Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Математическое моделирование цикла малотоксичного спирто-дизеля с использованием шести параметров двойной функции И.И. Вибе

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование цикла малотоксичного спирто-дизеля с использованием шести параметров двойной функции И.И. Вибе"

КШЦСШЬ УШЗКРСИШ ДРУЫБЦ НАРОДОВ

На правах рукописи удк 621.436.038.001

ашини дыша лашара

¡ШШАТШШЗ^Е ШДЕЛИШШ ДЫША. ПАЛО ТОКСИЧНОГО СйИРКНДОЗШ С ШОДЬЗСВДМШ ИЗСТИ ПАРАМЕТРОВ

дво.щоп «унадш И.И.ШБВ

II.00.II - охрана окрулааде»» среда и рациональное

использование пркрсдак' ресурсов 05.04.02 - тепловые двигателя

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мс сква - 1993 г.

Работа выполнена на кафедре комбинированных двигателей внутреннего сгорания Российского Университета дружбы народов.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Научный консультант: кандидат химических, наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Р.В.Малэз, кандидат технических наук, стерший научный сотрудник В.И.Ерохов

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ).

Защита диссертации состоится " " Мй.9. 1993 г. в 15 час.30 мим. на заседании специализированного совета К №3.22.26 в Российском Университете дружбы народов по адресу: П7302, г.Москва, уя.Орджоникидзе, д.З.

С диссертацией можно ознакомиться а научной библиотеке Российского Университета друкбн народов (117198, г.Иосква, *л.Миклухо-Маклая, д.6).

Автореферат разослан * $ " аллелЛ, 1993 г.

.Н.Н.Патрахальцев

В.Н.Чистохвалов

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук, доцен

В.Н.Чистохвалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Шри-Ланка - одна из стран - импорте-г ров нефти, которая в то же время имеет обширные ресурсы для производства спиртов. Таким образом, в стране имеются широкие возможности для уменьшения расхода нефтяных дизельных топлив, путем частичной замены спиртом. Это позволит рационализировать использование природных ресурсов, уменьшить импорт нефти и уменьшить валютные расходы страны.

Основным видом транспорта для внутригородских и междугородных перевозок в стране является автомобиль, двигатель которого является источником загрязнения атмосферного воздуха вредными выбросами, что представляет актуальную социальную проблему. Применение в ДВС спиртового топлива позволяет решить не только энергетическую проблему, но и целый ряд экологических вопросов, связанных со снижением дымности и токсич- : ности ОГ.

Шри-Ланка как и многие развивающиеся страны не имеет своего производства двигателей. Именно поэтому все указанные проблемы должны решаться методами модернизационного изменения в конструкции топливных систем, то есть без значительных изменений в конструкции, а желательно и даже в регулировке существующих дизелей.

Одним из путей совершенствования топливной системы дизеля является включение в нее обратного клапана - клапана регулирования начального давления топлива (РИД). Топливная аппаратура (ТА) с РНЦ позволяет без существенной переналадки решить многие указанные задачи.

Таким образом, актуальная научно-техническая проблема Щри-Ланки - это снижение эксплуатационного расхода жидких нефтяных топлив, уменьшение токсичности и дымности выбросов путем добавки спирта к дизельному топливу.

Цель работы. Обосновать возможность разработки рекомендаций к организации рабочего процесса экономичного и малотоксичного спирто-дизеля путем математического моделирования рабочего цикла.

Научная новизна. Разработаны методика, алгоритм и программа для ПЭВМ анализа и синтеза рабочего цикла спирто-дизеля с

использованием шести параметров двойной функции И.Й.Вибе. Предложена методика оценки показателей токсичности и дымностй спирто-дизеля с использованием параметров функции И.И.Вибе. Разработана методика определения цетанового числа спирто-тоштвной эмульсии моторным методом.

