Содержание к диссертации
Введение
Анализ использования альтернативных топлив в дизелях
1.1 Использование спиртов в ДВ С 14
1.2 Использование синтетических жидких топлив в дизелях 19
1.3 Применение газообразного топлива 22
1.4 Растительные масла. Рапсовый метиловый эфир 26
1.5 Кислородосодержащие топлива и присадки 28
1.6 Выводы по главе 29
Использование диметилового эфира (дмэ) в качестве моторного топлива
2.1 Свойства ДМЭ 32
2.2 Производство ДМЭ 34
2.3 Применение ДМЭ в качестве автомобильного топлива 34
2.4 Возможные типы топливных систем для работы на ДМЭ 38
2.5 Выводы по главе 43
Основные свойства смесевого топлива (дт+дмэ) и теоретическая оценка влияния добавки дмэ на показатели работы дизельного двигателя
3.1 Влияние добавки ДМЭ на моторные и физические свойства смесевого топлива
3.2 Теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельного двигателя
3.3 Выводы по главе 81
Экспериментальные исследования влияния смесевых 83
Топлив на показатели работы двигателя
4.1 Экспериментальная установка 84
4.2 Моторные испытания двигателя 87
4.3 Оценка влияния смесевого топлива на работу двигателя методами per- 120 рессионного моделирования
4.4 Выводы по главе 136
Заключение по работе. Общие выводы и рекомендации 138
Литература 141
- Использование синтетических жидких топлив в дизелях
- Растительные масла. Рапсовый метиловый эфир
- Применение ДМЭ в качестве автомобильного топлива
- Теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельного двигателя
Введение к работе
На современном этапе развития науки и техники двигатель внутреннего сгорания (ДВС) остается основным типом привода для большинства мобильных и стационарных установок. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается. Для России так же характерно резкое увеличение автомобильного парка (соответственно парка ДВС) особенно за последние годы.
Современные автотранспортные средства являются мощными потребителями энергии. Этим во многом объясняются высокие темпы использования энергоресурсов, в балансе потребления которых ведущую роль занимают нефть и нефтепродукты. Так как нефть является невозобновляемым природным ресурсом, то необходим переход к ее более рациональному использованию, главным образом как сырья для химических и микробиологических производств.
В современных условиях все более возрастающую роль играют экологические проблемы. При значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и человека последствиями, сопровождающими этот процесс.
Механизм воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду имеет ряд специфических особенностей по сравнению со многими отраслями промышленности. К таким особенностям относятся:
массовость и постоянно растущие темпы процесса автомобилизации;
широкий спектр отрицательных явлений, сопровождающих процесс развития автомобилизации;
сложности значительного улучшения показателей экологической безопасности автомобиля в ближайшей перспективе;
концентрация большого количества транспортных средств на сравнительно ограниченной территории и их массовое проникновение в зоны жилой застройки, трудность локализации неблагоприятных последствий (напри-
мер, в России сейчас в городах сосредоточено 60-70% парка автотранспортных средств);
хроническое отставание темпов развития дорожной сети от темпов автомобилизации;
отсутствие эффективных средств снижения токсичности отработавших газов на многих транспортных средствах.
Сочетание этих и других факторов приводит к доминирующему воздействию автомобильного транспорта на окружающую среду.
Переход на дизельные двигатели, более экономичные и экологически чистые, лишь частично решает проблемы сохранения нефтяных ресурсов и охраны окружающей среды.
В ОГ дизелей содержится до 1200 различных химических соединений — продуктов неполного сгорания, частичного окисления и термического разложения топлива — в той или иной мере вредных для здоровья человека.
При использовании обычных углеводородных топлив нефтяного происхождения и атмосферного воздуха в качестве окислителя, ОГ дизелей в своем составе имеют продукты полного сгорания, неядовитые вещества {С02, ( Н20). Остальная часть ОГ — продукты неполного сгорания {СО, СХНУ, С20Н12) — продукты окисления примесей и присадок к топливу, окислы азота и т.д.. Данные о составе ОГ дизелей представлены в таблице 1.1.
