CC BY
10
V^WWWVW ТРУПП ППГИИ MA ШИНЫ И ПКПРУППЛй
V^WWWVW ППЯ ДГРППРПМЫШПРННПГП КПМППРКГД V¥WW¥¥¥¥¥
4.3.1 ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Научная статья УДК 629-1
DOI: 10.24412/2227-9407-2023-2-7-18
Разработка технологий применения нетрадиционных топлив в дизелях
Сергей Александрович Плотников18, Анатолий Николаевич Карташевич2, Евгений Георгиевич Зыков3, Николай Юрьевич Кутергин4
1 Вятский государственный университет, Киров, Россия
2Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, Горки, Беларусь
3 АО «АВДМоторс», Киров, Россия
4 филиал АО «Газпром газораспределение Киров», Кирово-Чепецк, Россия 1 PlotnikovSA@bk.ru181, https://orcid.org/0000-0002-8887-4591
2Kartashevich@yandex.by, https://orcid.org/0000-0002-3649-1521
3 Edgeki@mail. т
4 Nik03071983@yandex. т
Аннотация
Введение. К многотопливным двигателям внутреннего сгорания (МДВС) относят двигатели, способные работать на различных моторных топливах - минеральных, растительных и т. п. Для работы современного дизеля как на дизельном топливе (ДТ), так и на альтернативных топливах (АТ) требуется выполнение ряда условий. Первоначально - обеспечение устойчивого процесса воспламенения и сгорания любого вида топлива. Дополнительно - наличие надлежащих моторных свойств топлива независимо от его вида. Кроме того - поддержание отмеченных условий на всех эксплуатационных режимах двигателя. С целью расширения применяемости АТ для работы МДВС в настоящее время достаточно перспективно создание новых схем систем питания, регулирования, воспламенения и смесеобразования. Параллельно целесообразна адаптация отдельных эксплуатационных свойств АТ к свойствам ДТ.
Материалы и методы. Стендовые испытания проводились на дизельном двигателе Д-245^2. В экспериментальном исследовании использовался нагрузочный электротормозной стенд RAPIDO SAK N670 с балансир-ной маятниковой машиной, оборудованный всеми необходимыми устройствами и приборами для снятия характеристик двигателя, а также определения параметров эмиссии ОГ. Подогрев топлива производился за счет нагревателя при помощи индуцирующего провода, в качестве которого использовался кабель РКГМ. Мощность нагрева контролировалась на самом нагревателе. Значение температуры топлива фиксировалось при помощи четырех термопар, установленных непосредственно перед форсунками и подключенных к восьмика-нальному ПИД-регулятору. Для проведения испытаний с использованием многокомпонентного топлива была разработана система питания с дополнительным топливном баком и смесителем в виде насоса лопастного типа с электродвигателем при частоте вращения вала 1000 мин"1, с объемной скоростью не менее 100 л/ч и регулировании температуры топлива в пределах 20.. .40 °С.
Результаты. Снижение удельного эффективного расхода подогретого ДТ на участке частот вращения 1400.1800 мин"1 составляло от 6,54 до 9,49 г/кВтч, часовой расход топлива уменьшался в пределах 0,1.0,8 кг/ч. Концентрация оксидов азота в ОГ при частоте вращения n = 1800 мин"1 достигала 954 ppm при
© Плотников С. А., Карташевич А. Н., Зыков Е. Г., Кутергин Н. Ю., 2023
(СС) (J) Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
Вестник НГИЭИ. 2023. № 2 (141). C. 7-18. ISSN2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 2 (141). P. 7-18. ISSN2227-9407 (Print)
ммшммшммм ТРГИМП1П/ÎIFÇ МАГНШР** AND FflIIIPMFMT
vvv^^n^t^vvvv^^ РПa TUF л/znn-iMniistrIA I глмр/ FF
подогреве ДТ до 300 °С и 1030 ppm при подогреве ДТ до 150 °С, без подогрева топлива концентрация равнялась 909 ppm. Содержание сажи в ОГ при работе дизеля на ДТ без подогрева составляло 14,21 %, а при работе двигателя на подогретом ДТ до 150 °С - 13,8 % и до 300 °С - 13,2 %. При работе дизеля на ДТ и многокомпонентной биотопливной композиции (МКБТК-25) при частоте n = 1800 мин-1 часовой расход топлива равен G^. = 15,85 кг/ч и Gmket25 = 18,14 кг/ч соответственно. Минимальный удельный эффективный расход топлива при работе на ДТ, МКБТК-15 и МКБТК-25 равен gf! = 217,8 г/кВтч, gf! = 232,2 г/кВтч и gf! = 243,9 г/кВтч соответственно и достигается при частоте вращения коленчатого вала n = 1500 мин-1. Содержание суммарных оксидов азота NOx в ОГ практически одинаково при работе на всех испытуемых топливах. При n = 1800 мин-1 и работе на тех же топливах, содержание СО в ОГ на выходе, соответственно, равно 0,02 и 0,01 %, а содержание СО2 в ОГ, соответственно, равно 8 и 9 %.
