автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение экологических характеристик дизеля путем добавки диметилового эфира к топливу

На правах рукописи

Гвоздев Алексей Михайлович

УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЯ ПУТЕМ ДОБАВКИ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА К ТОПЛИВУ

Специальность 05 04 02 — «Тепловые двигатели»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул — 2007

003161926

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им И И Ползунова (АлтГТУ)»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Вагнер Виктор Анатольевич

.Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Кукис Владимир Самойлович

кандидат технических наук, доцент Брякотин Максим Эдуардович

Ведущая организация ОАО «ПО АМЗ» г Барнаул

Защита состоится «13» ноября 2007 года в/2. часов на заседании диссертационного совета Д 212 004 03 в Алтайском государственном техническом университете им И.И Ползунова по адресу 656038, г Барнаул, пр Ленина, 46 тел/факс (3852) 260-516, E-mail D21200403@mail ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им И.И Ползунова

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан «/$> октября 2007 г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аюуальность работы. На современном этапе развития науки и техники двигатель внутреннего сгорания (ДВС) остается основным типом привода для большинс тва мобильных и стационарных установок Этим объясняются высокие темпы использования энергоресурсов, в балансе потребления которых ведущую роль занимают нефть и нефтепродукты Нефть является невозобновляемым природным ресурсом, поэтому необходим переход к ее более рациональному использованию

В современных условиях все более возрастающую роль играют экологические проблемы При значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных вопросов, связанных с вредными для окружающей среды и человека последствиями, сопровождающими этот процесс Улучшение экологических показателей современного дизеля и экономия топлива, производимого из не-возобновляемых ресурсов, являются важными задачами Их решение может быть достигнуто применением альтернативных топлив Одним из перспективных топлив, широко рассматриваемых в последние годы, является диметиловый эфир (ДМЭ) Применение ДМЭ позволяет снизить экологическое воздействие дизеля на окружающую среду и расширить сырьевую базу топлив для ДВС

Цель диссертационной работы разработка методики и рекомендаций по использованию ДМЭ в качестве добавки к дизельному топливу для улучшения экологических параметров дизеля при обеспечении высоких мощностных и экономических показателей Для ее достижения необходимо решить ряд задач

• оценить перспективность применения ДМЭ в качестве добавки в дизельное топливо,

• определить основные свойства смесевых топлив,

• определить максимальную долю добавки ДМЭ в дизельное топливо и условия подачи смесей с использованием системы топливоподачи непосредственного действия,

• провести экспериментальные исследования влияния добавки ДМЭ на экономические и экологические показатели работы двигателя,

• разработать математические зависимости для прогнозирования эффективных и экологических параметров дизеля, что позволит определить оптимальные регулировочные параметры, улучшающие экономические и экологические характеристики двигателя,

• выработать рекомендации по использованию ДМЭ как добавки к традиционному топливу для дизелей

Объект исследований дизель ВАЭ-341 — 4-тактный, 4-цилиндровый, рядный, вихрекамерный, размерностью 76x84 мм (рабочий объем 1,52 литра)

Методика исследования комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных методов Эксперименты выполнялись с использованием методов математического планирования многофакторного эксперимента и статистической обработки результатов на ЭВМ Научная новизна работы показана возможность подачи готовой смеси димети-лового эфира и дизельного топлива на дизеле ВАЭ-341 с использованием штатной топливной системы непосредственного действия, изучены основные свойства смесевых топлив, определены максимальная доля добавки ДМЭ и условия подачи смесей, теоретически и экспериментально показана возможность снижения вредных выбросов дизеля с сохранением основных мощностных и экономических показателей, получена модель влияния смесевого топлива на .основные показатели работы двигателя

Практическая ценность представлены рекомендации по применению ДМЭ как добавки в дизельное топливо для улучшения экологических показателей дизеля

3

4>

Апробация работы Основные положения работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Двигатели внутреннего сгорания — современные проблемы, перспективы развития» (Барнаул, 2006), Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии технического сервиса» (Уфа, 2007), научно-практической конференции «Наука — городу Барнаулу» (Барнаул, 1999), на научно-практической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета (Барнаул, 1998-2006) В полном объеме диссертация обсуждалась на заседании кафедр «Детали машин» и «Двигатели внутреннего сгорания» Алтайского государственного технического университета

Публикации Основные положения работы опубликованы в 9 печатных работах (в том числе две в изданиях, входящих в перечень, установленный ВАК)

Структура и объем работы Диссертация содержит 149 страниц, включая 26 таблицы, 47 рисунков и состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка литературы из 99 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, его научная новизна и практическая ценность

В первой главе проведен литературный анализ возможной номенклатуры альтернативных топлив для использования в дизельных двигателях

Переход на альтернативные топлива оправдан, если они могут снизить негативное экологическое воздействие двигателя на окружающую среду и расширить сырьевую базу топлив. При оценке эффективности использования нового топлива необходим комплексный подход к его технико-экономическим показателям Необходимо учитывать не только показатели его непосредственного применения на двигателе, но и весь комплекс мероприятий по созданию инфраструктуры по его производству, сырьевой базы, транспортировке и т п При этом преимущества, получаемые при непосредственном использовании на двигателе могут свестись на нет остальными звеньями технологической цепи С этой точки зрения рассматривалась возможная номенклатура альтернативных топлив По результатам анализа было выбрано одно из перспективных топлив — ДМЭ Применение ДМЭ может расширить сырьевую базу топлив при этом снизить экологическую нагрузку двигателя на окружающую среду

Вторая глава посвящена рассмотрению вопросов по использованию ДМЭ в качестве моторного топлива С учетом специфики автомобильного транспорта можно сформулировать пять основных условий перспективности новых энергоисточников наличие достаточных энергосырьевых ресурсов, возможность массового производства, технологическая и энергетическая совместимость с транспортными силовыми установками, приемлемые токсические и экономические показатели процесса энергоиспользования, безопасность и безвредность эксплуатации В контексте вышеперечисленных условий рассмотрено применение ДМЭ в качестве моторного топлива

ДМЭ СН3—О—С'Н} (С2Н60) — бесцветный газ со слабым эфирным запахом, после ожижения — легкоподвижная жидкость ДМЭ относительно инертен, неконцеро-генный и безкоррозионный газ, не является так называемым «парниковым газом» Теплота сгорания превосходит спиртовые топлива, но примерно в 1 5 раза уступает традиционному дизельному Плотность ДМЭ также ниже Важно отметить, что теплота сгорания топливовоздушной смеси у ДМЭ выше, чем у ДТ Более низкая те плота

сгорания обусловлена присутствием в молекуле ДМЭ кислорода, но именно это дает ДМЭ преимущество перед традиционными топливаМи — экологически чистый выхлоп Высокое содержание кислорода (около 35%) позволяет получить почти бездымное сгорание в дизельных двигателях На это влияет и то, что в молекуле отсутствует связь С—С Оптимизация систем впрыскивания и процесса сгорания позволяет при работе на ДМЭ снизить выброс ЛЮ, Выброс СО, в продуктах сгорания при работе двигателя на ДМЭ практически такой же, как и у дизельного двигателя ДМЭ обладает высоким цетановым числом, что позволяет организовать чисто дизельный цикл

Сырьевая база для произво детва ДМЭ соответствует сырьевой базе производства метанола Институтом нефтехимического синтеза им А В Топчиева РАН разработан процесс получения ДМЭ непосредственно из синтез-газа в одну стадию Экономические показатели процесса характеризуются тем, что себестоимость ДМЭ ниже себестоимости эквивалентного количества метанола Производство может быть освоено в короткие сроки на базе существующих производств

Различия в физико-химических свойствах ДМЭ и ДТ предполагают некоторые трудности при использовании ДМЭ в качестве топлива

• Низкая теплота сгорания требует для получения равных энергетических показателей двигателя увеличения цикловой подачи

• Низкая вязкость обуславливает плохие смазывающие свойства, так же этот показатель предполагает высокий уровень утечек ДМЭ через зазоры в прецизионных парах

• Высокое давлен ие насыщенных паров предполагает для исключения образования паровых пробок в ЛНД поддержания высокого давления подкачки наряду с повышенной степенью рециркуляции отсеченного топлива Так же при использовании ДМЭ возрастает вероятность возникновения кавитационных явлений в топливной системе

• ДМЭ является химически агрессивным веществом к некоторым уплотняющим материалам и пластмассам, используемым в штатных топливных системах

• Сжимаемость ДМЭ, зависящая от температуры и давления, больше, чем у ДТ Это вызывает затруднения при впрыскивании ДМЭ при высоких температурах и на полных нагрузках при использовании штатных ТНВД

В главе рассмотрены как существующие, так и концептуальные топливные системы для подачи ДМЭ в чистом виде (системы фирмы АУЬ, НИИД-ЗИЛ) и системы организующие подачу ДМЭ в виде добавки к ДТ (системы, разработанные Н Н Патрахальцевым, МГТУ и др) Однако в первом случае это требует серьезной адаптации топливной системы к свойствам ДМЭ, а во втором случае для эффективного управления подачей ДМЭ требуется наличие электронного управления В то же время, одним из способов использования ДМЭ в качестве добавки к ДТ может быть подача заранее готовой смеси ДМЭ и ДТ Известно, что ДМЭ растворяется в ДТ, хотя это и представляет определенную проблему, так как его растворимость строго зависит от окружающей температуры и поэтому сложно сохранить устойчивую концентрацию смеси Но этот способ подачи вызывает интерес, так как вышеописанные системы подачи ДМЭ (чистого) и ДМЭ+ДТ требуют значительной модернизации штатной топливной системы или создания принципиально новой В этом же случае, при растворении 10 30% (по массе) ДМЭ в ДТ можно использовать штатную топливную систему за исключением некоторых элементов, при этом преимущества ДМЭ (с экологической точки зрения) хотя и в не полной мере могут быть использованы Данное направление в применении ДМЭ в качестве топлива для дизелей было выбрано для дальнейших исследований

В третьей главе проведен ы расчетно-экспериментальные исследования основ-

ных моторных и физических свойств смесевых топлив, теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельного двигателя