А нормы токсичности ОГ дизелей (действующие и планируемые) для США, Европы и Японии приведены в таблицах 1.2, 1.3 [1,88].
Из анализа табл. 1.2, 1.3 видно, что в мире существует устойчивая тенденция по ужесточению норм на выбросы вредных веществ с ОГ ДВС. В то же время известно, что фактические выбросы подавляющего большинства эксплуатирующихся российских дизелей не удовлетворяют ни европейским, ни американским нормам. Это требует интенсификации работ по совершенствованию рабочего процесса создаваемых двигателей, поиска путей по снижению токсичности двигателей находящихся в эксплуатации.
Таблица 1.1 Содержание основных компонентов в ОГ дизелей на режиме полной нагрузки (по Н.Н.Иванченко и В.И.Смайлису)
Таблица 1.2 Нормы токсичности ОГ для США, Европы и Японии
Таблица 1.3 Нормы токсичности ОГ для Европы
Итак, мы видим, что при эксплуатации ДВС возникают две крупные проблемы:
проблема сохранения невозобновляемых нефтяных ресурсов;
экологическая проблема, связанная с загрязнением окружающей среды токсичными продуктами, выбрасываемые с ОГ ДВС.
Одним из путей решения этих вопросов является переход на использование в ДВС альтернативных топлив не нефтяного происхождения, при использовании которых можно снизить уровень выбросов вредных веществ с ОГ. Последнее особенно актуально для крупных городов и промышленных центров, где концентрация автомобилей (соответственно ДВС) на ограниченной территории особенно высока.
По мнению большинства экспертов на ближайшее десятилетие двигателем способным работать на топливах с различным физико-химическим составом будет дизель. И переход на новые виды топлива будет происходить в три этапа. На первом этапе будет использоваться стандартное нефтяное топливо, спирты, присадки водорода и водородосодержащих топлив, газовое топливо и различные их сочетания, что позволит частично решить проблему экономии нефтяного топлива. Второй этап будет базироваться на производстве синтетических топлив, подобных нефтяным, производимых из угля, горючих сланцев и т.д.. На этом этапе решатся проблемы долгосрочного снабжения существующего парка двигателей новыми видами топлива. На третьем этапе — переход к новым энергоносителям и энергосиловым установкам (двигатели, работающие на водороде, использование атомной энергии и т. п.) [60].
Актуальность проблемы. Улучшение экологических показателей современного дизеля и экономия топлива, производимого из невозобновляемых ресурсов, являются важными задачами, решение которых может быть достигнуто применением альтернативных топлив. Одним из перспективных топлив, широко рассматриваемых в последние годы, является диметиловый эфир (ДМЭ). Применение ДМЭ позволяет снизить экологическое воздейст-
виє дизеля на окружающую среду и уменьшить потребление топлива нефтяного происхождения.
Целью диссертационной работы является: разработка методики и рекомендаций по использованию диметилового эфира в качестве добавки к дизельному топливу для улучшения экологических параметров дизеля при обеспечении высоких мощностных и экономических показателей.
Для ее достижения необходимо решить ряд задач:
оценить перспективность применения ДМЭ в качестве добавки в дизельное топливо;
определить основные свойства смесевых топлив;
определить максимальную долю добавки ДМЭ в дизельное топливо и условия подачи смесей с использованием системы топливоподачи непосредственного действия;
провести экспериментальные исследования влияния добавки ДМЭ на экономические и экологические показатели работы двигателя;
разработать математические зависимости для прогнозирования эффективных и экологических параметров дизеля, что позволит определить оптимальные регулировочные параметры, улучшающие экономические и экологические характеристики двигателя;
выработать рекомендации по использованию ДМЭ как добавки к традиционному топливу для дизелей.
