CC BY
22
88
Вестник РУДН, сер. Инженерные исследования, 2004 ч № 1 (8)
УДК 621.436.629
ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ ПРИСАДОК К СТАНДАРТНОМУ ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ НА ВЫБРОС САЖИСТЫХ ЧАСТИЦ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЯ
В.П. Шпаликова, М.А. Митин
Кафедра комбинированных ДВС Российского университета дружбы народов Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В статье приводится информация о применении в стандартном дизельном топливе металлоорганических присадок и экологически чистого масла с минимальным содержанием серы на выброс твердых частиц с отработавшими газами дизеля. Результаты позволили выявить более высокую эффективность присадки «Лубризол» и экологически чистого масла по сравнению с присадкой «ЭФАП».
В настоящее время катастрофически быстрое истощение нефтяных месторождений и дизелизация автомобильного транспорта вызвало необходимость применения добавок в стандартное дизельное топливо (ДТ) вторичных продуктов переработки нефти, состоящих в основном из ароматических углеводородов (до 95%) для расширения ресурсов дизельного топлива для высокооборотных двигателей. В работе, проведенной на кафедре комбинированных ДВС РУДН, была поставлена задача исследования влияния различных металлоорганических присадок на окисление ароматических углеводородов содержащихся в стандартном дизельном топливе для выявления их эффективности. ГОСТ 305-82 не разрешал добавлять в состав ДТ вторичных нефтепродуктов. Однако технические условия (ТУ) на производство ДТ позволяли добавлять эти нефтепродукты до 20%об. Применяемые в настоящее время ТУ вообще не указывают содержание ароматических углеводородов в составе ДТ, кроме экологически чистого ДТ марки ДЛЭЧ-В (ТУ 38.1011348-90), где буква «В» указывает, что в состав этого топлива входит 20% ароматических углеводородов. В других ТУ на производство ДТ всех марок, кроме указанной, упоминания о количестве добавок в составе ДТ не приводится. Ранее было установлено [1, 2], что применение в дизельном топливе ароматических углеводородов из вторичных нефтепродуктов вследствие повышенной их плотности (900 и более кг/м3) значительно утяжелило его фракционный состав, снизило его способность к самовоспламенению, определяемую цетановым числом (менее 20). Это увеличивало период задержки воспламенения и повышало жесткость работы двигателя. Отмечалось также [3], что работа на малых и средних нагрузках сопровождалась повышенной дымностью отработавших газов (ОГ) из-за плохого окисления бензольных колец ароматических углеводородов. Недоокислившиеся бензольные кольца усугубляли причину закоксовывания несгоревшими углеводородами сопловых отверстий форсунок и вызывали зависание их игл. Плохая посадка иглы форсунки на седло приводила к подтеканию топлива, что искривляло топливный факел при впрыскивании топлива в цилиндр дизеля и приводило к нарушению процесса смесеобразования и сгорания.
Результаты сравнительных испытаний эффективности применения присадок «ЭФАП», «Лубризол», а также применение для смазки экологически чистого масла с минимальным содержанием серы в своем составе, позволило выявить эффективность их химического воздействия на окисление ароматических углеводородов и выброс сажистых частиц с ОГ , представленных на рис.1 и 2.
На рис.1 представлен график общего выброса сажистых частиц (Л#, г/с) дизеля 8ЧН130/140 от нагрузки (Ре, МПа) при частоте вращения 2000 мин'1 для дизельного топлива с добавками присадок «ЭФАП», «Лубризол» в количестве 0,01%. Также замерялись выбросы сажистых частиц при работе дизеля на дизельном топливе с использованием для смазки двигателя экологически чистого моторного масла с минимальным содержанием серы в нем менее 0,05%. Базовое дизельное топливо (ДТ) содержало в своем составе около 7% ароматических углеводородов. Выброс частиц при работе на ДТ с присадкой
М], г/с
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Ре, МПа
Рис.1 . Зависимость общего выброса твердых частиц г/с от нагрузки Ре, МПа для дизеля 8ЧН 140/130
Шпаликова В.П., Митин М.А. Влияние металлорганических присадок .