Возможность растворения ДМЭ в ДТ была подтверждена в докладе академиков МАХ С Д Глухова, А А Жердева, а так же А Н Левко, А А Легаоха и А В Шарабурина (МГТУ им Н Э Баумана, «Исследование фазового равновесия бинарной смеси диметило-вый эфир — дизельное топливо») При рассмотрении растворимости сжиженного ДМЭ в дизельном топливе, которые должны находиться в жидком состоянии, можно отметить, что фазовое состояние смеси не является основным для этих исследований Основным для нормальной эксплуатации двигателей внутреннего сгорания является выяснение устойчивости этой смеси во времени, т е характер ее расслоения В работе были проведены такие исследования В качестве контролируемых параметров приняты удельная и молекулярная массы Анализы проб показывали, что их состав не изменялся за все время эксперимента Результаты представлены на рисунке 1 Таким способом были исследованы смеси с содержанием ДМЭ 40%, 35% и 20% Следует отметить, что при содержании 40% ДМЭ, состав проб сильно зависел от давления и температуры окружающей среды Таким образом, можно считать, что стойкость смесей с содержанием ДМЭ до 35% вполне достаточна для использования их на автотранспорте, учитывая и то, что смеси предполагается хранить в герметичных сосудах, а при эксплуатации баллоны будут постоянно встряхиваться

♦ 20%ДМЭ « 35%ДМЭ

• 20%ДМЭ

• 35%ДМЗ

Рисунок 1 Изменение параметров смеси в зависимости от времени выдержки (а — удельная масса жидкости, б — молекулярная масса жидкости) Элементарный состав смесевого топлива меняется с увеличением доли ДМЭ, причем количество водорода остается практически неизменным при одновременном с ни-жении доли углерода и увеличении доли кислорода Это предполагает значительное снижение выбросов сажи при работе двигателя на смесевых топливах Увеличение в топливе доли кислорода снижает теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, одновременно это ведет к снижению низшей теплоты сгорания, что требует для сохранения энергетических показателей двигателя увеличения цикловой подачи, однако следует заметить, что низшая теплота сгорания стехиометрической смеси незначительно повышается, поскольку для сгорания ДМЭ требуется меньшее количество воздуха (см рис 2) Плотность смесевого топлива несколько ниже традиционного дизельного (до 12% при содержании 50% ДМЭ в смеси) Это обстоятельство может вызвать увеличение коэффициента избытка воздуха, так как топливо дозируется по объемным показателям и весовой расход топлива окажется меньше, чем для ДТ

Наиболее важным параметром топлив для дизельных двигателей является цета-новое число Отдельным вопросом является определение ЦЧ смесевых топлив с ки-слородосодержащими соединениями Анализ литературных данных показывает, что принцип аддитивности при определении ЦЧ может дать неверный результат Эксперимент показал, что ЦЧ смесей будет несколько меньшим, чем при расчете по методу аддитивности (см рис 3) Некоторое повышение ЦЧ смесей по сравнению с традици-

онным дизельным топливом предполагает уменьшение периода задержки воспламенения Следует отметить, что данные ЦЧ были получены для смеси дизельного топлива с «техническим» ДМЭ, в составе которого допускается наличие до 19% метанола, присутствие которого оказывает заметное влияние на ЦЧ

43 --- 3 5 51 I

34

42 ^ ■ - -

41

- Ни кДк/кг

-Нисмеси

- - - Нист --

-

01 0.2 OS

доля ДМЭ в смеси (массовая)

0 °доля ДМ$ в смеси°(массоаая)4 05

Рисунок 3 Изменение цетанового числа смеси

Рисунок 2 Низшая теплота сгорания смеси (ДМЭ+ДТ) и стехиометрической смеси Значительное снижение вязкости смесевого топлива (при содержании в смеси 50% ДМЭ примерно в 10 раз) резко ухудшает смазочные свойства топлива, что снижает надежность топливной аппаратуры Изменение вязкости носит нелинейный характер и хорошо описывается выражением, предложенным Кендаллом и Монроэ _ ' + х р{ г, где х [ и х2 — мольные доли компонентов смеси (см рис 4)

Фракционный состав топлива при добавке ДМЭ значительно расширяется в сторону увеличения содержания легких фракций Температура начала разгонки снизилась с 171 °С до -24,9 °С

0 0 05 01 Q15 02 0 35 ОД 0.Э5 04

доля ДМЭ в смеси (массовая)

Рисунок 4 Изменение вязкости в зависимости от состава смеси

Температура, К

Рисунок 5 Давление упругости насыщенных паров смесей

Применение смесевого топлива может повлечь за собой уменьшение мощности дизеля Это связано со многими факторами Меньшая теплота сгорания смесевого топлива требует для сохранения мощностных показателей корректировку цикловой подачи (ЦПТ) При этом следует учитывать, что при переходе на смесевое топливо уменьшается масса ЦПТ, что обусловлено меньшими плотностью и вязкостью, по сравнению с дизельным, а также их большей сжимаемостью От вязкости и сжимаемости топлива зависит объемная ЦПТ Это выражается в изменении коэффициента подачи ТНВД Основным фактором влияния пониженной вязкости смесевого топлива на ЦПТ являются утечки топлива через зазоры прецизионных пар топливоподающей аппаратуры Увеличение хода плунжера для сжатия, более сжимаемого смесевого топлива в надплунжер-ной области до требуемого давления ведет к уменьшению ЦПТ Для сохранения цикловой подачи требуется большая продолжительность впрыска Высвобождение энергии формирует вялое окончание впрыска При переходе на более сжимаемое топливо нзме-

няются параметры топливоподачи Возможны задержка начала и конца подачи, уменьшение Ртр, без компенсации активным ходом плунжера уменьшение С компенсацией g,f увеличивается продолжительность подачи, возможно появление подвпрыска

Одним из свойств смесевых топлив, которое затрудняет их применение, является высокое давление насыщенных паров Трудности вызывает и то, что оно имеет сильную зависимость от температуры (см рис 5) С учетом того, что в топливной системе возникают волны разряжения, смесевое топливо может переходить в двухфазное состояние Для минимизации негативных последствий, давление подкачки смесевых топлив должно быть значительно выше давления насыщенных паров и для уменьшения возможности образования паровых пробок должна быть организована высокая степень рециркуляции топлива Давление подкачки зависит от состава смеси В свою очередь, на производительность топливного насоса влияет давление подкачки

Были проведены экспериментальные безмоторные проливки ТНВД (Bosch VE 4/8 F 2400 RTV 14136) для определения оптимального давления подкачки (рисунок 6) Следует отметить, что оптимальное давление подкачки для смесей примерно на 0,3 0,5 МПа выше, чем давление насыщенных паров, соответствующих смесей Согласно результатам экспериментальной проливки и с учетом различных составов смесей и возможного колебания температурного режима, для практического использова-

Рпод, МПа

Рисунок 6 Изменение цикловой подачи от давления подкачки для различных топливных смесей Учитывая свойства смесевых топлив и данные, опубликованные в ряде работ по применению ДМЭ в качестве топлива, были сделаны некоторые выводы

Для компенсации большего расхода смесевого топлива целесообразно увеличение диаметра плунжера ТНВД, уменьшающее продолжительность впрыскивания, что приводит к более быстрому сгоранию и повышению КПД Уменьшение давления начала впрыска для смесевого топлива может увеличить цикловую подачу за счет снижения остаточного давления в трубопроводе высокого давления

Оптимальный УОВ для смесей будет несколько меньшим, чем у ДТ благодаря более высокому ЦЧ, меньшей температуре самовоспламенения и лучшей молекулярной структуре смесевых топлив

Задержка впрыскивания смесевого топлива больше, чем у ДТ, из-за меньшей скорости звука и, следовательно, меньшей скорости распространения волны давления (задержка впрыскивания — задержка между началом активного хода плунжера и поднятием иглы распылителя)

Задержка воспламенения смесевого топлива будет меньше чем у ДТ Это объясняется более высокими ЦЧ, меньшими температурами самовоспламенения, лучшими молекулярными структурами этих топлив и более высокими давлением и температурой в цилиндре в момент впрыскиван ия из-за меньших оптимальных УОВ

Значения максимального давления и максимальной скорости роста давления при

работе на смесевых топливах будут меньше, чем при работе на ДТ, причем как по величине, так и по расположению относительно ВМТ

Характеристики скорости тепловыделения при работе на смесевых топливах будут несильно отличаться от аналогичных для ДТ, эти топлива имеют, как правило, два пика скорости тепловыделения сгорания топливо-воздушной смеси, подготовленной за время задержки воспламен ения и за время диффузионного сгорания Максимальное значение скорости тепловыделения сгорания топливо-воздушной смеси, подготовленной за время задержки воспламенения, при работе на смесевых топливах будет несколько ниже, чем на ДТ Интервалы между пиками также будут меньше Это будет обуславливаться более быстрым диффузионным сгоранием смесей за счет более быстрого смешения и большей скорости диффузии, которые приведут к более короткой продолжительности сгорания

В главе рассмотрены вопросы образования сажи и оксидов азота при работе на смесевых топливах В модель образования вредных веществ основанной на работах Разлейце-ва Н Ф, Батурина С А, Вагнера В А, Русакова В Ю были внесены изменения отражающие отличия физико-химических свойств топлива при введении в него ДМЭ В модель образования и выгорания сажи предложенную Батуриным С А и его школой в систему эквимолекулярных брутто-уравнений реакций введено уравнение термического разложения молекулы ДМЭ, которое идет по радикальному механизму с образованием низкомолекулярных углеводородных соединений и атомарного кислорода. С:Н60=2СН3-+0 Необходимым и достаточным условием образования в цилиндре дизеля сажи является наличие и взаимодействие в камере сгорания высокотемпературных и переобогащенных топливом зон В нашем случае это условие не является так ярко выраженным как при подаче ДТ В переобогащенных топливом зонах недостаток кислорода воздуха, не поступающего в эти зоны, частично восполняется вследствие диссоциации молекулы ДМЭ атомарным кислородом, содержащимся в топливе Основным продуктом для последующего образования сажистых частиц является ацетилен Сырьем для образования ацетилена являются продукты термического и окислительного крекинга индивидуальных углеводородов В нашем случае концентрация данных продуктов ниже по сравнению с крекингом ДТ Вследствие этого резко уменьшается количество центров образования зародышей сажистых частиц Одновременно с процессами образования сажистых частиц идут процессы их выгорания и сублимации Они протекают одновременно с процессами образования сажи и конкурируют с ними Сочетание данных факторов при подаче смеси (ДТ+ДМЭ) приводит к значительному сокращению сажи в ОГ дизеля

