автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Применение альтернативных топлив из углей Канско-Ачинского бассейна в дизелях автотракторного типа

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КУЛШШЮВ Сергей Павлович

УДК 621. 435-6

ПРИМЕНЕНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЕЙ КАНЗКО-АЧШЗКОГО БАССЕЙНА В ДИЗЕЛЯХ даОТРАКГОРЯОГО ТИПА

Специальность С©. 04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград 1990

]

Работа выполнена на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" Алтайского политехнического института имени И. И. Ползунова Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

МАТИЕВСКИЯ Д. Д.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Э. 1С 14>хнаткин

кандидат технических наук, А Б. Шгидович

Вэдущре предприятие - ГО Алтайский моторный вавод

а диссертации состоится " " ц и ¿ЧЛ<у1Х1590 . года часов ка,заседш1ии специализированного совета Ле-

нинградского государственного технического университета в ауд. " ¡'Ю " главного адания (195251, г.Лэнинград, Политехническая, 29). .

С диссертацией можно ознакомиться в. фундаментальной библиотеке университета.

Осзьшы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего' учреждения, просим направлять в адрес специализированного совета.

Автореферат'разослан _1990 года.

в

Ученый секретарь специализированного совета К Оба 38.01, к. т. в;. доцент ГРЯНКО Л П.

ОБЩ&Я ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБЭТа

Актуальность работы. Двигатели внутреннего сгорания являются одними из основных источников энергии. Обвщя тенденция сокраи?ения потребления нефе и в связи с прогнозируемым истощением ее ресурсов ставит задачу поиска альтернативных источников энергии. Целесообразно использование углей. Поскольку, применение углей в чисто« виде крайне затруднительно, необходима переработка их в моторное топливо. Наиболее вероятными продуктами переработки являются спирты и синтетическое жидкое топливо (ОТ.). К достоинствам СНГ следует отнести возможность получения физико-химических свойогь аналогичных кс1к для дизтоплив«, но стоимость .переработки углей в синтетические топливо больше в 2-3 раза. Достоинства спиртов -низкая стоимость получения и обширная сырьевая база, недостаток -плохие моторные свойства при применений в дизелях. Большинство способов использования спиртов в дизелях предполагает серьезные конструктивные изменения, что приемлемо для вновь проектируемых двигателей ,но мало реально для сушрстйугерго парка двигателей. ГЬэтому параллельно ведутся разработки других способов. К ним можно отнести, находящийся в стадии исследований, способ использования спиртов в смесевых. тоиив&х, информация об эффективности которого весьма ограничена в отечественной практике.

Дель работы. Поиск и исследование нетрадиционных тоилив иэ углей Канско-Ачинского бассейна, изучение рабочего процесса дизеля на этих топливах для получения практических рекомендаций по их применению в дизеле и организации его рабочего процесса ; проведения оценки возможности улучшения знергоэкологичееких показателей и выполнения математического моделирования рабочего процесса.

Научная новизна работы заключается в определении перспективных направлений поиска и использования альтернативных топлив; разработке методике определения основных физико-химических свойств смесевых топлив; модернизации математических моделей рабочего процесса дизеля и образования окислов азота, . учитываодю свойства альтернативных топлив, а таюю получении' новых..данных по нгмяии» ца рабочий процесс 3-х компонентных . растворов емесееш тогшга, гйдроочм?знаого и таиелого синтетических тошша..

Практическая ценность. •

Разработаны пракгические рекомендации по использованию альтернативных топлив йа углей Капйко-Ачинского бассейна.

• Разработаны методики иссда#>ванйя, • позыхивщие-стать тру-'

доемкость экспериментальных работ.

Создан исследовательский автоматизированный комплекс на базе ыикроЗШ ДЕК-ЕМ. разработан пакет прикладных программ для обработки экспериментальных и расчетных данных.