Обсуждение. Экспериментально установлено, что подогрев позволяет снизить удельный эффективный расход топлива с g^ = 229 г/кВтч до g^50 = 223 г/кВтч и ge00 = 214 г/кВтч, а часовой расход топлива на 3,07-7,36 %. Экспериментально установлено, что подогрев топлива позволяет снизить выбросы сажи в ОГ на 2-5 %. Экспериментально установлено, что характер работы тракторного двигателя на смесях совпадает с характером работы на товарном топливе. Дизель легко переходит с одного режима на другой и имеет хорошую приёмистость как при работе на ДТ, так и на топливах с добавками этанола до 25 % и рапсового масла до 25 %. Экспериментально установлено, что содержание суммарных оксидов азота NOx в ОГ практически одинаково при работе на всех испытуемых топливах, при добавлении в топливо этанола и РМ содержание в ОГ СО2 несколько увеличивается.
Заключение. С целью расширения многотопливности дизелей перспективно создание новых конструкций систем питания, регулирования, воспламенения и смесеобразования. Целесообразна также адаптация эксплуатационных свойств АТ к свойствам ДТ.
Ключевые слова: дизельное топливо, многотопливный ДВС, подогрев, растительное масло, система питания, смеситель, спирт, топливоподающая аппаратура
Для цитирования: Плотников С. А., Карташевич А. Н., Зыков Е. Г., Кутергин Н. Ю. Разработка технологий применения нетрадиционных топлив в дизелях // Вестник НГИЭИ. 2023. № 2 (141). С. 7-18. DOI: 10.24412/2227-9407-2023-2-7-18
Development of technologies for the use of unconventional fuels in diesels
Sergey A. Plotnikov1B, Anatoly N. Kartashevich2, Evgeny G. Zykov3, Nikolay Yu. Kutergin4
1 Vyatka State University, Kirov, Russia
2 Belarusian State Agricultural Academy, Gorki, Belarus 3AVD Motors Joint Stock Company, Kirov, Russia
4 Branch of Gazprom Gas Distribution Kirov JSC, Kirovo-Chepetsk, Russia 1 PlotnikovSA@bk.ru^, https://orcid.org/0000-0002-8887-4591 2Kartashevich@yandex.by, https://orcid.org/0000-0002-3649-1521
3 Edgeki@mail. ru
4 Nik03071983@yandex. ru
Abstract
Introduction. Multi-fuel internal combustion engines (MICE) include engines capable of operating on various motor fuels - mineral, vegetable, etc. For the operation of a modern diesel engine, both diesel fuel (DF) and alternative fuels (AF) requires the fulfillment of a number of conditions. Initially, it is to ensure a stable process of ignition and combustion of any type of fuel. Additionally, the presence of proper motor properties of the fuel, regardless of its type. In addition, maintenance of the marked conditions at all operating modes of the engine. In order to expand the applicability of AT for the operation of MDVS, it is currently quite promising to create new schemes for power supply, regula-
технологии, машины и оборудование ХХХХХХХХХХХ
ППЯ ЛГРППРПМЫШПРННПГП КПМППРКГА
tion, ignition and mixing systems. In parallel, it is advisable to adapt individual operational properties of AF to the properties of DF.
Materials and methods. Bench tests were carried out on a diesel engine D-245.5S2. In the experimental study, a RAPIDO SAK N670 electric brake load stand with a balancing pendulum machine was used, equipped with all the necessary devices and devices for removing engine characteristics, as well as determining exhaust emission parameters. Fuel heating was carried out at the expense of the heater by means of an inducing wire, as which the RKGM cable was used. The heating power was controlled on the heater itself. The fuel temperature value was recorded using four thermocouples installed directly in front of the injectors and connected to an eight-channel PID controller. To carry out tests using multicomponent fuel, a power supply system was developed with an additional fuel tank and a mixer in the form of a paddle-type pump with an electric motor at a shaft rotation speed of 1000 min-1, with a volumetric speed of at least 100 l/h and fuel temperature control within 20...40 °C.
Results. The decrease in the specific effective consumption of heated diesel fuel at the rotational speeds of 1400... 1800 min-1 ranged from 6,54 to 9,49 g/kWh, hourly fuel consumption decreased within 0,1...0,8 kg/h. The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at a rotational speed of n = 1800 min-1 reached 954 ppm when heated to 300°C and 1030 ppm when heated to 150°C, without heating the fuel, the concentration was 909 ppm. The soot content in the exhaust gas when the diesel engine was running on a diesel engine without heating was 14,21 %, and when the engine was running on a heated diesel engine up to 150 °C - 13,8 % and up to 300 °C - 13,2 %. When a diesel engine is running on a diesel engine and a multicomponent biofuel composition (MCBFC-25) at a frequency of n = 1800 min-1 hour, fuel consumption is equal to Gdf = 15.85 kg/h and MCBFC-25 = 18,14 kg/h, respectively. The minimum specific effective fuel consumption when operating on DF, MCBFC-15 and MKBFC-25 is equal to ge =217,8 g/kWh, ge = 232,2 g/kWh and ge = 243,9 g/kWh, respectively, and is achieved at a crankshaft rotation speed of n = 1500 min-1. The content of total nitrogen oxides NOx in the exhaust gas is almost the same when working on all tested fuels. At n = 1800 min-1 and running on the same fuels, the CO content in the exhaust gas at the outlet, respectively, is 0,02 and 0,01 %, and the CO2 content in the exhaust gas, respectively, is 8 and 9 %. Discussion. It has been experimentally established that heating reduces the specific effective fuel consumption from gdf = 229 g/kWh to ge150 = 223 g/kWh and ge300 = 2 1 4 g/kWh, and hourly fUel consumption by 3,07.7,36 %. It has been experimentally established that fuel heating reduces soot emissions in the exhaust gas by 2.5 %. It has been experimentally established that the nature of the tractor engine's work on mixtures coincides with the nature of work on commercial fuel. Diesel easily switches from one mode to another and has good pick-up, both when working on diesel fuel and on fuels with additives of ethanol up to 25 % and rapeseed oil up to 25 %. It has been experimentally established that the content of total nitrogen oxides NOx in the exhaust gas is almost the same when working on all tested fuels, when ethanol and PM are added to the fuel, the CO2 content in the exhaust gas increases slightly. Conclusion. In order to expand the multi-fuel capacity of diesel engines, it is promising to create new designs for power supply, regulation, ignition and mixing systems. It is also advisable to adapt the operational properties of AT to the properties of DF.