Научная новизна работы: показана возможность подачи готовой смеси диметилового эфира и дизельного топлива на дизеле ВАЗ-341 с использованием штатной топливной системы непосредственного действия; изучены основные свойства смесевых топлив; определены максимальная доля добавки ДМЭ и условия подачи смесей; теоретически и экспериментально показана возможность снижения вредных выбросов дизеля с сохранением основных мощностных и экономических показателей при использовании добавки ДМЭ; получена модель влияния смесевого топлива на основные показатели работы двигателя.
Практическая ценность: представлены рекомендации по применению ДМЭ как добавки в дизельное топливо для улучшения экологических показателей дизеля.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Двигатели внутреннего сгорания — современные проблемы, перспективы развития» (Барнаул, 2006), международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии технического сервиса» (Уфа, 2007), научно-практической конференции «Наука — городу Барнаулу» (Барнаул, 1999), на научно-практической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета (Барнаул, 1998-2006). В полном объеме диссертация обсуждалась на заседании кафедр «Детали машин» и «Двигатели внутреннего сгорания» Алтайского государственного технического университета. Результаты работы внедрены в ООО «СКБ АЗПИ» и ОАО «АлтайГАЗавто-сервис», а также используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов, лабораторных работ по дисциплинам «Теория ДВС», «Применение альтернативных топлив» и «Химотология» и в проведении научно-исследовательской работы студентов кафедры ДВС АлтГТУ.
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 9 печатных работах.
Объем работы. Работа включает 149 страниц, 26 таблиц, 47 рисунков, список литературы из 99 источников.
Положения, выносимые на защиту: результаты анализа по применению альтернативных топлив; расчетно-экспериментальные исследования по определению основных свойств смесевых топлив; результаты моторных испытаний дизеля ВАЗ-341 на смесевых топливах и их сопоставление с результатами работы на дизельном топливе; модель влияния смесевого топлива на основные показатели работы двигателя; рекомендации по улучшению экологических показателей дизеля при работе на смесевых топливах.
Использование синтетических жидких топлив в дизелях
Запасы угля в несколько раз превышают ресурсы нефти. При экономичной переработке в жидкое синтетическое топливо уголь может явиться источником его получения для существующих конструкций ДВС еще на многие десятилетия после истощения нефтяных запасов. Углеводородные жидкие топлива могут быть получены так же из горючих сланцев и нефтеносных песков. Они по своим свойствам близки к обычным дизельным топ-ливам, но процесс их получения уступает нефтяным топливам по экономическим показателям. При сравнении целесообразности сжигания угля для получения электроэнергии и производства из угля синтетических топлив для двигателей внутреннего сгорания более экономичной является выработка электроэнергии. Энергия, полученная из одной тонны угля, обеспечит пробег электромобиля в два раза больший, чем при работе двигателя на синтетическом топливе, полученном из такого же количества угля. С экономической и технической точек зрения синтетические топлива должны использоваться там, где применение электроэнергии является практически невозможным, например, в самолетах, магистральных автобусах и грузовых автомобилях, а также в нефтехимической промышленности. Наиболее подходящим дизельным топливом из нетрадиционного сырья является синтетическое дизельное топливо из угля, но процесс получения его сложен и дорог и потому не нашел широкого применения. В странах Европы и США изучаются возможности получения альтернативных топлив для транспортных двигателей из таких источников сырья, как уголь и сланцы.
Основные направления переработки угля в синтетическое топливо: гидрогенизация и термическая обработка. На основе угля можно синтезировать всю гамму топлив. Бензин и дистиллятные топлива получают с помощью гидрогенизационных процессов. Дизельное топливо можно также получать и с помощью процесса Фишера-Тропша. Согласно долгосрочным прогнозам, запасов угля хватит на значительно более длительный период, чем запасов нефти, и поэтому должен увеличиваться интерес к нему, как к источнику автомобильного топлива в перспективе. Состав конечного продукта очень сильно зависит от технологии переработки и вида углей. Характерным для всех видов СЖТ является наличие высокого количества ароматических соединений, кислорода, азота в сравнении с нефтяными топливами. Это предопределяет более худшие показатели сгорания и токсичности ОГ, поэтому необходима доводка рабочего процесса и подбор технологии получения СЖТ.