Апробация работа Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной научной конференции "Проблемы двигателей внутреннего сгорания", г. Москва, МАДИ, 4-6 февраля 1986г.; на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Алтая, г. Барнаул, КК РК ВЖСЫ, 198бг.; на Всесоюзном межотраслевом научно-техническом семинаре "Тепловыделение и теплобмен в ДВС и теплонапряжанность их деталей", г.Ленинград, ЛПИ им.И.И.Калинина, ноябрь 1986, 1088 гг.; научно-практической конференции "Комплексное использование вторичных ресурсов, создание современных технологических процессов в свете решений XX съезда КШС", г. Барнаул, Алтайский краевой совет НТО и правление ВХО км. Л й Менделеева, 20 ыарта 1987г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы двигатслестроения", г. Владимир , НИКТИД, март 1987г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Альтернативные топлива в ДВС", г.Киров, КСХИ, 24-27 мая 1988г.; на Всесо-" езном международном научно-исследовательском семинаре "Совершенствование мовдостных, экономических и экологических показателей ДВС", г.Владимир, ВПИ, февраль 1989г.; на постояннодействушвы научно-техническом семинаре "Исследование рабочего процесса и систем быстроходных дизелей", г. Барнаул, АдтШ им. И. И. Ползунова. 1В86-1989гг.; на НГС Алтайского моторного завода, Барнаульского ■ завода транспортного иешикостроешп, 1386-1989гг.

Публикации. Ш материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и приложения. Работа содержит 120 страниц основного текста, ' 15 таблиц, 54 рисунка и приложение на 12 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ-РАБОТа ' '

Во введении обосновывается актуальность исследования, излагаются полояения» выносимые авторам на вавдту, раскрывается научная новизна и практическая давность работы.'

. В первой главе проведен аналиа работ, воевяде иных примввеюш ра&личшве вида» альтернативных топлив вдизелях. Анализ отечественное в зарубежной литературы показал, что в ОССР и ва рубежом

проводится большое количество исследовательских работ, направленных на замену супрстругез« нофтяимх топлтш. В СССР такие работы ь лпзг, щбщи, щшта, мгту, мади, ошктвд, ксхи. За рубежом - в научно-исследовательских центрах и фирмах США , Западной Европы, Японии и т.д.

Выполнении анализом, выяснено, что наиболее вероятным энергоносителем будет уголь. На основе рассмотрения физико-химических свойств стандартного нефтяного топлива были установлены необходимые свойства альтернативных топлив. Наиболее близкими моторными свойствами обладает синтетическое жидкое топливо. Отрицательными качествами для СЖТ является высокая стоимость получения, повышенное количество ароматических углеводородов и химически связанного азота.

Изучение литературных данных, показывает, что материалы по примению различных видов синтетического жидкого топлива не позволяют дать однозначную оценку влияния ОТ на рабочий процесс, так как их физико-химические свойсга очень сильно зависят от исходного сырья и вида переработки.

В связи с перспективой освоения Канеко-Ачинского угольного бассейна и переработкой этих углей в синтетическое топливо, необходимо изучить влияние этого топлива на рабочий процесс.

Другим наиболее вероятным топливом могут служить спирта К их достоинствам следует отнести низкую стоимость получения и обширную сырьевую базу, но крайне плохие шторные свойства в случае применения в дизелях затрудняют их использование. Применяемые способы для использования спиртов;« топлив, требуют дополнительного усложнения конструкции (установка карбюраторов, свечей зажигания или второй топливной системы) либо удорожания топлива (использование присадок, повышающих цетановое число). Более приемлемым при применении спиртовых топлив, может служить способ использования растворов этанола или метанола с дизельным топливом.

Рассмотрение результатов моторных испытаний дизельных двигателей при применении различных способов подачи дает крайяа противоречивые оценки экономичности и.токсичности» в связи с чей необходимо более детальное изучение' рабочего процесса дизеля, работающего на спиртовых тошшвах. ■

В заключении первого раздела- сформулированы вышеуказанные цель и задачи исследования.