Keywords: diesel fuel, Multi-fuel internal combustion engine, heating, vegetable oil, power system, mixer, alcohol, fuel supply equipment
For citation: Plotnikov S. A., Kartashevich A. N., Zykov E. G., Kutergin N. Yu. Development of technologies for the use of unconventional fuels in diesels // Bulletin NGIEI. 2023. № 2 (141). P. 7-18. DOI: 10.24412/2227-94072023-2-7-18
Введение
экономика ставила задачу производства универсального ДВС, годного для работы на расширенном перечне топлив, включая альтернативные виды и сырую нефть. Первые МДВС создавались на основе карбюраторных моделей с раздельной подачей топлива и окислителя. Воздух поступал по обычной системе впуска, жидкое топливо подавалось топ-
К многотопливным двигателям внутреннего сгорания (МДВС) относят двигатели, способные работать на различных моторных топливах - минеральных, растительных и т. п. Впервые МДВС начали производиться в Германии, на рубеже 3040-х годов XX века. Бурно становившаяся военная
technologies, machines and equipment
i for the agro-industrial complex
ливным насосом под давлением 5 МПа. Пуск такого ДВС осуществлялся на нефтяном топливе, далее карбюратор отключался. Рабочая смесь поджига-
лась искрой. Недостаточный уровень технологии того времени не позволил полностью реализовать данное направление [1].
Таблица 1. Недостатки основных видов альтернативных топлив Table 1. Disadvantages of the main types of alternative fuels
Топливо / Fuel
Отличительные свойства / Distinctive properties
Последствия / Effects
1. Низшие спирты (метанол, этанол) / Lower alcohols (methanol, ethanol)
2. Промышленные газы (биогаз, генераторный газ) / Industrial gases
(biogas, generator gas)
3. Природный газ / Natural gas
4. Растительные масла / Vegetable oils
Низкие воспламеняемость, теплота сгорания, стабильность / Low flammability, heat of combustion, stability
Низкая теплота сгорания, молекулярное состояние / Low heat of combustion, molecular state
Молекулярное состояние / Molecular state
Высокая вязкость / High viscosity
Потери мощности и экономичности, рост расходов на эксплуатацию ДВС / Loss of power and efficiency, increase in the cost of operation of the internal combustion engine Потери мощности и экономичности, удорожание конструкции ДВС / Loss of power and efficiency, increase in the cost of the internal combustion engine design Удорожание конструкции, снижение надежности ДВС / The increase in the cost of construction, the decrease in the reliability of the internal combustion engine Нагрузки на детали двигателя, нагар, снижение долговечности ДВС / Loads on engine parts, carbon deposits, reduced durability of the internal combustion engine
Источник: составлено авторами
Для работы современного дизеля как на дизельном топливе (ДТ), так и на альтернативных топливах (АТ) требуется выполнение ряда условий. Первоначально - обеспечение устойчивого процесса воспламенения и сгорания любого вида топлива. Дополнительно - наличие надлежащих моторных свойств топлива независимо от его вида. Кроме того - поддержание отмеченных условий на всех эксплуатационных режимах двигателя. Настоящий уровень технологии двигателестроения способен качественно выполнить все условия. Возможна разработка и применение любых видов технических устройств [2]. Однако уровень применения АТ в дизелях по-прежнему невысок. Основная причина создавшегося положения - неготовность моторных заводов к производству широкого спектра модификаций ДВС для работы на определенном виде или составе АТ.
С целью расширения применяемости АТ для работы МДВС в настоящее время достаточно перспективно создание новых схем систем питания,
регулирования, воспламенения и смесеобразования. Параллельно целесообразна адаптация отдельных эксплуатационных свойств АТ к свойствам ДТ (табл. 1) [3].
Материалы и методы
Основными направлениями исследований следует считать адаптацию эксплуатационных показателей утяжеленных, малостабильных, низкоце-тановых, многокомпонентных топлив, топлив с недостаточными низкотемпературными свойствами к свойствам традиционного ДТ и разработку систем их применения на двигателе [4; 5].