В процессе переработки угля при производстве химреактивов и органических растворителей образуется промежуточный продукт, называемый фракцией стабилизации и состоящий из смеси легких синтетических парафинов нормального строения с числом атомов углерода в молекуле от 5 до 9 или от 5 до 10 (табл. 1.6) [77].
Индивидуальные углеводороды (парафины) обладают сравнительно высокими цетановыми числами и теплотой сгорания несколько большей, чем у дизельных топлив.
При работе дизеля с полуразделенной камерой на средних нагрузках и номинальном режиме при раздельной подаче компонентов смесевого топлива содержание легких синтетических парафинов может быть практически не ограничено.
Добавка легких СПУ к утяжеленным топливам, таким как топливо утяжеленного состава (УФЕ) и легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК) позволила расширить ресурс дизельных топлив для высокооборотных дизелей. Добавка легких СПУ улучшает такие показатели качества утяжеленных топлив, как плотность, вязкость, теплота парообразования и ряд других, что оказывает влияние на улучшение смесеобразования и сгорания таких топлив, снижает дымность отработавших газов. Индикаторный к.п.д. имеет определенную тенденцию к увеличению, если добавка составляла 30% СПУ к УФЕ или к ЛГКК, а тепло, затрачиваемое на получение 1 кВтч работы дизеля, при этом уменьшается по сравнению со стандартным дизельным топливом [57].
Анализируя свойства СЖТ можно заметить, что при большом разбросе этих параметров, общим для всех видов СЖТ является наличие повышенного содержания ароматических углеводородов и большого количества связанного азота. По всем остальным параметрам: воспламеняемости, плотности, ЦЧ, фракционному составу, элементарному составу, теплоте сгорания СЖТ равнозначны нефтяным.
К природным заменителям жидкого нефтяного топлива на ближайшие годы может быть отнесен природный и попутный нефтяной газы, запасы которых во много раз превышают разведанные запасы нефти.
Однако месторождения природного и попутного нефтяного газов, как правило, расположены в отдаленных, часто труднодоступных районах, что вызывает значительные дополнительные затраты на транспортировку в районы возможного использования.
Применение газа в двигателях внутреннего сгорания связано с общей тенденцией расширения ресурса нефтяных топлив, а также с борьбой за чистоту окружающей среды, поскольку газовые двигатели имеют значительно меньший выброс токсических веществ с отработавшими газами.
Применение углеводородных газов. Компонентный состав, а также физико-химические свойства природных и попутных газов зависят от типа месторождения, условий добычи и процесса переработки.
Природные газы добывают из чисто газовых и газоконденсатных месторождений. В первом случае природный газ состоит в основном из метана с небольшой примесью этана, в газоконденсатных месторождениях природный газ содержит до 10% этана, 7% пропана, 7% пентана и парафиновых углеводородов.
Растительные масла. Рапсовый метиловый эфир
В качестве альтернативных топлив в дизелях возможно применение растительных масел: рапсового, соевого, хлопкового, подсолнечного и др. [95,53,9,43,40,25,17,48,46,47,50]. Особенностями данных топлив по сравнению с дизельным являются повышенная вязкость (в 16 раз выше у рапсового масла), плотность, наличие кислорода в своем составе, что снижает теплоту сгорания топлива.
При работе дизеля на растительном масле из-за более низкой теплоты сгорания экономичность несколько ухудшается и наблюдается повышенное количество углеродистых отложений при длительной работе. Растительные масла можно использовать после их очистки или использования специальных присадок.