Образование М)г имеет чисто термическую природу, определяясь температурой пламени, которая в свою очередь связана с максимальной температурой цикла Добавка же ДМЭ снижает эту температуру, и соответственно снижаются выбросы ИОх

В четвертой главе описана экспериментальная установка, оценены погрешности измерений, приведены результаты моторных испытаний

Моторные испытания проводились методом снятия внешней скоростной и нагрузочных характеристик при оборотах двигателя 1800, 2500, 3000 и 4000 мин'1 при работе на топливах, содержащих 10, 20, 30 и 40% ДМЭ Результаты моторных испытаний были обработаны методами математической статистики

В предварительных испытаниях участвовали топлива с содержанием 10, 20, 30, 40 и 50% ДМЭ Однако при установленном давлении подкачки в 1,5 МПа двигатель на топливе с содержанием 50% ДМЭ работал нестабильно Увеличение давления подкачки не дало положительных результатов В процессе работы происходило резкое снижение производительности ТНВД, отличие от расчетной подачи достигало до 30% Это, скорее

всего, связано с увеличением температуры на входе в ТНВД и возможном увеличении газовой фазы в ЛНД При работе на топливе с 40% ДМЭ при данном давлении подкачки (1,5 МПа) не удалось получить мощностных характеристик, сравнимых с работой на ДТ При снижении давления подкачки до аналогичная картина наблюдалась с топливом с 30% ДМЭ При этом стабильная работа на топливе с 40% ДМЭ становилась практически невозможной Этот факт подтверждает ранее выдвинутую гипотезу об увеличении газовой фазы в ЛНД и возникновении паровых пробок При проведении моторных испытаний на смесевых топливах выявилась необходимость подбора регулировок топли-воподающей аппаратуры, вызванная падением мощности Изменению подлежали угол опережения впрыска и давление начала впрыска форсунок Подбор оптимальных регулировок происходил для каждого смесевого топлива Критерий — достижение мощностных показателей, характерных для ДТ Сравнительные характеристики представлены на рисунках 7,8 (показатели для топлива с 20% ДМЭ на рисунках не представлены)

Частота вращения об/мин ♦ — ДТ ■ — 10% ДМЭ, ж — 30% ДМЭ, х — 40% ДМЭ Рисунок 7 Скоростная характеристика

Моторные испытания выявили следующие особенности при работе на смесевых топливах Эффективная мощность для топлив с содержанием до 30% ДМЭ (включительно) сопоставима (при соответствующих регулировках) с аналогичным показателем при работе на ДТ Часовой и удельный расход смесевого топлива на полной нагрузке имеет тенденцию к увеличению (см рис 7,8) Отмечено снижение температуры отработавших газов, повышение коэффициента избытка воздуха При этом эффективный КПД был несколько выше, чем при работе на ДТ

Эффективная мощность кВт ♦ — ДТ. ■ - 10% ДМЭ, ж — 30% ДМЭ, х — 40% ДМЭ Рисунок 8 Нагрузочная характеристика при п=4000 об/мин При добавке в топливо 10% ДМЭ коэффициент избытка воздуха остался примерно тем же, что и при работе на ДТ (незначительно выше) На холостом ходу не зафиксировано значительного роста расхода топлива, температура отработавших газов изменяется незначительно (в пределах погрешности измерений) С увеличением нагрузки разницы в работе двигателя на данном топливе и дизельном практически не ощущается Заметно некоторое снижение температуры отработавших газов Разница

становится более ощутимой с увеличением нагрузки и скоростного режима На номинальном режиме измеряемая температура ниже на 4% по сравнению с ДТ Удельный расход топлива близок к показателям при работе на дизельном топливе Следует отметить незначительное повышение эффективного КПД при работе по внешней скоростной характеристике Повышение эффективного КПД наблюдается на всех скоростных режимах при росте нагрузки В целом эффективны е показатели дизеля при работе на данной смеси были практически идентичны показателям ДТ

При использовании смесей 20 и 30% ДМЭ дизель работал с коэффициентом избытка воздуха несколько большим, чем при работе на ДТ На малых нагрузках наблюдался заметный рост расхода топлива по сравнению с дизельным, на всех скоростных режимах, по причине низкой температуры в камере сгорания Возрастание нагрузки при том же скоростном режиме приводит к росту температурного режима и, вследствие этого, к уравнению экономических показателей дизеля Эффективный КПД при малых нагрузках оказался ниже, чем у ДТ, далее по мере роста нагрузки КПД начинает возрастать и превышает аналогичный показатель для ДТ Характер изменения температуры отработавших газов схож с описанным для топлива с 10% ДМЭ Отличие состоит в том, что измеренные значения на всех скоростных режимах еще более снизились, на номинальном режиме работы температура отработавших газов снизилась по сравнению с ДТ на 6 и 9% соответственно

В целом моторные испытания показали возможность применения в дизеле теплив с долей ДМЭ до 30% без модернизации существующей топливной аппаратуры Эффективные показатели работы двигателя при этом практически не изменились Величины приведенных в энергетическом отношении к ДТ удельных расходов смесе-вых топлив были примерно такими же или несколько лучше, как при работе двигателя на ДТ (%е=и1ет) Отличия физико-химических свойств смесевых топлив от ДТ для сохранения мошностных показателей могут быть скомпенсированы настройкой параметров топливной системы

Работа дизеля на топливе с 40% ДМЭ признана неудовлетворительной Питание данной смесью приводит к снижению мощности при всех оборотах Наиболее сильные отличия зафиксированы на оборотах выше ЗОООмин"1 Вырос удельный расход топлива Подбор регулировок топливной аппаратуры не привел к значительному улучшению работы дизеля Увеличение давления подкачки с 1,5 МПа до 1,8 МПа не дало положительного результата Снижение же давления подкачки ведет к резкому снижению мощности дизеля Наилучшая работа дизеля была отмечена при 2500мин"' На этом режиме двигатель имел приемлемые мощностные показатели, отмечено минимальное отличие удельного расхода топлива Повышение и снижение оборотов ухудшают работу двигателя, причем резкое ухудшение показателей наблюдалось по мере роста скоростного режима Неудовлетворительность работы дизеля на данной смеси, скорее всего, связана со снижением производительности топливного насоса, что объясняется меньшей удельной массой смеси, большей сжимаемостью, малой вязкостью, высокой испаряемо стью Увеличение д авления подкачки не дает результата, очевидно насос исчерпал запас производительности Т е. для успешной работы на данной смеси необходимо увеличение диаметра плунжера или изменение конструкций других элементов

Была проверена возможность работы дизеля на топливах с большим процентом содержания ДМЭ Были произведеныпробные пуски двигателя на топливах с составом смеси 50 и 70% ДМЭ На данной установке не удалось достигнуть мощностных показателей, которые достигались при использовании ДТ и топлив с меньшей долей

ДМЭ При этом работа двигателя была нестабильна, особенно на малых оборотах При увеличении скоростного режима двигатель начинал работать более устойчиво На малых оборотах резко возрастал расход топлива При повышении нагрузки, с ростом температурного режима, резко снижалась производительн ость топливного насоса Это очевидно связано с выделением газовой фазы из смесевого топлива и возникновением паровой пробки Увеличение давления подкачки до не привело к положительному результату Наблюдалось запаздывание впрыска Большую опасность представляли пары просочившегося ДМЭ В то же время можно сказать, что дизель имеет возможность работы на этих смесях при условии модернизаци и топливной системы

Добавка в топливо ДМЭ резко снижает дымность отработавших газов на всех скоростных и нагрузочных режимах (рисунок 9) К такому результату приводит более высокое содержание кислорода в молекуле ДМЭ, отсутствие связей С—С, лучший процесс смесеобразования, что приводит к снижению дымности даже на неоптимизи-рованных режимах Максимальное снижение дымности по нагрузочной характеристике п=4000мин 1 для топлив с 10,20 и 30% ДМЭ в сравнении с ДТ — 15, 37,5 и 70% соответственно По нагрузочной п=2500мин-1 соответственно 21, 58 и 82,5% Такие высокие относительные показатели снижения дымности на режиме п=2500мин"' объясняются повышенным дымлением дизеля при работе на ДТ на данном скоростном режиме Что вероятно связано с неоптимальностью настроек параметров топливной аппаратуры Примечательно и то, что при пробных пусках дизеля на топливах с содержанием 50 и 70% ДМЭ уровень дымности так же был зарегистрирован довольно низким (снижение по сравнению с ДТ примерно в 3,5-4,5 раза у топлива с 50% ДМЭ и в 5-6 раз у топлива с 70% ДМЭ), хотя при этом, эффективные параметры двигателя были крайне низкими Это еще раз указывает на то, что при использовании смесевых топлив с большой долей ДМЭ в своем составе, можно добиться практически бездымного выхлопа

Выбросы оксидов азота снизились на всех режимах, при которых проводились испытания Максимальное снижение выбросов для топлив с 10, 20 и 30% ДМЭ по нагрузочной характеристике п=4000мин 1 было 5,1, 10,5, 17,6% соответственно и для режима п=2500мин"' — 4,7, 9,3, 11% Объяснить снижение содержания NOx в отработавших газах можно тем, что при переходе на смесевое топливо снижается максимальная температура цикла, а, как известно, образование ЫОх имеет чисто термическую природу, то есть определяется температурой пламени, которая в свою очередь связана с максимальной температурой цикла Снижение выбросов ЫОх коррелируется с уровнем снижения температуры ОГ при работе на смесевых топливах, хотя последняя не совсем отражает температуру цикла

При переходе на смесевое топливо содержание СН в отработавших газах заметно увеличивается Сравнивая данные по выбросам углеводородов, необходимо иметь в виду многообразие механизмов образования и окисления СН в дизеле Источниками образования СН могут быть холоднопламенные процессы, неполнота выгорания в зонах с переобогащением или переобеднением топливовоздушной смеси, пленка масла на зеркале цилиндра, гашение пламени у стенок цилиндра, подтекание топлива из колодца перед распыливающи ми отверстиями после посадки иглы на седло Значительное влияние на выбросы СН оказывают процессы окисления в процессе расширения и выпуска При работе на топливе с содержанием 10% ДМЭ по массе, рост выбросов углеводородов был незначительным Увеличение доли ДМЭ в топливе вызвало появление в составе отработавших газов углеводородов Причем наибольшие концентрации были на малых нагрузках Далее с увеличением нагрузки происходило