Стендовые испытания проводились на дизельном двигателе Д-245^2. В экспериментальном исследовании использовался нагрузочный электротормозной стенд RAPIDO SAK N670 с балансирной маятниковой машиной, оборудованный всеми необходимыми устройствами и приборами для снятия характеристик двигателя, а также определения параметров эмиссии ОГ (рис. 1).
технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
Рис. 1. Дизель Д-24582 на стенде Fig. 1. Diesel D-245S2 on the stand Источник: разработано авторами
При проведении испытаний с подогревом топлива к штатной топливной системе дизеля до-
бавлялась разработанная система локального индукционного нагрева (рис. 2) [6].
Рис. 2. Схема системы питания дизеля с подогревательным устройством: 1 - топливный бак; 2 - подкачивающий насос; 3 - топливопровод низкого давления; 4 - топливопровод высокого давления; 5 - ТНВД; 6 - индуцирующий провод; 7 - форсунки; 8 - цилиндр; 9 - источник тока Fig. 2. The scheme of the diesel power supply system with a heating device: 1 - fuel tank; 2 - pumping pump; 3 - low-pressure fuel line; 4 - high-pressure fuel line; 5 - injection pump; 6 - inducing wire; 7 - injectors; 8 - cylinder; 9 - current source Источник: разработано авторами
XXXXXXXXXXXXX technologies, machines and equipment XXXXXXXXXXXXXXX for the agro-industrial complex
Подогрев топлива производился за счет нагревателя при помощи индуцирующего провода, который последовательно охватывал участки топливопровода, расположенного на линии высокого давления непосредственно перед форсунками. В качестве индуцирующего провода использовался кабель РКГМ, имеющий кремнийорганическую основу, что обеспечивало хорошие температурные свойства. А многопроволочная токопроводящая медная жила, изготовленная из электротехнической меди, наводила вихревые токи, обладающие индукционной природой, в стенке топливопровода. В результате тепло от внутренних стенок передавалось дизельному топливу, практически не рассеиваясь в
окружающую среду. Мощность нагрева контролировалась на самом нагревателе [7; 8]. Значение температуры топлива фиксировалось при помощи четырех термопар, установленных непосредственно перед форсунками и подключенных к восьмика-нальному ПИД-регулятору.
Для проведения испытаний с использованием многокомпонентного топлива была разработана система питания с дополнительным топливном баком и смесителем в виде насоса лопастного типа с электродвигателем при частоте вращения вала 1000 мин-1, с объемной скоростью не менее 100 л/ч и регулировании температуры топлива в пределах 20.40 оС (рис. 3).
Рис. 3. Дополнительный топливный бак со смесителем и подогревателем Fig. 3. Additional fuel tank with mixer and heater Источник: разработано авторами
Непрерывное перемешивание многокомпонентного топлива в дополнительном топливном баке при заданных режимах смешения позволяло получать частицы эмульсии размером не более 50 мкм, что характеризует ее как микроэмульсию, однородность состава которой соизмерима с однородностью однокомпонентного топлива [9]. Посредством непрерывного перемешивания топлива поддерживалось необходимое время ее физической стабильности. Регулирование температуры топлива в пределах 20.40 °С позволяло сохранять ее вязкостно-температурные свойства в рамках действу-
ющего стандарта [10] при изменении температуры окружающего воздуха.
Результаты исследования Работа дизеля с подогревом топлива сопровождалась следующими значениями эффективных и экологических показателей (рис. 4).
Максимальное значение крутящего момента достигалось при частоте вращения коленчатого вала 1400 мин-1 и составляло при работе двигателя без подогрева ДТ и с предварительным подогревом до 300 °С 463,4 и 453,8 Нм соответственно. Значения эффективного КПД равнялись 37,19 % без подогре-
технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
ва ДТ, 37,43 и 38,42 % с подогревом ДТ до 150 и 300 °С. Снижение удельного эффективного расхода подогретого ДТ на участке частот вращения 1400.1800 мин-1 составляло от 6,54 до 9,49 г/кВтч.
Часовой расход топлива уменьшался в пределах 0,1.0,8 кг/ч при подогреве ДТ по сравнению с работой на ДТ без подогрева.
Из графиков экологических показателей видно, что концентрация оксидов азота в ОГ составляла
1404 ррт и 1303 ррт при подогреве ДТ до температур 150 и 300 °С при частоте вращения 1400 мин-1. С увеличением частоты вращения коленчатого вала до номинального значения п = 1800 мин-1 вместе с повышением часового расхода топлива концентрация оксидов азота достигала 954 ррт при подогреве ДТ до 300 °С и 1030 ррт при подогреве ДТ до 150 °С, без подогрева топлива концентрация равнялась 909 ррт.
Рис. 4. Скоростные характеристики двигателя 4ЧН 11,0/12,5:
-О - топливо без подогрева; *---X - подогрев до 150 °С; П-----О - подогрев до 300 °С.
Fig. 4. Speed characteristics of the 4CHN 11,0/12,5 engine:
—О - fuel without heating; X---X - heating up to 150 °C; □■----О - heating up to 300 °C.
