автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метаноло-топливной эмульсии

На правах рукописи

ГУЩИН СЕРГЕИ НИКОЛАЕВИЧ

УЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ 24 10,5/12,0 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ

Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Лиханов Виталий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Петриченко Михаил Романович

кандидат технических наук, доцент Попов Вячеслав Михайлович

Ведущее предприятие: ФГОУ ВПО «Нижегородская государст-

венная сельскохозяйственная академия» (г. Нижний Новгород)

Зашита диссертации состоится 18 июня 2004 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» по адресу: 189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, 2, ауд. 2529.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

А.В. Соминич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Задача экономии моторных нефтяных топлив и ограниченность сырья для их производства выдвигают на первый план необходимость поиска альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорая (ДВС). За последние годы также значительно обострились экологические проблемы, использования транспортных средств с ДВС особенно в локальных участках (помещениях с ограниченным воздухообменом).

Анализ научных исследований, проведенных за рубежом и в странах СНГ, позволяет сделать вывод, что значительно вырос интерес к возможности использования в ДВС жидких альтернативных топлив, например, спиртов. Метиловый спирт, который имеет ненефтяное происхождение, в силу своих физико-химических свойств, может быть потенциальным заменителем дизельного топлива (ДТ) и существенно улучшить эксплуатационные и экологические показатели дизеля. Наиболее простым, дешевым и доступным способом применения метанола в настоящее время является его использование в виде мстаноло-топливной эмульсии (МТЭ).

Все это даст основание предполагать, что улучшение эксплуатационных показателей дизелей тракторов, предназначенных для эксплуатации в том числе и экологически экстремальных условиях, путем снижения токсичности и дымности отработавших газов (ОГ), экономии нефтяного моторного топлива за счет применения альтернативных топлив с присадками целенаправленного действия, является весьма актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение и включенной Правительством РФ в перечень критических технологий федерального уровня.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР Вятской ГСХА на 2000...2005 г. г. (номер государственной регистрации в ВНТИЦснтре 01.2002.06497) и соглашением о научно-техническом сотрудничестве между Вятской ГСХА и 25-ым ГосНИИ МО РФ.

Целью исследований является улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 24 10,5/12,0 при работе на МТЭ.

Объект исследований. Тракторный дизель 24 10,5/12,0 (Д-21А1) воздушного охлаждения сельскохозяйственного трактора Т-25А, работающий на МТЭ.

Научную новизну работы представляют;

- исследование физико-химических свойств и разработка МТЭ;

- теоретические предпосылки воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения и горения МТЭ в цилиндре дизеля;

- определение влияния состава МТЭ на показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля;

- определение регулировочных параметров топливоподающей аппаратуры, обеспечивающих получение оптимальных параметров работы дизеля на МТЭ;

- исследование влияния МТЭ с присадками на процессы сгорания и образования сажи, характеристики тепловыделения и сажевыделения в цилиндре, мощност-ные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 24 10,5/12,0;

- конструкция и опытный образец трактора Т - 25А с системой питания, модернизированной для работы на МТЭ с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенного для эксплуатации и в том числе в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы 25-ым ГосНИИ

ванию и созданию новых видов высокоэффективных дизельных топлив для спецтехники и в ОАО ВНИИ НП в работе по созданию и исследованию новых видов многофункциональных присадок к дизельным топливам, а также для составления базы данных по присадкам к топливам.

Результаты научно-технической разработки, созданной при выполнении диссертационной работы, доведены до стадии создания макетного образца трактора Т-25А и проведения функциональных испытаний. Макетный образец трактора Т-25А с системой питания, модернизированной для работы на МТЭ внедрен в учебно-опытном хозяйстве «Чистые пруды» Вятской ГСХА.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской государственной сельскохозяйственной академии и Чебоксарском институте Московского государственного открытого университета.

Экономический эффект от уменьшения вредного воздействия ОГ на атмосферу составляет 708 руб. в год из расчета на один трактор при средней годовой наработке 1000 мото-часов.

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях Вятской государственной сельскохозяйственной академии в 2000...2004 г. г., на 12-ой научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики», 2001 г. (г. Киров), на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей», 2002, 2004 г. г. (Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург-Пушкин), Международной научно-практической конференции «Здоровье - Питание - Биологические ресурсы», 2002 г. (НИИСХ Северо -Востока, г. Киров), на II Международной научно - практической конференции «Новые топлива с присадками», 2002 г. (Академия прикладных исследований, г. Санкт-Петербург), на 9-ой Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», 2003 г. (ВлГУ, г. Владимир).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 20 печатных работах, включая тезисы статей, статьи, патент на изобретение № 2221839.

На защиту выносятся следующие положения и основные результаты исследований:

- теоретическое обоснование воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения и горения МТЭ в цилиндре дизеля;

- уточненные зависимости расчета параметров первой фазы процесса сгорания при работе дизеля на МТЭ;

- результаты лабораторных исследований свойств МТЭ на основе метанола и дизельного топлива с присадками и состав новой МТЭ;

- результаты стендовых испытаний топливоподающей аппаратуры при работе на МТЭ;

- результаты стендовых исследований влияния применения МТЭ с присадками целенаправленного действия в качестве моторного топлива на процесс сгорания, са-жеобразования, характеристики тепловыделения и сажевыделения, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 с камерой сгорания в поршне;

- конструкция и макетный образец трактора Т-25А с системой питания, модер-

низированной для работы на МТЭ с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенный для эксплуатации в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 198 страницах, содержит 41 рисунок и 9 таблиц. Список литературы содержит 193 наименования, в том числе 32 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введепии обосновала актуальность темы диссертации, изложена научная новизна и практическая ценность работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе проведен анализ работ, посвященных применению метанола в дизелях. Результаты теоретических работ и экспериментальных исследований по использованию в дизелях альтернативных топлив ненефтяного происхождения, в первую очередь метанола, созданию малотоксичных дизелей отражены в работах Абрамова С.А., Азева B.C., Алексеева Д.Г., Алейникова Ю.П., Арсенова Е.Е., Балаки-на В.И., Виппера А.Б., Гладких В.А., Звонова В.А., Камфера Г.М., Ксенофонто-ва И.В., Лебедева СР., Лернера М.О., Лиханова В.А., Луканина В.М., Луневой В.В., Лукшо В.А., Льотко В., Малова Р.В., Махова В.З., Носенко Н.В., Обельницкого A.M., Патрахальцева Н.Н., Плотникова С.А., Попова В.М., Попова В.П., Ратьковой М.Ю., Смаля В.Ф., Хачияна А.С. и других.

Анализ результатов научных исследований показывает, что отечественными исследователями и зарубежными учеными разработаны предпосылки, проведены экспериментальные работы на базе высококачественной измерительной техники по исследованию эффективных показателей дизелей. Имеются работы по исследованию возможности использования в дизелях метанола и его эмульсий.

Вместе с тем необходимо отметить, что исследования по применению метанола и его эмульсий в качестве моторного топлива проводились без должного учета взаимосвязи экологических, эффективных показателей и показателей рабочего процесса, в частности процессов сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеля малой размерности при работе на МТЭ с улучшенными свойствами. Мало работ, заканчивающихся созданием опытных образцов и проведением функциональных испытаний.

Все это дает основание предполагать, что улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля, предназначенного для эксплуатации в экологически экстремальных условиях, путем применения МТЭ с улучшенными свойствами и оптимизации процессов сгорания и тепловыделения, для снижения токсичности и дымности ОГ, экономии нефтяного моторного топлива, является актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение. На основании поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:

- исследовать физико-химические свойства и разработать новые МТЭ с различными присадками;

- разработать теоретические предпосылки воздействия присадок на промотиро-вание процесса воспламенения и юрения МТЭ в цилиндре дизеля;

- определить влияние состава МТЭ на показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля;

- определить регулировочные параметры топливоподающей аппаратуры, обеспечивающей получение оптимальных параметров работы дизеля на МТЭ;

- провести лабораторно - стендовые исследования для изучения влияния МТЭ

с присадками на показатели процесса сгорания, сажеобразования, характеристики тепловыделения и сажевыделения, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 с камерой сгорания в поршне;

- разработать конструкцию и опытный образец трактора Т - 25А с системой питания, модернизированной для работы на МТЭ с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенного для эксплуатации в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Во втором разделе предложены теоретические предпосылки воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения и горения МТЭ в цилиндре дизеля.

В качестве основных направлений улучшения свойств МТЭ можно выделить следующие: увеличение присутствия метанола в ДТ и улучшение эффективных показателей за счет влияния на процессы, происходящие при работе дизеля на ДТ с добавкой спирта.

Проведенный анализ показывает, что рост присутствия метанола в ДТ возможен за счет повышения дисперсности состава. Следовательно, в качестве возможных добавок должны быть соединения, обеспечивающие одновременно и высокие диспергирующие и высокие эмульгирующие свойства. Подобными свойствами обладают мыла - соли некоторых жирных кислот. Это могут быть также поверхностно-активные вещества (ПАВ) на основе ненасыщенных алифатических жирных кислот С^-Си и низших полифункциональных аминов, которые позволяют получить эмульгаторы близкие по своей структуре к присадкам полифункционального действия. К таким присадкам относятся смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты, которые содержат в своем составе свободные радикалы с невысокой (159 кДж/моль) энергией активации, инициирующие воспламенение топлива. Присадки этого типа - промоторы воспламенения, действуют только на начальной стадии процесса горения.

Интенсивный эффект промоторов вызван тем, что первичное разложение углеводорода заменяется энергетически более выгодной реакцией разложения присадки. Образование новых радикалов содействует возникновению пероксидов, которые принимают участие в дальнейшем развитии воспламенения и сокращают период задержки воспламенения. Происходит изменение константы скорости химической реакции и изменение всего процесса сгорания.

где А(Т) - предэкспонент; Е - эффективная энергия активации, кДж/моль; Т - температура воздуха в цилиндре в момент впрыска, К; Z A B - число столкновений; П - число молекул А; п - число молекул В; адв - сечение столкновений молекул А и В с размерами, соответственно Гд и Гв; УАВ - средняя относительная скорость молекул А и В.

Введение отличной от дизельного топлива по физико-химическим свойствам МТЭ в цилиндры дизеля должно изменить химическую кинетику предпламенных реакций, а следовательно испарение и воспламенение капли МТЭ. В модель испарения капли эмульсии вводится ряд допущений.