некоторое снижение концентрации СН в отработавших газах По нагрузочной характеристике при п=4000мин"' концентрация СН в отработавших газах сильно возросла При содержании в смеси 30% ДМЭ концентрация СН при максимальной нагрузке выросла на 27,4% по сравнению с ДТ На малых же нагрузках показатели СН по сравнению с ДТ были выше на 40%

дым та hsu

п, об/мин

N, кВт (2SOO об/мим)

♦— ДТ, ■ — 10% ДМЭ, — 20% ДМЭ- X — 30% ДМЭ Рисунок 9 Дымность отработавших газов дизеля ВАЭ-341 при работе по внешней скоростной и

нагрузочных характеристиках

Использование топлива с 10% ДМЭ не привело к существенному изменению концентрации СО Отмечен рост в среднем на 5 8% Рост СО несколько увеличивался при снижении скоростного режима Так при максимальной топливоподаче при 2500мин"' концентрация возросла на 8%, при 4000мин"' — на 5% В то же время выявились некоторые особенности При холостом ходе и малых нагрузках наблюдался относительный рост СО, далее при увеличении нагрузки концентрация несколько снижались на всех скоростных режимах

Топливо с 30% ДМЭ вызвало повышение уровня СО на всех режимах На малых на-

грузках уровень СО превышал эталонные выбросы на ДТ на 25...30%. Далее, с увеличением нагрузки, разница в содержании СО н отработавших газах у смеси и ДТ сокращается, а при высоких нагрузках наблюдается редкий рост содержания СО а отработавших газа*. Разница с выбросами С О на дизельном топливе при полной топливоподаче составляет для 2500мин"' — 23%, при 4000м ин' — 18,5%. Таким образом, можно сказать, что при работе на смесевых топлива* уровни выбросов СО возрастают с увеличением доли ДМЭ в топливе. На средних и больших нагрузках причиной образования СО в основном является неполнота сгорания в переобогашенных топливом зонах топливовоздушной смеси. То есть, причины образования СО на этих назрузках те же, что и у сажи. Соответственно, из-за уменьшения образования сажи при использовании топлива с добавкой ДМЭ при недостатке внешнего окислителя в переобогашенньи зонах начинает усиливаться процесс образования окиси углерода, который не может быть окислен внутренним связанным кислородом молекул ДМЭ На это указывает и то, что на режиме п-2500мин" (максимального крутящего момента) уровень возрастания СО несколько выше. Чем на п^ОООмин"1. При этом уровень снижения дымности ОГ имел противоположный характер. Рост содержании СО при малы.* нагрузках в основном можно объяснить относительно низкой температурой в камере сгорания. На рисунке 10 представлены относительные показатели работы дизеля па тра ди пион ном дизельном топливе и на смесевых топлива*.

110 100 ¡И SO

□ ДТ

Я Iff* Д\<Э

отдай

го о -

ОДГ

оэтьдмэ

Рисунок 10 Сравнительные показатели дизельног о двигателя при работе на дизельном топливе и смесевых топлива* ( а) п=4000мин (3) п=25(ВДмин"') Изменение УОВ является простейшим средством воздействия на уровень токсичности вредных составляющих в ОГ. С уменьшением 70В дымность ОГ и содержание СО в ОГ увеличивается, но при этом происходит снижение NO, и СН в ОГ. Относительно низкие показатели дымностн при добавке ДМЭ в ДТ позволяют организовать работу на меньших УОВ при некотором уменьшении мошностных и экономических показателей дизеля (по сравнению с оптимальным по мощности YOBV

На рисунке 11 представлены относительные сравнительные показатели работы дизеля на ДТ (при оптимальном по номинальной мощности УОВ) и на топливе с 30% ДМЭ (на оптимальном по номинальной мощности УОВ — 10°п.к.в. и уменьшенном УОВ — 7°л.к в.). Анализируя графики, можно сказать, что работа двигателя при использовании топлива с 30% ДМЭ па УОВ —3°п.к.в. от оптимального по мощности, позволяет при потере номинальной мощности и топливной экономичности в пределах 3^1% (от уровня ДТ) существенно снизить выбросы NO, (30% — п -4000мин"'; 40% — п=2500мин 1 от уровня ДТ) при сохранении относительно низких уровней дымности. При этом концентрация углеводородов в ОГ приближается к уровню, характерному для ДТ. Однако, работа на меньшем УОВ привела к росту СО в OI. При УОВ —3°п.к.н. от оптимального по мощности уровень СО в ОГ превышай аналогичный показатель дизельного топлива на

30...40%. Таким образом, при наличие средств снижения концентрации СО в ОГ (нейтрализатор) можно рекомендовать при использовании смесевых то пли в работу на меньшие УОВ, в случаях, если необходимо снизить токсичность О Г дизеля.

ОД1

■ ХК ДНЭ

-□ЗТОДМЭУ--

N0 СО НС

а) б)

Рисунок ! I Сравнительные показатели дизельного двигателя при работе на дизельном топливе с 30% ДМЭ ( а) п=4000мин б) п=250Омин"])

Для более полной оценки влияния добавки ДМЭ в дизельное топливо па эффективные показатели работы дизеля и на токсичность ОГ было проведено регрессионное моделирование. Были составлены регрессионные модели для максимальной мощности, удельного расхода топлива, температуры отработавших (азов и токсичности ОГ. Модели создавались для режима полной топливоподачи при п=4000мин 1 (режим близкий к номинальной мощности). Модели создавались для трех изменяемых факторов (доля ДМЭ в смеси; УОВ; давление начала впрыска). Созданные модели позволят выбирать настройки топливной аппаратуры при различном составе смеси для достижения требуемых эффективных показателей двигателя или для получения требуемого уровня токсичности ОГ, Возможно и решение обратной задачи -— выбор состава смеси при требуемых уровнях токсичности и эффективных показателях дизеля.

Моторные испытания проводились по методике планирования эксперимента. Был задействован полный факторный эксперимент З3. Учитываемые факторы и интерзалы варьирования представлен ы в таблице. Кодированные значения факторов (х,) связанные с натуральными значениями вычислялись по соотношениям: <0-20 О-10

-1| = -77—' = ——■Щ = -

Рф -14.5

10

25

Изменяемые факторы н уровни их изменения

Таблица

Фактор Код фактора Интграал Уровень изменения

-1 0 1

%ДМЭ и*) XI 10 10 20 30

й °П.КЛ. XI 3 7 10 13

Рф. МП а X} 2,5 12 14,5 17

Коэффициенты регрессии определялись методом наименьших квадратов. Опенка значимости коэффициентов регрессии производится с помощью построения доверительного интервала дтя коэффициентов регрессии. Оценку адекватности представления результатов эксперимента математической моделью осуществляется с помощью критерия Фишера. Обработка экспериментальных данных и расчет коэффициентов регрессии производился на ПЭВМ с помощью пакега прикладных программ «5ТАТ!5Т1СА 6.0». В результате обработки данных были найдены полиномиальные зависимости:

=35,464' 0,35х, +0,612х:+О,435х}-0,545Шг1.404х,х} 1,074х::-2,075х/

gJd''(xBm нас)) =31Щ07 Щ872х,- 1 3. 3Slxri6.496x3+J,996xjXj-4. S08x/+ !0 28 Зх/ TQ,fC)- 594 009-31.546x^20.192x:-38 974x^-6.538x,x:+16 059x/-7.852.x/ N0/ppm) = 304 35-19 061.x,+21 44/хг29.113х_,+5 067х1'хг28.83бх/-+ ¡2.452x/ D(eO.llSU)^26.526-!38I6xrl-908xr4 12x^ I 586x,x:+3.62x,x;*0.3x^, + 0 793x/+ +0.643Щ+ 1.245xf-0.3l4x/XMj.

CH(ppm)^ 162.384+23.219*,+53.893x^32.145x г3.2!бх1хг1П417х,х3-8.5/7х:хг J. 09 7x!2.307xy- ¡7.813xf.

CO(ppm)^ll97.67-33.899rir223.002xr55.l58xr4l.67x1x,+4.936xlxi+9.Ix^i+l7J58xt:' 115.749x/+11.33x/.

В качестве примерор на рисунках I 2-15даны графические интерпретации per рессшнных моделей N„ г),-, NO„ D для топлив с фиксированным составом содержа щих to и 30% ДМЭ {<p=0.i и <р=0.3 соответственно).

^0,3 (р=0,1

N,. кВ г N.. КВТ

Рисунок 1.1 Зависимость от УОВ и Рф

<р=0,3 <р-0,1

г,О, ррт МО,, ррпт

Рисунок 14 Зависимость выбросов от УОВ И Рф 17

<о^О.З

Э ед НЭи

Э ед Н5и

Рисунок 15 Зависимость дымности отработавших газов от от УОВ и Рф На основании полученных регрессионных зависимостей и данных моторных испытаний определено влияние состава смеси на основные эффективные и токсические показатели данного дизеля (рисунок 16 (настройки ТА на ДТ)) Добавка ДМЭ в ДТ приводит к незначительному снижению эффективной мощности, но при этом экономические показатели несколько повышаются Данная картина наблюдается для смесей с содержанием ДМЭ до 30% (включительно), далее происходит резкое снижение мощностных и экономических показателей дизеля Таким образом, при данном способе использования ДМЭ целесообразно применение смесей с содержанием ДМЭ не более 30% При этом с увеличением доли ДМЭ в топливе происходит снижение дымности отработавших газов и выбросов оксидов азота, что и предопределяет преимущества смесевого топлива по сравнению с традиционным дизельным

Рисунок 16 Влияние добавки ДМЭ на эффективные и экологические показатели дизеля В целом данные регрессионные зависимости позволяют оценивать изменение основных эффективных показателей дизеля и его экологические характеристики в зависимости от состава смеси (доля ДМЭ в топливе) и от настроек топливной аппаратуры (ви Рф)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1 Применение добавки ДМЭ в дизельное топлив является перспективным, так как позволяет снизить экологическое воздействие дизеля на окружающую среду и расширить сырьевую базу автомобильных топлив