Во второй главе описана экспериментальная установка о дизо-

' ,- 3

леи 14 IS/I4 (УК-2}, автоматическая система индицирования двигателя на Case мзшроЭШ Ш 0502 (ДВК-ЗМ), методика проведения вкс-перишнта, приведен расчет погрешностей.

Исследование рабочего процесса двигателей проводилось йа тормозном стенде < который был снабжен необходимыми контрольно-измерительными приборами, датчиками, усилительной аппаратурой. Индикаторная диаграмма, опцяллогрятч подтемч иглм и дявпрния топ-jwa в "тоадиБоироьоде, данные оптического индицирования камеры сгорания.дизеля по методике, разработанной на кафедре ДВО ЛГУ, о целыо определения относительной концентрации саки С и температуры■ племениTii е цилиндре, регистрировались разработанной системой индицирования на базе мшфоЗВМ. Для этого комплекса был разработан пакет прикладных программ, включающий программу сбора информация, обработки результатов оптического индицирования, анализа индикаторной диаграммы и тотшивоподачи. Все полученные данные выдавались в табличной и графической формах. Кроме этого регистрировались :. уровень дамности, концентрация окислов азота Шх, углеводородов О^Ну. и окиси углерода СО в отработавших газвх.

Приборы и погрешности измерений во вйех видах испытаний соответствовали требованиям. ГОСТ 18503-80.

В третьей главе изложены основы теории и физическая модель смешения спиртов.и дизельного топлива. Так как наиболее приемлемым способом для существующего парка дизельных двигателей является решение переходе на спиртовое топливо без конструкционной переделки, то наиболее оптимальным является использование растворов • дизельного топливе и спирта. По причине крайне малой растворимости низших спиртов, метилавот и 8талового, в дизельном топливе необходим поиск третьего вещества - растворителя, позволяпцего удерживать эти два вида топлива в одной фазе. По причине невозможности использования упрощенных статических моделей для расчета ■ термодинамически! характеристик, а построение математической модели на Разе теорий шотас или гопошс требует слишком больного математического аппарата, то. необходимые свойства растворителя можно получить на основе вычисления коэффициентов активности, ха-рактеризущими взаимодействие кэвду молекулами В растворе :

Р « Х(?>

"" ~ гттгпг

■nrx-i

где Р - сЛпое. давление паров ; Pj - давление пара чистого I-комсонзкта; 'и Х^р молярные доли а-комьонанта в растворе а

паре.

На основе данной модели били рассмотрены несколько классов соединений и в качестве растворителя были выбраны внешне спирты, в именно : пропаяол, изосутаяол и октавол.

Далее на основа вабрагошх растворителей были построены тройки диаграммы растворимости для систем дизельное топливо-зта-нол-растворитель. Посла построения диаграмм были" приготовлены емнеевна топлива, содержащие БО и 40% дазелмгого топлива, остальная часть включала этанол и растворитель в необходимой для смешения концентрации.

Состав полученных смесевих тошшв приведен нижа (в обЖ) :

СПб r 60S дизельного топлива, 105 этанола, 30% пропадала ;

■ СП4 - 40% дизельного топлива, I5S аганола, 45% пропанола ;

СИв - 60% дизельного топлива, 15$ этанола, 25% изобутанола ;

СИ4 - 40% дизельного топлива, 253 этанола, 35% изобутанола ;

сов - 50% дизельного топлива, 20? этанола. 20% пропанола ;

С04 - 4055 дизельного топлива, ЗОЯ этанола, 303 пропанола ;

После получения снесевых тошяга, рвечвтшми и экспериментальными способам были исследованы их {изяко-химические свойства.

В четвертой главе рассматривается вопросы моделирования рабочего процесса и омиссии окислов азота дизеля при работе яа сма-еэвкх и синтетических тошивах.

Моделирование рабочего процесса базируется на решении 1-го закона термодинамики в дифференциальной форме. Отличительными дм разработанной модели являются выполнение расчета периода задержки воселчм»нения и даши т^чтловндчлвwr . При этом дня смасашх гокш» сдыхай» следующие допущения :

1. Первоначально самовоспламеняется из поданного смесввого топлива составляйся дизельного тотшш.

