Научная статья на тему 'Теоретические исследования рабочего цикла биодизельного двигателя'

Теоретические исследования рабочего цикла биодизельного двигателя Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
199
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИЗЕЛЬНИЙ ДВИГУН / БіОДИЗЕЛЬНЕ ПАЛИВО / РОЗРАХУНОК / РОБОЧИЙ ЦИКЛ / іНДИКАТОРНі ПОКАЗНИКИ / ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДіЛЕННЯ ТЕПЛОТИ / ШВИДКіСТЬ ТЕПЛОВИДіЛЕННЯ / ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / БИОДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО / РАСЧЕТ / РАБОЧИЙ ЦИКЛ / ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ / ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ / СКОРОСТЬ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ / THE DIESEL ENGINE / BIODIESEL FUEL / CALCULATION / DUTY CYCLE / INDICATOR PARAMETERS / CHARACTERISTIC OF HEAT RELEASE / HEAT RELEASE RATE

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Левтеров А.М., Авраменко А.Н., Савицкий В.Д.

Приведены результаты сравнительного анализа расчетных индикаторных показателей рабочего цикла дизеля при использовании минерального и смесевого биодизельного топлива. Определены причины снижения термодинамической эффективности цикла и улучшения экологических характеристик биодизельного двигателя в сравнении с дизелем, работающим на традиционном топливе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Левтеров А.М., Авраменко А.Н., Савицкий В.Д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THEORETICAL INVESTIGATION OF THE BIODIESEL ENGINE CYCLE

The results of studies of the influence of properties of biodiesel fuel compositions to change indicator parameters of diesel compared with those obtained when using oil fuel. The effect of these changes on the fuel efficiency and environmental performance of a diesel engine when switching on the power binary fuel.

Текст научной работы на тему «Теоретические исследования рабочего цикла биодизельного двигателя»

УДК 621.436

ТЕОРЕТИЧН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОБОЧОГО ЦИКЛУ БЮДИЗЕЛЬНОГО ДВИГУНА

А.М. Левтеров, ст. наук. сшвр., к.т.н., А.Н. Авраменко, ст. наук. сп1вр., к.т.н., В.Д. Савицький, шж., 1нститут проблем машинобудування 1мен1 А.М. Пiдгорного

НАН УкраТни, м. Харкчв

Анотаця. Наведено результати пор1вняльного анал1зу розрахункових тдикаторних показниюв робочого циклу дизеля за використання мтерального i сумшевого бюдизельного палива. Визна-чено причини зниження термодинамiчноi ефективностi циклу та покращення екологiчних характеристик бюдизельного двигуна порiвняно з дизелем, що працюе на традицтному паливi.

Ключов1 слова: дизельний двигун, бiодизельне паливо, розрахунок, робочий цикл, тдикаторт показники, характеристика видтення теплоти, швидюсть тепловидтення.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ЦИКЛА БИОДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

А.М. Левтеров, ст. науч. сотр., к.т.н., А.Н. Авраменко, ст. науч. сотр., к.т.н., В.Д. Савицкий, инж., Институт проблем машиностроения имени А.Н. Подгорного

НАН Украины, г. Харьков

Аннотация. Приведены результаты сравнительного анализа расчетных индикаторных показателей рабочего цикла дизеля при использовании минерального и смесевого биодизельного топлива. Определены причины снижения термодинамической эффективности цикла и улучшения экологических характеристик биодизельного двигателя в сравнении с дизелем, работающим на традиционном топливе.

Ключевые слова: дизельный двигатель, биодизельное топливо, расчет, рабочий цикл, индикаторные показатели, характеристика выделения теплоты, скорость тепловыделения.

THEORETICAL INVESTIGATION OF THE BIODIESEL ENGINE CYCLE

А. Lyevtyerov, Sr. Res., Ph. D. (Eng.), A. Avramenko, Sr. Res., Ph. D. (Eng.), V. Savyts'kyy, Eng., A. Podgorny Institute for Mechanical Engineering Problems, Kharkov

Abstract. The results of studies of the influence ofproperties of biodiesel fuel compositions to change indicator parameters of diesel compared with those obtained when using oil fuel. The effect of these changes on the fuel efficiency and environmental performance of a diesel engine when switching on the power binary fuel.