Эмульсия имеет многокомпонентный состав, поэтому механизм ее испарения будет отличаться от испарения чистого ДТ. Физическую схему, положенную в основу модели, можно представить следующим образом. В начальный момент времени капля МТЭ, представляющая идеальную смесь нескольких компонентов (ДТ, метанол, вода и ПАВ), попадает в газовый поток, имеющий более высокую температуру. Наличие относительной скорости приводит к интенсификации внутренней циркуляции в кап-

ле, что препятствует расслоению компонентов, имеющих различную плотность. В условиях высоких температур газа следует ожидать, что полное испарение произойдет за малый промежуток времени и перераспределение концентрации компонентов по объему капли будет незначительным.

Капля эмульсии имеет радиус Ц, и температуру Тд. Содержание компонентов эмульсии характеризуется массовой долей. Каждый компонент имеет индивидуальные значения молекулярной массы Ц,, плотности р,, удельной теплоты испарения

, давления насыщенных паров над поверхностью эмульсии Уравнение для расчета изменения температуры капли получим из условия баланса тепла:

где т, - массовая доля I - го топлива; Ср - средняя теплоемкость пара.

Испарение эмульсии в основном протекает при некоторой «равновесной» температуре, когда капля прогрелась и уже в дальнейшем все тепло идет на компенсацию скрытой теплоты парообразования метанола. Это обстоятельство должно привести к увеличению периода задержки воспламенения. Так как физико-химические свойства углеводородного топлива и метанола различны, то после определенного промежутка времени, когда капля прогрелась полностью и часть ее успела испариться до размера

/ V

| т~ I/Р, » наступает эффект «микровзрыва».

Принимая во внимание наличие системы, состоящей из двух взаимно нерастворимых жидкостей, а также факт большего температурного расширения дизельного топлива по сравнению с метанолом, процесс нагрева капель эмульсии является изо-хорным. При этом будет интенсивно расти внутреннее температурное давление, величина которого выражается формулой: ри =Т(др1/5Т1)у — р,, где ра - давление среды в камере сгорания дизеля. Поэтому, при изменении температуры среды на 10 К внутреннее давление ядра капли возрастает в 200...250 раз. Именно внутреннее температурное давление является фактором, вызывающим «микровзрыв» капли МТЭ.

Поверхностное натяжение является физической константой вещества, основной характеристикой поверхностного слоя, поэтому его величина определяется свойствами компонентов и температурой. У МТЭ зависит от температуры в большей степени, увеличиваясь по мере введения метанола. Если дизельное топливо является дисперсной средой эмульсии, то величина а, удовлетворительно описывается уравнением: СТ, = О, [1 + (2,4 + 0,03т, )]к„, где о, и а, - поверхностные натяжения на границах систем эмульсия - воздух и дизельное топливо - воздух; - удельное содержание метанола в эмульсии. Тогда, принимая во внимание равновесие сил, условие разрыва капель запишется в виде:

ат.

\ -р, >4 / \ о, сг

Л и, «и

(3)

из которого следует, что «микровзрыв» наступит тем раньше, чем меньше поверхностное натяжение и больше диаметры сфер входящих в нее компонентов. При этом оп-

ределяющим фактором является содержание метанола, так как хотя его поверхностное натяжение в 1,3 раза меньше, чем у дизельного топлива, однако диаметр капель эмульсии больше эквивалентного диаметра метанольных включений в 8... 10 раз.

Количество образующихся капель после эффекта «микровзрыва» МТЭ подчиняется вероятностному закону распределения, чаще всего распределению Розина -Рамлера:

^ = 1-ехр[-(с1..(0"]( (4)

*и

где V. - суммарный объем капель, диаметры которых находятся в диапазоне от <1шш до ё; V,, - объем капли до дробления; (1, - текущее значение диаметра капли; ёс - постоянная величина, называемая характеристикой размера; п - постоянная, называемая характеристикой распределения.

Новые вторичные капли, образованные эффектом «микровзрыва» продолжают дальнейшее испарение. Модель приведенной пленки при тепло- и массообменных процессах распыленной «микровзрывом» МТЭ позволяет определить темп испарения паров капли со сферической поверхности с учетом стефановского потока. Модель не учитывает химическое реагирование в пленке продуктов фазового перехода и внешнего потока. Поэтому комплекс химических реакций заменяется одной брутто-реакцией, пограничный слой для упрощения разбивается на зону окислителя и зону горючего, обменивающихся массой и энергией посредством молекулярной диффузии, конвекции и теплопроводности (рис. 1). Контактирующий с поверхностью раздела фаз уровень, обменивается с каплей массой и некоторым количеством теплоты д. Уровень, контактирующий с окружающей средой, обменивается массой и энергией с набегающим потоком.

В соответствии с данной физической схемой запишем уравнение сохранения для случая испарения компонента эмульсии с поверхности. При этом, газовую смесь в каждом уровне будем рассматривать в идеальном приближении. Уравнение сохранения массы для уровня <ф> запишем: ^

где ] - удельный конвективный обмен массой между уровнями; - удельный диффузионный обмен массой между уровнями; Р^ - площадь поверхности контакта между соседними уровнями;

Рис. 1. Физическая схема процесса в реагирующих слоях при испарении новой капли эмульсии

Уравнение сохранения энергии для .¡-го уровня при условии, что Ш =

где - объем уровня - массовая энтальпия в уровне - удельный тепловой поток.

В связи с тем, что испарение новой капли происходит в стационарном режиме, толщину пограничного слоя и, соответственно, объем каждого уровня будем считать неизменным. В этом случае пр™ ттпттлттерии »паппрш». г ирттг,тттлг,ианИем (5) преобразуется к виду при замене: Г., = Т^, = Т., 'тогда:

_ кД.

у. Е.,о;-1,)+Чг/31]. (7)

с1т ,.]

Система уравнений (7) вместе с базовой системой изменения состава / „ -\ffij / \ { „

р г ( \ ( V Т С

2>А ^г ехр \ + ^Г=Г схр -1пйу, 1(8)

1 ^Ко1./ V. Р / 1 ) V Р )

ёт

где ¡, р, q = 1,.,., я; ] = 1.....(2т+п); 8=1,г; г —число уровней в системе, и уравнениями температуры

Т. -Тол> -Хи-^Х/ЕСл =0, где в = 1, г;

уровней в системе, записанного для каждого уровня, составляет математическую модель процессов преобразования продуктов испарения в пограничном слое, окружающем новую каплю эмульсии.

Уравнение (8) позволяет полностью формализовать все процессы обмена массой между уровнями с помощью констант скоростей реакций (1), рассматриваемых в физической схеме процесса. Для моделирования испарения используем концепцию равновесного испарения. При этом поток испаряющихся веществ определяется:

СА ^

ь—

(9)

где X - коэффициент теплопроводности газовой смеси; Ср - теплоемкость паров компонента; Ц,сп - скрытая теплота парообразования; Тра» - равновесная температура капли; (I, - диаметр капли.

Так как капля прогрета равномерно до температуры Трав, то установившийся режим испарения подчиняется условию В соответствии с уравнением не-

разрывности соотношение для определения конвективного переноса массы из уровня j — 1 в уровень ] запишется:

Для определения диффузионных потоков принимаем допущение о том, что ос-

новные закономерности массообмена не нарушаются, когда исследуемые процессы осложнены химическими реакциями. Закон Фика для ьго вещества запишем:

dx

(П)

Интегрирование его по толщине уровня, приводит к выражению для диффузи-

тп/ \т)гтнями \ — 1 и ¡1

(12]1

онного потока ЬГО индивидуального ветттествя межтп

Используя аналогичным образом закон Фурье получим выражение для расчета тепловых потоков из уровня ') + I в уровень .¡:

Анализ массообменных процессов показывает, что для любого из уровней имеет место конвективная связь с предыдущим уровнем. Эта связь отражает конвективный поток паров и продуктов их реагирования от поверхности к набегающему потоку, а также стефановский поток.

Данная модель позволяет описать испарение МТЭ с присадками целенаправленного действия. Из которой следует, что испарение капли МТЭ в первый период времени увеличивается по сравнению с испарением чистого ДТ. Это происходит из-за увеличенной, по сравнению с ДТ, скрытой теплоты парообразования метанола, которая снижает температуру в цилиндре дизеля. Но после наступления эффекта «микровзрыва» весь процесс испарения протекает значительно быстрее и ведет к ускоренному процессу горения МТЭ, что должно увеличить жесткость и максимальное давление процесса сгорания.

В цилиндре дизеля пары метанола поджигаются ДТ, воспламенение которого происходит многостадийно по традиционной схеме. Энергия для разложения молекулы метанола на активные радикалы отбирается от части ДТ, поступившей за период задержки воспламенения.

При расчете периода задержки воспламенения, допускаем, что в первой фазе сгорает количество спирта тУС1„ содержащегося в количестве возд^,ха^,бра-зующем стехиометрическую смесь с количеством топлива испаряющимся за период задержки воспламенения.

Рассмотрев особенности изменения параметров фазы быстрого сгорания, попытаемся провести дальнейший расчет следующих величин: максимального давления цикла максимальной скорости нарастания давления , соответст-

вующего Рг; средней скорости нарастания давления ((1р/(1ф)Ср.

определяем в зависимости от количества испарившегося за период задержки воспламенения топлива. Рассмотрим случай, когда сгорает весь метанол, поданный в цилиндр дизеля с метаноло-топливной эмульсии:

где - давление в конце сжатия, МПа; - количество топлива, испаряющегося за т„ г; Н„ - теплота сгорания топлива, кДж/кг; П[=к — показатель политропы; Ус - объем камеры сжатия, м5; q,, - суммарная цикловая подача топлива, г / ц и - цикловая подача метанола, г/цикл; Ни — теплота сгорания метанола.

Для расчета параметров фазы быстрого горения - максимальной скорости на-

растания давления (¿р/сф),,,«, угла <рг, средней скорости нарастания давления (ДрЛ1ф)Ср - можно воспользоваться известными зависимостями с учетом характерных особенностей суммарного топлива:

)

б-п-Ю'3 Р7Р'

ф.

1ч. 1+Я«,'Ч.

т,-

100

ЦЧ

(15)

г

где п — частота вращения двигателя, мин-1; Кт^ - фактор, характеризующий свойства топлива; (1]^ - коэффициент, характеризующий отношение плотности спирта к суммарной плотности топлива; Р - теоретическое давление конца сжатия, МПа; ср, - период задержки воспламенения в градусах п.к.в.; т. - время, с; ЦЧ5; - суммарное цета-новое число топлива.

Угол <р, определяем из уравнения:

где ©¡^ - расчетный угол опережения впрыскивания топлива, град, п.к.в.; ф„р-продолжительность впрыскивания топлива, град. п.к.в.; =П1,1/с111 - относительная степень испарения топлива за период задержки воспламенения.