2.Спиртовая часть оказывает влияние на самовосшгамеяоииа дизельной часта через ионздашиэ темпг-ратурм в зоне воспламепепия. .

На основании анализа ваЕисииостей для расчета периода индукции била шбрана.методика, разработанная; в ПЯГДШДИ :.

:' <yvy.

* оп вир

где if.; - период аадаряси восшгамонатш вгрвд.п.к.в.; : <Ргпр- продолюггельность впрыска в град.п.к.в., ;

п - частота вращения, мин ; воп впри С впр угол опережения впрыскивания топлива, соответственно в градусах и радианах п.к.в. ;

9 - безразмерная температура в момент начала впрыскивания ;

рч - плотность топлива ;

К^ - характеризующий фактор топливной смеси, учитывающий ее свойства в зависимости от плотности и фрякционвого состава ; А - коэффициент, зависящий от свойств смеси ; <|> - отношение характеристик выделения и стока теплоты ;

а и а1 - коэф&щиакты, зависящее от конструктивннх параметров дизеля, а также от параметров впрыска ; Все вычисления проводятся с учетом физико-химических свойств дизельного топлива и эффекта охлавдения рабочего заряда испаряющимся смесевнм топливом.

На основе обработки вксгориментальннх данных было устеновле-во, что для смвсевкх топлчв характерно одностадийное протекание процесса тегоювыделэния, в для синтетических топлиь - двухстадий-ное. Поэтому для смесевях тотшго было есяользоввво уравнение сгорание И.И.Вибе ,в для синтетических тошив - Б.П.Пугачева. Шкэ-ватели характера и продолжительности сгорания для уравнения Вкбв задавались .в фунции коэффициента избытка воздуха. При моделировании тепловыделения для синтетических томив относительные доли тепла, выдэливаиэся в первой и второй фазах определялись в функции стнодания периоде зедержсй воспламенения к продолжительности топливсггодачи. Угол достижения по рва го максимума принимался пос-' тоятшм, а второго максимума - как зависимость от коэффициента избытка воздуха. '

Расчет программы моделирования бил проведен на микроэвм МС-0502 (ЯВК-ЗМ) на алгоритмическом яшке РА5СА1..

Особе» ьнинэше ноделкровашс окислов азота било уделено по причине увеличения »миссии та^ кик лп? синтетических тяч

и для <л*н-ека. Пош^оший уровень лкзелов азота дчя синтетического жидкого топлива обусловлен увеличенной долей химически свя- ' ванного азотэ, а дпл смесевых- кшив - более высокой температурой сгорания.

3 ослов/ модели образования окислов азота положена модель, разработашая на кафадрэ ЛВС ЛГТУ. .'•"■.-'■

Системе дафферяячиальнкх уравнений, описывающая процесс оЗ-

р&зования КОя в дяэоле, учитывающая химически связанный азот топлива, мокет быть представлена в виде :

<ша/<п = к+1*к2»о - к_1 «ко*я + х+2«о2*н - к_2*ш«о ; «шли - к+1*»2*о - к_.,*ко»к - к42*ог»н + к_2*ш*о +

до/аь - к+1*н2*о + к.,*!®*;! + к+2*о2*и - к_г»?га«о + + 2*К+4*02*иг - 2*К_4*И2*02 ;

• где - конотвнтн прямых реакций ;

К(_, - константы обратных реакций.

Для расчета степени перехода азота топлива в окислы азота р предложена следующая алпроксимационная зависимость :

рп = 1 - ехрГ-0.2 » ГЯт1"°*54»{а-1)°'91 (4)

где {Мт3 - количество связанного азота топлива ; а - коэффициент избитка ьоздуха.

Даняна модели позволяют о достаточной точностью решить пос-тавленнне задачи. На рио.Т приведет результата моделирования для синтетического гидроочищенного топлива и топлива на основа окта-нола, содержащего 605 дизтоплива.

