ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

При эксплуатации тракторной и другой техники, работающих на дизельном топливе, выбрасываются в атмосферу, в виде продуктов неполного сгорания и паров, таких как углеводороды, оксид углерода, сажи и др. Они содержат в себе большой запас тепла. Например, выброс токсичных компонентов, образовавшихся из 1 кг сжигаемого топлива, с учетом средней величины коэффициента избытка воздуха (а» 1,00), составит:

оксид углерода, в г. 20,81

углеводорода, в г. 4,16

сажи, в г. 5,0

или в процентах к 1 кг сжигаемого дизельного топлива:

оксид углерода, 20,81

углеводорода, 0,416

сажи0,500

Если эти цифры перевести в тепловые единицы, то это составит 15245,6 МДж или около 4 млн. тонн условного топлива.

Проведенные опыты к моменту впрыска топлива в цилиндр по углу поворота коленчатого вала (рис.1) показывают, что по мощности двигателя и дымности (сажи) оптимальным углом подачи топлива является 18... 24° поворота коленчатого вала (п.к.в.). При этих значениях угла подачи в цилиндр топлива получаем максимальную мощность (13,3 кВт) и минимальное дымление двигателя 15% (сажи 0,023 г/м ³). С изменением подачи топлива дымность (сажа) двигателя увеличивается. При снижении угла подачи топлива до 17° п.к.в. дымность (d)составила 18% (сажи 0,033 г/м ³); при увеличении угла подачи топлива до 30° п.к.в. дымность возросла до 50% (сажи 0,25 г/м ³).

У двигателя, работающего на топливе с присадкой, характер изменения дымности (сажи) в зависимости от угла подачи топлива такой же, но величина дымности (d) (сажи) ниже, при угле подачи топлива 17° п.к.в. до верхней мертвой точки на 8% ; при 20° п.к.в.dсоставила на 7% ниже, и при 30° п.к.в.dснизилась до 29%, то есть на 42%.

На рис.2 показано влияние угла опережения впрыска топлива на выделение дыма (сажи) дизеля с камерой в поршне, (как у двигателя Д-21), п = 1500 мин ^-1. Из данного рисунка видно, что с увеличением угла опережения впрыска с 22 до 28°п.к.в. содержание дымности (сажи) в отработавших газах уменьшается на 73% (с 0,22 до 0,06 г/м ³). С увеличением угла опережения впрыска топлива увеличивается период задержки воспламенения. Поэтому к началу видимого сгорания в цилиндр поступает больше топлива, чем это должно быть для оптимального количества тепла при сгорании. В диффузионном пламени, которое является основным источником пиролиза топлива и образования дымности (сажи), следовательно, меньше сгорает топлива на полезную работу.

Х - двигатель, работающий на топливе без присадки;

О - двигатель, работающий на топливе с присадкой

Рис.1. Зависимость концентрации дымности от изменения угла впрыска топлива в камеру сгорания.

Это подтверждается результатами исследований Зайичек 3. На рис.3 показана зависимость выделения дыма (сажи) от угла опережения впрыска топлива для различной топливной аппаратуры и продолжительности впрыска. В данном рисунке хорошо просматривается тенденция уменьшения дымности (выделения сажи) с увеличением угла опережения впрыска. Таким образом, уменьшая угол опережения топлива, можно существенно снизить выделения и окислов азота дизеля, но при этом выделение дымности (сажи) заметно возрастает, и для его уменьшения необходимо принимать специальные меры.

Рис.2. Зависимость дымности и несгоревших углеводородов от угла впрыска топлива двигателя работающего на топливе с присадкой.

По зависимостям на рис.3 можно проанализировать влияние продолжительности впрыска топлива и диаметра сопловых отверстий на выделение дымности (сажи). Кривая 2 и 3 соответствуют работе двигателя с форсункой, распылитель которой имеет четыре отверстия диаметром 0,28 мм и длиной 0,8 мм. Общая продолжительность впрыска топлива для кривой 2 соответствует повороту коленчатого вала на 16°, а для кривой 3 на 12°. Уменьшение продолжительности впрыска топлива при измененных (но не очень больших) углах опережения впрыска существенно снижает выделения дымности (сажи). Причиной выделения дыма (сажи) является увеличение количества топлива, впрыснутого в цилиндр до начала сгорания и, следовательно, уменьшение количества топлива, сгоревшего в диффузионном пламени.

Рис.3. Количество сажи, выделяемой дизелем при разных углах опережения впрыска.

Для двигателей, имеющих диаметр плунжера топливного насоса до 12 мм, чтобы сохранить неизменным действительный угол опережения впрыска, рекомендуется его увеличивать по мере износа топливной аппаратуры, так как начало подачи топлива форсункой в цилиндр при износе прецизионной пары топливного насоса смещается к верхней мертвой точке.

Причиной увеличения дымности (сажи) по мере износа деталей топливной аппаратуры является, вероятно, ухудшение качества распыливания топлива. Для уменьшения дымности (сажи) дизелей в процессе эксплуатации необходимо тщательный контроль за состоянием топливной аппаратуры.

Результаты опытов были представлены на Российской Агропромышленной выставке "Золотая осень" 12-16 октября 2002 года, г. Москва. За разработку и внедрение присадки ТИОФАТ для ввода в топливо дизельных двигателей работа награждена Дипломом Министерства сельского хозяйства Российской Федерации.