Key words: the diesel engine, biodiesel fuel, calculation, duty cycle, indicator parameters, characteristic of heat release, heat release rate.

Вступ

Серед шших альтернативних вищв дизельного палива прюритетними е ri, що одержат з вщновлювальних джерел енергп. Це, насам-

перед, паливо рослинного походження, використання якого дозволить забезпечити замь щення нафтового палива, невичерпнють ене-ргоресуршв та покращення еколопчних по-казниюв дизельних двигушв, у тому чи^

радикальне зниження викищв в атмосферу парникового газу - дюксиду вуглецю. До такого палива належать рослинш олп та проду-кти 1Х переробки, якi мають фiзико-хiмiчнi та моторнi властивостi, наближенi до властивос-тей традицiйного дизельного палива. В Сврош такою рослинною олieю е рiпакова, а найкра-щi моторнi властивостi мае продукт И переес-терифшацп - етиловий ефiр, що може викори-стовуватися як самостшне паливо або у сумь шi з нафтовим дизельним паливом [1].

Свiтовий досвiд i нашi попереднi дослщжен-ня свiдчать про те, що за певного попршення потужшсних та економiчних показникiв ро-боти дизеля використання паливних компо-зицш iз вмiстом ефiрiв рослинних олш сут-тево знижуе токсичнють вiдпрацьованих га-зiв (ВГ) двигуна [1-4].

Аналiз публiкацiй

1нститут проблем машинобудування НАН Украши продовжуе теоретичш та експери-ментальнi дослiдження робочих процешв бiодизельного двигуна та пошук оптималь-них рiшень з адаптацп дизелiв до бiнарних паливних сумшей. У межах проведення за-значених дослщжень з'ясовано причини зниження потужшсних показниюв дизеля за переходу на паливш сумiшi з вмiстом скла-дово! бiологiчного походження. Запропоно-вано визначений аналггично та перевiрений експериментально спошб компенсаци втрати потужностi бюдизельного двигуна, а саме -збшьшення енергонаповнення цилiндрiв шляхом пiдвищення максимально! циклово! подачi палива [5]. Подальша робота вiдкрила новi можливостi додаткового покращення визначальних екологiчних показникiв дизеля, що працюе на сумiшевому палив^ - рiвня емюи оксидiв азоту та димносп ВГ [6].

У той же час питання про те, що спричиняе змши економiчних (ефективний ККД) та еколопчних показникiв дизеля за переходу на живлення бюдизельними паливними ком-позищями, залишаеться вiдкритим. Для ви-вчення причин зазначених змш необхiдне фундаментальне дослщження робочих про-цесiв дизеля, а особливо процесу згоряння, що найбшьшою мiрою визначае якiсть робо-чого циклу двигуна. Таку можливють надае аналiз розрахункових та (або) експеримента-льних iндикаторних дiаграм, який дозволяе визначити й iншi важливi показники дизеля.

У публiкацiях, що присвячеш використанню бiопалива для дизелiв, вiдсутня цiлком певна iнформацiя про аналiз iндикаторних показ-никiв бюдизельного двигуна з наведенням характеристик видшення теплоти. Достовiр-но вiдомо лише те, що живлення дизеля су-мшевим бiопаливом спричиняе певне зниження ефективного та шдикаторного ККД [1-6].

Мета i постановка завдання

Метою теоретичних дослщжень е порiвняль-ний аналiз розрахункових iндикаторних по-казникiв робочого циклу дизеля за викорис-тання бiодизельних паливних композицш та нафтового дизельного палива (ДП).