Наибольший интерес для исследователей в последнее время представляет растительное масло из рапса. Однако, его применение вызывает ряд проблем, связанных с организацией рабочего процесса, как самого дизеля, так и топливной аппаратуры. Из-за высокой вязкости растет гидравлическое сопротивление и как следствие уменьшается производительность системы подачи топлива (в сравнении с дизельным топливом). Увеличивается нагрузка в приводе ТНВД, соответственно снижается надежность и долговечность деталей ТНВД. Наблюдается закоксовывание распылителей, ухудшаются пусковые качества, наблюдается отложение смол в смазочной системе.
Вследствие высокой вязкости увеличивается дальнобойность и снижается угол конуса факела, что приводит к оседанию большого количества капель на стенки камеры сгорания, при этом замедляется их испарение и увеличивается период задержки воспламенения. На рост периода задержки воспламенения влияет и более низкое цетановое число рапсового масла (примерно на 20% ниже ДТ). Из-за присутствия в составе рапсового масла большего количества кислорода (на 11% выше, чем у ДТ) теплота сгорания у него несколько ниже, чем у дизельного топлива (на 7-10%). Основной причиной отличия в химических свойствах рапсового масла и ДТ является повышенная молярная масса рапса из-за содержания триглицеринов [9]. Содержание глицерина в рапсовом масле приводит к образования смол [75] и полимерных пленок [30] на распылителях форсунок, клапанах, поршневых кольцах, стенках камеры сгорания и поршня [9]. Это приводит к нарушению рабочего процесса и снижает надежность и долговечность двигателя. Кроме этого, неочищенное рапсовое масло содержит большое количество воды, поэтому необходимо очистка масла перед его применением.
Таким образом, применение рапсового масла в чистом виде является нецелесообразным. Возможным путем использования рапсового масла является его переработка в рапсовый метиловый эфир (РМЭ). РМЭ получают путем этерификации рапсового масла, т.е. разделения молекулы триглице-рина на четыре составляющие — глицерин и три жирные кислоты, с последующим соединением молекул глицерина и трех кислот с молекулой метанола. При этом получается топливо, близкое по своим характеристикам к дизельному [53].
Преимуществом РМЭ перед рапсовым маслом является низкая молекулярная масса, что обуславливает существенное снижение вязкости. Экологические преимущества РМЭ: уменьшение выбросов СН и частиц, а также полициклических ароматических углеводородов.
Важным преимуществом использования РМЭ в качестве топлива является и то, что сырьем для производства является биомасса, поэтому РМЭ можно отнести к возобновляемым ресурсам.
В дизельных двигателях с непосредственным впрыском из-за малого времени на испарение и смесеобразование локально богатые смеси могут приводить к неполному сгоранию дизельного топлива, что вызывает образование сажи. Это можно частично предотвратить за счет использования топлив, содержащих в своем составе кислород. Однако при этом необходимо учитывать то, что такие топлива могут иметь более низкую теплоту сгорания (как раз из-за присутствия кислорода) по сравнению с дизельным.
Существуют в основном два пути обогащения топлива кислородом. Первый — смешивание обычного топлива с кислородосодержащими присадками. Второй — использование альтернативных топлив, содержащих в своем составе кислород. Некоторые кислородосодержащие вещества представлены в табл. 1.9 [92].
Применение ДМЭ в качестве автомобильного топлива
Применение ДМЭ в качестве автомобильного топлива было анонсировано в начале 1995 года на Международном конгрессе и выставке в Детройте [84,81,93,95] группой всемирно известных фирм Amoco Со, Haldor Topsoe A/S, AVL Powertrain engineering, Inc., Navistar international Transportation Co., представляющих специализацию по нефте- и газопереработке.
По своим физическим свойствам наиболее близкими из традиционных топлив к ДМЭ являются пропан и бутан. Свойства этих трех веществ сопоставлены в таблице 2.2.