В пятой глава приведены результата сравнительных экспериментальных исследования показателей рабочего процесса при использовании смэсевюс и синтетических тоготю.

Яомида нише упомянутых видоз смесевсго топлива были испытаны два вида синтетического жидкого топлива : первичный продукт, гидрогенизации (тякелое синтетическое топливо ТТ) и гидроочюдвнное синтетическое топливо СЗГГ- . •

Испытания проводились в три этапа. Ка первом этапе снимались регулировочные характеристики для определения оптимального угла опережения начала впрыскивания по экономичности. На втором этапе снимались яагрузочиш характеристик. Третий этап предусматривал поиск мероприятий для улучшения показателей экономичности и токсичности при лричонэяил тяЕелого синтетического топлива.

Оптимальный угол опережения начала тонпшоподачи для синтетических топляв составляет 17 - 13 градусов п. к.в. до ШТ, а для ■ спиртову.т топлив 25-28 градусов п.К.в. до да.

Иданэяда пяр»»этров ряпочого процесса ирг работе по кагру-

?

вочной характеристике предсмт.чет на рис.Я-4.

При использовании сштьтлчоского гадроочщешого топлива, эа счет увеличенной доля лагкокилящих. углеводородов, большее количество топлива переходит в парообразное состояние, что вызывает штонси&щирование .процесса протекания кинетической фавы сгорания и определяет повышенную жесткость рабочего процесса, в то та время, сокращение периода интенсивного тепловыделения позволяет уменьшить максимальное давление сгорания. Для тяжелого сянтети-, чэского топлива повышенная доля тяжел!,тс углеводородов и увеличенная доля ароматиков вызывает уменьшение доли топлива, выгоревшего в I фазе сгорания и переносу тепловыделения на линию расширения, что, в свою очередь, определяет примерно одинаковое значение {<1Р/(1<р)п)ах, как и для дизельного топлива, но увеличивает максимальное давление сгорания не 7-10Ж.

Анализируя неиспользование теплоты и изменение индикаторного КПД в цикле при применении гидроочищенного топлива, следует указать, что сокращается .продолжительность сгорания, увеличивается его полноте, однако более интенсивное тепловыделение предопределяет увеличение Конвективного и радиационного теплообмена. Также происходит увеличение текущего значения показателя адиабаты, как по причине снижения температуры, так я благодаря увеличению содержания двухатомных гааов в продуктах сгорания из-за росте коэффициента изСнтка воздухан увеличения соотношения водород: углерод Б составе СОТ. Все оти обстоятельства приводят к уменьшат® сос-тавлящих неиспользования теплоты в . цикле вследствие несвоевременности бнс сгоракия, изменения температуры 0Т рабочего тела. При егом происходит незначительное увеличение состаачякгда тепло' обмена Од. и ишэненяя состава Сс. Таким образом аначенив индикаторного КПД цикла т^ незначительно увеличивается. Для тяжелого Топлива явблодаотся.обратная картина : при уменьшении составлявших неиспользования теплоты вследствие теплообмена \ и изменения • состава 50. Составляйте неиспользования теплоты по причине несвоевременности сгорания и влияния темпера тури увеличиваются. В - результате происходит ухудшение т^ на 3-52.

Б челом яаи!Шзв перспективным топливом являв.ся гидроочи-яэяное синтетическое топливо,"-главным его недостатком является даашмтал стоимость получения.

