CC BY
141 п 1 8 1 Х1а 1=1 т j=l 0 л
где т1 - наработка на отказ рабочих состояний источников в рассматриваемом событии; 0 л - математическое ожидание не работы источников, которые не участвуют в анализируемом событии.
Вероятность р а и математическое ожидание т! а позволяют определить по выражению аналогичному (24) частоту рассматриваемых событий. Таким образом, определив все средние параметры рассматриваемых событий.
УДК 621.436
ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ
К.т.н., доцент Жосан А.А., к.т.н., доцент Рыжов Ю. Н., инж. Курочкин А. А. Руководитель: зав. каф. «ЭМТП и тракторы», к. т. н., доцент А. А. Жосан.
Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет». Россия, 302019, Орел, ул. Ген. Родина, 69. 8(0862)76-17-54.
[email protected]; [email protected]; [email protected].
Ключевые слова: топливо, рапсовое масло, кинематическая вязкость, топливная система, многступенчатый подогрев.
Keywords: fuel, rape oil, kinematic viscosity, fuel system, mnogstupenchaty heating.
В статье описана конструкция двухтопливной системы тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом, позволяющая применить чистое рапсовое масло в качестве топлива в дизельном двигателе.
In article the design of two-fuel system of the tractor diesel with the multistage heating, allowing to apply pure rape oil as fuel in the diesel engine is described.
Ухудшение экологической обстановки, сокращение запасов нефти вызывает необходимость изыскания альтернативных топлив, которые не уступали бы традиционным нефтяным топливам по своим эксплуатационным свойствам.
Исследования в сфере альтернативных и возобновляемых видов топлив давно уже стали прерогативой программ энерго- и ресурсосберегающих технологий многих стран. Согласно «Комплексной программы развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденной председателем Правительства Российской федерации Владимиром Владимировичем Путиным от 24 апреля 2012 года №1853п - П8 содержание биотоплив в традиционных топливах должно повысится до уровня 10% к 2020 году. Данные тенденции продиктованы главным образом следующими факторами: стремительный рост потребления энергоресурсов; быстрое сокращение мировых запасов нефти и газа; ухудшение экологической ситуации планеты.
Одним из наиболее распространенных альтернативных топлив для автотракторных двигателей является чистое рапсовое масло (РМ). Применение его в качестве топлива для дизельных двигателей сопряжено с целым рядом как положительных (экономических и экологических), так и отрицательных (сокращение срока службы топливной аппаратуры, невозможность запуска двигателя в холодное время года, сбои в работе выпускных клапанов и т.д.) факторов [1]. Наличие отрицательных факторов связано, в первую очередь, с повышенными по сравнению с дизельным топливом (ДТ) значениями кинематической вязкости и
поверхностного натяжения РМ, но данные показатели не являются непреодолимым препятствием.
Существует несколько путей снижения вязкости РМ: применение смесей РМ с ДТ, бензином, спиртом и др. растворителями, обработка его ультразвуком и подогрев. Наиболее эффективным простым и дешевым является подогрев.
Подогрев РМ до температуры 70...900С обеспечивает отсутствие или минимизацию вышеперечисленных отрицательных факторов, поскольку приводит к повышению мелкодисперсности впрыска, сокращению длины факела и в целом улучшению процессов смесеобразования и сгорания [2]. Поддержание указанной температуры РМ на всем протяжении топливной системы нецелесообразно. Для участка низкого давления температура РМ, в зависимости от температуры окружающей среды и сопротивления прокачиваемости, составляет порядка 20...40°С. И лишь на участке высокого давления (непосредственно перед впрыскиванием) необходима температура 70...90°С [1].
Для поддержания указанных диапазонов температур в топливной системе применяют подогреватели различных конструкций.
К настоящему времени известно несколько многотопливных систем [4], позволяющих применять в дизельных двигателях как смеси РМ с ДТ, так и чистое РМ.
Нами предложенна конструкция (рисунок 1) двхтопливной системы тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом РМ, которая, обеспечивает применение растительного масла в качестве топлива без негативных последствий, заключающихся в повышенном нагарообразовании на деталях цилиндропоршневой группы, полимеризации моторного масла, сбоях в работе выпускных клапанов, сокращении срока службы распылителей форсунок и в целом двигателя.
-*--и-
Рисунок 1 - Схема духтопливной системы тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом.
Двухтопливная система питания тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом содержит бак минерального топлива 1, бак 2 растительного топлива, в котором установлены теплообменник 6 и датчик 21 температуры растительного топлива, линию 3 забора минерального топлива, линию 7 забора растительного топлива, электрогидрораспределитель 11, установленный перед фильтром 12 тонкой очистки топлива, ультразвуковой фильтр 13, расположенный перед топливным насосом высокого давления (ТНВД) 14, электрические подогреватели 16, установленные перед форсунками 15, линию 17 слива топлива из форсунок 15 и линию 18 слива топлива из ТНВД 14, электронный блок управления (ЭБУ) 19, датчик 20 положения рейки ТНВД, расположенный в корпусе регулятора ТНВД. Линия 3 забора минерального топлив содержит фильтр 4 грубой очистки и электрический подкачивающий насос 5 с редукционным клапаном. Линия 7 забора растительного топлива, в свою очередь, содержит фильтр 8 грубой очистки, топливоподкачивающий насос 9 штатной системы питания и позисторный подогреватель 10.
Первая ступень подогрева включает теплообменник 6, подсоединенный к системе охлаждения двигателя и подогревающий растительное масло в баке 2 до температуры что обеспечивает его хорошую прокачиваемость даже при низких температурах окружающей среды.