2 Представлена расчетно-экспериментальная методика по определению основных свойств смесевых топлив Анализ полученных свойств смесей позволяет сделать вывод о возможности их применения в качестве топлива для дизеля с использованием традиционной системы топливоподачи непосредственного действия

3 Смеси, содержащие до 35% ДМЭ, обладают достаточной стабильностью для их прак-

тического применения на автотранспорте Стендовые безмоторные проливки ТНВД топ-ливами различного состава позволили определить оптимальные давления подкачки, которые должны быть выше давлений насыщенных паров соответствующих смесей на 0,3-0,5 МПа

4 Моторные испытания показали

- Возможность использования смесей с содержанием ДМЭ до 30% (включительно) с сохранением основных эффективных показателей без значительной переделки двигателя Изменение свойств смесевого топлива можно скомпенсировать подбором регулировок топливной аппаратуры

- Добавка ДМЭ снижает температуру отработавших газов во всем диапазоне нагрузочных и скоростных режимов (до 10%), что снижает тепловую напряженность силовой установки

- Улучшаются экологические показатели дизеля с введением ДМЭ в топливо Снижается дымность отработавших газов во всем диапазоне нагрузочных и скоростных режимов в 1,2 3 раза (соответственно 10 и 30% ДМЭ в смеси), снижается концентрация оксвдов азота на 5 18% (при регулировках по оптимальной эффективной мощности)

- Работа дизеля на смеси с 30% ДМЭ при УОВ -3°п к в от оптимального по мощности снижает ЫОх на 29%, дымность на 62% (от уровня ДТ), СНсоответствует уровню ДТ Снижение мощности и экономичности наблюдается в пределах 3 4%

5 Доработаны блоки математической модели рабочего процесса и образования токсичных веществ, учитывающие изменение физико-химических свойств топлива при добавке в него ДМЭ Полученные регрессионные модели влияния добавки ДМЭ на основные эффективные и экологические показатели позволяют прогнозировать данные параметры дизеля в зависимости от состава смеси и регулировок топливной аппаратуры

6 Для применения ДМЭ в качестве добавки к ДТ с системой топливоподачи непосредственного действия рекомендуется Использовать смеси с содержанием ДМЭ до 30% (включительно), Обеспечить необходимые условия хранения и давления подкачки смесевых топлив, Организовать работу двигателя на меньших УОВ по сравнению с ДТ (1,5 2°п к в от ДТ для смеси с 30% ДМЭ) При наличие средств снижения СО УОВ может бьггь еще уменьшен (до -4,5 5°п к в при 30% ДМЭ), что позволит снизить уровень М9„ СН (до уровня ДТ), при сохранении низких показателей дымности Снижение экономических характеристик наблюдается в пределах 3 4%

7 Представленный способ применения ДМЭ улучшает экологическую безопасность дизеля, не снижает эксплуатационные показатели, не требует значительной модернизации двигателя, расширяет сырьевую базу автомобильных топлив

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Гвоздев А М Результаты испытания дизеля ВАЭ-341 на смеси дизельного топлива и диметилового эфира / В А Вагнер, А М Гвоздев // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. Машиностроение. Специальный выпуск Двигатели внутреннего сгорания» -2007 С 157-162

2 Гвоздев А М Улучшение экологических показателей дизеля путем добавки в топливо диметилового эфира / В А Вагнер, А М Гвоздев // Ползуновский вестник. - 2006. -№4. -С 33-38

3 Гвоздев А М Применение добавки диметилового эфира к дизельному топливу для улучшения экологических показателей двигателя / В А Вагнер, А М Гвоздев //Материалы международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии технического сервиса» Ч 1 / БГАУ -Уфа, 2007 -С 72-76

19

V

4 Гвоздев A M Использование диметилового эфира в качестве добавки к дизельному топливу / В А Вагнер, A M Гвоздев // Омский научный вестник -2006 -№5 (39) -С 81-83 5. Гвоздев A M Испытания дизеля BA3-341 на топливе с добавкой ДМЭ / A M Гвоздев //Расчет, диагностика и повышение надежности элементов машин межвузовский сборник научных трудов / Алт гос техн ун-т им ИИПолзунова -Барнаул, 2005 -Выпб -С 61-65

6 Гвоздев A M К вопросу о влиянии угла начала подачи топлива на выбросы окислов азота дизелем при использовании в качестве топлива диметилового эфира / В А Вагнер, A M Гвоздев // Совершенствование машин, дизелей и теплоэнергетических установок сборник научных трудов МГТУ-АлтГТУ / Алт гос техн ун-т им И И Ползунова -Барнаул, 2000 -С 217-219

7 Гвоздев A M Перспективы использования диметилового эфира (ДМЭ) в качестве моторного топлива / В А Вагнер, А В Вихарев, A M Гвоздев // Совершенствование машин, дизелей и теплоэнергетических установок сборник научных трудов МГТУ-АлтГТУ / Алт гос техн ун-т им И И Ползунова.-Барнаул, 2000 -С 219-223

8 Гвоздев A M Снижение эмиссии окислов азота при использовании в дизеле диметилового эфира / В А Вагнер, A M Гвоздев, И M Ковалев //Расчет, диагностика и повышение надежности элементов машин межвузовский сборник научных трудов / Алг гос техн ун-т им И И Ползунова. -Барнаул, 2000. -Вып 2 -С 22-27

9 Гвоздев A M Причины отсутствия сажи в отработавших газах дизелей, работающих на диметиловом эфире/В А Вагнер, A M Гвоздев, С В Шаповалова //Расчет, диагностика и повышение надежности элементов машин межвузовский сборник научных трудов / Алт гос техн ун-т им И.И Ползунова.-Барнаул, 2000 -Вып 2 -С 27-31

Подписано в печать 08 10 2007 Формат 60x84 1/16 Печать - ризография Уел п л 1,16 Тираж 100 экз Заказ 94/2007 Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии ЛР № 020822 от 21 09 98 года, ПЛД № 28-35 от 15 07 97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г Барнаул, пр-т Ленина, 46

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ В 9 ДИЗЕЛЯХ

1.1 Использование спиртов в ДВС

1.2 Использование синтетических жидких топлив в дизелях

1.3 Применение газообразного топлива

1.4 Растительные масла. Рапсовый метиловый эфир

1.5 Кислородосодержащие топлива и присадки

1.6 Выводы по главе

2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА (ДМЭ) В КАЧЕСТВЕ 32 МОТОРНОГО ТОПЛИВА

2.1 Свойства ДМЭ

2.2 Производство ДМЭ

2.3 Применение ДМЭ в качестве автомобильного топлива

2.4 Возможные типы топливных систем для работы на ДМЭ

2.5 Выводы по главе

3 ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СМЕСЕВОГО ТОПЛИВА (ДТ+ДМЭ) И 45 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДОБАВКИ ДМЭ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Влияние добавки ДМЭ на моторные и физические свойства смесевого 47 топлива

3.2 Теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельно- 64 го двигателя

3.3 Выводы по главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СМЕСЕВЫХ 83 ТОПЛИВ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

4.1 Экспериментальная установка

4.2 Моторные испытания двигателя

4.3 Оценка влияния смесевого топлива на работу двигателя методами per- 120 рессионного моделирования

4.4 Выводы по главе

На современном этапе развития науки и техники двигатель внутреннего сгорания (ДВС) остается основным типом привода для большинства мобильных и стационарных установок. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается. Для России так же характерно резкое увеличение автомобильного парка (соответственно парка ДВС) особенно за последние годы.

Современные автотранспортные средства являются мощными потребителями энергии. Этим во многом объясняются высокие темпы использования энергоресурсов, в балансе потребления которых ведущую роль занимают нефть и нефтепродукты. Так как нефть является невозобновляемым природным ресурсом, то необходим переход к ее более рациональному использованию, главным образом как сырья для химических и микробиологических производств.

В современных условиях все более возрастающую роль играют экологические проблемы. При значительном увеличении масштабов и росте темпов автомобилизации возникает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и человека последствиями, сопровождающими этот процесс.

Механизм воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду имеет ряд специфических особенностей по сравнению со многими отраслями промышленности. К таким особенностям относятся:

• массовость и постоянно растущие темпы процесса автомобилизации;

• широкий спектр отрицательных явлений, сопровождающих процесс развития автомобилизации;

• сложности значительного улучшения показателей экологической безопасности автомобиля в ближайшей перспективе;

• концентрация большого количества транспортных средств на сравнительно ограниченной территории и их массовое проникновение в зоны жилой застройки, трудность локализации неблагоприятных последствий (например, в России сейчас в городах сосредоточено 60-70% парка автотранспортных средств);

• хроническое отставание темпов развития дорожной сети от темпов автомобилизации;

• отсутствие эффективных средств снижения токсичности отработавших газов на многих транспортных средствах.

Сочетание этих и других факторов приводит к доминирующему воздействию автомобильного транспорта на окружающую среду.

Переход на дизельные двигатели, более экономичные и экологически чистые, лишь частично решает проблемы сохранения нефтяных ресурсов и охраны окружающей среды.

В ОГ дизелей содержится до 1200 различных химических соединений — продуктов неполного сгорания, частичного окисления и термического разложения топлива — в той или иной мере вредных для здоровья человека.

При использовании обычных углеводородных топлив нефтяного происхождения и атмосферного воздуха в качестве окислителя, ОГ дизелей в своем составе имеют продукты полного сгорания, неядовитые вещества (СО2, О2, Н20). Остальная часть ОГ — продукты неполного сгорания {СО, СХНУ, С20Н12) — продукты окисления примесей и присадок к топливу, окислы азота и т.д. Данные о составе ОГ дизелей представлены в таблице 1.1.

А нормы токсичности ОГ дизелей (действующие и планируемые) для США, Европы и Японии приведены в таблицах 1.2, 1.3 [1,88].

Из анализа табл. 1.2, 1.3 видно, что в мире существует устойчивая тенденция по ужесточению норм на выбросы вредных веществ с ОГ ДВС. В то же время известно, что фактические выбросы подавляющего большинства эксплуатирующихся российских дизелей не удовлетворяют ни европейским, ни американским нормам. Это требует интенсификации работ по совершенствованию рабочего процесса создаваемых двигателей, поиска путей по снижению токсичности двигателей находящихся в эксплуатации.