Из анализа приведенных данных можно заметить, что по теплоте сгорания ДМЭ несколько превосходит спиртовые топлива, но примерно в 1.5 раза уступает традиционному дизельному топливу и газообразным топливам. Плотность ДМЭ также ниже. Это предполагает увеличение цикловой подачи по сравнению с ДТ. Увеличение цикловой подачи можно рассчитать следующим образом:
Более низкая теплота сгорания обусловлена присутствием в молекуле ДМЭ кислорода, но именно этот факт дает ДМЭ огромное преимущество перед традиционными топливами — экологически чистый выхлоп. Высокое содержание кислорода (около 35%) позволяет получить почти бездымное сгорание в дизельных двигателях (известно, что при содержании в топливе более 30%) кислорода полностью подавляется процесс образования сажи). На это влияет и тот факт, что в молекуле ДМЭ отсутствует связь С—С. Оптимизация систем впрыскивания и процесса сгорания позволяет при работе на ДМЭ снизить выброс NOx до уровня 40% от нормы EURO-3 или норм США уровня 1998 г., а также удовлетворяет Калифорнийским стандартам (ULEV-стандарт). Выброс (7( в продуктах сгорания при работе двигателя на ДМЭ практически такой же, как и у дизельного двигателя. Сам элементарный состав ДМЭ (большая доля водорода) предполагает меньший выброс ССЬ, при условии полного сгорания нетрудно оценить, что снижение выбросов СО2 по сравнению с ДТ будет примерно 7-8% . Шумность двигателя снижается на 15 дБ(А) от уровня шумности обычного дизельного двигателя. В то же время такие классические преимущества дизеля, как высокий термический кпд, воспламенение от сжатия, надежность и др. сохраняются [84,81,93,95,86,96].
По данным фирмы АВЛ ГмбХ (Австрия) [24], испытания дизелей с непосредственным впрыском топлива, когда в качестве топлива использовался ДМЭ, показали многообещающие результаты. Двигатель для грузовика (1 и 2 л/цилиндр): испытания показали сверхнизкий уровень токсичности отработавших газов (включая альдегиды) при испытаниях по американскому циклу (Heavy Duty Transient Cycle), без использования каких-либо специальных средств для снижения токсичности.
Двигатель для легкового автомобиля: была получена сверхнизкая токсичность отработавших газов при моделировании американского цикла FTR 72/75 с использованием окислительного нейтрализатора.
КПД рабочего процесса при работе на ДМЭ на грузовом и легковом двигателях был таким же, как и при работе на дизельном топливе.
Шум от сгорания соответствовал уровню бензиновых двигателей для грузовиков и легковых автомобилей благодаря специальной конструкции оборудования для впрыска топлива.
ДМЭ обладает высоким цетановым числом (55-60, по сравнению с 40-55 для ДТ и 5 и 8 для метанола и этанола соответственно), что позволяет организовать чисто дизельный цикл без использования запальной порции топлива или свечи зажигания. Вследствие этого нет необходимости создания дорогостоящей двойной топливной системы и системы зажигания. То есть, есть возможность недорогого переоборудования существующих дизелей для работы на ДМЭ.
При давлении Р 8 атм и температуре ( 38С) (или Р 5 атм и температуре ( 20С)) ДМЭ находится в жидком состоянии. То есть, есть возможность использовать стандартные баллоны с рабочим давлением 16 атм.. Это говорит о том, что при использовании ДМЭ можно частично использовать инфраструктуру для пропан-бутановых смесей и опыт ее эксплуатации. Требования по безопасности — аналогичны требованиям при работе с сжиженными газами. Ясно также, что при использовании ДМЭ в виде жидкости типичные для дизельного топлива трудности, связанные с повышенной вязкостью при низких температурах, не будут возникать. Низкая температура кипения (-25С) в сочетании с высоким цетановым числом обеспечивают достаточно «легкий» пуск в зимних условиях, что особенно актуально для нашей страны с ее климатическими условиями. По другим моторным показателям ДМЭ сравним с традиционным дизельным топливом, даже это сравнение в пользу ДМЭ.
Теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельно- 64 го двигателя
Видно, что для каждой топливной смеси существует определенное наивыгоднейшее давление подкачки, повышение которого даже на значительную величину не вызывает изменения цикловой подачи. Вероятно, этому давлению соответствуют такие условия, при которых происходит максимально возможное наполнение надплунжерного пространства. Образующаяся в начальный период газовая фаза к концу выпуска переходит в жидкое со стояние и не оказывает вредного влияния на топливную систему. Следует отметить, что оптимальное давление подкачки для смесей примерно на 0,3.--0,5 МПа выше, чем давление насыщенных паров, соответствующих смесей.
Согласно результатам экспериментальной проливки и с учетом различных составов смесей и возможного колебания температурного режима, для практического использования на двигателе было принято давление подкачки, равное 1,5 МПа.
Данный насос имеет механический регулятор угла опережения впрыска (УОВ) (гидроцилиндр, перемещаемый давлением подкачки топлива, зависящим от частоты и цикловой подачи). При изменении давления подкачки 0,27...0,8 МПа ход гидропоршня достигает 9,4 мм, что обеспечивает изменение УОВ до 12 по валу ТНВД [16,2,28]. Учитывая, что начальное давление подкачки было увеличено, была произведена корректировка по установочному углу опережения впрыска.
Анализируя кривые, представленные на рисунке 3.9, можно отметить, что производительность ТНВД, при переходе на работу на смесевом топливе резко снижается. И это снижение нельзя объяснить только меньшей плотностью смесевого топлива. Так для топлива с добавкой 30% ДМЭ, подача должна была снизиться на 6,5%, реальное снижение было отмечено на уровне 13,7%. Таким образом, большая сжимаемость и потери в зазорах прецизионных пар для смесевых топлив являются факторами, которые влияют на снижение производительности насоса.
От вязкости и сжимаемости топлива зависит объемная ЦПТ [55,76]. Это выражается в изменении коэффициента подачи ТНВД. Вязкость, ограничивая утечки в прецизионных парах, обеспечивает возможность их функционирования. Вязкость топлива в значительной степени влияет на работу топливной аппаратуры, так как определяет внутреннее трение топливного потока и, тем самым, гидравлические потери энергии в топливоподающей системе.
Однако основным фактором влияния пониженной вязкости смесевого топлива на ЦПТ являются утечки топлива через зазоры прецизионных пар топливоподающей аппаратуры. Эти утечки зависят от скоростного режима работы дизеля. На режимах с большой частотой вращения время, отводимое на процесс подачи мало, следовательно, и величина утечек также невелика. Со снижением скоростного режима следует ожидать и более резкое падение ЦПТ, по сравнению с дизельным топливом [22,35]. На величину утечек также может влиять и нагрузочный режим дизеля [3,67]. При полной топливопода-че, создается наибольшая уплотняющая поверхность плунжерной пары. При этом утечки будут минимальны. На частичных же нагрузках уплотняющая поверхность уменьшается, следовательно, растут утечки. На величину утечек также может повлиять степень износа плунжерных пар [35,71]. Далее следует учитывать то, что вязкость смесевых топлив имеет зависимость от температуры, что может привести к изменению ЦПТ при использовании одного и того же смесевого топлива, но в разных температурных условиях. Все это говорит о том, что пониженная вязкость смесевых топлив, по сравнению с дизельным, способна оказать существенное влияние на ЦПТ.
Вязкость и плотность топлива оказывают влияние и на процессы рас-пыливания и смесеобразования. Из-за снижения вязкости и плотности смесевых топлив (особенно с большим содержанием ДМЭ в своем составе), может наблюдаться ухудшение распыливания при впрыскивании, по сравнению с дизельным топливом. Возм ожно образование укороченного топливного факела, который может не охватывать все пространство камеры сгорания, и в итоге в процессе окисления топлива будет участвовать не весь воздушный заряд.
Очень важным физическим свойством топлива, оказывающим влияние на процесс топливоподачи, является его сжимаемость. Увеличение хода плунжера для сжатия, более сжимаемого смесевого топлива в надплунжер-ной области до требуемого давления ведет к уменьшению ЦПТ.