Вторая ступень подогрева представлена позисторным подогревателем 10, который является саморегулирующимся и служит для подогрева растительного масла до температуры
60...70°С, что обеспечивает его хорошую прокачиваемость через фильтр тонкой очистки 12 и ультразвуковой фильтр 13.
Третья ступень подогрева реализована в виде электрических подогревателей 16, установленных непосредственно перед форсунками 15. Растительное масло на этой ступени подогревается до температуры 80...90°С Электрические подогреватели 16 содержат в качестве управляющих элементов позисторы, поэтому являются саморегулирующимися. Подогрев растительного масла до температуры при впрыске обеспечивает меньшую длину
факела и более мелкий распыл в сравнении с более низкими температурами подогрева.
Двухтопливная система тракторного дизеля с многоступенчатым подогревом работает следующим образом.
Пуск и прогрев двигателя осуществляются на дизельном топливе. При этом оно подается электрическим подкачивающим насосом 5 из бака 1 через фильтр 4 грубой очистки, электрогидрораспределитель 11, фильтр 12 тонкой очистки топлива и ультразвуковой фильтр 13 в ТНВД 14. Далее дизельное топливо через электрические подогреватели 16 поступает в форсунки 15. Во время прогрева двигателя и при работе на дизельном топливе ультразвуковой фильтр 13 и электрические подогреватели 16 отключены. Излишки дизельного топлива из форсунок 15 и ТНВД 14 по линиям слива 17 и 18 подаются в фильтр тонкой очистки 12.
При подогреве и во время работы двигателя охлаждающая жидкость из его системы циркулирует через теплообменник 6. По достижении температуры растительного масла 20...30°С в баке 2 ЭБУ 19, воспринимающий данный параметр посредством датчика температуры 21, переключает электрогидрораспределитель 11 в положение подачи растительного масла и одновременно включает в работу подогреватели 10 и 16, а также ультразвуковой фильтр 13. Основное назначение ультразвукового фильтра 13 -дополнительное снижение кинематической вязкости растительного масла.
После переключения электрогидрораспределителя 11 в положение подачи растительного масла подача дизельного топлива прекращается, поскольку ЭБУ 19 отключает электрический подкачивающий насос 5 (золотник электрогидрораспределителя по сигналу ЭБУ 19 перекрывает доступ дизельного топлива в систему), топливоподкачивающий насос 9 штатной системы питания, подает подогретое до 20...30°С растительное масло из бака 2 через фильтр 8 грубой очистки в позисторный подогреватель
10, где оно нагревается до 60...700С. Далее масло направляется электрогидрораспределителем 11 через фильтр тонкой очистки топлива 12 в ультразвуковой фильтр 13. Здесь растительное масло подвергается кавитационной обработке, в результате чего его вязкость дополнительно снижается, и оно подается в ТНВД 14, а оттуда в электрические подогреватели 16, где подогревается до 80...90°С и впрыскивается форсунками 15 в камеры сгорания. Излишки растительного масла из форсунок 15 и ТНВД 14 по линиям 17 и 18 слива направляются в фильтр 12 тонкой очистки топлива.
Благодаря применению позисторов в подогревателях 10 и 16, последние автоматически поддерживают температуру растительного масла в топливной системе. В позисторном подогревателе 10 они выполняют две функции: являются нагревательными элементами и в тоже время поддерживают температуру растительного масла в пределах 60...70°С. Нагревательными элементами в электрических подогревателях. 16 являются спирали, а позисторы выполняют роль элементов, поддерживающих температурный режим в пределах 80.. ,90°С [3].
На установившихся режимах минимально устойчивых оборотов и режимах неполной загрузки двигателя (до 35%), последний работает на дизельном топливе [5]. При работе на вышеуказанных режимах датчик положения рейки ТНВД 20 подает сигнал на ЭБУ 19, который переводит систему на дизельное топливо. ЭБУ 19, применяемый в данной двухтопливной системе, позволяет переходить с одного вида топлива на другой в ручном режиме.
Перед остановкой двигателя топливную систему переводят на чистое дизельное топливо и дают двигателю поработать около 5 минут (в зависимости от режима работы).
Использование предлагаемой двухтопливной системы тракторного двигателя позволит применять в качестве топлива в холодное время года растительное масло и в целом повысить эффективность работы двигателя на данном виде топлива.
Литература
1. Курочкин, А.А. Подогрев рапсового масла как способ повышения эффективности использования его в качестве топлива [Текст] / А.А. Курочкин, А.А. Жосан, Ю.Н. Рыжов, С.И.Головин // Вестник Орел ГАУ. - 2013. - №1 (40). - С. 209 - 212. - ISSN 22234802.
2. Рыжов, Ю. Н. Особенности впрыскивания и горения рапсового масла и дизельного топлива в современных двигателях [Текст] / Ю. Н. Рыжов, А. А. Жосан, А. А. Курочкин //Тракторы и сельхозмашины №6, 2012. С. 19 - 20.
3. Рыжов, Ю. Н. Подогреватель рапсового масла [Текст] / Ю. Н. Рыжов, А. А. Курочкин //Тракторы и сельхозмашины №11, 2013. С. 11 - 12.
4. Пат. 2403431 РФ, МПК С 1 F02M43/00.Трехтопливаная система тракторного дизеля / А.П. Уханов, Д.А. Уханов, В.А. Рачкин, В.А. Иванов. №2009116953/06; Заявл. 04.05.2009; Опубл. 10.11.2010.
5. Савельев, Г.С. Технологии и технические средства адаптации автотракторной техники к работе на альтернативных видах топлива. [Текст] : дис. ... док. тех. наук : 05.20.01 / Геннадий Степанович Савельев ; Москва. гос. научное учреждение Всеросийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства. - М., 2010. - 304 л.
УДК 681.5