Таблица 1.1

Содержание основных компонентов в ОГ дизелей на режиме полной нагрузки (по Н.Н.Иванченко и В.И.Смайлису)

Компоненты ОГ дизелей •з Концентрация, г/м Удельные выбросы г/кВтч

СО 0.25—2.50 1.50—12.00

СХНУ 0.25—2.00 1.50—8.00

NОг 2.00—8.00 12.00—20.00 сажа 0.05—0.50 0.25—2.00 бенз-а-пирен С20Н12 0.2 10"—0.5 10"ь 1 10"6—2 10"6 акролеин 0.01—0.04 0.06—0.20 ад 0.10—0.70 0.40—2.50

Таблица 1.2

Нормы токсичности ОГ для США, Европы и Японии

Выбросы Американский цикл РТР75 Европейский цикл ECE15+EUDC Японский цикл 10.15

LEV ULEV Stag III Бензин и дизель 2000

Бензин Дизель

ЫОх, г/км 0,12 0,12 0,1 0,3 0,4

Частицы, г/км 0,05 0,025 0,04 0,04 0,08

СН, г/км 0,047 0,025 од од н/д

СО, г/км 2Д 1,06 1,0 0,5

Таблица 1.3 Нормы токсичности ОГ для Европы

Нормы токсичности ОГ СО, г/(кВт-ч) СН, г/(кВт-ч) NOx, г/(кВт-ч) Частицы, г/(кВт-ч) Дата введения (в Европе)

49-01 11,2 2,4 14,4 -

ЕШО-1 4,5 1Д 8,0 0,36 1995 г.

ЕШО-2 4,0 1,1 7,0 0,15 1996 г.

ЕШО-З 2,0 0,6 5,0 одо 1999 г.

ЕШО-4 1,5 0,5 3,5 0,08 2005 г.

ЕШО-5 1,0 0,5 2,0 0,05 2006.2009 гг.

Итак, мы видим, что при эксплуатации ДВС возникают две крупные проблемы:

• проблема сохранения невозобновляемых нефтяных ресурсов;

• экологическая проблема, связанная с загрязнением окружающей среды токсичными продуктами, выбрасываемые с ОГ ДВС.

Одним из путей решения этих вопросов является переход на использование в ДВС альтернативных топлив не нефтяного происхождения, при использовании которых можно снизить уровень выбросов вредных веществ с ОГ. Последнее особенно актуально для крупных городов и промышленных центров, где концентрация автомобилей (соответственно ДВС) на ограниченной территории особенно высока.

По мнению большинства экспертов на ближайшее десятилетие двигателем способным работать на топливах с различным физико-химическим составом будет дизель. И переход на новые виды топлива будет происходить в три этапа. На первом этапе будет использоваться стандартное нефтяное топливо, спирты, присадки водорода и водородосодержащих топлив, газовое топливо и различные их сочетания, что позволит частично решить проблему экономии нефтяного топлива. Второй этап будет базироваться на производстве синтетических топлив, подобных нефтяным, производимых из угля, горючих сланцев и т.д. На этом этапе решатся проблемы долгосрочного снабжения существующего парка двигателей новыми видами топлива. На третьем этапе — переход к новым энергоносителям и энергосиловым установкам (двигатели, работающие на водороде, использование атомной энергии и т. п.) [60].

Актуальность проблемы. Улучшение экологических показателей современного дизеля и экономия топлива, производимого из невозобновляемых ресурсов, являются важными задачами, решение которых может быть достигнуто применением альтернативных топлив. Одним из перспективных топлив, широко рассматриваемых в последние годы, является диметиловый эфир (ДМЭ). Применение ДМЭ позволяет снизить экологическое воздействие дизеля на окружающую среду и уменьшить потребление топлива нефтяного происхождения.

Целью диссертационной работы является: разработка методики и рекомендаций по использованию диметилового эфира в качестве добавки к дизельному топливу для улучшения экологических параметров дизеля при обеспечении высоких мощностных и экономических показателей. Для ее достижения необходимо решить ряд задач:

• оценить перспективность применения ДМЭ в качестве добавки в дизельное топливо;

• определить основные свойства смесевых топлив;

• определить максимальную долю добавки ДМЭ в дизельное топливо и условия подачи смесей с использованием системы топливоподачи непосредственного действия;

• провести экспериментальные исследования влияния добавки ДМЭ на экономические и экологические показатели работы двигателя;

• разработать математические зависимости для прогнозирования эффективных и экологических параметров дизеля, что позволит определить оптимальные регулировочные параметры, улучшающие экономические и экологические характеристики двигателя;

• выработать рекомендации по использованию ДМЭ как добавки к традиционному топливу для дизелей.

Научная новизна работы: показана возможность подачи готовой смеси диметилового эфира и дизельного топлива на дизеле ВАЗ-Э41 с использованием штатной топливной системы непосредственного действия; изучены основные свойства смесевых топлив; определены максимальная доля добавки ДМЭ и условия подачи смесей; теоретически и экспериментально показана возможность снижения вредных выбросов дизеля с сохранением основных мощностных и экономических показателей при использовании добавки ДМЭ; получена модель влияния смесевого топлива на основные показатели работы двигателя.

Практическая ценность: представлены рекомендации по применению ДМЭ как добавки в дизельное топливо для улучшения экологических показателей дизеля.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Двигатели внутреннего сгорания — современные проблемы, перспективы развития» (Барнаул, 2006), международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии технического сервиса» (Уфа, 2007), научно-практической конференции «Наука — городу Барнаулу» (Барнаул, 1999), на научно-практической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета (Барнаул, 1998-2006). В полном объеме диссертация обсуждалась на заседании кафедр «Детали машин» и «Двигатели внутреннего сгорания» Алтайского государственного технического университета. Результаты работы внедрены в ООО «СКБ АЗПИ» и ОАО «АлтайГАЗавто-сервис», а также используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов, лабораторных работ по дисциплинам «Теория ДВС», «Применение альтернативных топлив» и «Химотология» и в проведении научно-исследовательской работы студентов кафедры ДВС АлтГТУ.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 9 печатных работах.

Объем работы. Работа включает 149 страниц, 26 таблиц, 47 рисунков, список литературы из 99 источников. •

Положения, выносимые на защиту: результаты анализа по применению альтернативных топлив; расчетно-экспериментальные исследования по определению основных свойств смесевых топлив; результаты моторных испытаний дизеля BA3-341 на смесевых топливах и их сопоставление с результатами работы на дизельном топливе; модель влияния смесевого топлива на основные показатели работы двигателя; рекомендации по улучшению экологических показателей дизеля при работе на смесевых топливах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

Представленная работа посвящена решению важной научно-технической проблемы — использования нетрадиционных альтернативных топлив для улучшения экологических показателей дизеля. В рамках данной работы на основе литературных данных был проведен анализ использования альтернативных топлив в ДВС. Из всего ряда альтернативных топлив было выделено одно из наиболее перспективных — ДМЭ, позволяющее при сохранении основных эффективных показателей дизеля существенно снизить выбросы сажи и оксидов азота. Однако отличия физических свойств ДМЭ предопределяют сложности использования данного топлива в топливных системах непосредственного действия. В рамках данной работы проведен анализ способов применения ДМЭ в дизельных двигателях и выбран вариант использования ДМЭ — в качестве добавки к традиционному дизельному топливу. Этот способ использования ДМЭ является компромиссным вариантом, позволяющим без значительных переделок использовать традиционную систему топливоподачи непосредственного действия со значительным снижением выбросов сажи и оксидов азота при сохранении основных эффективных показателей дизеля. Проведены расчетно-экспериментальные исследования характеристик смесей дизельного топлива и ДМЭ. На основе литературных данных и определенных свойств смесевых топлив проведены теоретические исследования влияния добавки ДМЭ на работу дизельного двигателя и на его экологические показатели. Проведены моторные испытания на смесевых топливах, подтвердившие теоретические исследования и позволившие выработать практические рекомендации по применению ДМЭ в качестве добавки к традиционному дизельному топливу. Создана регрессионная модель влияния добавки ДМЭ на эффективные и экологические показатели дизеля.

При анализе данных проведенных исследований были получены следующие выводы и рекомендации:

1. Применение добавки ДМЭ в дизельное топлив является перспективным, так как позволяет снизить экологическое воздействие дизеля на окружающую среду и расширить сырьевую базу автомобильных топлив.

2. Представлена расчетно-экспериментальная методика по определению основных свойств смесевых топлив. Анализ полученных свойств смесей позволяет сделать вывод о возможности их применения в качестве топлива для дизеля с использованием традиционной системы топливоподачи непосредственного действия.

3. Смеси, содержащие до 35% ДМЭ, обладают достаточной стабильностью для их практического применения на автотранспорте. Стендовые безмоторные проливки ТНВД топливами различного состава позволили определить оптимальные давления подкачки, которые должны быть выше давлений насыщенных паров соответствующих смесей на 0,3-0,5 МПа.

4. Моторные испытания показали:

-Возможность использования смесей с содержанием ДМЭ до 30% (включительно) с сохранением основных эффективных показателей без значительной переделки двигателя. Изменение свойств смесевого топлива можно скомпенсировать подбором регулировок топливной аппаратуры. -Добавка ДМЭ снижает температуру отработавших газов во всем диапазоне нагрузочных и скоростных режимов (до 10%), что снижает тепловую напряженность силовой установки.

-Улучшаются экологические показатели дизеля с введением ДМЭ в топливо. Снижается дымность отработавших газов во всем диапазоне нагрузочных и скоростных режимов в 1,2.3 раза (соответственно 10 и 30% ДМЭ в смеси), снижается концентрация оксидов азота на 5. 18% (при регулировках по оптимальной эффективной мощности).

-Работа дизеля на смеси с 30% ДМЭ при УОВ -3°п.к.в. от оптимального по мощности снижает ИОх на 29%, дымность на 62%) (от уровня ДТ), СН соответствует уровню ДТ. Снижение мощности и экономичности наблюдается в пределах 3.4%.

5. Доработаны блоки математической модели рабочего процесса и образования токсичных веществ, учитывающие изменение физико-химических свойств топлива при добавке в него ДМЭ. Полученные регрессионные модели влияния добавки ДМЭ на основные эффективные и экологические показатели позволяют прогнозировать данные параметры дизеля в зависимости от состава смеси и регулировок топливной аппаратуры.

