Диссертация (Методы повышения эффективности работы дизеля при использовании этанола в качестве экологической добавки к дизельному топливу), страница 17

По мере роста УОВТболее 16 град. п.к.в. до ВМТ (при еще более раннем впрыскивании) количествотоплива, попадающего на стенки КС, возрастает, что и вызывает ростдымности ОГ.118Результаты второго этапа испытаний, представленные на Рис. 3.7,свидетельствуют о том, что использование рапсового масла или смеси РМ с 10и 30% этанола приводит к снижению дымности ОГ по сравнению с работой наДТ. Причем, во всем исследованном диапазоне изменения степени сжатия (ε от18 до 22) работа на рапсовом масле приводит к снижению дымности на 0,6-1,3единиц по шкале Bosch, добавка к РМ 10% этанола дополнительно уменьшаемдымность еще на 0,5-0,7 единиц, а добавка к РМ 30% этанола снижаетдымность еще на 0,7-1,1 единиц по шкале Bosch. По данным Рис.

3.7 следуеттакже отметить, что увеличение степени сжатия ε более 18 приводит кулучшению качества смесеобразования как за счет роста температурывоздушного заряда, так и за счет увеличения турбулизации втекающего в КС ивытекающего из нее потока рабочей смеси. Кроме того, увеличение степенисжатия приводит к увеличению плотности воздушного заряда в процессевпрыскивания, что снижает дальнобойность топливной струи и вероятностьпопадания топлива на стенки КС. Поэтому для наибольшего снижениядымности ОГ целесообразно использование рассматриваемых смесевыхбиотоплив в сочетании с увеличением степени сжатия ε.Рис. 3.7.Зависимость дымности ОГ Kx от степени сжатия  при УОВТ θ=13 град.

п.к.в.до ВМТ для различных топлив: нефтяное ДТ (1); рапсовое масло (2); смесь 90%РМ и 10% ЭС (3); смесь 70% РМ и 30% ЭС (4)119Проведенные исследования подтвердили возможность и эффективностьиспользования смесей рапсового масла и этанола в качестве моторного топливадля дизелей. Следует отметить и необходимость проведения дальнейшихисследований, направленных на определение оптимального состава такихсмесей.

Использование смесей рапсового масла и этанола оптимальногосостава обеспечит наибольшую эффективность использования их в качествемоторного топлива. Целесообразно рассмотреть и возможность использованияв этих смесях других растительных масел – подсолнечного, соевого,горчичного и др.3.3. Основные результаты и выводы по третьей главе1. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований дизеля,работающего на смесях этанола и нефтяного дизельного топлива. При этомнефтяное ДТ является запальным топливом, обеспечивающим воспламенение игорение этанола в КС дизеля. Вместе с тем, определенный интереспредставляют исследования работы дизеля на смесях этанола с растительнымимаслами, в частности с рапсовым маслом. В этом случае рапсовое масло,несмотря на его несколько меньшее цетановое число (ЦЧ=36 у этанола противЦЧ=45 у нефтяного дизельного топлива), также обеспечивает стабильноевоспламенение и горение его смесей с этанолом.2.

Одной из проблем использования смесей рапсового масла и этанолаявляется их плохая смешиваемость. При экспериментальных исследованияхтоплив, содержащих рапсовое масло и этиловый спирт, на установке ИДТ-69был разработан специальный смеситель для получения устойчивых смесей.Использование смесителя позволяло в процессе эксперимента получать смеси(эмульсии) рапсового масла и спирта без добавления эмульгатора, которыесразу направлялись в двигатель.3.ПроведенныенаустановкеИДТ-69испытанияпоказали,чтоиспользование смесевых биотоплив – смесей этанола в количестве 10 и 30% с120рапсовым маслом приводит к снижению дымности ОГ по сравнению с работойна ДТ. При добавлении в РМ 30% спирта удалось достичь снижения дымностиОГ примерно в 2 раза большего, чем при добавлении 10% ЭС.4.

При использовании рассматриваемых смесевых биотоплив эффект поснижению дымности сохраняется при изменении УОВТ от 10 до 26 град. п.к.в.до ВМТ и изменении степени сжатия от 18 до 22.5. При использовании рассматриваемых смесевых биотоплив, степенисжатия ε=18 и УОВТ θ=13 град. п.к.в.

до ВМТ максимальный эффект приснижении дымности ОГ достигнут при работе на РМ с 10% ЭС и составил 1,6единиц по шкале Bosch или 24% по сравнению с работой на ДТ.6. При использовании рассматриваемых смесевых биотоплив, степенисжатия ε=22 и УОВТ θ=13 град. п.к.в. до ВМТ максимальный эффект приснижении дымности ОГ достигнут при работе на смеси РМ с 30% ЭС исоставил 2,0 единицы по шкале Bosch или 38% по сравнению с работой на ДТ.121ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ,РАБОТАЮЩЕГО НА СМЕСЯХ НЕФТЯНОГОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И АБСОЛЮТНОГО ЭТАНОЛА4.1. Проблема получения стойких смесей нефтяных топлив и этанолаОдной из серьезных проблем, возникающих при использовании этанола вкачестве моторного топлива, является его плохая смешиваемостью снефтяными и некоторыми альтернативными топливами.