Заради досягнення зазначено! мети необхщ-но вирiшити такi завдання:

- розрахунок робочого циклу дизельного двигуна за використання мшерального та сумшевого палива;

- дослiдження впливу фiзико-хiмiчних та моторних властивостей сумiшевого палива на змши шдикаторних показникiв дизеля по-рiвняно з аналогiчними показниками, яю отриманi внаслiдок використання мшераль-ного палива;

- аналiз впливу змiн шдикаторних показни-кiв на змiни економiчних та екологiчних па-раметрiв дизеля за переходу на живлення бюдизельними паливними композищями.

Розрахунковi дослiдження робочого циклу дизеля

Щц час теоретичних дослщжень робочого циклу дизеля використовувалась математич-на модель, що базуеться на роботах професо-ра Н.Ф. Разлейцева [7]. Вона дозволяе найбь льшою мiрою врахувати особливостi склад-них фiзико-хiмiчних процесiв сумiшоутво-рення й згоряння в цилiндрi дизеля, констру-ктивнi й налаштувальнi параметри двигуна, а також властивосп етилових естерiв рiпаковоl олil як моторного палива.

Об'ектом розрахункових дослщжень обрано робочий цикл сучасного автомобшьного дизеля VW 1,9TDI ALH з турбонаддувом та електронним керуванням паливного насоса високого тиску (ПВНТ).

Розрахунки проводились для традицшного та сумшевих бiодизельних палив з об'емною

часткою бюлопчно! складово! 40 % (В40), 80 % (В80) та 100 % (В100). Властивост мь нерального палива (табл. 1) вщповщають чинному стандарту Укра!ни на дизельне па-ливо тдвищено! якостi. Характеристики бю-логiчного палива (В100), що наведенi у табл. 1, надано авторами прогресивно! тех-

Для числових дослщжень iндикаторних пока-зникiв дизеля обрано таю режимш параметри:

- навантаження двигуна - 50; 100 %;

- частота обертання колшчастого вала для вшх режимiв навантаження - п = 1800 хв-1.

Причому, для бiодизельних видiв палива В40, В80 та В100 режим навантаження мае два значення:

а) штатш налаштування ПНВТ, тобто об'емна циклова подача палива залишаеться незмшною;

б) циклова подача сумшевого палива тдви-щена до величини, що забезпечуе рiвнiсть середнього шдикаторного тиску бюдизель-ного та дизельного циктв.

Як вихiднi данi для розрахунюв робочого циклу дизеля використовувались численш конструктивнi параметри двигуна VW 19TDI ALH, а також режимш параметри, що змь нюються (табл. 2). З наведених у табл. 2 па-раметрiв визначальним е масова циклова подача дизельного палива за 100-вщсоткового навантаження, яка отримана розрахунком з вщомого максимального крутного моменту

нологп етанольно! переестрифшацп ршако-во! оли, яку розроблено в 1нституп бюорга-шчно! х1мп та нафтохiмil НАН Укра!ни. По-казники бiнарних сумiшей (В40 та В80) ви-значались розрахунком, виходячи з величин показниюв складових, !х густини та об'емно! частки (табл. 1).

двигуна за п = 1800 хв-1, та припущення, що ефективний ККД на цьому режимi складае 0,4. Циклова подача для шших видiв палива та режимiв розраховувалась за використання сшввщношень витрат палива бiодизельним та дизельним двигунами, вщомих завдяки публшащям у науковiй лiтературi та нашим попередшм експериментальним дослщжен-ням. Щц час числового експерименту вели-чини циклово! подачi уточнювались. Решта режимних параметрiв у табл. 2 вщповщае аналогiчним параметрам вiдомих дизельних двигушв того ж класу, що i дизель, робочий цикл якого дослщжуеться.