Средняя скорость нарастания давления (Др/ёф)др:

Данные расчетов показывают, что применение метаноло-топливной эмульсии влияет на параметры фазы быстрого горения: увеличивается жесткость процесса сгорания, возрастает максимальное давление в цилиндре дизеля. Поэтому, из условия долговечности работы дизеля, необходимо ограничиться 35...40% метанола в ДТ.

В третьем разделе рассмотрены особенности использования основных методик, которые применялись в экспериментальных исследованиях, а также созданные экспериментальные установки, использованные приборы и оборудование.

При монтаже оборудования и приборов, стендовых испытаниях дизеля, газовом анализе учитывались требования ГОСТа 18509 - 88, ГОСТа 17.2.1.03 - 84, ГОСТа 17.2.1.02 - 76, ГОСТа 17.2.2.01 - 84, ГОСТа 17.2.2.02 - 98, ГОСТа 17.2.2.05 - 97, ГОСТа Р 17.2.2.06 - 99, ГОСТа Р 17.2.2.07 - 2000, ГОСТа Р ИСО 3046 - 1 - 99, ГОСТа Р ИСО 8178-7-99.

Экспериментальная тормозная установка включала электротормозной стенд 8ЛК. - N670 производства Германии с балансирной маятниковой машиной, дизель 24 10,5/12,0, измерительную аппаратуру. Эмульсия приготавливалась на гомогенизаторе MPW 302. Испытания проводились на всех режимах работы дизеля с использованием летнего дизельного топлива ГОСТ 305-82, технического метанола ГОСТ 222295 и моторного масла М-10-Г2.

Обработка индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля при работе на различных режимах осуществлялась с помощью ПЭВМ по программе ЦНИДИ-ЦНИИМ. Отбор и анализ проб ОГ производился на автоматической системе газового анализа АСГА-Т с соблюдением требований инструкций.

Приведены методики обработки результатов исследований и оценки ошибок измерений.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований по улучшению эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на МТЭ. Определено влияние эмульгаторов на стабильность МТЭ, оптимизирован их состав. Проведены сравнительные испытания работы топливной аппаратуры дизеля на ДТ и МТЭ. Приведены результаты исследований влияния МТЭ на показатели процесса сгорания, характеристики тепловыделения и их оптимизации, регулировочные, мощностные, экономические и токсические показатели и показатели процесса сажевыделения дизеля.

Результаты исследований стабильности смесей ДТ и метанола различного состава с применением присадок типа: «Амикром МЧ-Л/98» и КС-18, разработанных в лабораториях 25 ГосНИИ МО РФ для комплексного улучшения показателей - снижения износов, улучшения смазывающих свойств и повышения цетанового числа низ-коцетановых топлив подтверждают возможность использования МТЭ в дизелях. В опытах использовалась МТЭ, состоящая из 0,2 % присадки КС-18 и переменного количества сукцинимидной присадки С-5А (рис. 2). В дальнейших исследованиях использовалась эмульсия, состоящая из 0,2% присадки КС-18, 1% присадки С-5А, 35% метанола, 4% воды и до 100% ДТ.

Рис. 2. Влияние присадок на стабильность МТЭ: а - присадка С - 5А; б - композиция присадок С-5А и КС-18; К„- содержание присадки; 10, 20, 30, 40% - содержание метанола в МТЭ

На основании проведенных сравнительных испытаний работы топливной аппаратуры установлено, что применение МТЭ не вызывает отказов в работе топливной аппаратуры дизеля. Незначительный рост гидравлических потерь при работе на МТЭ, а также снижение его расчётной теплоты сгорания был компенсирован изменением наклона винтовой канавки плунжера с 38° до 44°.

Анализ регулировочных, характеристик, показателей процесса сгорания и тепловыделения дизеля по установочному углу опережения впрыскивания топлива в зависимости от состава эмульсии показал, что, исходя из необходимости достижения максимального значения эффективной мощности, лучшей экономичности и долговечности дизеля, оптимальным углом опережения впрыскивания топлива необходимо считать Результаты исследований показывают, что применение присадок целенаправленного действия позволяет замедлить рост скорости тепловыделения в первом

периоде процесса сгорания без увеличения его общей продолжительности. В результате содержание метанола в топливе может быть увеличено до 35% при удовлетворительных характеристиках работы дизеля.

Влияние применения МТЭ на показатели процесса сгорания представлено на рис. 3, а Анализ графиков показывает, что при работе на МТЭ увеличивается максимальная осредненная температура газов в цилиндре по сравнению с работой дизеля на ДТ. Степень повышения давления при работе на МТЭ несколько ниже дизельного процесса на малых нагрузках. Угол, соответствующий периоду задержки воспламенения при работе на МТЭ выше, чем при работе на ДТ во всем диапазоне изменения нагрузок. Жесткость процесса сгорания при работе на МТЭ лежит выше дизельного процесса во всем диапазоне изменения нагрузок. Резкое увеличение жесткости процесса сгорания при работе на МТЭ происходит при нагрузке свыше 0,5 МПа.

На рис. 3, б представлены характеристики тепловыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 при изменении нагрузки, из которых следует, что при работе на МТЭ характеристики тепловыделения несколько отличны от характеристик дизельного процесса. Так, если при работе на ДТ максимум скорости активного тепловыделения с увеличением нагрузки снижается с 0,11 при среднем эффективном давлении 0,23 МПа до 0,05 при 0,69 МПа, то при работе на МТЭ с содержанием метанола в топливе 35% скорость активного тепловыделения увеличивается с 0,11 при 0,23 МПа до 0,13 при среднем эффективном давлении 0,69 МПа. Значения при работе на ДТ лежат ниже значений, чем при работе на МТЭ во всем диапазоне изменения нагрузки.

Рис. 3. Влияние применения МТЭ на показатели рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от нагрузки при п = 1800 мин1 и 0впр = 30° п.к.в.; а - показатели процесса сгорания; б - характеристики тепловыделения; и-□ - дизельный

процесс; о---о - 20% метанола в топливе; 4- • —4 - 35% метанола в топливе

На рис. 4, а представлены зависимости мощностных и экономических показателей работы дизеля 2Ч 10,5/12,0 при изменении нагрузки при работе на ДТ и МТЭ. Как видно из графиков, во вс2м диапазоне изменения нагрузки растёт суммарный часовой расход топлива при работе на МТЭ. В то же время, расход ДТ уменьшается за счёт замещения его метанолом. Так, на номинальной нагрузке при ре = 0,59 МПа и работе по дизельному процессу Сдт = 4,55 кг/ч, а при работе на МТЭ с содержанием метано-

ла 20 и 35% расход ДТ составляет 4,1 и 3,7 кг/ч соответственно, т.е. экономия ДТ равняется, соответственно, 11% и 19%. Удельный эффективный расход топлива также увеличиваются. Увеличение удельного эффективного и часового расходов топлива объясняется меньшей, нем у ДТ, теплотой сгорания метанола.

Значение эффективного КПД, учитывающего использование теплотворной способности топлива при работе дизеля на МТЭ остаётся практически неизменным относительно дизельного процесса. Однако максимум его, с увеличением количества метанола в топливе, сдвигается в сторону меньших нагрузок. Температура отработавших газов (ОГ) при работе дизеля на МТЭ уменьшается во всём диапазоне нагрузок, но с увеличением нагрузки это уменьшение заметнее.

Влияние применения МТЭ на содержание токсичных компонентов в ОГ дизеля 2Ч 10,5/12,0 представлено на рис. 4, б. Анализ графиков показывает, что содержание оксидов азота NOX в ОГ уменьшается на 55% в номинальном режиме при работе на МТЭ. Содержание сажи в ОГ также снижается в случае работы дизеля на МТЭ. Снижение вызывается меньшей склонностью к дымлению спиртов в сравнении с ДТ. Уровень концентрации СО и СО2 в ОГ практически не отличается от его значения для серийного дизеля и лишь при нагрузках выше номинальной, несколько возрастает. Содержание суммарных углеводородов СНХ в ОГ несколько возрастает при работе на МТЭ. Решающее значение в этом случае оказывает ускорение процесса горения, снижение осреднённой температуры цикла и, как следствие, температуры ОГ.

NC,kBT О

22 4

20 3

18 2

16; 1

12>

ioit,:C

8 500 6- 400 300 200 g, ,г/кВт.ч 360 320 280

0,2 0,3 0.4 0,5 0,6 0,7Р..МПа 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 р.,МПа

а б

Рис. 4. Влияние применения МТЭ в зависимости от нагрузки дизеля 24 10,5/12,0 при п =1800 мин"1 и 0ВПр=ЗО° на : а - мощностные и экономические показатели; б -

содержание токсичных компонентов в ОГ; в-□ - дизельный процесс; о---о

20% метанола в топливе; 35% метанола в топливе

На рис. 5, а приведены показатели процесса сажевыделения в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на ДТ и МТЭ на номинальной частоте вращения в зависимости от угла поворота коленчатого вала. В ряде исследований, связанных с изучением образования и окисления сажи в пламени, было показано, что начало формирования сажистых частиц совпадает с началом диффузионного горения. При этом их концентрация в период впрыска топлива быстро нарастает, достигая своего максимума в конце топливолодачи.

Массовая концентрация сажи при работе на ДТ составляет См = 0,3 8 г/м3, а при работе на МТЭ с содержанием метанола 35% См = 0,22 г/м3. Меньшее содержание сажи в цилиндре дизеля при работе на МТЭ можно объяснить тем, что отношение Н/С метанола равно 3, а, как известно, при увеличении этого отношения склонность к сажеобразованию уменьшается.

Далее происходит интенсивное окисление сажевых частиц (углеродных комплексов) из чего вытекает преимущественное выгорание сажевых частиц, образовавшихся в цилиндре дизеля, что характеризуется избытком окислителя. При углах поворота коленчатого вала с 11° до 60° при работе на МТЭ с содержанием метанола 35% массовая концентрация сажи снижается с 0,22 г/м3 до 0,05 г/м3, а при работе на ДТ при углах поворота коленчатого вала с 5° до 40° массовая концентрация сажи снижается с 0,38 г/м3 до 0,22 г/м3. Далее, при увеличениях угла поворота коленчатого вала, массовая концентрация сажи меняется незначительно, что при работе на ДТ, так и при работе на МТЭ. При открытии выпускного клапана массовая концентрация сажи при работе на МТЭ с содержанием метанола 35% составляет 0,045 г/м3, а при работе на дизельном топливе 0,145 г/м3.

Рис. 5. Влияние подачи МТЭ на показатели сажевыделения дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости: а - от угла поворота коленчатого вала; б - от нагрузки; - ди-

зельный процесс; о- — о - 20% метанола в т о п л ив«^ - 35% метанола в топливе

Анализируя кривые относительного сажеобразования N видно, что происходит рост содержания сажи до 9,3 % при угле поворота коленчатого вала 20° в цилиндре дизеля при работе на МТЭ с содержанием метанола 35%, а при работе на ДТ соответственно 13,9 % при угле поворота коленчатого вала 15°.