Общая методика исследования. Для выбора схемного решения системы топливоподачи, а также выбора альтернативного топлива, проведены классификация, систематизация и анализ (с учетом условий Шри-Ланки) топливных систем, топлив и особенностей организации рабочих процессов дизелей на этих топливах. Применена методика теоретического определения физико-химических свойств смесей спирта с дизельным топливом. Проведен теоретический анализ влияния свойств смеси топлив на рабочий процесс спирто-дизеля.

При исследовании рабочего процесса спирто-дизеля применено математическое моделирование рабочих циклов. При физическом моделировании рационального цикла проведено- экспериментальное определение показателей токсичности и дымноста. Экспериментальные исследования проведены на моторной установке ВДТ-69 (148,5/11,5).

Практическая значимость. Разработанные методики анализа и синтеза индикаторных диаграмм позволяют с достаточной точностью определить основные показатели цикла дизеля. Предложенная методика оценки показателей токсичности позволяет сократить время исследований. Внедрение в практику двигателестрое-ния результатов разработки я рекомендаций по организации рабочего процесса с подачей спирта в цилиндры двигателя через клапан РНД позволит снизить расход дизельных топлив, с целью расширения топливных ресурсов, снизить дымность и токсичность ОГ. Разработанные методы и средства носят прежде всего модер-иизацяонный характер, то есть могут быть применены на дизелях без изменения их базовой конструкции.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях Университета Дружбы народов в 1991, 1992 и 1993 гг., научно-технических семинарах кафедры ВДВС.

г

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, указателя литературы и приложения. Диссертация содержит 'г>г страниц основного текста, 23 стр. иллюстраций, 5) таблиц и списка литературы ' из наименований.

содетшЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы и выбранного направления исследования, формулируется его цель, основные положения, которые выносятся на защиту,

В первой главе диссертационной работы проведен анализ методов и средств улучшения экономических и экологических качеств дизелей. Приводится вывод о том, что одним из известных методов улучшения экологических качеств дизелей является при- '• менение нетрадиционных более экологически чистых топлив. Для ■ Шри-Ланки наиболее подходящим альтернативным топливом является спирт. Целесообразный путем решения задачи для Д^и-Ланки яв- ; ляется модернизация существующей топливной аппаратуры.

Эксперименты для исследования рабочего процесса спирто-диэеля вызывают много трудностей, они дороги и требуют эначи- : тельного времени на их проведение. В связи с этим целесообразно использование математического моделирования циклов 'спирто-*< дизеля.

Для достижения указанной цели намечено решение следующих : задач:

1. Разработать рекомендации по организации рабочего процесса дизеля при сохранении принципов внутреннего смесеобразования (с минимальной переделкой в топливной аппаратуре).

2. Разработать методики, алгоритм и соответствующие программы для ПЭВМ для анализа и синтеза индикаторных диаграмм спирто-дизеля.

3. Разработать метод организации рабочего процесса спирто-дизеля с внутренним смесеобразованием на базе дизеля ИДГ—6®.

4. Провести анализ токсичности спирто-дизеля и разработать рекомендации по организации рабочего процесса.

Во второй главе проведен теоретический анализ возможности организации рабочего процесса спирто-дизеля. с внутренним смесей образованием. Проведено сравнение основных характеристик спир~

та с дизельным топливом. Разработана конструкция топливной аппаратуры для подачи в дизель смесевого топлива. В диссертации использован метод организации рабочего процесса спирто-диэеля с внутренним смесеобразованием по спиртовому и дизельному топливам, путем впрыска в цилиндр смеси топлив, причем спирт в этом случае подается через специальный обратный клапан, установленный у штуцера форсунки в линию высокого давления, а дизельное топливо подается к форсунке обычным способом от насоса высокого давления. Ввод спирта в ЛВД происходит между циклами впрыскивания, а затем смешанные топлива в очередном цикле впрыска подаются штатной форсункой в дизель.