Розрахунок за програмою, що використову-валась, дозволив визначити такi основш ш-дикаторнi показники робочого циклу дизельного двигуна:

а) штегральш параметри:

- р1 - середнiй iндикаторний тиск;

- п - iндикаторний ККД;

- асум - коефiцiент надлишку повiтря сумар-ний;

б) параметри процесу стискання: 1) рс - тиск кшця стискання;

Таблиця 1 Ф1зико-х1м1чт та моторт показники палива для розрахунку робочого циклу дизеля

Паливо ДП В40 В80 В100

Об'емна частка бюпалива в сумш1, % 0 40 80 100

Х1м1чний склад (масов1 частки): - вуглецю - водню - кисню 0,867 0,133 0 0,831 0,129 0,04 0,796 0,125 0,079 0,7795 0,1225 0,098

Густина за Т = 323 К, кг/м3 820 838 856 865

Найнижча питома теплота згоряння, МДж/кг 42,8 40,74 38,76 37,8

Маса повиря, що необхщне для згоряння 1 кг палива, кг 14,56 13,82 13,11 12,77

Умовна енерпя активацп передполум'яних реакцш, кДж/моль 22 18 14 12

Цетанове число 51 51 51 51

Коефщент поверхневого натягу за Т = 323 К, Н/м 0,028 0,0295 0,031 0,0317

Динам1чний коефщент в'язкосп за Т = 323 К, Пас 0,003 0,00456 0,00611 0,00689

Питома теплота пароутворення, кДж/кг 250 283 314 329

Теплоемшсть за Т = 380 К, Дж/(кгК) 1853 1860 1868 1871

Молекулярна маса, кг/кмоль 185 241 298 326

Коефщент дифузп за атмосферних умов, с 3,1Е-10 3,1Е-10 3,1Е-10 3,1Е-10

Температура палива, К 380 380 380 380

Тиск насичено! пари за Т = 480 К, бар 0,0477 0,0326 0,0175 0,01

Загальний вм1ст арки, % (мас.) 0,0006 0,001 0,0013 0,0015

- Тс - температура кшця стискання;

в) параметри процесу згоряння:

- рг - максимальний тиск циклу;

- Т - максимальна температура циклу;

- фр - кут п.к.в., вiдповiдний максимальному тиску циклу;

- фТг - кут п.к.в., вщповщний максимальнiй температурi циклу;

- (ар / dф)max - максимальна швидюсть зрос-тання тиску;

- ф1 - перюд затримки займання;

- фz - тривалють процесу згоряння;

г) параметри, що е функцieю кута п.к.в. (ф -кут (аргумент)):

- р - тиск у цилшдрц

- Т - температура в цилшдрц

- х - частка тепла, що видшилась (вщносна характеристика видiлення теплоти) ;

- / аф - вщносна швидкiсть тепловидiлення.

Отримаш розрахунком iндикаторнi параметри робочого циклу дизеля наведено в табл. 3. Порiвняльний аналiз параметрiв бюдизель-ного двигуна та двигуна на мшеральному паливi свiдчiть про таке: збшьшення об'ем-но! частки бюлопчно! складово! у сумшево-му паливi без корекци налаштувань ПНВТ призводить до зниження середнього шдика-торного тиску, яке для суто бюлопчного па-лива досягае 4 %.

Таблиця 2 Вихщт режимт параметри для розрахунку робочого циклу дизеля

Паливо ДП В100 В80 В40 В100 В80 В40 ДП В100 В80 В40

Навантаження двигуна, % 100 1001) 1002) 50 502)

Циклова подача палива, г 0,0384 0,0407 0,0402 0,0393 0,0431 0,0426 0,0416 0,0192 0,0216 0,0211 0,0202

Кут випереджен-ня впорскування палива, градус (град.) повороту кол1нчастого вала (п.к.в.) до верх-ньо! мертво! точки (ВМТ) 8 11

Атмосферний тиск на р1вш моря, бар 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013

Температура по-виря, К 288 288 288 288 288 288 288 288 288 288 288

Втрати тиску у впускному при-стро!, бар 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,015 0,015 0,015 0,015

Втрати тиску у випускн1й систе-м1, бар 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,03 0,03 0,03 0,03

Ступ1нь тдви-щення тиску у компресор1 2,0 1,967 1,987 1,997 2,0 2,0 2,0 1,7 1,7 1,7 1,7

Ад1абатний ККД компресора 0,732 0,732 0,732 0,732 0,732 0,732 0,732 0,72 0,72 0,72 0,72

Тиск перед турбь ною, бар 1,77 1,77 1,77 1,77 1,77 1,77 1,77 1,54 1,54 1,54 1,54

ККД агрегата наддуву 0,534 0,534 0,534 0,534 0,534 0,534 0,534 0,52 0,52 0,52 0,52

Штатш налаштування ПНВТ.