Так создание стойкихсмесей этанола с нефтяным ДТ представляет сложную техническую задачу.Основная причина этого – наличие в этаноле, полученном путем брожениябиомассы,значительногоколичестваводы,котораяпрактическинесмешивается с нефтепродуктами. Как указано выше (Таблица 4) в топливномэтаноле, выпускаемом в США, допустимым является содержание 7,9% (пообъему) воды и денатурирующих веществ.

Смешивание такого этанола снефтяным ДТ возможно только путем создания этаноло-топливных эмульсий сдобавлением эмульгаторов (ПАВ). В частности, в работе [59] отечественныйдизель типа 4 Ч 11,0/12,5 испытан на эмульсии, содержащей нефтяное ДТ(67,5%), этанол (25%), воду (7%) и эмульгатор (0,5%). В работе [165]исследован шестицилиндровый четырехтактный дизель фирмы Cummins(США), работающий на эмульсии нефтяного ДТ (88,7%), этанола (10%) иэмульгаторов (1,3%).

Аналогичные исследования дизелей, работающих наэтаноло-топливных эмульсиях, проведены за рубежом и в России [5, 13, 60, 61,138, 140, 145]. Указанные смесевые (эмульгированные) топлива являютсянестойкими – при хранении они разделяются на фракции, что усложняет ихиспользование. Решение этой проблемы возможно путем использования вавтотранспортномкомплексебезводного(абсолютного)этанола.Вбольшинстве стран мира топливный этанол содержит лишь десятые доли122процента воды, т.е. является практически безводным (Таблица 4). Такой этанолхорошо смешивается с нефтяным ДТ, образуя стойкие смеси.Как отмечено в первой главе, существует два основных способа полученияэтанола:микробиологический(спиртовоеброжение)исинтетический(гидратация этилена).

Спирт, полученный брожением (поступающий избрагоректификационной установки) не является безводным, содержаниеэтанола в нём достигает 95,6%. Смесь 95,57% этанола и 4,43% воды являетсяазеотропной, т.е. компоненты не разделяются при перегонке.Для более полного удаления воды прибегают к нагреванию спирта сводуотнимающими веществами – оксидом кальция (негашёная известь CaO)или безводной сернокислой медью (медный купорос CuSO4).

Нашелприменение метод тройных, нераздельно кипящих смесей. К ректификатудобавляется бензол C6H6. При перегонке такой смеси сначала отходит пар,содержащий 18,5% (весовых) этилового спирта, 74% бензола и 7,5% воды. Сэтим паром уходит вся вода, а затем перегоняется абсолютный (безводный)спирт. Абсолютный спирт – этиловый спирт, практически не содержащийводы. Он кипит при температуре 78,39 °C, в то время как спирт-ректификат,содержащий не менее 4,43% воды, кипит при 78,15 °C.В ряде стран (Бразилия, США и др.) биоэтанол уже достаточно широкоиспользуетсявкачестветопливадлядвигателейспринудительнымвоспламенением [13, 35, 138, 140, 157].

В частности, в двадцати штатах СШАавтомобили заправляют смесями нефтяных бензинов, содержащих 5,6-10,0%(объемных) процентов этилового спирта [46]. Возможно использование этоговида топлива и в дизелях [46, 59-61, 165]. Причем, в Бразилии, где биотопливауже сейчас находят широкое практическое применение, дизельное топливо,отпускаемое потребителям на автозаправочных станциях, содержит добавкубезводного этанола в количестве около 3%. Более того, предпринимаютсяпопытки увеличения этого количества до 9% [13].1234.2. Экспериментальные исследования дизеля, работающегона нефтяном дизельном топливе и его смеси с абсолютным этаноломДля оценки показателей дизеля, работающего на нефтяном дизельномтопливе и его смеси с абсолютным этанолом, проведены экспериментальныеисследования дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5) производства Минскогомоторного завода, параметры которого приведены в Таблице 27.Таблица 27.Некоторые параметры дизеля типа Д-245.12С (4 ЧН 11/12,5)ПараметрыТип двигателяЧисло цилиндровДиаметр цилиндра D, ммХод поршня S, ммОбщий рабочий объем iVh, лСтепень сжатия εСистема турбонаддуваЗначениеЧетырехтактный, рядный, дизельный41101254,3216,0Турбокомпрессор ТКР-6Борисовского завода автоагрегатовТип камеры сгорания, способКамера сгорания типа ЦНИДИ,смесеобразованияобъемно-пленочное смесеобразованиеНоминальная частота вращения n,2400-1минНоминальная мощность Ne, кВт80Механизм газораспределенияКлапанного типа с верхнимрасположением клапановСистема охлажденияВодяная, принудительнаяСистема смазкиПринудительная, с разбрызгиваниемНасос масляныйШестеренчатыйСистема питанияРазделенного типаТопливныйнасосвысокогоРядный типа PP4M10U1f фирмыдавления (ТНВД)Motorpal с всережимнымцентробежным регуляторомДиаметр плунжеров ТНВД dпл, мм10Ход плунжеров ТНВД hпл, мм10Длинанагнетательных540топливопроводов Lт, ммФорсункиТипа ФДМ-22 производства ОАО«Куроаппаратура» (г.