Источник: получено авторами
Концентрация сажи в ОГ для частоты вращения п=1400 мин-1 при работе двигателя с подогревом ДТ до 150 °С составляла 19,0 %, а при 300 °С -14,3 %, что ниже на 10,63 % и 32,73 % по отношению к работе двигателя на ДТ без подогрева. Такая же тенденция наблюдалась при п = 1800 мин-1: содержание сажи в ОГ при ДТ без подогрева составляло 14,21 %, а при работе двигателя на подогретом ДТ до 150 °С - 13,8 % и до 300 °С - 13,2 %.
Работа дизеля на многокомпонентном биотопливе сопровождалась следующими значениями эффективных и экологических показателей (рис. 5).
С повышением частоты вращения коленчатого вала до номинальной часовой расход топлива дизелем увеличивается. Так, например, при работе
объекта исследования на ДТ и многокомпонентной биотопливной композиции (МКБТК-25) при частоте п = 1400 мин-1 часовой расход топлива равен Одт = 15,21 кг/ч и GмкБT25 = 16,87 кг/ч соответственно. С другой стороны, при частоте п = 1800 мин-1 часовой расход топлива равен Gдт = 15,85 кг/ч и бМКБТ25 = 18,14 кг/ч соответственно. Характер работы двигателя при работе на смесях совпадает с характером работы на товарном топливе.
При возрастании частоты вращения коленчатого вала эффективная мощность N возрастает. В нашем случае эффективная мощность увеличивается до N = 73,5 кВт, при работе на ДТ. Минимальный удельный эффективный расход топлива при работе на ДТ, МКБТК-15 и МКБТК-25 равен gе = 217,8 г/кВтч,
XXXXXXXXXXXXX technologies, machines and equipment XXXXXXXXXXXXXXX for the agro-industrial complex
gе = 232,2 г/кВтч и gе = 243,9 г/кВтч соответственно и достигается при частоте вращения коленчатого вала п = 1500 мин-1.
Как видно из данных графика (рис. 5), содержание суммарных оксидов азота N0, в ОГ практически одинаково при работе на всех испытуемых
составах топлив, но всё-таки на многокомпонентных составах несколько ниже. Так, на частоте максимального крутящего момента при п = 1400 мин-1 концентрация N0, в ОГ для случая ДТ составляет 1178 ррт, а для МКБТК-15 и МКБТК-25 соответственно равно 1140 и 1090 ррт.
Ne. кВт 70 68 66 64
9«.
кВт*ч 600 500 400 300 200
35 25 15 5
%
GT. 18 17 16 15
кг
"ч
СО2,% 12 10 8 6 4 2
N Ох
— — . 1 — =1 Hi
С О2
щ- к. -
■ т - .
С О
4 г--
Ч * -К-1 ■ —> — — — н
ч Г-и
NO х ,ppm 1500 1000 500
СО,% 0,06 0,04 0,02
1400 15001600 1700 1800 1900 n,мин-1 1400 15001600 1700 18001900 n, мин1
Рис. 5. Скоростные характеристики двигателя 4ЧН 11,0/12,5:
О О - ДТ; X---X - МКБТК-15; О-----О - МКБТК-25.
Fig. 4. Speed characteristics of the 4CHN 11,0/12,5 engine:
O—O - DF (diesel fuel); X- - -X - MCBFC-15; O-----О - MCBFC-25.
Источник: получено авторами
При работе дизеля на ДТ при п = 1600 мин-1 содержание СО и СО2 соответственно равны 0,05 и 10,2 %, а при п = 1900 мин-1 соответственно равны 0,02 и 6,8 %. При добавлении в топливо этанола и РМ содержание в ОГ СО2 несколько увеличивается. Так при п =1400 мин-1 и работе на МКБТК-15 и МКБТК-25 содержание СО в ОГ соответственно равно 0,05 и 0,04 %, а содержание СО2 в ОГ соответственно равно 10,5 и 11,6 %. При п = 1800 мин-1 и работе на тех же топливах содержание СО в ОГ на выходе соответственно равно 0,02 и 0,01 %, а содержание СО2 в ОГ соответственно равно 8 и 9 %.
Обсуждение
Экспериментально установлено, что подогрев позволяет снизить удельный эффективный расход топлива с gдт = 229 г/кВт-ч до gеl50 = 223 г/кВт-ч и
gе300 = 2 1 4 г/кВтч, а часовой расход топлива - на 3,07-7,36 % [11].
Экспериментально установлено, что подогрев топлива позволяет снизить выбросы сажи в ОГ на 2-5 % [12; 13; 14].
Экспериментально установлено, что характер работы тракторного двигателя на смесях совпадает с характером работы на товарном топливе. Дизель легко переходит с одного режима на другой и имеет хорошую приёмистость как при работе на ДТ, так и на топливах с добавками этанола до 25 % и рапсового масла до 25 %.
Экспериментально установлено, что содержание суммарных оксидов азота N0, в ОГ практически одинаково при работе на всех испытуемых топ-ливах, при добавлении в топливо этанола и РМ содержание в ОГ СО2 несколько увеличивается.
технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
Заключение
1. С целью расширения многотопливности ДВС перспективно создание новых конструкций систем питания, регулирования, воспламенения и смесеобразования. Целесообразна также адаптация эксплуатационных свойств АТ к свойствам ДТ [15; 16; 17].