2) Пщвищена циклова подача сумшевого палива.

Таблиця 3 Розрахунковi iндикаторнi параметри робочого циклу дизеля

Паливо ДП В100 В80 В40 В100 В80 В40 ДП В100 В80 В40

Навантаження двигуна, % 100 1001) 1002) 50 502)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рь бар 14,6 14,03 14,15 14,38 14,56 14,64 14,58 7,417 7,415 7,411 7,424

П! 0,4212 0,4063 0,4097 0,4155 0,4084 0,4109 0,4162 0,4279 0,4128 0,4158 0,422

^сум 1,715 1,817 1,804 1,778 1,764 1,768 1,765 2,888 2,977 2,991 2,979

Рс, бар 111,6 109,6 110,8 111,4 111,5 110,7 111,3 95,01 94,85 94,87 94,91

тс, К 1029 1026 1027 1029 1027 1031 1056 1019 1013 1014 1016

р2, бар 163,8 151,8 153,2 155,4 156,9 159,1 161,2 151,2 127,8 133,1 141,1

Т* К 1756 1567 1608 1639 1561 1646 1687 1675 1457 1512 1582

Фр2 , град. п.к.в. за ВМТ 7 6 6 7 6 6 6 5 5 5 6

ФТг, град. п.к.в. за ВМТ 13 14 14 14 14 14 14 9 13 13 11

(ар / аф)тах, бар / град. п.к.в. 7,748 5,98 6,547 6,988 6,088 6,492 6,981 7,425 4,762 5,178 5,909

ф1, град. п.к.в. 4,099 1,296 1,616 2,558 1,443 1,894 2,835 5,762 1,68 2,152 3,537

ф2, град. п.к.в. 143,4 170,2 168,2 151,0 168,8 157,7 148,9 40,2 96,6 77,6 62,2

^^ШтатнГналашгування ПНВТ.

2) Пiдвищена циклова подача сумiшевого палива.

Змша р1 вщбуваеться через зниження енерго-наповнення цилшдра двигуна за використан-ня бюдизельних паливних композицш.

Перехщ на бюдизельне паливо спричиняе зменшення шдикаторного ККД до 3-3,5 % (табл. 3) незалежно вщ того, тдвищувалась циклова подача чи налаштування паливного насосу залишались штатними. Причини зни-ження п е складними { вимагають анал1зу змш бшьшосп параметр1в процесу згоряння, що буде зроблено нижче.

Використання сумшевого палива супрово-джуеться зниженням максимального тиску циклу до 7-15 % та максимально! температу-ри циклу - до 11-13 % (табл. 3, рис. 1). При цьому кут фр залишаеться майже незмш-

ним, а фГг - дещо тдвищуеться.

Робочий цикл бюдизельного двигуна пор1в-няно з циклом дизеля на мшеральному пали-в1 вщр1зняеться зменшенням максимально! швидкосп зростання тиску. (dp / dф)max зни-

жуеться до 23 % для палива В100 за 100-вщсоткового навантаження та до 36 % для того ж палива за 50-вщсоткового навантаження (табл. 3), тобто процес згоряння бю-палива е менш «жорстким». Причиною цього явища, як { зменшення р2 для палива В100, е зниження тривалосп першо! фази згоряння у дизел1 - перюду затримки займання ф1 бшьш, шж у 3 рази (табл. 3), що зменшуе фактор динам1чносп робочого циклу. Зазначеш ви-ще показники робочого циклу, як { бшьшють шших показниюв для вид1в палива В40 та В80, займають пром1жну позищю м1ж показ-никами для палива В100 та нафтового дизельного палива (табл. 3).