Меньшее относительное содержание сажи при работе на МТЭ можно объяснить тем, что в молекуле метанола содержится кислород, который положительно влияет на снижение сажеобразования.

Далее происходит интенсивное окисление сажи и ее выгорание. Содержание сажи в цилиндре дизеля при работе на МТЭ с содержанием метанола 35% снижается с 9,3 % до 2 % соответственно при увеличении угла поворота коленчатого вала с 20°

до 80°, а при работе на ДТ с 13,9 % до 6 % при увеличении угла с 15° до 60° п.к.в. Это также характеризуется повышенным содержанием окислителя. С увеличением угла поворота коленчатого вала относительное содержание сажи в цилиндре уменьшается незначительно и при открытии выпускного клапана при работе на МТЭ с содержанием метанола а при работе на

Кривые содержания массовой концентрации и относительного сажесодержа-ния в зависимости от нагрузки на номинальной частоте вращения дизеля 2Ч 10,5/12,0 и установочном угле опережения впрыскивания топлива равном 30 градусов п.к.в. представлены на рис. 5,6.

Из графиков видно, что кривая массовой концентрации сажи при максимальных значениях ниже при работе на МТЭ с содержанием метанола 35% и изменяется в пределах от 0,17 г/м3 при эффективном давлении соответствующему 0,23 МПа до 0,25 г/м3 соответственно при 0,69 МПа. При работе двигателя на дизельном топливе происходит увеличение массовой концентрации сажи в диапазоне нагрузок от 0,23 до 0,69 МПа соответственно с 0,26 г/м3 до 0,43 г/м3.

При работе дизеля на МТЭ происходит более интенсивное выгорание и окисление сажевых частиц, поэтому кривая массовой концентрации сажи при минимальных значениях лежит ниже, чем при работе на дизельном топливе и изменяется соответственно в пределах от 0,02 г/м3 до 0,08 г/м3 при работе на МТЭ с содержанием метанола 35%, и от 1,1 до 1,7 г/м3 при работе на ДТ.

Анализируя кривые относительного содержания сажи Кт, видно, что при возрастании нагрузки происходит увеличение относительного сажесодержания как при работе на МТЭ, так и при работе на ДТ и изменяется в пределах от 11,5 до 15,0% при работе на дизельном топливе, и от 8,2 до 10,3 % при работе на МТЭ с содержанием метанола 35%.

Анализ кривых относительного содержания сажи соответствующих минимальным значениям показывает, что при работе на МТЭ кривая лежит ниже, чем при работе на ДТ и составляет при нагрузке ре = 0,23 МПа - 0,2 % при работе на МТЭ с содержанием метанола 35%, и 3,3% при работе на дизельном топливе, а при нагрузке соответственно.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что сгорание МТЭ происходит более активно, с большими скоростями и заканчивается быстрей, при этом увеличивается период задержки воспламенения. Однако это приводит к некоторому повышению максимального давления сгорания и увеличению скорости нарастания давления, о чем и говорилось во втором разделе. Значения эффективного к.п.д. при работе на МТЭ во всем диапазоне изменения частот вращения лежат на уровне серийного дизеля. Существенное снижение сажи в ОГ связано в первую очередь с тем, что в молекуле метанола уже находится кислород, поэтому происходит более полное окисление и выгорание сажи в цилиндре дизеля при работе на МТЭ. В результат экспериментальных исследований установлено, что при работе тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 на МТЭ, снижается часовой расход дизельного топлива, содержание сажи и оксидов азота в ОГ на всех исследуемых режимах работы.

В пятом разделе проведена технико-экономическая оценка исследований. Экономический эффект от снижения загрязнения атмосферы вредными компонентами, содержащимися в ОГ дизеля составляет 708 руб. на один трактор в год при средней годовой наработке трактора 1000 мото-часов.

17

В шестом разделе представлены разработанная схема системы питания дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на МТЭ и конструкция созданного опытного образца трактора Т - 25А с системой питания, модернизированной для работы на МТЭ (рис. 5). Данный опытный образец имеет улучшенные эксплуатационные и экологические показатели и предназначен для работы в помещениях в том числе и с ограниченным воздухообме-Рис 5. Общий вид трактора Т-25А с системой ном в экологически жстрмато-питания, модернизированной для работы на условиях.

МТЭ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследованы физико-химические свойства МТЭ и разработан новый состав МТЭ, содержащей: метанола 5,0...40,0%; воды 0,5.. 4,0%; алкенилсукцинимида 0,25... 1,0%, смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты (КС-18) 0,2%; дизельного топлива - до 100 %.

2. Предложена модель воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения и горения МТЭ в цилиндре дизеля.

3. Разработана и экспериментально проверена система топливоподачи МТЭ в цилиндры дизеля 2Ч 10,5/12,0, позволяющая работать на МТЭ по всережимной скоростной характеристике.

4 На основании экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля 2Ч 10,5/12,0 установлена возможность оптимизации основных параметров процесса сгорания и сажеобразования, тепловыделения и сажевыделения при работе на МТЭ с целью экономии дизельного топлива, улучшения эффективных и экологических показателей.

5. Определены показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля при работе на МТЭ. При работе на эмульсии максимальное давление Р2 по расчету и эксперименту составило 7,866 МПа, максимальная скорость нарастания давления в цилиндре дизеля по расчету 0,573 МПа/градус, по экспериментальным данным 0,634 МПа/градус. Результаты стендовых испытаний показывают удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных, что позволяет говорить о возможности использования зависимостей для предварительной оценки работы дизеля.

6. На основании экспериментальных исследований доказано, что при работе на предложенной МТЭ максимальное значение эффективного кпд. остается в пределах 0,34; при увеличении суммарного часового расхода топлива до 5,7 кг/ч, часовой расход ДТ снижается до 3,7 кг/ч. Экономия ДТ составляет 17,5... 19%.

7. Экспериментально установлено, что содержание спирта в МТЭ не должно превышать значение 35%. Применение МТЭ вызывает снижение температуры отработавших газов на 30...40 К, тем самым достигается возможность форсирования дизеля по среднему эффективному давлению.

8. Установлено, что применение МТЭ позволяет снижать содержания в ОГ

дизеля 2Ч 10,5/12,0 сажи на 19...55% и NOx на 23...57%. При этом уровень остальных токсичных компонентов не превышает значений, присущих серийному дизелю при его работе на ДТ.

9. Установлено, что для дизеля 2Ч 10,5/12,0 на номинальных нагрузочных и скоростных режимах значения показателей массовой концентрации сажи снижаются с

0.38.г/м3 при работе на дизельном топливе до 0,21 г/м3 при работе на МТЭ, а относительное содержание сажи снижается с 13,9% при работе на ДТ до 93% при работе на МТЭ.

10. Разработан макетный образец трактора Т-25А, с системой питания, модернизированной для работы на МТЭ с улучшенными эффективными и экологическими показателями и предназначенный для работы в помещениях с ограниченным воздухообменом, в том числе экологически экстремальных условиях, проведены его функциональные испытания.

11. Годовой экономический эффект от уменьшения вредного воздействия ОГ на атмосферу составляет 708 руб. в год из расчета на один трактор при средней годовой наработке 1000 мото-часов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гущин С.Н. Новое воззрение на процесс горения метанольных эмульсий в цилиндре дизеля // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: Материалы 12-ой науч. - практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья. - Киров, 2001. -С. 49 - 52.

2. Лиханоз ВА, Плотников СА., Гущин С.Н Влияние метаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели дизеля 2Ч 10,5/12,0 // Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. -Чебоксары, Чебоксарский институт МГОУ, 2002. - С. 124 -129.

3. Лиханов В.А., Плотников С.А., Гущин С.Н. Анализ показателей процесса сгорания тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноло-топлизной эмульсии // Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - Чебоксары, Чебоксарский институт МГОУ, 2002. -С.129-133.

4. Гущин С.Н. Возможные пути улучшения эксплуатационных показателей дизеля при работе с использованием метанола // Проблемы механизации и сервисного обслуживания технологического оборудования в сельскохозяйственном производстве: Сб. науч. тр. Вятской ГСХА. - Киров, 2002. - С. 91 - 95.

5. Плотников СА, Гущин С.Н. Разработка эффективных спиртовых топлив // Здоровье - Питание - Биологические ресурсы: Международ, науч. - практ. конф.: В 2 т. -Киров, НИИСХ Северо-Востока, 2002. - Т.2. - С. 252-258.

6. Лиханов ВА, Плотников СА, Гущин С.Н. Исследование показателей работы дизеля 2Ч 10,5/12,0 на метаноло-топливных эмульсиях с присадками целенаправленного действия // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С-Петербург - Киров: Российская Академия Транспорта, Вятская ГСХА, 2003. - С. 81 - 86.

7. Гущин С.Н Исследование влияния присадок на стабильность метаноло-топливных эмульсий // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С-Петсрбург - Киров: Российская Академия Транспорта, Вятская ГСХА, 2003. - С. 76 - 80.

8. Plotnikov Sergej, Guschin Sergej. Improvement ofproperties alcohol contained of combustibles by application of dopes of targeted operation // IX International Symposium eco-

logical aspects of mechanisation ofplant production - Warshava, 2002. p. 298-304.

9. Создание новых видов спиртосодержащих топлив / В.А. Лиханов, С.А. Плотников, С.Н. Гущин, В.В. Лунева //Новые топлива с присадками: Сб. тр. II Международ. на-уч.-практ. конф. - С - Петербург: Академия прикладных исследований, 2002. -С. 367g-3671.

10. Исследование работы дизеля на спиртосодержащих топливах / ВА Лиханов, СЛ. Плотников, С.Н. Гущин, В.В. Лунева // Новые топлива с присадками: Сб. тр. II Международ. науч.-практ. конф. - С - Петербург: Академия прикладных исследований, 2002.-C.367a-367f.

П.Плотников С.Л., Гущин С.Н., Лебедев СР. Исследование показателей работы дизеля 2Ч 10,5/12,0 на спиртосодержащих топливах с присадками целенаправленного действия // Двигателестросние. - 2003. -№1.- С. 36-37.

12. Лиханов ВА, Плотников СА, Гущин С.Н. Исследование процесса сгорания тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе с добавкой метанола // Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники: Материалы 13-ой науч.-практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья - Н. Новгород, НГСХА, 2003. - С. 96-99. П.Плотников С.А., Гущин С.Н., Лунева В.В. Влияние установочного угла опережения впрыскивания топлива на показатели процесса сгорания и тепловыделения тракторного дизеля 2Ч 10,5/12,0 // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы IX Международ. науч. - практ. конф., Владим. гос. ун-т. - Владимир, 2003. - С. 157 - 160.