6. Для применения ДМЭ в качестве добавки к ДТ с системой топливоподачи непосредственного действия рекомендуется: Использовать смеси с содержанием ДМЭ до 30% (включительно); Обеспечить необходимые условия хранения и давления подкачки смесевых топлив; Организовать работу двигателя на меньших УОВ по сравнению с ДТ (-1,5.2°п.к.в от ДТ для смеси с 30% ДМЭ). При наличие средств снижения СО УОВ может быть еще уменьшен (до -4,5.5°п.к.в. при 30% ДМЭ), что позволит снизить уровень ЫОх, СН (до уровня ДТ), при сохранении низких показателей дымности. Снижение экономических характеристик наблюдается в пределах 3.4%.

7. Представленный способ применения ДМЭ улучшает экологическую безопасность дизеля; не снижает эксплуатационные показатели; не требует значительной модернизации двигателя; расширяет сырьевую базу автомобильных топлив.

1. Акобия Ш.Е. Перспективы снижения вредных выбросов при применении диметилэфира / Ш.Е.Акобия, Т.Н.Смирнова // Грузовик и автобус, троллейбус, трамвай. -1999.-№2.-С.27-29.

2. Арустамов Л.Х. Дизельные топливные насосы распределительного типа: учебное пособие / МГААТМ. -М., 1994. -80 с.

3. Балакин В.И. Топливная аппаратура быстроходных дизелей. / В.И. Бала-кин, А.Ф. Еремеев, Б.Н. Семенов. -Л.: Машиностроение, 1967. -298 с.

4. Батурин С.А. Физико-химический механизм и методика расчета результирующего сажевыделения в дизелях /С.А.Батурин, В.В.Макаров // Тру-ды/ЦНИТА.- С.82-93.

5. Батурин С.А. Физические основы и математическое моделирование процессов сажевыделения и теплового излучения: автореф.докт.дис./ С.А.Батурин -Л.: ЛПИ, 1982.-35с.

6. Болдырев И.В. Особенности сгорания углерода в цилиндре быстроходного дизеля / И.В.Болдырев -Труды НИИ, -1966,-№18.

7. Вагнер В.А. Основы теории и практика использования альтернативных топлив в дизелях.: дисс.докт.техн.наук. / В.А.Вагнер =Барнаул, 1995, -399с.

8. Вагнер В.А. Снижение дымности дизелей /В.А.Вагнер, А.Л.Новоселов, А.С.Лоскутов. Алт.краевое правление Союза НИО СССР. -Барнаул: Б.И., 1991.-140с.

9. Вальехо Мальдонадо Пабло Рамон. Применение раздельной подачи топлива растительного происхождения в малоразмерный дизель с целью улучшения его экологических показателей: Автореферат дисс.канд.техн.наук. -М., 2000. -21 с.

10. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных/Г.В.Веденяпин. -М.: Колос, 1967.-156 с.

11. Вингоградов Л.В. Применение газовых топлив в двигателях внутреннего сгорания / Л.В.Вингоградов, В.В.Горбунов, Н.Н.Патрахальцев-М.: Изд-во ИРЦ Газпром, 1996.-187 с.

12. Гейдон А.Г. Пламя, его структура, излучение и температура/ А.Г. Гейдон, Х.Г. Вольфгарт. -М: Металлургиздат,1959. -333с.

13. Гильмутдинов А.Т. Влияние углеводородного состава на стабильность системы бензин-метанол-вода / А.Т.Гильмутдинов, МЛ.Танатаров,

14. Ш.Гильмутдинова // Изв. вузов. Нефть и газ.- 1989,- № 7.- С. 43-46.

15. Гнатюк Е.В. Влияние физических свойств топлива на показатели работы дизеля / Е.В.Гнатюк, В.А.Тыртышников // Труды Сибирского автомобильно-дорожного института. 1973. Сб. 4 Вып. 41. -С.33-56.

16. Голубков JI.H. Результаты испытаний дизеля, использующего в качестве топлива диметиловый эфир / JI.H. Голубков, Т.Р. Филипосянц, А.Г. Иванов, А.Э. Ишханян // Автомобили и двигатели: Сб. научн. тр. / НАМИ, 2003. Вып. 231. -С. 41-51.

17. Голубков JI.H. Топливные насосы распределительного типа: учебно-практическое пособие / Л.Н.Голубков, A.A. Севастенко, М.В. Эмиль; -М.: Легион, 1998.-112 с.

18. Горбунов В.В. Экспериментальные исследования дизеля ЯМЭ-238 при его работе на смесевых топливах / В.В.Горбунов, Н.Н.Патрахальцев, А.М.Абелян // сер. Инженерные исследования / Вестник РУДН. -2003. -№1. -С.22-25.

19. Гороховский В.Н. Анализ чувствительности времени задержки воспламенения углеводородных топлив к вариации входных термохимических параметров / В.Н.Гороховский, А.М.Саламатин // Физика горения и взрыва,- 1990.- №4.-С. 61-66.

20. Грехов Л.В. Топливная аппаратура дизелей с электронным управлением : Учебно-практическое пособие / Л.В.Грехов -М: Легион-автодата, 2003.-176с.

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

22. Данилов А.М. Возможности экономии углеводородных топлив при помощи присадок / А.М.Данилов, Е.И.Золотухина, Л.А.Туманова // Двигателе-строение.- 1988.- № 9.- С. 30-31.

23. Демьянов Л.А. Многотопливные двигатели. / Л.А. Демьянов, С.К. Сарафанов. -М.: Воениздат, 1968. -104 с.

24. Диметиловый эфир — топливо и хладагент для дизельных авторефрижераторов / Жердев A.A., Глухов С.Д. и др. // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. Специальный выпуск, 2000. -182с.

25. Диметиловый эфир (ДМЭ) топливо 21 века для дизелей / Ю.Полиенко // Двигатель-97. Материалы международной научно-технической конференции / МГТУб Москва, 1997, 156 с.

26. Евич П. Технология и эффективность метилэфирного производства рапсовых масляных кислот на сельскохозяйственных предприятиях / П.Евич, З.Шедива. -Прага: ВУЗТ, 1994.

27. Звонов В.А. Оценка альтернативных топлив по полному жизненному циклу /В.А.Звонов, А.В.Козлов, А.С.Теренченко //Приводная техника. 2000, -№5.-С.24-29.

28. Злотин Г.Н. Работа двигателя ВАЗ на бензоэтанольных смесях / Г.Н.Злотин // Двигателестроение.- 1986.- № 3.- С. 7-9.

29. Иващенко H.A. Дизельные топливные системы с электронным управлением: учебно-практическое пособие / H.A. Иващенко, В.А. Вагнер, J1.B. Грехов: -Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2000. -111 с.

30. Иващенко H.A. Моделирование процессов топливоподачи и проектирование топливной аппаратуры дизелей: монография / H.A. Иващенко, В.А. Вагнер, J1.B. Грехов: -Барнаул -М.: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2002. -166 с.

31. Исследование рабочего процесса тракторного дизеля при работе на смеси дизельного топлива и рапсового масла / Басистый J1.H., Луай Ахмед, Олесов И.В., Шкаликова В.П. // Вестник РУДН. Серия: Тепловые двигатели. -1996. -№1. -С.30-36.

32. Ишханян А.Э. Улучшение экологических показателей дизелей путем использования в качестве топлива диметилового эфира: дисс. кан. техн. наук./ А.Э.Ишханян -М., МАДИ (ТУ), 2004.

33. Камфер Г.М. Научные основы эффективного применения топлив различного состава в автотракторных дизелях / Г.М.Камфер-М., МАДИ (ТУ), 2004.

34. Камфер Г.М. Расчетная оценка цетановых чисел спирто-топливных смесей / Г.М.Камфер, А.К.Болотов, С.А.Плотников //Сборник научных трудов

35. МАДИ. Улучшение показателей работы автомобильных и тракторных двигателей. -М.: Издание МАДИ.-1990.-203 с

36. Камфер Г.М. Расчет периода задержки воспламенения в дизелях с объемно-пристеночным смесеобразованием / Г.М.Камфер, В.П.Назаров, И.Ш.Аднан // Рабочие процессы автотракторных двигателей и их агрегатов.-М.: МАДИ, 1983.143 с.

37. Крутов В.И. Взаимосвязь физических свойств автотракторных топлив и их влияние на величину цикловой подачи дизеля /В.И.Крутов, В.А.Марков // Двигателестроение. 1987. -№11. -С.52-58.

38. Лавров H.H. Некоторые особенности высокотемпературного горения газа / Н.Н.Лавров, Н.А.Федоров // Газовая промышленность.-1973.№3,с.35-38.

39. Лиханов В.А. Опыт подачи метанола на впуске дизеля / В.А.Лиханов,

40. B.М.Попов // Двигателестроение.- 1986.- № 4.- С. 47-51.

41. Лиханов В.А. Работа дизеля на метаноле с двойной системой топливопо-дачи / В.А.Лиханов, В.М.Попов // Двигателестроение.- 1986.- № 8, -С. 47-50.

42. Лоскутов A.C. Исследование механизмов образования топливных окислов азота и сажи в цилиндре дизелей: дис. канд.техн.наук / А.С.Лоскутов. -Л. -1982.-298С.

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

44. Малов Р.В. Кинетика воспламенения и горения бинарных спиртовых топлив в дизелях / Р.В.Малов, И.В.Ксенофонтов // Двигателестроение.-1986.-№3.1. C.55-57.

45. Мамедова М.Д. Работа дизеля на сжиженном газе /М.Д.Мамедова -М.: Машиностроение, 1980. -149 с.

46. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей / В.А.Марков, Р.М.Баширов, И.И.Габитов-М.: Изд-во МГТУ, 2002. -376 с.

47. Марков В.А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей / В.А.Марков, В.Г.Кислов, ВА.Хватов -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997. -160 с.

48. Марков В.А. Топлива и топливоподача многотопливных и газодизельных двигателей / В.А.Марков, С.И.Козлов -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. -296 с.