Для оцшювання та вдосконалення процесу згоряння з позицп термодинам1чно! ефектив-носп циклу використовують характеристики тепловидшення. Вони е залежностями кшь-косп теплоти, що видшилась тд час згоряння палива в цилшдра вщ об'ему цилшдра Qвид(V) або в!д кута п.к.в. Qвид(ф).

1800 Т, К 1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

С.« 1 ^

Т

р

180 р,бар

160 140 120

100

60

40

20

0

200

300

400 ф, град. п.к.в. 600

Рис. 1. Розрахунковi дiаграми температури й тиску в цилiндрi дизеля VW 1,9TDI ALН за 100-вiдсоткового навантаження та шдвищенш цикловiй подачi сумше-вого палива (без процесiв газообмiну):

--ДП;---В100;

.....- В80;------В40

У бшьшосп дослщжень використовують не абсолютнi характеристики тепловидшення, а вiдноснi. 1х отримують шляхом подiлу вели-чини теплоти у довшьнш точцi абсолютно! характеристики на величину теплоти, що ви-дiлилась у результатi згоряння циклово! дози палива Qвид. ц. Вщносна характеристика видь лення теплоти мае вигляд

Хвид(Р) = Q вид (V)/ Q вид. Ц;

Хвид(ф) = Q вид (ф)/ Q вид. ц-

Пiд час аналiзу вщносних характеристик ви-дiлення теплоти порiвнюють частку тепла, що видiлилась у характерних точках кривих, за максимальних тиску в цилiндрi хр та тем-пературi хТ, а також тривалють процесу згоряння фz[8].

Вiдноснi характеристики видшення теплоти за використання як аргумента кута п.к.в. ф для вшх видiв палива та режимiв, що досль джувались (окрiм штатних налаштувань ПНВТ), наведено на рис. 2, 3. Величини хр та Хт для робочого циклу бiодизельного двигуна нижче за аналопчш показники класичного дизеля. Так, за використання палива В100 та 50-вщсоткового навантаження зниження хр досягае 45 %, а хТ - 27 % порiвняно з показ-никами дизельного циклу (рис. 3).

0,03

dl/dф. (град. п.к.в.)

0,02 0,015 0,01 0,005 0

* II

1 1 1

1 зА/

и ЛИ/

ЙЕ5 __ d

1,0 1 0,8

0,6

0,4

0,2

0

340

380

420

Ф, град. п.к.в. 540

Рис. 2. Вщносш швидюсть тепловидшення й характеристика видшення теплоти для дизеля VW 1,9TDI ALН за 100-вщсот-кового навантаження та шдвищенш цикловш подачi сумiшевого палива:

--ДП;---В100;

.....- В80;------В40

0,06

dl/dф, (град. п.к.в.)

0,04 0,03 0,02 0,01 0

/ /' • 4 £ 1

1 У 4 * * V 1—

>ч к Л 1 \

1, У \ >> d 1/dФ

/

1,0 1 0,8

0,6

0,4

0,2

340

360

380

Ф, град. п.к.в.

440

Рис. 3. Вщносш швидюсть тепловидшення й характеристика видшення теплоти для дизеля VW 1,9TDI ALН за 50-вщсотко-вого навантаження та шдвищенш цикловш подачi сумшевого палива:

--ДП;---В100;

.....- В80;------В40

На цьому ж режимi для палива В100 спосте-ртаеться найбшьша рiзниця з дизельним циклом у тривалосп процесу згоряння - пщви-щення фz складае 2,4 рази (табл. 3, рис. 3). Порiвняння хр, ХТ та фz беззаперечно свiдчить

0

про уповшьнення процесу згоряння тд час переходу на бюдизельш паливш композици.

Велике значення мають максимальш вщносш швидкосп тепловидшення ^х / dф)max, а та-кож положення максимум1в вщносно початку видимого згоряння (рис. 2, 3). Пщ час об'емного горшня в класичному дизел! з камерою в поршш швидюсть тепловидшення досягае максимуму поблизу вщ початку го-ршня (перший максимум криво! / аф). Пе-рехщ на бюдизельне паливо характеризуеть-ся певним зниженням величини самого максимуму та його вщдаленням вщ початку згоряння (рис. 2, 3). Саме таю змши знижують максимальну швидюсть зростання тиску, що, з одного боку, зменшуе р1вень шуму двигуна та динам!чш навантаження шдшипниюв { деталей кривошипно-шатунного мехашзму. Але з шшого - це явище призводить до поп-ршення шдикаторного ККД.

