энергетических установках позволит сохранить баланс углекислого газа в атмосфере. Более того, при применении РМ в дизелях с отработавшими газами (ОГ) выбрасывается незначительное количество оксидов серы, что препятствует образованию кислотных дождей и увеличению хронических заболеваний органов дыхания (особенно в крупных городах).

Однако применение РМ в высокооборотных дизелях с неразделенными камерами сгорания, ограничено, в первую очередь, вследствие увеличения выбросов твердых частиц на 90-140%, а также из-за повышения содержания в ОГ на всех режимах С0, СН, NO_x> жесткости процесса сгорания и снижения эффективного КПД, Поэтому требуется проведение дальнейших исследований в этой области.

Для улучшения экологических, динамических, экономических и энергетических показателей.при применении РМ в качестве топлива в малоразмерных высокооборотных дизелях с непосредственным впрыскиванием необходимо использовать эффективные методы воздействия на рабочий процесс. Управление рабочим процессом в данной работе осуществлялось путем двухфазной топливоподачи. Основная порция топлива подавалась через штатную систему топливоподаюіцей аппаратуры в камеру сгорания, а дополнительная порция топлива (ДПТ) поступала в цилиндр вместе с воздухом при ее впрыскивании через вспомогательную форсунку, установленную во впускном коллекторе.

Цель работы. Целью работы является улучшение экологических, экономических и энергетических показателей малоразмерного высокооборотного дизеля 1Ч 8,0/7,5 (МД-6) при работе на "чистом" РМ путем применения двухфазной топливоподачи.

Объект исследования. Дизель МД-6 в составе миниэлектростанции АД4-Т400-В, его штатная и экспериментальная топливная аппаратура, рапсовое масло ГОСТ 8988-87.

Научная новизна проведенного исследования состоит в решении следующих теоретических и экспериментальных задач:

Разработана математическая модель формирования концентрационных полей в камере сгорания дизеля при подаче части топлива на впуск, позволяющая объяснить механизм влияния предварительной порции топлива на образование сажи в процессе сгорания топлива.

Разработан расчетно-экспериментальный метод определения условной энергии активации при раздельной подаче топлива в дизель.

Разработана и реализована на практике система подачи дополнительной порции топлива в малоразмерный высокооборотный одноцилиндровый дизель за счет импульса давления при отсечке топлива в линии низкого давления штатной системы топливоподачи.

Получены экспериментальные данные о характере быстропротекающих процессов в топливоподающей системе малоразмерного высокооборотнр-го дизеля, данные о влиянии подачи предварительной порции топлива на впуск дизеля, на его мощностныё, экономические и экологические параметры, позволившие целенаправленно вести доводку рабочего процесса.

Практическая ценность

Создан комплекс моторных, и безмоторных установок для исследования особенностей работы на альтернативных трпливах топливоподающей аппаратуры и параметров рабочего процесса малоразмерного высокообо-ротного дизеля МД-б, оснащенного современным контрольно-измерительным оборудованием с цифровой обработкой данных на ЭВМ.

Проведены расчетно-экспериментальные исследования, позволившие создать модификацию дизеля МД-6 с улучшенными эколого-экономическими характеристиками, работающего на альтернативном виде топлива - рапсовом масле.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы переданы на Гомельский завод пусковых двигателей (Беларусь) и используются для создания перспективных моделей дизелей (МД-6 и МД-8), работающих на альтернативных видах топливах.

Апробация работы. Диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании кафедры "Комбинированные ДВС" Российского Университета Дружбы Народов в марте 2000 г. По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады:

1. На международной научно-технической конференции "Двигатель 97". 1997 г., Москва, МГТУ им Н.Э. Баумана.

2. На шестом международном научно-практическом семинаре "Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС", 1997 г., г. Владимир, ВГУ.

3. На международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика В.П.Торячкина.,1998 г., Москва, МГАУ. '

4. На XXXV научной конференции "Актуальные проблемы теории и практики инженерных исследований⁷', 1999 г., Москва, РУДН.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в шес
ти печатных работах, одном патенте Российской Федерации, а также в науч
но-технических отчетах НПП "Агродизель". ...:

Структура и объем работы. Диссертация содержит 120 страниц машинописного Текста, 65 рисунков^ 12 таблиц и состоит из введения, пяти глав',''выводов, списка использованной литературы, включающего 118 наименований и приложений.