2. Применение предложенной системы подогрева дизельного топлива позволяет сохранять показатели работы дизеля на уровне заводских, а некоторые показатели (часовой расход дизельного
топлива, содержание сажи в отработавших газах двигателя) даже улучшить.
3. Применение разработанной системы питания не приводит к заметному удорожанию использования дизелей и тракторного парка. Одновременно появляется возможность работы дизеля на различных видах и сочетаниях биотоплив.
4. Применение многокомпонентного биотоплива позволяет нивелировать его суммарные эксплуатационные свойства посредством свойств компонентов [18; 19; 20].
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Плотников С. А., Карташевич А. Н., Смольников М. В., Черемисинов П. Н. Расширение многотоп-ливности автотракторного дизеля при использовании альтернативных топлив // Известия МГТУ «МАМИ». 2019. № 3 (41). С. 66-72.
2. Марков В. А., Девянин С. Н., Неверова В. В., Быковская Л. И., Быков А. Е. Оптимизация состава смесе-вого биотоплива для дизельного двигателя // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное Топливо. 2021. Т. 20. № 1. С. 25-38.
3. Смаль Ф. В., Арсенов Е. Е. Перспективные топлива для автомобилей. Москва : Транспорт, 1979. 151 с.
4. Патрахальцев Н. Н., Альвеар Сантес Л. В. Пути развития топливных систем для подачи в цилиндр дизеля нетрадиционных топлив // Двигателестроение. 1988. № 3. С. 11-13.
5. Галышев Ю. В., Шабанов А. Ю., Зайцев А. Б., Метелев А. А. Влияние электромагнитного воздействия на показатели топлива и характеристики автомобильных двигателей внутреннего сгорания // Научно-технические ведомости СПбПУ. 2013. № 2 (171). С. 61-67.
6. Плотников С. А., Мотовилова М. В., Карташевич А. Н. Исследование процесса сгорания активированного топлива в автотракторном дизеле // Тракторы и сельхозмашины. 2022. № 1. С. 31-42.
7. Карнаухов В. Н., Захаров Д. А., Карнаухов О. В., Рындина О. В. Применение коэффициента корректирования мощности нагревателей дизельный ДВС с целью экономии топлива // Транспорт и машиностроение Западной Сибири. 2017. № 1. С. 44-50.
8. Марченко А. П., Минак А. Ф., Семенов В. Г., Линьков О. Ю., Шпаковский В. В., Обозный С. В. Расчет-но-экспериментальные исследования по оценке влияния подогрева альтернативных топлив на показатели работы дизеля // Двигатели внутреннего сгорания. 2015. № 1. С. 8-17.
9. Малыгин Б. В., Погорлецкий Д. С. Магнитная обработка углеводородных топлив на флоте и автотранспорте // Электромеханические системы в автоматизации. 2013. Выпуск 2 (22). Часть 2. С. 239-244.
10. Звонов В. А., Макаров Н. А. Влияние на рабочий процесс ДВС активированного топлива внешних физических воздействий // Двигатели внутреннего сгорания. 2008. № 2. С. 112- 121.
11. Храмов М. Ю., Садеков, М. Х. Улучшение характеристик двигателя путем термофорсирования топлива // Вестник АГТУ. 2007. № 6 (41). С. 83-86.
12. Чернецов Д. А., Капустин В. П. Анализ процесса образования токсичных компонентов в камере сгорания дизельных двигателей // Вопросы современной науки и практики. 2011. № 1 (32). С. 54-58.
13. Ассад М. С., Пенязьков О. Г. Продукты сгорания жидких и газообразных топлив: образование, расчет, эксперимент. Минск : Беларуснавука, 2010. 305 с.
14. Балабин В. Н., Васильев В. Н. Особенности применения термофорсирования топлива на локомотивных дизелях // Современные наукоемкие технологии. 2015. № 4. С. 107-113.
15. Марков В. А., Девянин С. Н., Зыков С. А., Гайдар С. М. Биотоплива для двигателей внутреннего сгорания : монография. Москва : НИЦ «Инженер». 2016. 292 с.
16. Кавтарадзе З. Р., Кавтарадзе Р. З. Анализ механизмов образования и методов расчета концентрации оксидов азота а поршневых двигателях (часть 1) // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. № 5 (23). С. 65-71.
Вестник НГИЭИ. 2023. № 2 (141). C. 7-18. ISSN2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 2 (141). P. 7-18. ISSN2227-9407 (Print)
ММШММШМММ ТРГИМП1 OGIFS МЛГИШР** AMD FfllllPMFMT
VVV^k^^t^VVVV^^ РПft TUP Л/ZR/l-IMniISTtiIЛ I ГПМР1
17. Лашко В. А., Привальцев И. Ю. Образование выбросов отработавших газов и управление процессов сгорания в поршневом двигателе // Электронное научное издание «Ученые заметки ТОГУ». 2014. Том 5. № 1. С. 324-337.
18. Година Е. Д., Шеменев Д. С., Уханов А. П. Изменение жирнокислотного состава растительных масел при добавке к ним минерального дизельного топлива и при воздействии ультразвука // Нива Поволжья. 2012. № 4 (25). С. 38-42.