Во второй главе разрабатываются методики анализа рабочего процесса дизеля и синтеза цикла (синтеза индикаторной диаграммы), приводится новая методика определения цетанового числа смесевого топлива, состоящего из несмешиваемых компонентов, а также методика определения периода задержки воспламенения с учетом реального цетанового числа топлива и, наконец в параграфе приводятся теоретический анализ экологических качеств спирто-дизеля. Принципиальная конструктивная схема системы подачи спирта приведена на рис.1. В процессе исследования изменялись конструктивные элементы нагнетательного клапана штатного топливного насоса высокого давления с целью увеличения расхода топлива через клапан РКЦ. В конечном итоге выбрана разгрузочная способность нагнетательного клапана, обеспечивающая подачу примерно 60% спиртового топлива по объему смеси топлив. Конструкция клапана РНД оформлена в виде единого узла, обеспечивающего еще в заводских условиях установку заданного неизменного ограничения хода клапана РНД. В качестве методики анализа индикаторных диаграмм выбрана методика, основанная на получении шести параметров двойной функции И.И.Вибе.

Дяя определения скорости активного тепловыделения используем уравнение [ср"

| шр

ТПр + 1 +

+ 6,9 Не). (т<1 + Я|21|1П-. ехр"6,9

Ч.

та+КП

Такой вид записи скорости активного тепловыделения подразумевает ее деление на сумму скоростей двух независимых процессов: 4

EpP.

ДТ

I

"X

б

гт

Pbc.I. Cxeua системы для подачп спирта dt

ftsc.2. Cxeua обработка вндиказсорних диаграмм

- скорость процесса тепловыделения, связанного со сгоранием топлива, предварительно перемешанного с окислителем, т.е. фазы формирования фронта диффузионного пламени (фаза взрывного сгорания);

- скорость тепловыделения при диффузионном сгорании.

В данной функции параметры, характеризующие фазу формирования фронта диффузионного пламени обозначены индексом "Рн, а фаза диффузионного сгорания индексом " d ". В целом суммарная 1фивая характеризуется тремя парами параметров или шестью параметрами двойной функции И.И.Вибе. А именно:

- продолжительностью соответствующей фазы, <р ;

- количеством тепла, выделяющегося в данной фазе, ^ ;

- характером сгорания в данной фазе, т .

На рис.2 приведена схема обработки индикаторных диаграмм. На характерной кривой скорости тепловыделения можно выделить ряд характерных точек:

Я5««- Угол от начала активного тепловыделения до достижения первого максимума скорости тепловыделения;

Чи) - продолжительность первой стадии сгорания (условно за окончание первой стадии сгорания принимается точка сопряжения ниспадающего участка после первого максимума с кривой диффузионного сгорания);

Фтг- угол от начала активного тепловыделения до достижения скорости тепловыделения второго максимума;

ЧМ ■ Фе - условная продолжительность процесса сгорания;

Доля топлива, прореагировавшего к моменту времени, соответствующему углу поворота вала ipw .

Таким образом, имеем следующие соотношения для нахождения коэффициентов двойной функции И.И.Вибе:

«и-Чр+Яа [J-e W J (i2)

Из условия* что к моменту Феи выделилось тепло в первой фазе Q и часть тепла диффузионной стадии,

Фс. = <Р* фр = 4>ш Яр + Яа = i

(3)

(4)

(5)

Иа постановки задачи

/

fiSsT

= о

|d<Pj

(7)

Ф = Чтг

Из условия наличия экстремума на кривой -^^(Ф)» производная от скорости тепловыделения имеет вид:

+ Wp

где: Wp и Wj - скорости фазы формирования фронта диффузион* ного пламени и диффузионного сгорания.

Если 4>m¿> <PW ;

Ла. = Г-йЫ_J ^ (9)

1.6,9 (rnd+OJ

Такое уравнение имеет устойчивое численное решение относительно ttid . После определения т а из уравнений (2) и (5) определяются и Яр .

Значение определяется анализом уравнения (7) в вид?

