Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

УДК 621.436Экологизация ДВСД.Д. Матиевский, д-р техн. наук, С.С. Кулманаков, канд. техн. наукОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НОРМ ДВС ЗА СЧЕТПРИМЕНЕНИЯ СМЕСЕВЫХ БИОТОПЛИВВведениеУлучшение экологических показателей дизелейневозможно достигнуть только совершенствованиемих конструкций. Проблема может быть решенаприменением новых топлив с улучшеннымиэкологическими свойствами.Хорошими экологическими свойствами обладаетбиодизельное топливо (БТ). При его сгораниипроисходит уменьшение количества в отработавшихгазах (ОГ) углеводородов. Выбросы оксидовазота (NO x ) оцениваются практически в тех жецифрах, что и для нефтяного дизтоплива (ДТ). БТне содержит серы. Оно безопасно для хранения итранспортировки, поскольку является биологическичистым продуктом и обладает высокой температуройвспышки. В то же время БТ обладает определенныминедостатками. В холодных условияхдвигатель работает на БТ заметно хуже, чем на ДТ,вследствие худших низкотемпературных свойств.Также данное топливо обладает агрессивнымисвойствами по отношению к некоторым конструктивнымматериалам, поэтому возникает необходимостьв использовании более стойких материалов,что сказывается на стоимости двигателя.БТ получают в результате химической реакциеймежду растительными маслами или животнымижирами и спиртами в присутствии катализатора.Учитывая климатические условия, в Европенаибольшее распространение получил эфир на основерапсового масла. К тому же рапсовое масломожет непосредственно применяться в качестветоплива. Преимуществами рапсового топлива являютсяего возобновляемость и более высокие экологическиехарактеристики, по сравнению с ДТ.Наибольшую экологическую опасность в ОГдизелей представляют оксиды азота и сажа. Эффективнымспособом снижения эмиссии сажи являетсяприменение кислородсодержащих топлив иприсадок. С этой целью применяют спирты (этанолили метанол). Но препятствием является то, чтоэтанол (метанол) не образует смеси с дизельнымтопливом во всех пропорциях при температурахокружающей среды, поэтому возникает необходимостьв применении третьего компонента – совместногорастворителя. Растворитель должен иметь96свойства, как дизельного топлива, так и спирта.Наиболее подходящими являются – метиловый илиэтиловый эфиры рапсового масла (RME). Для проведенияисследований были созданы топлива наоснове рапсового масла (РМ), этанола (Э), ДТ иRME.Экспериментальная частьИсследования проведены со следующими видамитоплив:– дизельное топливо;– смесевое топливо, состоящее из 55% RME,20% этанола и 25% ДТ;– смесевое топливо, состоящее из 55% RME,30% этанола и 15% ДТ.– смесевое топливо, состоящее из 55% RME,20% этанола и 25% РМ;– смесевое топливо, состоящее из 55% RME,30% этанола и 15% РМ.Лабораторными и расчетными методами былиполучены физико-химические свойства для смесевыхтоплив (таблица 1).Опытная установка представляла один из самыхраспространенных типов дизелей серии Д-440и Д-460 размерностью 130/140 производства ОАО«ПО АМЗ», которые унифицированы с автомобильнымидизелями ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238. Это четырехтактныебыстроходные дизели с непосредственнымвпрыскиванием топлива, объемнопленочнымсмесеобразованием и жидкостным охлаждением.Установка была оснащена необходимымиконтрольно-измерительными приборами испециальным оборудованием для проведения исследований.В ходе исследований регистрировалисьпоказатели работы двигателя, индицировалисьвнутрицилиндровое давление и параметры топливоподачи(давление и подъем иглы распылителяфорсунки), также измерялись показатели вредныхвыбросов NO x , оксида углерода (CO) и сажевыхчастиц (С).Анализ результатовАнализ показателей топливной экономичностидизеля (рис. 1, 2) выполнен с использованиемудельного индикаторного расхода топлива g i и индикаторногокпд η i .ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010