CC BY
75
Таблица 3 - Эмпирические уравнения зависимости давления /;, в картере двигателя от времени вакуумирования /
Условия измерения давления Полученное уравнение Величина достоверности аппроксимации R2
Наработка 125 мото-чпри температуре масла: 10 °С 90 °С рк= 97,67e~0'005i р = 97,98е~°'0<ж 0,938 0,935
Наработка 2000 мото-ч при температуре масла: 10 °С 90 °С рк= 98,26е~°'0<ж рк= 91,15e-omt 0,930 0,890
Проведенные испытания показали, что с повышение температуры и наработки двигателя значение давления в картере несколько повышается. После работы компрессорно-вакуумной установки в течение одной минуты дальнейшего снижения давления не происходит. Достичь давления в картере, соответствующего возможностям установки, т.е. примерно 20 кПа, не удается из-за подсасывания воздуха через неплотности двигателя. Существенное повышение герметизации двигателя может быть обеспечено при закупоривании выхлопного коллектора или трубы, однако в этом случае становится невозможным использование усовершенствованной авторами выхлопной системы [4]. Тем не менее, даже без закупоривания выхлопной системы в двигателе достаточно легко может быть создано давление менее 80 кПа, что при температуре масла свыше 90 °С обеспечит испарение эмульгированной воды и очистку от нее моторного масла.
Список литературы
1. Мажугин Е.И., Ничипорук С.Н.. Обоснование необходимости очистки моторных масел от
воды. / Актуальные проблемы мелиоративного и водохозяйственного строительства / Материалы респ. научно-практ. конф., - Горки, БГСХА, 2003,-С. 69-74.
2. Мажугин Е.И., Ничипорук С.Н. Анализ способов обезвоживания моторных масел в процессе их эксплуатации. / Гос. учреждение высшего проф. образования "Белорусско-Российский университет", "Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности". Матер, респ. научно-технич. конференции аспирантов, магистрантов и студентов. - Могилев, 2005г. - С. 23.
3. Мажугин Е.И., Карташевич А.Н., Ничипорук С.Н.. Обоснование уточненной методики энергетического расчета термического обезвоживания нефтяных масел. /Теория и технология основ упрочнения и восстановления изделий машиностроения. Сб. н.тр. Мн.: Технопринт, - ПГУ. 2001.-С. 80- 87.
4. Мажугин Е.И., Ничипорук С.Н. Выхлопная система. Патент Республики Беларусь на полезную модель № 2401.
УДК 620.91/98.004.14(476)
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОВЫХ ТОПЛИВ
Малышкин П.Ю., магистр технических наук, ассистент, У О «Белорусская ГСХА»
Анализируются газовые топлива которые могут применяться для улучшения эксплуатационных показателей дизелей. Особое внимание уделяется свойствам топлива, приводятся физико-химические свойства, особенности применения и описывается способ применения в современных дизельных двигателях.
Ключевые слова: газовое топливо, физико-химические свойства топлива, октановое число, метановое число.
The article analyzes gaseous fuels, which can be applied for the improvement of diesels operation indicators. We paid special attention to fuel physical-chemical properties and peculiarities of their application and described a method of their application in modern diesel engines.
Keywords: fuel gas, physico-chemical properties of the fuel, the octane number of methane.
Использование газообразных топлив в двигателях внутреннего сгорания определяется его физико-химическими свойствами. Наиболее важными критериями пригодности газов в качестве топлива в дизельных двигателях являются их детонационная стойкость и склонность к самовоспламенению в камере сгорания (КС) дизеля. теплотворная способность газов, содержание в них вредных веществ и механических примесей. физические свойства газов (плотность, вязкость, давление насыщенных паров, коэффициент объемного расширения) и др. [3, 5].
Важным свойством газообразных топлив является его антидстонационная стойкость, оцениваемая октановым и метановым числами (04 и МЧ). Большая часть компонентов газообразных топлив
имеют более высокие 04. чем автомобильные бензины. поэтому в газовых двигателях, возможно, использовать на 20-25% большую степень сжатия, чем в бензиновых двигателях, и реализовать более высокий термодинамический КПД.
Метановое число (М2) - это параметр характеризует детонационную стойкость газообразного топлива (рисунок 1). Метановое число аналогично октановому числу для бензина, и равно процентному отношению метана в метано-водородной смеси, которая имеет такую же детонационную стойкость в тестовом двигателе, как и испытуемый газ. Например, если природный газ имеет метановое число 90. это означает, что он имеет такую же детонационную стойкость, как и смесь из 90% метана и 10% водорода.
Метановое число
Метан (СН4) Этан (С2Н6) Пропан Пропилен Изобутан Н-бутан Бутилен (СЗН8)
Рисунок 1 - Метановые числа газов
При использовании газовых топлив с высокими ОЧ и МЧ в дизельных двигателях высокие мощностные показатели, топливная экономичность и показатели токсичности отработавших газов (ОГ) мог\т быть достигнуты при сохранении неизменной степени сжатия и воспламенении
от дизельного топлива (рисунок 2). Природные газы, имеющие МЧ от 70 до 100. используются только в газодизельных двигателях с подачей дизельного топлива. Применимы в качестве топлива для таких двигателей нефтяные газы с МЧ от 60 до 90.