(8), численным методом. Анализ исходных уравнений позволил ус» тановить, что на значение наложено ограничение: '

й 9 fifia.] т<* +1

Я.ш> 1-е 6,9 К1 (Ю)

Задачей анализа рабочих циклов является накопление банка цанных, с тем, чтобы в дальнейшем использовать его для синтеза индикаторных диаграмм.

Таким образом, методика синтеза индикаторные диаграммы представляет собой по-существу обратный процесс метода анализа индикаторной диаграммы. Имея результаты расчета процесса сжатия, экспериментальным или расчетным образом определяется точка начала видимого сгорания. Используя шесть параметров двойной функции Вибе,синтезируем индикаторную диаграмму. Tanié величины как объем рабочего тела в конце впуска или b¡ начале сжатия, температура рабочего тела в начале такта сжатия, коэффициент остаточных газов, коэффициент наполнения, а также «re«» куцее давление Р и температура Т рабочего тела определяются по известный соотношениям.

При расчете процесса сгорания учитываются зависимости теплоемкости рабочего тела как от температуры, тек н от его химического состава. Дня определения откакения тепдоемкостеЯ была использована формула:

Расчет процесса сгорания как указано вше приводится с учетом угла опережения восшяыекегага, характера и средней скорости сгорания.

Для определения давления весь процесс сгорания разбивает» ся на небольшие участки 1-2. На каждом участке для определения 1-2. кспояьзуется уравнение с еестыз параметрам! двойной функции Вибе.

Для синтеза индикаторной диаграммы по кзвестгаш вести параметрам двойной функции И.И .Вибе, нужно иметь седьмой параметр, а именно начало видимого сгорания ели период задергав воспламенения при известном угле опережения впрцска топлива. Поскольку речь идет о работе со спжрто-дкзедьншя топииват разного состава, то целесообразно седьмой параметр определить либо в функция прямо от состава, топлива, либо от ц.ч., т.е. от основной характеристики дизельного топлива. Для определения величины ц.ч. в работе разработан специальный метод. Существо его заключается в том, что спнрто—тошс:вная эмульсия или сиесь дизельного топлива, со спиртом создается во время работы двигателя непосредственно в пинии высокого давления вблизи форсунки при подаче спирта через обратный кл&шш, так называемый клапан РЦЦ. По-суцесгву метод определенна ц.ч. является стандартным, т.е. ц.ч. сыесевого топлива опредвдяэт-ся по известной формула.

Благодаря подаче через клапан РВД можно осуществить оперативное изменение как исследуемого топлива, так я эталонного топлива (смеси ос -ыеталнафтанина с цетаноы), что повышает производительность работы и их эффективность. Было показано, что при подаче топлива через клапан РИД и определении ц.ч. стандартным и разработанным методой, ц.ч. гри ис~ пользовании клапана РВД оказывается несколько завышении*. Очевидно, что здесь влияние оказывает качество распиливания топлива. В работе было проведено экспериментальное исследование таких альтернативных топлив, как спирт, а такие синтети-

К - 1,259 -ь 76.7 - 0,005 + 0.0372}.х

ос

Ш)

т

ческие парафиновые углеводороды в сиеся с дизельным топливом от 10-40% и показано, "что благодаря влиянии РВД отклонение величины ц.ч. в этих условиях может достигать единицы. В ре» зультате исследования получена расчетная формула определения фактического ц.ч. с помощью поправочного коэффициента.

Расчет периода задержки воспламенения в работе проведен по соотношению:. ^

. TI = сРрП-е ** -ш3 (12)

где: С к И - постоянные коэффициенты; Е - энергия активации, f(P/K Моль; Тр- абсолютная расчетная температура, К.

Для определения постоянных коэффициентов С, 11 , Е проводятся обработка трех индикаторных диаграмм с разным углом опережения взыска топлива при разном угла начала впрыскивания. В результате решения трех уравнений для определения периода

задержки воспламенения, получается уравнения для определения с'п •Е: z

[fe^t^Vil^J0'216 <I3>

П - (14)

" I p*

^ (15)

С = т,рГ • е Е/^.1о3

В результате экспериментального исследования получено, что показатель С изменяется в пределах 2,8 - I,9 при изменении количества спирта,поданного через РИД от 0 до 40%, показатель

П изменяется от значения 1,4 до 0,6, а Е в пределах от 4000 до 10000 ВДК/КМоль.