Для отсевах топлю адрактерна большей величина энергии па- , рооорекованая, шншвэ цвтявааое число, наличие кислорода в молекулах. тсиВсе »та фоктора значительно изменяет характер про-

тг-катя предггдачоитх процессов и тепловыделения. Как Снло упомянуто ннше, телювнделения приобретает одноотячуатшй тл при р-««--* у эдкчипюь оп/Люти ¡»•исо^мума ге;«лош доле имя (до 0.15-0.25 Т/град). Причем для топлив на основе изобугяяола и пропвяола изменяется качественная картина расголокания максимума : если для дизтошмва характерно удаление от БЭТ с ростом нагрузки, то для этих смеоешх топлив происходит смешение угла в сторону ШТ. Также для вышеуказанных омесввых топлив происходит зяотитолыюе изменение характера протекания периода задержки восплвяпнвния. Помимо характерного для всех смесовых топлив увеличения значения т^ до 20-30 град, п.к.в., происходит увеличение периода индукции но мере роста нагрузки. Объяснение атому можно найти сравнив зависимость периода задержки воспламенения т^ и проддлкятелностп тоояи-воподачи фв1гр, прэдолжительность впрыска меныге следовательно с увеличением цикловой порции топлива происходит больяал подача спирта, обладающего значительной энергией пврообрвзования. Вследствие понижения температуры смеси, увеличивается период индукции. Для смесеввх тогогив на основе октанола характер протекания Т| аналогичен как и для дизельного топлива. Болшой период задеркта воспламенения для спиртовых топлив обуславливает больпую долю испарившегося топлива, а следовательно и значительно возросшую жесткость рябочег-/процесса. Еесткость процесса возрастает в 1.5-2 раза, а макагмплъкое давление сгорания - на Т5-?ЯХ. Для топлив с одинаковым растворителем болькня' жесткость и максвггаль-нов давление сгорания соответствуют топливу с больрм содергянием дизтоилийв, что подтверждает сделанные при моделирования допущения, что инициатором горения выступают молекул! дизтоштива, так как при увеличенной доле дизельного топлива в сыасевом топливе происходит накопление большего количества мзлекул дязтсплпва ь херовой фазе, что и вызывает повншеянув жесткость рабочего пробное. Увеличвни» максимума тепловыделения и более близкое расгго-южекиэ его к ВИГ уиеныяаат несвое временность ввода теплота, но 'величинам- доля тепла, отведенного от рабочего тела в района ЭТ. ОбПЕее перераспределение статей неиспользования теплоты ггоя-оляет оставить индикаторный КПД на уровне, квк и:для ЯГ.

В целом то совокупности экономических и экологических сока-а гелей смесейке тогшш* имеют удовгетЕорят9Л1>нага характеристики, лавныЗ недостаток ~ повыивнная четкость при работа. Гошть эту ргк?л»му мокно применяя присадки, псишшзна цетакоаов чиоя! : «логекоилнитрат, .этйлгексилггитрат или 'штрлалкчта.

. • ■ ■ •* !!

5,н

í® Da

О 1С э

Sä il

H

n « ^

se-la:

II

o»

II

0«

II:

«Ql

H

_ e

о p

5 SS

f \ \ i ь f

i i 1 t \ \ i J /

Л 'i \ \ \\ i / г г

1 y i к л. 1 / А и t II

i /« -•i Л Hi ï \ 1 i \\ 1 à V

7 \ \ / \

cj э

a o-

w с» о a , «bo

g S .-S* «r «* •»

ö tT о* ^

Так как с точки врения стоимости получения более лучшим является тямэлое синтетическое топливо, то дополнительно были проведена работы по улучшению экономических и экологических характеристик рабочего процесса при использовании тяжелого синтетического топлива, что достигалось путем изменения параметров топ-ливоподаицэй аппаратуры : давления затяжки иглы-форсунки и изменения эффективного проходного сечения распылителя. Таю© был применен принцип дополнительной турбулизации заряда. Изменение параметров топливоподаюш/эй аппаратуры сказывается крайне • незначительно, так улучшение удельного индикаторного расхода топлива Составляет около 2%, незначительно снижаются выбросы сажи и окислов азота. Более значительно проявляется эффект дополнительной турбулизации. На рис. 5-6 представлены конструкции камер сгорания, защищенные авторскими свидетельствами N 13*50К?К Мб^Рй, и результаты ю-чиганий этил камер сгорания. Применение '.предложенных камер сгорания позволило улучшить индикаторный КПД до 7-ЯХ на частичных нагрузках, снизить температуру.отработавших гааоа на 30 -80 К, уменьшить содержание сажи на 205! и окислов азота до'20%.