14. Лиханов В А, Плотников СА, Гущин С.Н. Влияние присадок на стабильность метаноло-толливных эмульсий // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. Тр. Международ. науч. - техн. конф. - С -Петербург, 2003. - С. 235-237.

15.Piotnikov Sergej, Guschin Sergej. Effect of alcohol-containing fuel composition on combustion indices. // X International Symposium ecological aspects of mechanisation of plant production - Warshava, 2003. - p. 186-191.

16. Лиханов В.А., Плотников С.А., Гущин С.Н. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели дымности и токсичности отработавших газов дизеля 2Ч 10,5/12,0 // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С.-Петербург - Киров: Российская Академия Транспорта, Вятская ГСХА, 2004. - С. 62 - 66.

17. Гущин С.Н. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 в зависимости от изменения нагрузки и частоты вращения // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. тр. - С.-Петербург - Киров: Российская Академия Транспорта, Вятская ГСХА, 2004. - С. 39 - 43.

18. Патент №2221839 RU, МПК 7 C10L 1/32. Топливная эмульсия // ВА Лиханов, СА. Плотников, В.В. Лунева, С.Н. Гущин - №2002128568/04; Заявлено 23.10.02; Опубл. 20.01.04; Бюл. №2.

Заказ № 86. Подписано к печати 13 апреля 2004 г. Объем 1 п.л. тираж 100 экз. Бумага офсетная. Цена договорная. 610017, Киров, Вятская ГСХА, Октябрьский проспект, 133. Отпечатано в типографии ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», г. Киров, 2004 г.

£-90 5 3

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1.0. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Перспективы применения кислородсодержащих топлив в дизелях

1.2. Способы применения спиртовых топлив в качестве моторного топлива

1.3. Особенности применения спиртовых добавок к дизельному топливу

1.4. Применение топливных эмульсий и композиций в дизелях в РФ и за рубежом

1.5. Влияние топливных эмульсий на процессы впрыскивания, рас-пыливания, смесеобразования и сгорания в цилиндре дизеля

1.5.1. Влияние топливных эмульсий на процессы впрыскивания, распыливания и смесеобразование в цилиндре дизеля

1.5.2. Влияние топливных эмульсий на процесс сгорания в дизелях

1.6. Цели и задачи исследования

2.0. ТЕОРИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИСАДОК НА ПРОМОТИРОВА-НИЕ ПРОЦЕССА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ МЕТА-НОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ

2.1. Теория воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля

2.2. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания в цилиндре дизеля

3.0. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика исследований рабочего процесса дизеля воздушного охлаждения при работе на метаноло-топливной эмульсии

3.1.1. Общая методика исследований

3.1.2. Методика исследований свойств метаноло-топливных эмульсий с присадками целенаправленного действия

3.1.3. Методика проведения сравнительных испытаний работы топливной аппаратуры дизеля на дизельном топливе и метаноло-топливной эмульсии

3.1.4. Методика исследований влияния состава метаноло-топливной эмульсии на рабочий процесс, эффективные и токсические показатели работы дизеля

3.2. Приборы и оборудование, применяемое при исследованиях

3.3. Методика обработки результатов исследований

4.0. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Результаты исследований свойств метаноло-топливной эмульсий с присадками целенаправленного действия

4.2. Результаты исследований работы топливной аппаратуры дизеля на дизельном топливе и метаноло-топливной эмульсии

4.3. Результаты исследований влияния состава метаноло-топливной эмульсии на рабочий процесс, эффективные и токсические показатели работы дизеля

4.3.1. Определение оптимальных регулировок системы топливоподачи при работе дизеля на метаноло-топливной эмульсии

4.3.2. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели процесса сгорания и тепловыделения в цилиндре дизеля

4.3.3. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на эффективные показатели работы дизеля

4.3.4. Влияние состава метаноло-топливной эмульсии на показатели дымности и токсичности отработавших газов дизеля

4.4. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля

4.4.1. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от угла поворота коленчатого вала

4.4.2. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от изменения установочного угла опережения впрыскивания топлива

4.4.3. Определение относительного содержания и массовой концентрации сажи в цилиндре дизеля в зависимости от изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала

4.5. Зависимости показателей процесса сгорания, тепловыделения, эффективных показателей, показателей дымности и токсичности ОГ от состава топлива

4.5.1. Зависимости показателей процесса сгорания и тепловыделения дизеля от состава топлива

4.5.2. Зависимости эффективных показателей работы дизеля от состава топлива

4.5.3. Зависимости показателей дымности и токсичности отработавших газов дизеля от состава топлива

5.0. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИССЛЕДОВАНИЙ

6.0. СОЗДАНИЕ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ТРАКТОРА Т-25А ДЛЯ РАБОТЫ НА СПИРТОСОДЕРЖАЩИХ ТОПЛИВАХ

6.1. Разработка системы регулирования и топливоподачи дизеля

24 10,5/12,0 для работы на спиртосодержащих топливах

6.2. Разработка и создание макетного образца трактора Т-25А для работы на спиртосодержащих топливах

Задача экономии моторных нефтяных топлив и ограниченность сырья для их производства выдвигают на первый план необходимость поиска альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания. Так, автотранспорт в странах СНГ потребляет в год около 60 млн. тонн топлива, » только в сельском хозяйстве этих стран находится около 3 млн. тракторов и более миллиона комбайнов. При этом необходимо иметь в виду, что все тракторные и комбайновые двигатели - дизели.

Всевозрастающие темпы двигателестроения предполагают проблему экономного и эффективного использования имеющихся ресурсов топлива. За последние годы также значительно обострились экологические проблемы.

Как и за рубежом, основными направлениями по снижению загрязнения атмосферного воздуха от вредных выбросов тракторов и автомобилей в сельском хозяйстве России будут: улучшение качества ДВС и их социально-экологических характеристик; снижение расхода топлива; ускоренное развитие транспортных средств, работающих на альтернативных моторных топливах ненефтяного происхождения и имеющих улучшенные эксплуатационные показатели.

Международные обязательства России по охране окружающей среды определяют важность работ, направленных на оздоровление экологической обстановки, в первую очередь на снижение загрязнения атмосферного воздуха от вредных выбросов транспортных средств. При этом особый инте-pec представляют задачи одновременного улучшения экологических и эффективных показателей дизелей транспортных средств.

Анализ передовых направлений научных исследований, проведенных за рубежом и в странах СНГ, посвященных данной проблеме, позволяет сделать вывод, что для практической реализации в двигателях транспортных средств и, в первую очередь, в дизелях, возможно использование такого альтернативного топлива, как метиловый спирт (метанол), который имеет ненефтяное происхождение. Следует отметить, что использование метанола может также значительно снизить дымность и токсичность ОГ дизелей. Это особенно важно для дизелей тракторов и энергоустановок, работающих в помещениях с ограниченным воздухообменом. Исследований же по оценке возможности применения метанола на сельскохозяйственных дизелях в нашей стране недостаточно.

Наиболее простым, дешевым и доступным способом применения метанола в настоящее время является его использование в виде эмульсии с дизельным топливом и пакетом присадок, улучшающим ее свойства. Указанный способ позволяет в определенной степени экономить ДТ, не требует значительных затрат на внесение конструктивных изменений и дополнений в дизель и может быть реализован на двигателях, уже находящихся в эксплуатации. г

В настоящее время все большее распространение получает применение присадок к топливам. Количество товарных марок присадок в мире исчисляется тысячами и их применение становится обязательным. В Рос-# сии, которая в этой области отстает от наиболее промышленно развитых стран, фактически применяются лишь отдельные присадки, причем их использование становится постоянной практикой.

Все это дает основание предполагать, что улучшение эффективных показателей дизелей тракторов, предназначенных для эксплуатации в том числе и экологически экстремальных условиях, путем снижения токсичности и дымности ОГ, экономии нефтяного моторного топлива за счет применения альтернативных топлив с присадками целенаправленного действия, является весьма актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение и включенной Правительством РФ в перечень критических технологий федерального уровня.

Цель исследований. Улучшение эффективных и экологических показателей тракторного дизеля 24 10,5/12,0 при работе на метаноло-топливной эмульсии.

Объект исследований. Тракторный дизель 24 10,5/12,0 (Д-21А1) воздушного охлаждения сельскохозяйственного трактора Т-25А, работающий на метаноло-топливной эмульсии.

Научная новизна работы.

1. Исследование физико-химических свойств и разработка метаноло-топливной эмульсии.

2. Теоретические предпосылки воздействия присадок на промотиро-вание процесса воспламенения и горения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля. 9

3. Определение влияния состава метаноло-топливной эмульсии на показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля.

4. Определение регулировочных параметров топливоподающей аппаратуры, обеспечивающих получение оптимальных параметров работы дизеля на метаноло-топливной эмульсии.

5. Исследование влияния метаноло-топливной эмульсии с присадками на процессы сгорания, образования сажи, характеристики тепловыделения и сажевыделения в цилиндре, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 24 10,5/12,0.

6. Конструкция и опытный образец трактора Т - 25А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенного для эксплуатации и в том числе в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы 25-ым ГосНИИ МО РФ в работе по исследованию и созданию новых видов высокоэффективных дизельных топлив для спецтехники и в ОАО ВНИИ НП в работе по созданию и исследованию новых видов многофункциональных присадок к дизельным топливам, а также для составления базы данных по присадкам к топливам.

Результаты научно-технической разработки, созданной при выполнении диссертационной работы, доведены до стадии создания макетного образца трактора Т-25 А и проведения функциональных испытаний. Макетный образец трактора Т-25 А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии, внедрен в учебно-опытном хозяйстве «Чистые пруды» Вятской ГСХА.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Вятской государственной сельскохозяйственной академии и Чебоксарском институте Московского государственного открытого университета.

Экономический эффект от уменьшения вредного воздействия ОГ на атмосферу составляет 708 руб. в год из расчета на один трактор при средней годовой наработке 1 ООО мото-часов.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой № 24 плана НИР Вятской ГСХА на 2000.2005 г. г. (номер государственной регистрации в ВНТИЦентре 01.2002.06497) и соглашением о научно-техническом сотрудничестве между Вятской ГСХА и 25-ым ГосНИИ МО РФ.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Теоретическое обоснование воздействия присадок на промотиро-вание процесса воспламенения и горения метаноло-топливной эмульсии в цилиндре дизеля.

2. Уточненные зависимости расчета параметров первой фазы процесса сгорания при работе дизеля на метаноло-топливной эмульсии.

3. Результаты лабораторных исследований свойств метаноло-топливных эмульсий на основе метанола и дизельного топлива с присадками и состав новой метаноло-топливной эмульсии.