В результате, зная фактическое ц.ч. смесевого спярто-дизельного топлива, можно определять седьмой параметр - период задержки воспламенения, необходимый для расчета цикла сгтирто-дизеля.

Во второй главе проведен также теоретический анализ экологических качеств спирто-дизаля. В теоретическом анализе, посвященном экологическим качествам спиото-дизеля,показано, что применение в качестве топлив спиртов должно способствовать

Снижению выброса сажи и окислов азота. Предполагается, что явление вторичного распиливания при впрыске спирто-топливной эмульсии компенсирует часть неисправности топливной аппаратуры. Применение методов подачи спирта через клапан РИД компенсирует ухудшение технического состояния ТА, содействует снижению выбросов сажи и твердых частиц. При сжигании спиртового топлива; когда сакеобразование уменьшено, теплоиспользо-вание при прочих равных условиях должно возрастать, т.е. процесс с меньшим сажеобразованием является более экономичным. Снижение сажеобразования в 2 раза способствует уменьшению расхода топлива на 2-Ъ%. Совершенствование экономических показателей двигателя с применением спирта, как правило, сопровождается снижением выброса СиМОх.

Если принять, что термодинамическими принципами организации оптимального процесса является стремление к максимальным средне-массовым температурам в цилиндре при минимальной неравномерности температурного поля, го работа на смесевом топливе должна привести к снижению выброса Ыох. В основе сгорания спиртов без сажеобразования лежат особенности строения их молекул. Наличие гидроксильных групп (ОН) придает молекулам спирта ионные свойства. Возможно, что такие молекулы менее склонны к кинетическому взаимодействию между собой. Отсюда можно сделать вывод, что уменьшение вероятности столкновения углеводородных молекул между собой способствует снижению сажеобразования. Таким образом, причинами пониженного сажеобразования при сгорании стерта является более равномерное с< по КС, понижение температуры смеси и поляризация молекул. Более равномерные поля по КС являются следствием механизма распиливания спирто-топливной эмульсии, Для обозначения процесса смесеобразования-сгорания при использовании СТЭв качестве наиболее вероятного можно принять процесс микровзрывов капель, окруженных топливом, так называемое вторичное распиливание топлива.

В третьей главе приводится описание экспериментальных установок, методик проведения исследований и оценка величин погрешности измерения. Для решения поставленных задач с целью создания банка данных для проведения синтеза индикаторных диаграмм, проверки адекватности'математической модели, а также изучения рабочего процесса дизеля, были проведены эксперимен-

Ю

тальные исследования с вводом спиртового топлива в цилиндр дизеля, при этом использовалась моторная установка на базе ИДГ-69, оснащенная индикатором, сакемером и другой измерительно - регистрирующей аппаратурой.

Исходными данными, кроме таблиц значений давления газов и.угла поворота,являются параметры двигателя и характеристики топлив. В результате обработки индикаторных диаграмм на ПЭВМ вычисляется - среднее индикаторной давление, 91 -

средний индикаторный расход топлива, *Ц - индикаторный КПД, а также другие показатели и шесть параметров двойной функции Вкбе. После обработки, полученные результаты представляются в виде таблицы, либо рисуются графики с использованием программы

В главе пройдена оценка абсолютной среднеквадратичной и относительной среднеквадратичной погрешностей. Результаты раб-чета погрешности измерения приведены в таблице, где показано, что относительные ошибки измерений наиболее важных показателей рабочего процесса не превышают 1,5$.

В четвертой главе диссертации приводятся результаты экспериментального исследования рабочего процесса спирто-дизеля. Исследование проводится как по показателям экономичности я мотцности, так и по показателям токсичности.