БЫЮРЧ И РЕКОМЕЭДЛГЩЯ

В результате выполненного теоретического и экспериментального исследования сделаны следующие вывода :

1. Проведен анавдз литературных данных, который; показал, что наиболее реальным энергоносителем в ближайшее гремя будет уголь и его производные. Для двигателей " внутреннего сгорания наиболее предпочтительными являются синтетическое-лидкое топливо и спирты. К преимуществам СЖГ следует отнести возможность получения аналогичных моторных свойств, недостаток - увеличенная стоимость. Для спиртовых топлив характерна нкакая стоимость получения, но крайне иохие моторные свойства при применении в дизелях ограничивают-их ¡'„'пользование. Однако подача раствора спирта, дизельного топлива 1 растворителя позволяет обойтись без переоборудования дизеля при охранении экономичности. -

2. Предложена методика смешения тройных растворов и опреде-ен класс растворителей. Синтезированы емееевьв топлива и при по-оши расчетно-эксперим нтальных методов получены фиеико-химичео-ке характеристики этих топлив.

3. Подложена модель рабочего процесса, поэеоляшдя а Д'кгта-

13

. точной точностью провести численные эксперимента при работе на синтетических и смесевнх топливах.

4. Модернизирована модель обрчаовягая окиплли здота, раг.ра-боташая ь ЛГГУ, лроьодош расчоти образования ВОх, о учетом азота топлива. Предложена аппроксимационная зависимость, позволяющая учесть долю топливного азота при расчете окислов азота.

б. Разработаны конструкции камер сгорания, позволяющие улучшить экономичность при использовании тяжелого синтетического топ-

■ лива.

л В ходе работа получен ряд конкропшх результатов :

1. Бри кпггользовании сыесевых топлив, содержащих по 603 дизельного топлива, экономичность сохраняется как и для нефтяного топлива. Жесткость работы при этом увеличивается на 15-20%. Выбросы НОх при работ» на смасевых топливах увеличиваются в среднем на 103 ; выбросы сажи уменьшаются в 2-3 раза. Характер тепловыделения для смесевых топлив приобретает одностадийный характер. Период задержки воспламенения существенно удлиняется ( до 25-30

■ град. П.К.в. ), причем, если для топлив на основе октанола характер протекания зависимости т^ аналогичен как для дазтоплива, то

. для гошив не основе пропадала и нзобутанала период индукции увеличивается с ростом нагрузки, что, ло всей видимости объясняется охлаадавдим действием спиртов.

2. Использование гадроочиценного синтетического жидкого топлива поваляет улучшить вкономическив и экологические показатели. Для тяжелого синтетического топлива КПД уменьшается на 3-6 про-

• центов, значительно возрастают выбросы саки и окислов азота, ухудшаются параметры рабочего процесса. При использовании гидроо-чиценного топлива незначительно уменьшается период задержки воспламенения и увеличивается доля тепла, выделившегося в кинетической фаза.' Доя тяжелого синтетического топлива возрастает пври-

•. од индукций н возрастав? доля тепла, выделившегося в диффузионной стадии. :

3. Применение опытных камер сгорания позволяет для тяжелого СЕТ ва счет дополнительной турбулизащш улучнить экономичность на 7-8Ж на частичных режимах и обеспечить удовлетворительные экологические херактвристикя (уменьшить эмиссию окислов азота на 10-1Б

• процентов, снизать ража содержание в ОТ ва 1Б-2СЖ). ,

совокупности моторных свойств .и вкологических показа-

'.телеЯ наиболее шрсшктивннм являются гвдроочщенков синтетичвс-вадкоэ топливо в смасевое топливо, состоящее из 60% дизтошш-

ва, 20%. этанола и 20% октанола. При применении СНГ не требуется никаких перерегулировок дизеля ; при использовании смесевого топлива необходима корректировка на 8-10 градусов п. к. в. угла начала подачи топлива.