49. Марченко А.П. Результаты исследования рабочего процесса и токсичности дизеля, работающего на топливах растительного происхождения / А.П.Марченко, А.Ф.Минак, И.А.Слабун и др. // Двигатели внутреннего сгорания. -2003. -№1-2. -С.33-40. . •

50. Марченко А.П. Сравнительная оценка эффективности применения Растительных топлив в дизельном двигателе / А.П.Марченко, А.Ф.Минак, И.А.Слабун и др. // Двигатели внутреннего сгорания. -2004. -№1. -С.46-51.

51. Марченко А.П. Токсичность отработавших газов двигателя при использовании топлив растительного происхождения / А.П.Марченко, А.Ф.Минак, И.А.Слабун и др. // Двигатели внутреннего сгорания. -2002. -№1. -С.22-25.

52. Математическое моделирование и исследование процессов в ДВС: Учебное пособие / под ред. В.А.Вагнера, Н.А.Иващенко, В.Ю.Русакова.- Барнаул.: Изд-во АлтГТУ, 1997.-203с.

53. Матиевский Д.Д. Применение топлива на основе рапсового масла в дизелях / Д.Д.Матиевский, С.П.Кулманаков, С.В.Лебедев и др. // Ползуновский вестник.-2006. -№4.-С.118-127.

54. Махов В.З. О признаках каталитического механизма действия антидымных присадок / В.З.Махов // Труды МАДИ, вып.92.-М.: МАДИ. -1975.

55. Мачульский Р.Ф. Дисперсность и структура дизельной сажи. В кн.: Токсичность двигателей внутреннего сгорания и некоторые пути их уменьшения. М.: Лаборатория нейтрализации и проблем энергетики автомобилей и тракторов ЦНИТА., 1966,с.206-219.

56. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей: Учебное пособие / К.А.Морозов -М., МАДИ. 1998. -84 с.

57. Новик Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф.С.Новик, Я.Б.Арсов. -М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. -304 с.

58. Обельницкий A.M. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости / A.M. Обельницкий, Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н.; под ред. A.M. Обельницкого. -М.: ИПО «Полигран», 1995. -272 с.

59. Отчет: Система питания биогазом электроагрегата АБ-4/220. Государственное малое научно-производственное предприятие «Агродизель». -М.:1993. -17с.

60. Патрахальцев H.H. Особенности применения в автотранспортном дизеле утяжеленных топлив с добавкой легких синтетических парафиновых углеводородов / Н.Н.Патрахальцев, В.П.Шкаликова // Двигателестроение, 1990, -№6, -С. 33-36.

61. Патрахальцев H.H. Расчетно-экспериментальное определение влияния переходных процессов в топливной аппаратуре дизеля на его динамические качества / Н.Н.Патрахальцев, А.З.Царитов, А.В.Костиков // Автомобильная промышленность. 2001, №4. -С 16-19.

62. Переоборудование, эксплуатация,, ремонт и техническое обслуживание газобаллонных автомобилей: (Справочное пособие) / А.П.Акимов, В.В.Гриднев, В.С.Макаров, В.И.Медведев. -Чебоксары, 1996. -368 с.

63. Перспективные автомобильные топлива.: Пер. с англ.- М.: Транспорт, 1982.-319 с.

64. Петраков Г.В. Перспективы применения в дизелях новых видов топлив: Обзорная инф. / Г.В.Петраков, П.И.Давыдов М., ЦНИИТЭИтяжмаш. 1985.-36с.

65. Поляков A.B. Применение диметилового эфира в качестве рабочего тела холодильных установок дизельных авторефрежираторов: Дисс. кан. техн. наук./

66. A.В.Поляков -М., МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001.

67. Предводителев A.C. и др. Горение углерода.-М.:Атомиздат,1978.-246с.

68. Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях / Н.Ф.Разлейцев. Харьков: Вища школа,1980. -169 с.

69. Рациональные способы конвертации дизелей грузовых автомобилей и автобусов на питание природным газом / Луканин В.Н., Хачиян A.C., Синявский

70. B.В., Шишлов И.Г., Федоров В.М., Хамидуллин Р.Х. // Двигатель 97. Материалы международной научно-технической конференции. -М.: МГТУ.1997, -С.125-126.

71. Розовский А.Я. Основные пути переработки метана и синтез-газа. Состояние и перспективы. / А.Я.Розовский // Кинетика и катализ, -№9,1999.

72. Семенов Б.Н. Многотопливные дизели / Б.Н. Семенов, H.H. Иванченко // Двигатели внутреннего сгорания: Межведомств. сб. -М.: НИИИНФОРМтяжмаш, 1971. № 4-714-14. С. 3-32.

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

74. Смирнова Т. Новое топливо для городского транспорта / Т.Смирнова, С.Захаров, И.Болдырев, С.Аникин // Двигатель. 1999, -№2. -С.42-43.

75. Ставров А.П. Исследование влияния физических свойств топлив на величину цикловой подачи топливного насоса типа НК-10 / А.П.Ставров,

76. A.Н.Лаврик, Г.М.Белозеров // Труды Челябинского политехнического института. 1981. Вып. 268. -С. 130-132.

77. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: справочник / Б.Н. Файнлейб. -Л.: Машиностроение, 1990. 352 с.

78. Филатов A.C. Исследование влияния добавки эфир-альдегидной фракции этилового спирта в дизельное топливо на показатели работы дизельного двигателя: Дисс. канд. техн. наук./ А.С.Филатов -Омск, СибГАДА, 2002.

79. Хачиян A.C. Применение спиртов в дизелях / А.С.Хачиян // Двигателе-строение.-1984.-№8.- С. 30-34.

80. Хичик Жозе Антонио Прогнозирование параметров рабочего процесса дизеля при использовании спирто-дизельных топлив: дисс. канд. техн. наук./ Жозе Антонио Хичик -Барнаул, АлтГТУ, 2005.

81. Чулков Г.В. Моторные топлива: ресурсы, качество, заменители. Справочник./ Г.В.Чулков-М.: Политехника, 1998. -416 с.

82. Шкаликова В.Н. Эксплуатационные материалы: топливо. / В.Н. Шкалико*ва.-М.:Изд-во Университета дружбы народов им. П.Лумумбы, 1984.-82 с.

83. Шкаликова В.П. Применение нетрадиционных топлив в дизелях /

84. B.П.Шкаликова, Н.Н.Патрахальцев -М.: Изд-во РУДН, 1993. — 64с.

85. Эсмаилзаде Эбрахим Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива диметилового эфира: дисс. кан. техн. наук./ Эбрахим Эсмаилзаде -М.:, МАДИ (ТУ), 2004.

86. D.Gill, H.Ofner and others. Produvition Feasible DME Technology for Direct Injection CI Engine // Speing Fuels and Lubricants Meeting. 2001-5-9-7, Orland. -7p.

87. Danies L.P.A., Bindon I.P. Mainfold explosions and other combstion phenomene in a low speed hydrogen-fueled spork ignition engine. The sue south Africas mechanical engeneer, vol. 26, January, 1976, P. 118.

88. Gill D., Ofner H. Dimethyl Ether a Clean Fuel for Transportation // SAE Paper 990959. SLAT 99. India. 6 p.

89. Gill D., Ofner H. Dimethyl Ether a Clean Fuel for Transportation. // SAE Paper 990059, 1999.-7p.

90. Hansen J.B. Large Scale Manufacture of a New Alternative Diesel Fuel from Natural Gas // SAE Paper 950063. International Congress and Expositin. Detroit. Michigan. 10 p.

91. J.E.Sinor. Dimethyl ether as a transportation fuel a stste-of-the-art survey // Consultants Inc. 1997. 84p.

92. J.Haggin. Chem. Eng. News. 1991. V. 69. No 29. P.20.

93. J.Kendall, K.P.Monroe, J.Am.Chem. Soc.,39,1802 (1917)

94. Kapus P., Cartellieri W. ULEV Potential of a DI/TCI Diesel Passenger Car Engine Operated on Dimethyl Ether // SAE Paper 952754. 1995.11 p.

95. Mitsuru Konno, Shuichi Kajitani, Mitsuharu Oguma, Toshiyuki Iwase. NO Emission Characteristics of a CI Engine Fueled with Neat Dimethyl Ether // International Congress and Exposition. Detroit. Michigan. 1999. SAE Paper 1999-01-1116. 8 P

96. Ofner H. Gas Based Fueles — An Alternative Approach to Clean Propulsion Technologies // 3rd Intern. Colloquium FUELS. 2001. Юр.

97. Ofner H., Gill D.W., Krotscheck C. Dimethyl Ether as Fuel for CI Engines — A New Technology and its Environmental Potential // SAE Paper 981158. International Congress and Exposition. Detroit. Michigan. 1998. 14p.

98. Ofher H., Tritthart P. Alternatives to Conventional Diesel Fuel — Strategies for Clean Combustion and Utilization of Resources // ISFL 2000 Intern. Symposium on Fuels and Lubricants. New Delhi. 2000. 14p.

99. P.Kapus, H .Ofner. D evelopment o f fuel injection equipment and combustion system for D1 diesels operated on dimethyl ether. SAE Paper 950062, 1995

100. S.A.Arrenius, Z.Phys. Chem., 1,285 (1887)

101. Sorenson S .C., M ikkelsen S.-E. P erformance a nd Emissions of a 0.273 L iter Direct Injection Diesel Engine Fuelled with Neat Dimethyl Ether // SAE Paper 950064. International Congress and Exposition. Detroit. Michigan. 1995. 1 lp.

102. T.Fleisch, P.C.Meurer. DME. The Diesel Fuel for the 21 Centure. Presented at AVL Conference "Engine and Environment 1995" Graz, Austria.

103. Yoshio Sato, Akira Nodo, Takashi S akamoto and Yuichi Goto. Performance and Emission Characteristics of a Dimethyl Ether Fueled Compression Ignition Engine Heavy Duty Vehicles // SAE Paper 2000-01-1839. 9 p.

104. Zhou Longbao, Wang Hewu, Jiang Deming, Huang Zuohua: Study of Performance and Combustion Characteristics of a DME-Fueled Light-Duty Direct-Injection Diesel Engine // SAE Paper 1999-01-3669/ 7p.

105. Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

106. Государственное образовательное учреждение высшего профессиональногообразования

107. АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

108. ИМ. И.И.ПОЛЗУНОВА» (АлтГТУ)шшflltöж