30 40 50 60 70 80 90 100
Рисунок 2 - Оптимальные соотношения МЧ. ОЧ и степени сжатия для наиболее эффективно сгорания горючей смеси
Октановое и метановое числа газообразных топлив в большей степени характеризуют возможность их использования в двигателях с искровым зажиганием, чем в дизельных двигателях. Одним из важнейших критериев пригодности газов в качестве топлива в дизельных двигателях является их цетановое число (ЦЧ).
Цетановое число легких углеводородных газов (метан, этан) равно 3-8 единицам, а температура их самовоспламенения - 500...750 °С [7, 8, 9]. Поэтому сжигание природного газа в дизельных двигателях без дополнительного источника воспламенения (свеча зажигания, запальная доза дизельного топлива) трудноосуществимо. Более предпочтительны сжиженные пропан-бутановые смеси, имеющие ЦЧ = 16-25 и температуру самовоспламенения 430-550 °С [3, 7, 9]. Их сжигание по дизельному циклу с воспламенением от сжатия возможно при степенях сжатия 15...22 и выше или при использовании других методов повышения температурного уровня воздушного заряда и деталей КС [10]. Однако ЦЧ пропан-бутановых смесей недостаточно высокое для нормальной работы дизельного двигателя.
Одним из путей улучшения самовоспламеняемости пропан-бутановой смеси в дизеле является введение в ее состав некоторого количества дизельного топлива или присадок, интенсифицирующих горение. Так, добавление в бутан-пропановую смесь 15% дизельного топлива повышает ее ЦЧ на 8 единиц, а дополнительное введение 1... 1,5% присадки (бутилнитрата) еще на 6-8 единиц [5, 6].
Проведенный обзор [1] различных газовых топлив и краткий анализ их физико-химических свойств показывают, что наиболее перспективными являются газовые топлива, получаемые из природного и попутного нефтяного газов (основными компонентами которых являются - метан, этан, пропан, бутан и другие предельные углеводороды с одинарной связью). Это объясняется рядом преимуществ этих топлив по сравнению с традиционными моторными топливами. Хорошие антидетонационные качества газовых топлив, благоприятные условия смесеобразования, широкие пределы воспламенения в смесях с воздухом (1,8...9,5 %) [1] и другие положительные свойства газовых топлив при сжигании совместно с дизельным топливом в двигателях обеспечивают высокие технико-экономические показатели работы дизелей.
По удельной мощности, топливной экономичности, токсичности ОГ и износу деталей двигателя имеют значительные преимущества [5, 11]. Целесообразность применения этих топлив обусловлена необходимостью расширения энергетической базы автотранспорта и снижения его вредного воздействия на окружающую среду (ОС).
Исходя из вышесказанного для дизельного двигателя предлагается использовать газовое топливо как добавку (до 45 %), на номинальном и (или) близких к номинальному режимах. Такое решение позволит значительно улучшить экологические показатели дизеля и незначительно увеличит массу транспортного средства. При этом по сравнению с газодизелем, у которого 70...85 % топлива составляет газ, масса и размеры газовой аппаратуры значительно меньше.
Кроме улучшения экологических показателей, данное решение способствует снижению расхода дизельного топлива, повышению моторесурса дизеля (из-за уменьшения отложений на деталях цилиндропоршневой группы) и увеличению срока работы моторного масла [2]. А в дизелях оборудованных сажевым фильтром, еще и очисткой последнего за счет поддержания более высокой температуры отработанных газов, что не требует включения активного режима регенерации сажевого фильтра [4].
Список литературы
1. Альтернативные виды топлива для двигателей / А. Н. Карташевич [и др.]. - Горки : БГСХА, 2012.-376 с. :ил.
2. Кленников Е.В., Мартиров O.A., Крылов М.Ф., Газобаллонные автомобили. - М.: Транспорт, 1986. - 175 с.
3. Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на газе. — М.: Машиностроение, 1994.— 224 с.
4. Трубочист для дизеля. Емелькин Г. За рулем №9 (963) сентябрь 2011.
5. Марков В.А., Козлов С.И. Топлива и топ-ливоподача многотопливных и газодизельных двигателей. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. — 296 с.
6. Марков В.А. Метод снижения токсичности отработавших газов дизелей транспортного назначения // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1993. — № 10-12. — С. 74-83.
7. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. — Л.: Машиностроение, 1990. — 352 с.
8. Шкаликова В.Н., Патрахальцев К К Применение нетрадиционных топлив в дизелях. — М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1993. — 64 с.
9. Song Y., Acker G., Schaetzle i Air Mixtures in a Turbocharged D Paper Series. — 1987. — N 870794.-P 10.
10. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / СИ. Ефимов, H.A. Иващенко, В.И. Ивин и др. Под ред. А.С Орлина, М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1985. — 456 с.
11. Генкин К.И. Газовые двигатели. — М.: Машиностроение, 1977.—196 с.