4. Результаты стендовых испытаний топливоподающей аппаратуры при работе на метаноло-топливной аппаратуре.

5. Результаты стендовых исследований влияния применения метаноло-топливной эмульсии с присадками целенаправленного действия в качестве моторного топлива на процесс сгорания, сажеобразования, характеристики тепловыделения и сажевыделения, мощностные, экономические и токсические показатели тракторного дизеля 24 10,5/12,0 с камерой сгорания в поршне.

6: Конструкция и макетный образец трактора Т-25А с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии с улучшенными эффективными и экологическими показателями, предназначенный для эксплуатации и в том числе в помещениях с ограниченным воздухообменом.

Апробация работы. Основные результаты и материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях Вятской государственной сельскохозяйственной академии в 2000.2004 г. г., на 12-ой на* учно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики», 2001 г. (г. Киров), на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей», 2002, 2004 г. г. (Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург-Пушкин), Международной научно-практической конференции «Здоровье - Питание - Биологические ресурсы», 2002 г. (НИИСХ Северо - Востока, г. Киров), на II Международной научно - практической конференции «Новые топлива с присадками», 2002 г. (Академия прикладных исследований, г. Санкт-Петербург), на 9-ой Международной научнс-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей», 2003 г. и

ВлГУ, г. Владимир).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 20 научных работах, включая тезисы статей, статьи, патент на изобретение № 2221839.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ '

1. Исследованы физико-химические свойства метаноло-топливной эмульсии. Разработан новый состав метаноло-топливной эмульсии, содержащей: метанола 5,0.40,0%; воды 0,5.4,0%; алкенилсукцинимида

0,25. .1,0 %; смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты (КС-18) 0,2 %; дизельного топлива-до 100 % [193].

2. Предложена модель воздействия присадок на промотирование процесса воспламенения и горения метаноло-топливной эмульсии в ци- • линдре дизеля.

3. Разработана и экспериментально проверена система топливопо-дачи метаноло-топливной эмульсии в цилиндры дизеля 24 10,5/12,0, позволяющая работать на метаноло-топливной эмульсии по всережимной скоростной характеристике.

41 На основании экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля 24 10,5/12,0 установлена возможность оптимизации основных параметров процесса сгорания и сажеобразования, тепловыделения и сажевыделения при работе на метаноло-топливной эмульсии с целью экономии дизельного топлива, улучшения эффективных и экологических показателей.

5. Определены показатели первой фазы процесса сгорания в цилиндре дизеля при работе на метаноло-топливной эмульсии. При работе на эмульсии максимальное давление Pz по расчету и эксперименту составило 7,866 МПа, максимальная скорость нарастания давления в цилиндре дизеля по расчету 0,573 МПа/градус, по экспериментальным данным 0,634 МПа/градус. Результаты стендовых испытаний показывают удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных, что позволяет говорить о возможности использования зависимостей для предварительной оценки работы дизеля.

6. На основании экспериментальных исследований доказано, что при работе на предложенной МТЭ максимальное значение эффективного к.п.д. остается в пределах 0,34; при увеличении суммарного часового расхода топлива до 5,7 кг/ч, часовой расход дизельного топлива снижается до 3,7 кг/ч. Экономия дизельного топлива составляет 17,5.19 %.

7. Экспериментально установлено, что содержание спирта в метаноло-топливной эмульсии не должно превышать значение 35 %. Применеt ние метаноло-топливной эмульсии вызывает снижение температуры отработавших газов на 30.40 К, тем самым достигается возможность форсирования дизеля по среднему эффективному давлению.

8. Установлено, что применение метаноло-топливной эмульсии позволяет снижать содержание в ОГ дизеля 24 10,5/12,0 сажи на 19.55 % и NOx на 23.57 %. При этом уровень остальных токсичных компонентов не превышает значений, присущих серийному дизелю при его работе на ДТ.

9. Установлено, что для дизеля 24 10,5/12,0 на номинальных нагрузочных и скоростных режимах значения показателей массовой концентрации сажи снижаются с 0,38 г/м3 при работе на дизельном топливе до 0,21 г/м3 при работе на метаноло-топливной эмульсии, а относительное содержание сажи снижается с 13,9 % при работе на дизельном топливе до 9,3 % при работе на метаноло-топливной эмульсии.

10. Разработан макетный образец трактора Т-25А, с системой питания, модернизированной для работы на метаноло-топливной эмульсии с улучшенными эффективными и экологическими показателями и предназначенный для работы в помещениях с ограниченным воздухообменом и в том числе экологически экстремальных условиях, проведены его функциональные испытания.

11. Годовой экономический эффект от уменьшения вредного воздействия ОГ на атмосферу составляет 708 руб. в год из расчета на один трактор при средней годовой наработке 1000 мото-часов.

1. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1981. - 159 с.

2. Зеленая книга России: Часть II. Кн. 2. Национальная экологическая программа Российской Федерации. М.: Универсум, 1994. - 84 с.

3. Гетманец Г.В., Лиханов В.А. Социально-экологические проблемы автомобильного транспорта. М.: Аспол, 1993. -340 с.

4. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей.- 2-е изд., испр. и доп. М.: Колос, 1994. -224 с.

5. Селимов М.К., Абросимов А.А. Эколого-экономические аспекты развития производства моторных топлив в США. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991.-64 с.

6. Данилов A.M. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. -М.: Химия, 1996. 232 с.

7. Oil & Gas j. 1995. V. 93. № 3. P. 30

8. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во РУДН, 1998. - 214 с.

9. Худолей В.В. Влияние антропогенного воздействия на здоровье населения и качество окружающей среды / Материалы региональной научно-практической конференции С - Петербург: НИИСХ СПбГУ. 2001. -С. 6-10.

10. Стабилизация экологической обстановки и использование современных видов моторного топлива: Информационно-аналитические аспекты. М.: СЭБ Интернационал Холдинг, 2001. - 368 с.

11. П.Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии ди-зелестроения // Двигателестроение. 1991. № 1. - С. 3-6. 12.Смайлис В.И. Малотоксичные двигатели. - Л.: Машиностроение, 1972. -186 с.

12. M.Angelica Hull, Татьяна Маранджева. Перспективное дизельное топливо из возобновляемого сырья / Новые топлива с присадками // Сб. тр. II международ, науч^-практ. конф. С-Петербург: Академия прикладных исследований. - 2002. - С. 250-259.

13. ГОСТ Р ИСО 8178-7-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. М.: Изд-во стандартов, 2000.-15 с.

14. ГОСТ Р 17.2.2.06-99. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей. М.: Изд-во стандартов, 1999.-15 с.

15. ГОСТ 17.2.2.01-84. Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. М.: Изд-во стандартов, 1984.-11 с.

16. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984.-11 с.

17. ГОСТ 17.2.2.02-98 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. М.: Изд-во стандартов, 1998.-11 с.

18. ГОСТ 17.2.1.02-76. Охрана природы. Атмосфера. Выбросы двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1980.-8 с.

19. ГОСТ 17.2.2.05-97. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами тракторных и комбайновых дизелей. М.: Изд-во стандартов, 1998.-13 с.

20. ГОСТ 21393 -75. Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности.- М.: Изд-во стандартов, 1986.-5 с.

21. Новиков Л.А. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей //Двигателестроение. 2002. № 3. - С. 32-34

22. Филипосянц Т.Р., Кратко А.П. Пути снижения дымности и токсичности отработавших газов дизельных двигателей. М.: НИИНавтопром, 1973. -72 с.

23. Погорелов С.Д., Сайкин A.M., Френкель А.И. Методы снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей // Исследование эксплуатационных качеств сельскохозяйственных тракторов: Тр. Кишинев, с.х. ин-та. Кишинев, 1977. - С.60-66.

24. Токсичность автотракторных двигателей и способы ее снижения; / Н.П. Самойлов и др. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1997. - 170 с.

25. Лиханов В.А. Снижение токсичности и улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения метанола. Киров: Вятская ГСХА, 2001. - 212 с.

26. Возможности сокращения выброса окислов азота с отработавшими газами быстроходного форсированного дизеля при сохранении высокой топливной экономичности / Б.Н. Семенов, В.И. Смайлис, В.Ю. Быков и др. // Двигателестроение 1986. № 9. - С. 3-6.

27. Ведрученко В.Р. Перспективы развития и использования топливных ресурсов для транспортной и судовой энергетики // Двигателестроение. -1999. № i.-c. 20-22.

28. Сомов В.А. Проблемы экономии топлива на водном транспорте. Л.: Судостроение, 1983. - 96 с.

29. Маслов В.В., Большаков В.Ф., Карпов JI.H. Направления развития судов энергетики // Морской флот. 1981. № 9. - С. 44-46.

30. Ведрученко В.Р. Топливоиспользование в тепловозных дизелях. Системные методы исследования. Омск: ОмИИТ, 1990. - 89 с.

31. Терентьев Г.А., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.: Химия, 1989. - 272 с.

32. Селиверстов В.М., Браславский М.И. Экономия топлива на речном флоте. М.: Транспорт, 1989. - 231 с.

33. Боксерман Ю.И., Мкртычан Д.С., Чириков Н.Ю. Перевод транспорта на газовое топливо. М.: Недра, 1988. - 224 с.

34. Ерофеев В.П. Использование перспективных топлив в судовых энергетических установках. JL: Судостроение, 1989. - 80 с.

35. Скотт У.М. Новые виды топлива для автомобильных дизелей // Перспективные автомобильные топлива: Пер. с англ. М.: Транспорт, 1982. — С. 223-248.

36. Смаль Ф.В., Арсенов Е.Е. Перспективные топлива для автомобилей. -М.: Транспорт, 1979. 151 с.

37. Экономия горючего. // Под. Ред. Е.П. Серегина.- М.: Воениздат, 1980. -144 с.40.0белицкий A.M. Топливо и смазочные материалы. М.: Высшая школа, 1982.-208 с.

38. Alcohols in diesel engines a review: "Automot. Eng." 1984, V/ 92, № 6, p. 40-44.

39. Возможности расширения ресурса дизельных топлив с применением легких синтетических углеводородов в качестве добавки / В.П. Шкаликова и др. // Двигателестроение. 1986. - № 12. - С. 26-29.

40. Лерман Е.Ю., Гладков О. А. Высококонцентрированные водо-топливные эмульсии эффективное средство улучшения экологическихпоказателей легких быстроходных дизелей // Двигателестроение. 1986. -№ 10.-С. 35-37.

41. Шкаликова В.П., Патрахальцев Н.Н. Применение нетрадиционных топлив в дизелях: Монография. М.: Изд-во УДН, 1986. - 56 с.