Дифузшне горшня, що визначае наявнють, величину та положення другого максимуму криво! dх / dф, дещо краще здшснюеться за циклом бюдизельного двигуна (рис. 2), що частково компенсуе втрати шдикаторного ККД. Але за 50-вщсоткового навантаження друп максимуми для бюдизельного палива або зовшм вщсутш, або значно менш1, шж для мшерального палива, до того ж деяю з них досить вщдалеш вщ початку згоряння (рис. 3). У цьому випадку за вщносного зни-ження шдикаторного ККД на зазначеному режим! його абсолютне значення залишаеть-ся на прийнятному р!вш (табл. 3).

Таким чином, анал!з розрахункових шдика-торних показник!в робочого циклу дизеля показав, що використання бюдизельного су-мшевого палива, пор!вняно з м!неральним паливом, в!др!зняеться меншими величинами максимального тиску й температури циклу та його меншою «жорстюстю», а також б!льш низькою термодинам!чною ефективн!стю через зменшення швидкост! тепловидшення та зб!льшення тривалост! процесу згоряння. Наслщком останн!х двох чинник!в стало по-г!ршення !ндикаторного ККД, яке все ж таки не е критичним (усього до 3,5 %).

М!ж тим, показники, як! знижують термоди-нам!чну ефективн!сть циклу бюдизельного двигуна, зменшують його максимальну температуру, що, за теор!ею Я.Б. Зельдов!ча [9], створюе передумови для зниження юлькосп

оксиду азоту, що утворюсться у KaMepi згоряння дизеля. Ця обставина а також те, що зниження тривалосп перюду затримки за-ймання спричиняе зменшення димносп ВГ [8], надае тдстави стверджувати, що використання бюпалив для живлення дизеля мае покращувати його eкологiчнi характеристики. Останне було тдтверджено нашими по-передшми дослiджeннями [4-6].

Висновки

Розpaхунковi дослiджeння робочого циклу дизеля показали, що живлення двигуна бю-дизельними паливними композищями, порь вняно з використанням мшерального палива, характеризуеться зменшенням швидкосп тeпловидiлeння та збiльшeнням тривалосп процесу згоряння, що призводить до незнач-ного погipшeння iндикaтоpного ККД.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

З шшого боку, зазначеш чинники сприяють зниженню кiлькостi оксиду азоту, що утво-рюеться у кaмepi згоряння дизеля. Змша ш-шого шдикаторного показника бюдизельного двигуна, а саме зменшення тривалосп перю-ду затримки займання палива сприяе зни-женню piвня шуму та димностi вщпрацьова-них гaзiв дизеля.

Лiтература

1. Девянин С.Н. Растительные масла и топ-

лива на их основе для дизельных двигателей / С.Н. Девянин, В.А. Марков, В.Г. Семенов. - Х.: Новое слово, 2007. -452 с.

2. Марков В.А. Работа транспортного дизеля

на смеси дизельного топлива и метилового эфира рапсового масла / В.А. Марков, А.А. Зенин, С.Н. Девянин // Турбины и дизели. - 2009. - Май. - С. 14-19. 3 Льотко В. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В.Н. Луканин,

A.С. Хачиян. - М.: Московский автомобильно-дорожный институт, 2000. -312 с.

4. Левтеров А.М. Вивчення впливу моторних властивостей бюпалива на енергоеколо-пчш характеристики дизельного двигу-на / А.М. Левтеров, В.П. Мараховський,

B.Д. Савицький // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. - 2012. - Вып. 31. - С. 57-61.

5. Левтеров А.М. Щцвищення ефективно!