, г/кВтч
Ре, МПа
Рис.2. Зависимость выброса удельных твердых частиц, т, г/кВт.ч от нагрузки Ре, МПа
Вестник РУДН, сер. Инженерные исследования, 2004 (8)
Шкаликова В.П., Митин М.А. Влияние металлоорганических присадок
«Лубризол», показывает, что на режиме, близком к номинальному (рис.1), наиболее эффективна присадка, содержащая наиболее химически активный металл от которого зависит уменьшение суммарного выброса сажистых частиц (Mj, г/с). При этом меньшее количество нагара откладывается на горячих деталях двигателя. Вторым по эффективности снижения выбросов на этом режиме было экологически чистое масло. Минимальное содержание серы в экологически чистом моторном масле не позволяло нагару уплотняться, он оставался рыхлым, что позволяло активным радикалам окисления проникать внутрь его, тем самым способствуя его хорошему окислению и выгоранию. Выброс сажистых частиц на нагрузках от 0,5 до 0,8 Ре снижается наиболее при работе дизеля на дизельном топливе с применением экологически чистого масла - в пределах 42%.
На рис.2 представлен график удельных выбросов твердых частицы (т, г/кВат ч) дизеля 8ЧН13/14 от нагрузки (Ре, МПа) при частоте вращения п=2000 мин'1. Результаты испытаний показывают, что присадка «Лубризол» дает меньшие выбросы сажистых частиц на режимах, близких к номинальному, в пределах 60%. При работе дизеля на дизельном топливе с применением экологически чистого масла в качестве смазки с минимальным содержанием серы менее 0,05% выброс сажистых частиц уменьшался в пределах 50%. На нагрузках от 0,5 до 0,8 Ре наиболее эффективно проявляло себя экологически чистое масло. Очевидно, что на снижение выброса сажистых частиц в первую очередь влияет повышенная температура в камере сгорания дизеля. Эта же повышенная температура в большей мере влияет и на окисление ароматических углеводородов сравнительно с другими механизмами их окисления. Следует также отметить, что повышенное содержание серы в моторном масле, вызванное необходимостью защищать детали от износа образованием на поверхности металла сульфидной пленки, более прочной, чем металл, из которого выполнена деталь. Следует также отметить, что на малых нагрузках (до 0,5% Ре) наибольший выброс сажистых частиц был при применении присадки «Лубризол». Возможно, что их рост был связан с эффективностью окислительных процессов этой присадки, вызванных действием металла как катализатора, а также в меньшей степени перехода несгоревших частиц в нагар.
ЛИТЕРАТУРА
1 .Особенности применения в автотракторном дизеле утяжеленных топлив с добавкой легких синтетических парафиновых углеводородов/Н.Н. Патрахальцев, В.П. Шкаликова, Г.Т. Газарян и др.//Двигателестроение.-1990, № 6.-С.24, 33-36
2. Данилов А. М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив.-М: Химия.-1996.-232 с.
3.Лазарев Д. В., Шкаликова В.П. Расширение ресурсов дизельных топлив применением добавок моноароматических углеводородов с присадками / Актуальные проблемы теории и практики инженерных исследований - М: Изд-во РУДН. -2000 -2с.
UDC 621.436.629
INFLUENCE OF ORGANIC ADDITIVES INTO DIESEL FUEL ON CARBONICHYDROGEN
EMISSION OF ENGINE
V. P. Shkalikova, M.A. Mitin
The Department of Combustion ICE Peoples' Friendship University jf Russia Miklukho-Maklaya st.,6, 117198, Moscow, Russia
The article considers information of influence of some metal-organic additives into diesel fuel for reduction of carbonic-hydrogen emissions of engine.
ВЕСТНИК Российского университета дружбы народов
Научный журнал. Основан в 1993 г.
Серия Инженерные исследования 2004, №1(8)
Редактор Т.О. Сергеева Технический редактор Е.В. Коврижных Компьютерная верстка В. В. Горбунов
Сдано в набор 03.10.04 г. Подписано в печать 03.11.04 г. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Таймс. Уел. печ. л. 10,69. Уч.-изд. л. 10,34. Уел. кр.-отт. 11,07. Формат 60x84/8. Тираж 150 экз. Заказ 1021.
Издательство Российского университета дружбы народов 117923, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3
Типография Издательства РУДН 117923, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3