42. Nutt В., Down J., Holmes J.: The Cost of Making Methanol Available to a National Market. SAE Paper 872063.

43. Лиханов В.А., Плотников С.А. Применение метаноло-топливных эмульсий в тракторных дизелях. Киров: НИИСХ Северо-Востока, - 2000. -96 с.

44. Коллеров Л. К. Применение пылеугольного топлива в дизелях. // Двигателестроение. 1982. № 2. - С. 51-53.

45. Лебедев О.Н. Некоторые особенности горения капель воднотопливных эмульсий в дизелях // Автомобильная промышленность, 1978. № 2. -С. 142-145.

46. Лавров Ю.Г. Исследования водо-топливных эмульсий с поверхностно-активным веществом Л-2000 / Новые топлива с присадками // Сб. тр. II международ, науч.-практ. конф. С-Петербург: Академия прикладных исследований. - 2002. - С. 139-144.

47. Стаценко В.Н., Суменков В.М., Селезнев Ю.С. Эффективность применения воднотопливных эмульсий в судовых котлах. // Судостроение, 1999. № 2. - С. 31.

48. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.:МАДИ (ТУ), 2000. -311 с.

49. Звонов В.А., Черных В.И., Балакин В.К. Метанол как топливо для транспортных двигателей. Харьков: Из-во "Основа" при Харьк. ун-те, 1990. - 150 с.

50. Хачиян А.С. Применение спиртов в дизелях // Двигателестроение. — 1984.-№8.-С.30-34.

51. Мау Ch., Agron М., Basiron Y.: Palm Oil Methyl Esters as Fuel: Palm Diesel. Porim Information Series No. 17 October 1993.

52. Проблемы использования альтернативных видов топлива в Японии //Автомобильная промышленность США. 1997. № 7. - С. 5.

53. Timothy T.Maxwell, Jesse C.Jones: Alternative Fuels. Society of Autamative Engineers, USA 1995.

54. Weideman K., Heinrich H.: Einsatz von Kraftstoffen aus nachwachenden Rohstoffen im VW/ Audi Dieselmotor. VDI Berichte 1020. Dtisseldorf Germany 1992.

55. Перспективные автомобильные топлива / Пер. с англ. Под ред. Я.Б Черткова. - М.: Транспорт, 1986. - 319 с.

56. Виппер А.Б., Абрамов С.А., Балакин В.И. Использование тяжелых нефтяных и альтернативных топлив в дизелях // Двигателестроение. 1984. -№7.-С. 32-34.

57. Лоптев С.М., Мосесов А.Ш., Розовский А.Я. Метанол: пути синтеза и использования. М.: ГКНТ ВНТИЦ, 1984. - 47 с.

58. Терентьев А.Г., Тюков В.М., Смаль Ф.В. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.: Химия, 1989. - 272 с.

59. Лиханов В.А. Применение метанола в качестве топлива для дизелей за рубежом //Двигателестроение.-1984. -№ 10. -С. 55-57.

60. Плотников С.А., Лунева В.В. Создание и применение стабильных мета-ноло-топливных эмульсий в качестве топлива для дизелей // Двигателестроение.-1 990. -№ 10. -С. 29-31.

61. Болотов А.К., Плотников С.А. Использование метаноло-топливной эмульсии в дизелях 7/ Диагностика, повышение эффективности и долговечности двигателей: Тез. докл. Всесоюз. семинара.- Ленинград-Пушкин, 1990. -С. 4-5.

62. Малов Р.В., Ю В.К., Ксенофонтов И.В. Некоторые особенности применения метанола в дизелях//Двигателестроение. -1989.-№8.-С. 30-31.

63. Малов Р.В., Ксенофонтов И.В. Кинетика воспламенения и горения бинарных спиртовых топлив в дизелях // Двигателестроение. -1986. -№ 3. -С. 55-57.

64. Болотов А.К., Плотников С.А. О работе топливной системы дизеля на метаноло-топливной эмульсии. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1990. -№ 5. -С. 121.

65. Луканин В.Н., Махов В.З., Вилькявичюс Г.П. Особенности воспламенения струи метанола в поджигаемой метаноло-воздушной смеси // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С. 132-133.

66. Алексеев Д.К. Особенности процесса сгорания при использовании метанола в дизеле с комбинированным смесеобразованием // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С. 134.

67. Малов Р.В., Ксенофонтов И.В., Ю.В.К. Воспламенение и горение мета-ноло-углеводородных смесей // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С.135.

68. Малов Р.В., Ксенофонтов И.В., Лихачев В.М. Работа четырехтактных дизелей на топливе с присадкой метанола // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988.-С. 136.

69. Ратькова М.Ю., Носенко Н.В. Разработка антикоррозийной и смазывающей присадки к метанольному топливу // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988.-С. 138.

70. Попов В.М. Зависимость показателей работы дизеля от способа подачи метанола в цилиндры // Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С. 142.

71. Абрамов С.А., Гладких В.А., Попов В.П. О работах в ФРГ по применению метанола в качестве моторного топлива // Двигателестроение. 1983. -№ 8.-С. 55-57.

72. Лиханов В.А., Плотников С.А. Исследование мощностных и экономических показателей работы дизеля на метаноло-топливных эмульсиях // Рабочие процессы в ДВС с ограниченным отводом тепла: Тез.докл. Всесоюз. семинара. -Новосибирск, 1990. -С. 11.

73. Лиханов В.А., Плотников С.А. Применение метаноло-топливной эмульсии для снижения токсичности отработавших газов дизеля // Рабочие процессы в ДВС с ограниченным отводом тепла: Тез. докл. Всесоюз. семинара. Новосибирск, 1990. -С. 12.

74. Лиханов В.А. Основные направления исследований по применению метанола в автотракторных дизелях // Альтернативные топлива в двигателяхвнутреннего сгорания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Киров, 1988. -С. 140.

75. Исследование антидетонационных характеристик кислородосодержа-щих соединений /М.А. Танатаров, Е.А. Кантор, Х.Н. Зайнуллин, А.Т. Гильмутдинов // Химия и технология топлив и масел. -1983. -№ 12. — С. 16-17.

76. Исследование износа деталей двигателей на метаноле в процессе эксплуатации // Экспресс-информ. Поршневые и газотурбинные двигатели. -М.: ВИНИТИ, 1983. -№ 9. -С. 5-9.

77. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. М.: Химия, 1979. -224 с.

78. Лукшо В.А., Шифрин Г.Г. Исследование особенностей работы двигателя на бензометанольной смеси // Тр. НАМИ. М., 1981. -С. 93-99.

79. Отборочные испытания моторных двигателей, работающих на метаноле // Экспресс-информ. Поршневые и газотурбинные двигатели. М.: ВИНИТИ, 1984. -№21. -С. 6-8.

80. Синтетические топлива для получения энергии // Экспресс-информ. Поршневые и газотурбинные двигатели. М. ВИНИТИ, 1975. - № 2. -С. 1 - 12.

81. Смаль Ф.В. Метанол топливо для автомобилей // Автомобильный транспорт. -1978. -№ 7. - С. 41-43.

82. Heinrich Gerd, Prescher Karlheinz, Finsterwalder Gerhard. Wasser und Methanolzusatze bei dieselmotorischer Verbrennung // MTZ .- 1984.-№5.-S. 183-188.

83. Sigiyama H. Utilizator of Aicohol as a Fuel in Diesel Engine I I International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper В - 43, p. 513-520.

84. Mori M. Ethanol Blended Fuels for Diesel Engine // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper В - 54, p. 595 - 602.

85. Wiggle R.R., Hospadaruk V., Styloglou E.A.,Chui K., Tallut W.D. The Cor-rosivity of Ethanol Fuel Mixtures to Fuel System Materials // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper В - 33, p. 441-449.

86. Chen Y., Gussert D., Gao X., Gupta C., Foster D. Diesel Alkohol Injection Studies. Automotor. Eng. 1981, 89. № 4, p. 50-53.

87. Naeser D., Bennett K.F. The Operation of Dual-Fuel Compression Ignition Engines, utilizing Diesels and Methanol // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper B-55, p. 603 - 611.

88. Finsterwalder G., Kuepper H. Methanol Diesel Engine with Minimum Pilot Injection Quantuty // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. - Paper B-36, p.465-470.

89. Starke K.W., Oppenlacuder K. Ethanol an Alternative Fuel for Diesel Engines // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper B-59,p. 635-639.

90. Bandel W. Problems in Adapting Ethanol Fuels to the Reguirements of Diesel Engines // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper B-52, p. 1083-1089.

91. Bacon D.M., Bacon N., Moncriff I.D., Walker K.L. The Effects of Biomass Fuels in Diesel Engine Combustion Perfirmance // International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper B-22, p.431-439.

92. Свободов B.H. Новый способ управления тепловым процессом дизеля // Вестник машиностроения, 1972. № 11.- С.10-13.

93. Netz A., Chmela F. Results of MAN FM Diesel Engines Operationg on Straight Alcohol Fuels // International ■ Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. - Paper В - 56, p. 613-618.

94. Горение и течение в агрегатах энергоустановок. Моделирование, энергетика, экология. / В.Г. Крюков, В.Н. Наумов, А.В. Демин, А.Л. Абдулин, Т.В. Тринос. М.: «Янус - К», 1997. -304 с.

95. Гупало Ю.П., Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Массотеплообмен реагирующих частиц с потоком. -М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1986. 336 с.

96. Aigal А.К., Pundir В.Р., Khatchian A.S. High Pressure Injection and At-omization Caracteristics of Methanol. SAE Tehnical Paper Series 1986. 167 p.

97. Adelman H.G., Pefley R.K. Utilization of Pure Alcohol Fuels in Diesel Engine by Spark Ignition// International Sump, on Alcohol Fuels Technology. Guaruja, Sp. Brasil, 1980. Paper В - 34, p. 453-456/

98. Данилов A.M., Митусова Т.Н., Микутенок Ю.А. Присадки к дизельным топливам в России // Двигателестроение. 2000. - № 1. - С. 21-22.

99. Данилов A.M. О совместимости присадок к топливам // Химия и технология топлив и масел. 1998. - № 5. - С.14-15.

100. Wajand J.А., . Wajand J.T.: Ttokowe silniki spalinowe. Warszawa WNT 1993.

101. Masahiko Hon. Performanse and Emissions in Alcohol Diesel Engines // Tidosha gijutsu, T. soc. Automot. Eng. Tap. 1979. -3. - № 9. - p. 769-774.

102. Antonini A., Giadrossi A., Annovi E. Metanol in Alternativ Mischkraft-stoffen fur Dieselmotoren. MTZ. -1983: - 44. - № 1. - s. 27-30.