Для проведения работы и получения надежных и достоверных ре-вультатов были разработаны следующие методы и средства;исследова- \ ний :

1. Созданная автоматизированная система индицирования двигателя на базе микроэвм !ЖУ050?. (ДВК-ЗМ) о пакетом прикладных программ позволила решить задачи исследования при сокращении затрат Бремени на обработку экспериментальных данных к повывении точности.

2. Разработаны и заивдгны авторскими свидетельствами N 1320474 и М 1456622 конструкции камер сгорания, лоаводящих улучшить экономические и экологические параметры дизеля при работе на тяж? лом синтетическом жидком топ ли t е.

3. Предложена математическая модель расчета рабочего процесса при использовании смесевых и синтетических топлив, реализованная на алгоритмическом языке PASCAL.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах :

1. А. С. 1320474 С CtOP). Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. / Алтайский политехнический институт: авт. иаобрет. С. П. Кулманаков; Л Д Мат невский и др. - Заявл. 31.05. 85. , N 3903135/25-05, опубл. а Е й. 1987, W 24.

2. Л.С. . 1456622 (СССР). Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия./ Алтайский политехнический институт: авт. игобрет. С. IL Кулманаков, Д. Д. Матиевский и др. - Заявл. 31.05. 85.. N 3903136/25-06, опубл. В R И. 1989, Кб.

3.. Кулманаков С. II, Вагнер В. А.. Матиевский Д. Д. Сценка параметров рабочего процесса дизеля при использовании синтетического жидкого топлива.// Проблемы совершенствования рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.Мэсква, ИАДИ, 1985, с. 134

4. Кулманакоа С.П., Вагяер В. А. Перспективы применения синтетического жидкого топлива в дизелях. // Иэлодые ученые и специалисты Алтая в борьбе за ускорение научно-технического прогресса. -Барнаул. 1985, с. 15-16.

5. Кулманаков С. Tt.," Вагнер а А ■. Вредные выбросы дизеля яри использовании синтетического : лидкого топлива. // Комплексное использование вторичных ресурсов, создание соверэенннх технологических процессов в свете репеяий XXV ГI сгезда КПСС, - Баргиул,

15

1887, о. 64-65.

6. Матиевский Д. Д., Кулманаков С. П., Вагнер Е А. Опыт использования синтетического жидкого топлива в дизеле 14 13/14.// Всесоюзная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы двйгателеетроения". г Владимир, .НИКТИД, 1987, е. 74-7Б.

7. Матиевский Д Л. Кулманаков С. П., Вагнер а А., Гладышев А. Е Работа дизеля при подаче этанола в топливный факел.// Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания".- Киров, КСХИ, 1088, с. 137.

8. Матиевский Д. Д., Кулманаков С. П., Вагнер Е А., Гладышев А.Е Токсичность отработавших газов дизеля при работе на синтетическом жидкой топливе (ОТ). // Геаисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания". - Киров, КСХИ, 1988, с.169.

• 0. Ккформ. • листок Алтайского мелотраилеього терриг. центра научно-технич. информации и пропаганды.-. Система автоматизированного сбора информации р процессе сгорайия в цилиндре, быстроходного дизеля. - Барнаул, 1988,- N £98-88. Вагнер Е А., Гладышев А.Е, Кулманаков' С. П. , Русаков Ей

10. Вагнер Е А., Кулманаков О. П., Куанецов К И., Шарипов Е И. Особенности работы дизеля на синтетическом жидком топливе из углей Канско-Ачинского бассейна // Всесотеный научно-технический семинар "Совершенствование «ощдостных, экономических и экологических показателей ДВС". - Вяадииир, БШ, 1989, с. 57.

11, Вагнер ЕА., Русаков Ей, Гладышев А. Е, Кулманаков С. П. Система автоматизированного сбора информации в ДВС. // Двига-телестроение. - 1990, N4, с, 37-33.