Исследование процесса сгорания в тракторном дизеле при работе на спирте и растительном масле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Тракторные дизели широко используются в сельском хозяйстве, в промышленности на транспорте благодаря их высокой эффективности, надежности, технологичности и экономичности. Тем не менее, постоянно увеличивающийся автотракторный парк является одной из основных причин загрязнения окружающей среды и роста потребления нефтяного моторного топлива. В настоящей работе обосновано применение, подходящего по своим физико-химическим характеристикам и свойствам для эффективного и экологичного сгорания в тракторном дизеле, альтернативного топлива – этилового спирта и рапсового масла.

Цель работы ― исследование процесса сгорания в тракторном дизеле, работающем на этиловом спирте и рапсовом масле, установление зависимостей влияния режимов работы тракторного дизеля на показатели процесса сгорания и определение их числовых характеристик.

Материалы и методы. Экспериментальный образец тракторного дизеля был переоборудован для работы на этиловом спирте и рапсовом масле. Этанол использовался в качестве основного топлива и воспламенялся от поступающей в камеру сгорания дизеля струи рапсового масла. Этиловый спирт имеет меньшую теплотворную способность по сравнению с дизельным топливом, следовательно, возникла потребность в определении оптимальной цикловой подачи запальной порции рапсового масла и исследовании показателей процесса сгорания.

Результаты. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния применения этилового спирта и рапсового масла в качестве запального (пилотного) топлива на показатели процесса сгорания тракторного дизеля. Определена оптимальная величина цикловой подачи рапсового масла, уменьшение величины которой от оптимального значения приводит к росту температуры отработавших газов, удельного эффективного и суммарного расходов топлива, ухудшает процесс сгорания, а увеличение – ухудшает экологические показатели тракторного дизеля, в том числе, дымность отработавших газов. Представлены результаты научных исследований по определению оптимальных установочных углов опережения впрыскивания этилового спирта и рапсового масла.

Заключение. Достигнуто полное замещение нефтяного дизельного топлива альтернативными видами топлива без внесения существенных изменений в конструкцию тракторного дизеля, улучшение его экологических характеристик при сохранении мощностных показателей на уровне серийного дизеля. На основании проведенных исследований рабочего процесса тракторного дизеля на этиловом спирте и рапсовом масле установлены зависимости влияния его режимов работы на показатели процесса сгорания и определены их числовые характеристики.

Об авторах

Виталий Анатольевич Лиханов

Вятский государственный агротехнологический университет

Email: lihanov.va@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3033-7176
SPIN-код: 9474-7629
Scopus Author ID: 57197821797

профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой тепловых двигателей, автомобилей и тракторов

Россия, 610017, Киров, Октябрьский пр-т, д. 133

Олег Петрович Лопатин

Вятский государственный агротехнологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nirs_vsaa@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0806-6878
SPIN-код: 8716-0189
Scopus Author ID: 57197821205
ResearcherId: ААД-8374-2019

д-р техн. наук, профессор кафедры тепловых двигателей, автомобилей и тракторов

Россия, 610017, Киров, Октябрьский пр-т, д. 133

Список литературы

  1. Gowrishankar S., Krishnasamy A. A relative assessment of emulsification and water injection methods to mitigate higher oxides of nitrogen emissions from biodiesel fueled light-duty diesel engine // Fuel. 2022. Vol. 308. P. 121926. doi: 10.1016/j.fuel.2021.121926
  2. Attia A.M.A., Nour M., El-Seesy A.I., et al. The influence of castor biodiesel blending ratio on engine performance including the determined diesel particulate matters composition // Energy. 2022. Vol. 239. P. 121951. doi: 10.1016/j.energy.2021.121951
  3. Wu G., Ge J.C., Choi N.J. Effect of ethanol additives on combustion and emissions of a diesel engine fueled by palm oil biodiesel at idling speed // Energies. 2021. Vol. 14, N 5. P. 14051428. doi: 10.3390/en14051428
  4. Hosseinzadeh-Bandbafha H., Rafiee S., Mohammadi P., et al. Exergetic, economic, and environmental life cycle assessment analyses of a heavy-duty tractor diesel engine fueled with diesel-biodiesel-bioethanol blends // Energy Conversion and Management. 2021. Vol. 241. P. 114300. doi: 10.1016/j.enconman.2021.114300
  5. Ayhan V., Cesur İ., Çangal Ç., et al. Combined influence of supercharging, egr, biodiesel and ethanol on emissions of a diesel engine: proposal of an optimization strategy // Energy. 2020. Vol. 207. P. 118298. doi: 10.1016/j.energy.2020.118298
  6. Yesilyurt M.K. A detailed investigation on the performance, combustion, and exhaust emission characteristics of a diesel engine running on the blend of diesel fuel, biodiesel and 1-heptanol (C7 Alcohol) as a next-generation higher alcohol // Fuel. 2020. Vol. 275. P. 117893. doi: 10.1016/j.fuel.2020.117893
  7. Лиханов В.А., Козлов А.Н. Моделирование сажевыделения в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на альтернативных топливах. Киров: Вятский ГАТУ, 2019.
  8. Лиханов В.А., Арасланов М.И. Исследование показателей рабочего процесса быстроходного дизеля при работе на этаноле и рапсовом масле. Киров: Вятский ГАТУ, 2021.
  9. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Тепловыделение в тракторных дизелях, работающих на биотопливе // Тракторы и сельхозмашины. 2019. Т. 86, № 2. C. 3–9. doi: 10.31992/0321-4443-2019-2-3-9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Влияние величины запальной порции РМ на эффективные показатели тракторного дизеля Д21А1 (n =1800 мин-1 и ре = 0,588 МПа).

Скачать (189KB)
3. Рис. 2. Влияние расхода РМ на показатели процесса сгорания: a – максимальной осредненной температуры газов, К; b – максимального индикаторного давления в цилиндре, Мпа.

Скачать (281KB)
4. Рис. 3. Давление газов в цилиндре тракторного дизеля при работе на этиловом спирте и РМ при различных УУОВ: а – ΘE =34°; b – ΘРМ =34°.

Скачать (307KB)
5. Рис. 4. Изменение максимального давления сгорания в цилиндре дизеля Д21А1 при работе на этиловом спирте и РМ.

Скачать (208KB)
6. Рис. 5. Осредненная температура газов в цилиндре тракторного дизеля при работе на этиловом спирте и РМ: а – ΘE =34°; b – ΘРМ =34°.

Скачать (383KB)
7. Рис. 6. Изменение максимальной осредненной температуры газов в цилиндре тракторного дизеля Д21А1 при работе на этаноле и РМ.

Скачать (175KB)
8. Рис. 7. Показатели процесса сгорания при работе тракторного дизеля Д21А1 в зависимости от нагрузки: a – максимальная осредненная температура газов в цилиндре; b – максимальное давление в цилиндре; c – угол п.к.в., соответствующий максимальной осредненной температуре газов в цилиндре град.; d – угол п.к.в., соответствующий максимальному давлению газов в цилиндре, град.

Скачать (378KB)

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».