103. Лиханов В.А., Плотников С.А. Создание стабильных метаноло-топливных эмульсий // Научно-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных материалов: Тез. докл. Всесоюз. конф. -Днепропетровск, 1990. -С. 28.

104. Болотов А.К., Плотников С.А. Влияние присадок на стабильность ме-таноло-топливных эмульсий. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1989. -№7. -С. 130.

105. А.с.1731973 СССР, МКИ F 02 М 43/00. Топливная система многотопливного дизеля / А.К.Болотов, В.А.Лиханов, С.А.Плотников (СССР) -3 с.

106. А.с. СССР № 842210, МКИ3 02 М 55/00. Система подачи топлива в дизель. // Открытия. Изобретения. 1978.

107. И6. Патент ФРГ № 3002851, 02 М 67/14. Система впрыска спиртового и запального дизельного топлив. // Открытия. Изобретения. 1981.

108. Performance of stabilized diesel fuels containing alcohols and water in single and multicylinder direct injection engines. // R.T. Johnston, J.O. Stoffer / -SEATechn. Pap. Sen 1983. -№ 830557.-p. 91-104.

109. Lawson A., Last A.J. SAE Tehn. Pap. Ser., 1979. № 790925. - p.l 1.

110. Adelman H.G. SAE Tehn. Pap. Str., 1979, № 790959. - p. 9.

111. Holmer E., Berg P.S., Bertilsson D. SAE Tehn. Pap. Str., 1980, №800544.-p. 9.

112. Патрахальцев H.H. Системы топливоподачи с регулированием начального давления // Двигателестроение, 1980. № 8. - С. 32-35.

113. Новиков Л.А., Борецкий Б.М., Вольская Н.А. Механизм влияния состава водотопливных эмульсий на смесеобразование в дизелях с неразделенными открытыми камерами сгорания // Двигателестроение. 1996. -№ 1.- С. 35-40.

114. Гладков О.А., Берштейн Е.В., Виноградов Д.П. Характер воздействия водотопливной эмульсии на процессы сгорания топлива в дизеле // Двигателестроение. 1989. - № 10. - С. 35-40.

115. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М.: Изд-во АН СССР, 1962. -301 с.

116. Иванов В.М., Канторович Б.В. Топливные эмульсии и суспензии. М.: Изд-во АН СССР, 1963.- 182 с.

117. Малов Р.В., Пекцев В.В. Эмульгирование топлива и экологические характеристики дизеля //Автомобильная промышленность. 1992. № 8. — С. 15-18.

118. Малов Р.В. Механизм воспламенения низкоцетановых дизельных топлив // Автомобильная промышленность.-1994.-№10.-С.11-14.

119. Яковлев А.В. и др. Воспламеняемость обратных топливных эмульсий // Химия и технология топлив и масел. 1984. - № 12. - С. 15-17.

120. Камфер Г.М. Комплексный показатель смесеобразования для дизелей с камерой в поршне // Двигателестроение. 1986. - № 4. - С. 3-6.

121. Камфер Г.М. Сравнительный анализ процесса испарения в дизелях с различными способами смесеобразования // Двигателестроение. 1985. -№8.-С. 3-7.

122. Эфрос В.В. и др. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода. М.: Машиностроение, 1976. - 277 е.

123. Тырычев А.Г. Снижение шумности и токсичности транспортных дизелей: Аналитический обзор. -М.: ВНТИЦ, 1999. -40 с.

124. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперстных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. - 368 с.

125. Чистяков Б.Е., Беденко В.Г. Основные предпосылки создания стабильных водно-топливных эмульсий // Химия и технология топлив и масел. 1982. -№ 3.-С. 22-23.

126. Левченко Д.Н. и др. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения., М.: Химия, 1968. - 200 с.

127. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 304 с.

128. Абрамзон А.А., Бочаров В.В. и др. Поверхностно-активные вещества: Справочник. Л.: Химия, 1979. - 376 с.

129. Азев B.C., Лунева В.В., Герасимова Г.Н. Создание стабильных смесей; дизельного топлива с метанолом // Химия и технология топлив и масел. -1985;.-№ 11.-С. 13-15.

130. Эмульсии. Под ред. Ф. Шермана.-М.: Химия, 1972.-С. 75-122.

131. Малов Р.В. к вопросу о механизме внутрикамерного распыливания эмульсий // Двигателестроение. 1991. - № 4. - С. 12-13.

132. Круглов М.Г., Меднов А.А. Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания. -М.: Машиностроение, 1988. 360 с.

133. Ильященко С.М., Талантов А.В. Теория и расчет прямоточных камер сгорания.-М.; Машиностроение, 1964. 305 с.

134. Франк -Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука, 1988. 503 с.

135. Иванов В.Н., Радовицкий И.В., Ценев В.А. О механизме сгорания дисперсных топливных систем // Химия и технология топлив и масел. —1985. -№6.-С. 18-20.

136. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен. -М.: Машиностроение, -1985. -240 с.

137. Гуреев А.А., Камфер Г.М. Испаряемость топлив для поршневых двигателей. -М.: Химия, -1982. 264 с.

138. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков: Высшая школа, 1980.-169 с.

139. Вильяме Ф.А. Теория горения. -М.: Наука, 1971. 616 с.

140. Kamimoto Takaynki, Osako Shuichi, Matsuoka Shin. « Air cell» combustion chamber reduced diesel soot. «Automotot. Eng.», 1983. -№9.-C. 51-52.

141. Плотников С.A. Calculated and experimental estimation of inflammability of alcohol fuel blends. // VIII International Symposium ecological aspects of. mechanisation of plant production: Warshava, 2001, p. 196-205.

142. О механизме действия присадки к дизельному топливу «0010» /

143. B.Н.Скобелев, В.А. Мельников, Д.Ю. Агафонов, Д.В. Сердюк, JI.A. Аш-хинази // Новые топлива с присадками / Сб. тр. II международ, науч.-практ. конф. С-Петербург: Академия прикладных исследований. - 2002.1. C. 300-309.

144. Аднан И.Ш., Камфер Г.М., Луканин В.Н. Расчет периода задержки воспламенения в дизеле в условиях двухфазного смесеобразования // Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Тр. МАДИ.-Москва, 1985.-С. 10-19.

145. Камфер Г.М., Болотов А.К., Плотников С.А. Расчетная оценка цетано-вых чисел спирто-топливных смесей //Улучшение показателей автомобильных и тракторных двигателей: Тр. МАДИ. М., 1990. - с. 59-64.

146. Стечкин Б.С., Генкин К.И., Золаторевский B.C. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. М.: АН СССР, 1960. 197 с.

147. Боярошников Б.Ф., Волчков Э.П., Терехов В.И. Структура пограничного слоя со вдувом и горением этанола // Физика горения и взрыва. -1992.-№3.-С. 26-36.

148. Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени. / Пер. с англ. под ред. Ю.Ф. Дитякина / М.: Машиностроение. 1981. - 408 с.

149. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1988.

150. Лазурько В.П., Кудрявцев В.А. Программа обработки индикаторных диаграмм дизелей на алгоритмическом языке «Базисный фортран» TP, ЦНИДИ, Вып. 68.- 1975.

151. Система АСГА Т. Руководство по эксплуатации. -АПИ 2.950.003РЭ, 1984.-81 с.

152. Разработка стабилизаторов и методов исследования эмульсий для топлив; ТЭД по теме 59 80, / ВНИИПАВ, Б.Е. Чистяков // № 01.80. 0024424, инв. № 02840036397. - Шебекино, 1984. - 52 с.

153. Белявцев А.В., Процеров А.С. Топливная аппаратура автотракторных *дизелей. М.: Росагропромиздат, 1988. - 224 с.165.3айдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Наука, 1967.-88 с.

154. Карташова А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов. Изд-во ком. стандартов, мер и изм. приборов при СМ СССР, 1967.- 160 с.

155. Сисин В.А. Установка для приготовления водо-топливной эмульсии // Речной транспорт. 1984. - № 10. - С. 32.33.

156. Тракторы Т-25А и Т-25А1. Под ред. Эфроса В.В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. — Т25А.00.000.Т0., 1986. С. 192.

157. Тракторы Т 30 и Т - 3OA. Техническое описание и инструкция по экслуатации. - ТЗО.ОО.ОО.ТО. - Владимир, 1988. - 208 с.

158. Тракторные дизели: Справочник / Б.А. Взоров, А.В. Адамович, А.Г. Арабян и др.; Под общ. ред. Б.А. Взорова. — М.: Машиностроение, 1981.-585 с.

159. Кулиев A.M. Химия и технология присадок к маслам. М.: Химия, 1972.-358 с.

160. Звонов В.А., Козлов А.В., Теренченко А.С. Экология: альтернативные топлива с учетом их жизненного цикла // Автомобильная промышленность. 2001 .-№ 4. - С. 10-12.

161. Временная типовая методика определения экологической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Москва, 1983. - 124 с.

162. Гущин С.Н. Новое воззрение на процесс горения метанольных эмульсий в цилиндре дизеля // Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики: Материалы 12-ой науч. практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья. - Киров, 2001. - С. 49 - 52.

163. Плотников С.А., Гущин С.Н. Разработка эффективных спиртовых топлив // Здоровье Питание - Биологические ресурсы: Между народ, науч. -практ. конф.: В 2 т. - Киров, НИИСХ Северо - Востока, 2002. - Т.2. — С. 252-258.

164. Гущин С.Н. Влияние спиртосодержащих топлив с присадками целенаправленного действия на процессы сгорания // Науке нового века знания молодых: Тез. докл. 2-ой городской науч. конф. аспирантов и соискателей. - Киров: Вятская ГСХА, 2002. - С. 120-121.

165. Создание новых видов спиртосодержащих топлив / В.А. Лиханов, С.А. Плотников, С.Н. Гущин, В.В. Лунева //Новые топлива с присадками: Сб. тр. II Международ, , науч.-практ. конф. С - Петербург: Академия прикладных исследований, 2002. - С. 367g-3671.

166. Плотников С.А., Гущин С.Н:, Лебедев С.Р. Исследование показателей: работы дизеля 24 10,5/12,0 на спиртосодержащих топливах с присадками целенаправленного действия // Двигателестроение. 2003. -№1.- С. 36-37.

167. Plotnikov Sergej, Guschin Sergej. Effect of alcohol-containing fuel composition on combustion indices. // X International Symposium ecological aspects of mechanisation of plant production Warshava, 2003. - p. 186-191.

168. Патент №2221839 RU, МПК 7 C10L 1/32. Топливная эмульсия //

169. В. А. Лиханов, С.А.Плотников, В.В. Лунева, С.Н. Гущин №2002128568/04; Заявлено 23.10.02; Опубл. 20.01.04; Бюл. №2.