19. Марков В. А., Камалтдинов В. Г., Денисов А. Д., Быковская Л. И. Эмульгированные биотоплива для транспортных дизелей // Грузовик. 2019. № 12. С. 16-22.
20. Лазарев Е. А. Физические концепции и математические модели процесса сгорания топлива в дизеле // Вестник ЮУрГУ. 2010. № 10. С. 32-39.
Статья поступила в редакцию 22.11.2022; одобрена после рецензирования 26.12.2022;
принята к публикации 28.12.2022.
Информация об авторах:
С. А. Плотников - д.т.н., доцент, профессор кафедры «Технология машиностроения», Spin-код: 4899-9362; А. Н. Карташевич - д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Тракторы, автомобили и машины для природообу-стройства», Spin-код: 8541-5330; Е. Г. Зыков - инженер; Н. Ю. Кутергин - инженер.
Заявленный вклад авторов:
С. А. Плотников - общее руководство проектом, концепция и инициация исследования, верстка и форматирование работы.
А. Н. Карташевич - определение основной концепции исследования, проведение критического анализа материалов и формулировка выводов.
Е. Г. Зыков - проведение экспериментов, подготовка текста статьи, подготовка литературного обзора. Н. Ю. Кутергин - проведение экспериментов, оформление рисунков, оформление таблиц с результатами исследования, визуализация / представление данных в тексте.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
REFERENCES
1. Plotnikov S. A., Kartashevich A. N., Smol'nikov M. V., Cheremisinov P. N. Rasshirenie mnogotoplivnosti avtotraktornogo dizelya pri ispol'zovanii al'ternativnyh topliv [Expansion of multi-fuel capacity of tractor diesel when using alternative fuels], Izvestiya MGTU «MAMI» [Izvestia of MSTU «MAMI»], 2019, No. 3 (41), pp. 66-72.
2. Markov V. A., Devyanin S. N., Neverova V. V., Bykovskaya L. I., Bykov A. E. Optimizacia sostava smesevogo biotopliva dlja dizeljnogo dvigatelia [Optimization of the composition of blended biofuels for a diesel engine], Avtogazozapravochnyj kompleks + Al'ternativnoe Toplivo [Autogasueling complex + Alternative Fuel], 2021, No. 1, pp. 25-38.
3. Smal' F. V., Arsenov E. E. Perspektivnye topliva dlya avtomobilej [Promising fuels for cars], Moscow: Transport, 1979, 151 p.
4. Patrakhaltsev N. N., Alvear Santos L. V. Puti razvitija toplivnyh system dlja podachi v zilindr dizelja netradi-cionnyh topliv. [Ways of development of fuel systems for supplying unconventional fuels to the diesel cylinder], Dvigatelestroenie [Engine building], 1988, No. 3, pp. 11-13.
5. Galyshev Yu. V., Shabanov A. Yu., Zajcev A. B., Metelev A. A. Vliyanie elektromagnitnogo vozdejstviya na pokazateli topliva i harakteristiki avtomobil'nyh dvigatelej vnutrennego sgoraniya [The influence of electromagnetic influence on fuel performance and characteristics of automotive internal combustion engines], Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU [Scientific and Technical bulletin of SPbPU], 2013, No. 2 (171), pp. 61-67.
ХХХХХХХХХХХ технологии, машины и оборудование ХХХХХХХХХХХ
VWWVWVW ППЯ ЛГРППРПМЫШ ПРННПГП КПМППРКГА
6. Plotnikov S. A., Motovilova M. V., Kartashevich A. N. Issledovanie processa sgoraniya aktivirovannogo top-liva v avtotraktornom dizele [Investigation of the combustion process of activated fuel in an automotive diesel engine], Traktory i sel'hozmashiny [Tractors and agricultural machines], 2022, No. 1, pp. 31-42.
7. Karnauhov V. N., Zaharov D. A., Karnauhov O. V., Ryndina O. V. Primenenie koefficienta korrektirovaniya moshchnosti nagrevatelej dizel'nyj DVS s cel'yu ekonomii topliva [Application of the coefficient of correction of the power of diesel internal combustion engine heaters in order to save fuel], Transport i mashinostroenie zapadnoj Sibiri [Transport and mechanical engineering of Western Siberia], 2017, No. 1, pp. 44-50.
8. Marchenko A. P., Minak A. F., Semenov V. G., Lin'kov O. Yu., SHpakovskij V. V., Oboznyj S. V. Raschetno-eksperimental'nye issledovaniya po ocenke vliyaniya podogreva al'ternativnyh topliv na pokazateli raboty dizelya [Computational and experimental studies to assess the effect of heating alternative fuels on diesel performance], Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines], 2015, No. 1, pp. 8-17.
9. Malygin B. V., Pogorleckij D. S. Magnitnaya obrabotka uglevodorodnyh topliv na flote i avtotransporte [Magnetic treatment of hydrocarbon fuels in the fleet and motor transport], Elektromekhanicheskie sistemy v avtoma-tizacii [Electromechanical systems in automation], 2013, Is. 2 (22), Part 2, pp. 239-244.