потужносп дизеля, що працюе на сумь шевому бiодизельному паливi / А.М. Левтеров, В.Д. Савицький // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. -

2014. - Вып. 34. - С. 32-38.

6. Левтеров А.М. Покращення еколопчних

характеристик дизеля, що працюе на бюдизельних паливних композищях / А.М. Левтеров, В.Д. Савицький // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. -

2015. - Вып. 36. - С. 110-117.

7. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптими-

зация процесса сгорания в дизелях / Н.Ф. Разлейцев. - Х.: Вища школа, 1980. - 169 с.

8. Двигатели внутреннего сгорания: теория

поршневых и комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов; под ред. А.С. Ор-лина, М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

9. Зельдович Я.Б. Окисление азота при горе-

нии / Я.Б. Зельдович, П.Я. Садовников, Д.А. Франк-Каменецкий. - М.: Изд-во АН СССР, 1947. - 145 с.

References

1. Devyanin S.N., Markov V.A., Semenov V.G.

Rastitelnyie masla i topliva na ih osnove dlya dizelnyih dvigateley [On the basis of vegetable oils and fuel for diesel engines]. Kharkov, Novoe slovo Publ., 2007. 452 p.

2. Markov V.A., Zenin A.A., Devyanin S.N.

Rabota transportnogo dizelya na smesi dizelnogo topliva i metilovogo efira rap-sovogo masla [Transport dieselengine operation on the mixture of diesel fuel and rapeseed methyl ester (RME)]. Turbinyi i dizeli. 2009, May. pp. 14-19.

3. Lyotko V., Lukanin V.N., Hachiyan A.S.

Primenenie alternativnyih topliv v dvigatelyah vnutrennego sgoraniya [The use of alternative fuels in internal combustion engines]. Moscow, Moskovskiy avto-mobilno-dorozhnyiy institut Publ., 2000. 311 p.

4. Lyevtyerov A.M., Marakhovs'kyy V.P., Sa-

vyts'kyy V.D. Vyvchennia vplyvu motor-nykh vlastyvostei biopalyva na enerhoeko-lohichni kharakterystyky dyzelnoho dvyhu-na [Studying influence of motor properties of biofuel on energy-ecological characteristics of the diesel engine]. Avtomobilnyiy transport: sb. nauch. tr. 2012, Vol. 31. pp. 57-61.

5. Lyevtyerov A.M., Savyts'kyy V.D. Pidvy-

shchennia efektyvnoi potuzhnosti dyzelia, shcho pratsiuie na sumishevomu biody-zelnomu palyvi [Increase of effective power of the diesel engine working on mix biodiesel fuel]. Avtomobilnyiy transport: sb. nauch. tr. 2014, Vol. 34. pp. 32-38.

6. Levterov A.M., Savyts'kyy V.D. Pokrashche-

nnia ekolohichnykh kharakterystyk dyzelia, shcho pratsiuie na biodyzelnykh palyvnykh kompozytsiiakh [Improvement ecological characteristics of the diesel engine, Working on biodiesel fuel compositions]. Avto-mobilnyiy transport: sb. nauch. tr. 2015, Vol. 36. pp. 110-117.

7. Razleytsev N.F. Modelirovanie i optimizatsi-

ya protsessa sgoraniya v dizelyah [The modeling and optimization of the combustion process in diesel engines]. Kharkov, Vischa shkola Publ., 1980. 169 p.

8. Vyirubov D.N. Dvigateli vnutrennego sgoraniya: teoriya porshnevyih i kom-binirovannyih dvigateley [Internal combustion engines: the theory of piston and combined engines]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1983. 372 p.

9. Zeldovich Ya.B., Sadovnikov P.Ya., Frank-

Kamenetskiy. D.A. Okislenie azota pri gorenii [The oxidation of nitrogen during combustion]. Moscow, Izd-vo AN SSSR Publ., 1947. 145 p.

Рецензент: Ф.1. Абрамчук, професор, д.т.н.,

ХНАДУ.

Стаття надшшла до редакцп 17 березня

2016 р.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.