10. Zvonov V. A., Makarov N. A. Vliyanie na rabochij process DVS aktivirovannogo topliva vneshnih fizi-cheskih vozdejstvij [Influence of external physical influences on the working process of the internal combustion engine of activated fuel], Dvigateli vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engines], 2008, No. 2, pp. 112- 121.
11. Hramov M. Yu., Sadekov M. H. Uluchshenie harakteristik dvigatelya putem termoforsirovaniya topliva [Improving engine performance by thermoforcing fuel], Vestnik AGTU [Bulletin AGTU], 2007, No. 6 (41), pp. 83-86.
12. Chernecov D. A., Kapustin V. P. Analiz processa obrazovaniya toksichnyh komponentov v kamere sgo-raniya dizel'nyh dvigatelej [Analysis of the formation of toxic components in the combustion chamber of diesel engines], Voprosy sovremennoj nauki i praktiki [Issues of modern science and practice], 2011, No. 1 (32), pp. 54-58.
13. Assad M. S., Penyaz'kov O. G. Produkty sgoraniya zhidkih i gazoobraznyh topliv: obrazovanie, raschet, ek-speriment [Combustion products of liquid and gaseous fuels: formation, calculation, experiment], Minsk: Bela-rusnavuka, 2010, 305 p.
14. Balabin V. N., Vasil'ev V. N. Osobennosti primeneniya termoforsirovaniya topliva na lokomotivnyh dizel-yah [Features of the application of thermal forcing of fuel on locomotive diesels], Sovremennye naukoemkie tekhnologii [Modern high-tech technologies], 2015, No. 4, pp. 107-113.
15. Markov V. A., Devyanin S. N., Zykov S. A., Gajdar S. M. Biotopliva dlya dvigatelej vnutrennego sgoraniya [Biofuels for internal combustion engines: monograph], Moscow: NIC «Inzhener», 2016, 292 p.
16. Kavtaradze Z. R., Kavtaradze R. Z. Analiz mekhanizmov obrazovaniya i metodov rascheta koncentracii oksidov azota a porshnevyh dvigatelyah (chast' 1) [Analysis of the mechanisms of formation and methods for calculating the concentration of nitrogen oxides in piston engines (part 1)], Transport na al'ternativnom toplive [Alternative fuel transport], 2011, No. 5 (23), pp. 65-71.
17. Lashko V. A., Prival'cev I. Yu. Obrazovanie vybrosov otrabotavshih gazov i upravlenie processov sgoraniya v porshnevom dvigatele [Generation of exhaust gas emissions and control of combustion processes in a piston engine], Elektronnoe nauchnoe izdanie «Uchenye zametki TOGU» [Electronic scientific publication «Scientific notes of TOGU»], 2014, Vol. 5, No. 1, pp. 324-337.
18. Godina E. D., Shemenev D. S., Uhanov A. P. Izmenenie zhirnokislotnogo sostava rastitel'nyh masel pri do-bavke k nim mineral'nogo dizel'nogo topliva i pri vozdejstvii ul'trazvuka [Changes in the fatty acid composition of vegetable oils when mineral diesel fuel is added to them and when exposed to ultrasound], Niva Povolzh'ya [Field of the Volga region], 2012, No. 4 (25), pp. 38-42.
19. Markov V. A., Kamaltdinov V. G., Denisov A. D., Bykovskaja L. I. Emulgirovannye biotopliva dlja transportnyh dizelej [Emulsified biofuels for transport diesel engines], Gruzovik [Truck], 2019, No. 12, pp. 16-22.
20. Lazarev E. A. Fizicheskie koncepcii i matematicheskie modeli processa sgoraniya topliva v dizele [Physical concepts and mathematical models of the fuel combustion process in diesel], Vestnik YUUrGU [Bulletin SUSU], 2010, No. 10, pp. 32-39.
The article was submitted 22.11.2022; approved after reviewing 26.12.2022; accepted for publication 28.12.2022.
Вестник НГИЭИ. 2023. № 2 (141). C. 7-18. ISSN2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 2 (141). P. 7-18. ISSN2227-9407 (Print)
ммшммшммм ТРГИМП1 OGIFS МАГИШР** AMD FflIIIPMFMT
VVV^^n^t^VVVV^^ РП f? TUP A/ZR/l-IMDI IST ti 1A I ГПМР1
Information about the authors: S. A. Plotnikov - Dr. Sci. (Engineering), docent, Professor of the Department of «Mechanical Engineering Technology», Spin-code: 4899-9362;
A. N. Kartashevich - Dr. Sci. (Engineering), Head of the department «Tractors, cars and machines for environmental management», Spin-code: 8541-5330; E. G. Zykov - Engineer; N. Yu. Kutergin - Engineer.
Contribution of the authors:
Plotnikov S. A. - managed the research project, developed the concept, initiated the research, made the layout and the formatting of the article.
Kartashevich A. N. - defining the basic concept of the study, conducting a critical analysis of the materials and formulating conclusions.
Zykov E. G. - conducting experiments, preparing the text of the article, preparing a literary review.
Kutergin N. Yu. - conducting experiments, drawing drawings, making tables with research results, visualization /
presentation of data in the text.
The authors declare no conflicts of interests.