Эксперименты проведены при условии сохранения постоянства энергоемкости цикловой подачи топлива, постоянства угла опережения впрыска топлива. При этом, содержание спирта в смеси с дизельным топливом составляло 0, 10, 20, 30 и 40$ объемных. Исследование показало, что добавка 10$ этанола к дизельному топливу приводит к уменьшению периода задержки воспламенения, несмотря на уменьшение расчетного цетанового числа, очевидно, благодаря улучшению смесеобразования (вторичное распиливание топлива). При большем содержании спирта в смеси угол задержки воспламенения увеличивается, сгорание происходит с повышенной «есткостыо, но перенос его на линию расширения приводят к уменьшению максимального давления цикла.

Характеристики теплоиспользования ^ и особенно скоростей теплоиспользования (¿^ /¿Ч) дизеля и спирто-дизеля (рис.3) существенно отличаются друг от друга.

Как видно из характеристик, для вихрекамерного дизеля я спирто-дизеля характерным является наличие двух максимумов

и

(S

О о О ООО JO Ч м

vö -+CU

• -с ~о *

о О о о

If) sj- f) го

S3

о

г й

г

! /

1

ю

5

п

о &

о

а

s .

S

§ s

з

CD (Й Я

ta я

S §

о «s я M

ГО h

Я ■О"

О

s

0Е>

9- О

ю О

Ö"

«

о о о" О

5

и Ыр %

Ж toM¿

л

ca — ■CM

d ■к gífe-

с в И —»

<0 о w a ё

и> о

о

cu

о со M

о

V«

К)

3

8

8 о к о

§ о » «

К О

9 5 61 g

ts н к «

ts в 6<

g Во, о о о и о. w a

а ж о

л

Kl .

о £

кривой (d^ / df ) = f ( Ч> ). С ростом содержания спирта в топливе растет интенсивность сгорания, особенно в первой фазе, что связано как с улучшением подготовки горючей смеси в период индукции, так и с увеличением периода задержки воспламенения. Индикаторные и другие показатели спирто-дизеля также существенно зависят от содержания спирта в смесевом топливе. Увеличение спирта до 4U& приводит к росту жесткости сгорания почти в 2 раза, а скорости теплоиспользования - в 3 раза. Достижение максимумов Р; , \l и f{, i , получено при содержании спирта в топливе около 25%. Увеличением угла опережения впрыска можно повысить , причем при более высоком со-

держании спирта, однако это приводит к чрезмерному возрастанию жесткости и максимального давления. Очевидно, что возрастет в этом случае и содержание окислов азота в ОГ.

Экспериментальные индикаторные диаграммы работы дизеля й спирто-пиэеля обработаны с получением шести параметров двойной функции И.И.Вибе (рис.4). Характеристики показывают, что по мере роста содержания спирта в топливе происходит уменьшение количества тепла, использованного в первой фазе сгорания, что связано, возможно, с переносом процесса сгорания за ВОТ, на линию расширения. Уменьшение Я.Р не противоречит росту ( /А Ч> ) , (dp / г1ф )fflQ)t , pz и Гтах , так как сопровождается уменьшением продолжительности (Рр первой фазы, т.е. интенсивность теплоиспользования в целом растет.

Накопленная при анализе экспериментальных циклов информация была систематизирована в виде сглаженных характеристик, которые используются в виде исходных данных при синтезе индикаторных диаграмм. Причем, предварительным расчетом циклов по шести параметрам функции И.И.Вибе показана достаточная сходимость результатов с экспериментом (отклонение расчетных показателей от экспериментальных не превышало 2-356).

Практическая задача синтеза циклов заключается в отыскании оптимального содержания этанола в смесевом топливе (критерием оптимальности в данном случае является максимум среднего индикаторного давления Pi ). Моделирование рабочих циклов проведено с использованием расчетного начала сгорания по величине фактического цетенового числа и показано, что шмй Pi max достигается при содержании спирта 25-2856. Такой оптимальный цикл характеризуется следующими показателями: ТЦ ■ 28JS, Р: - 0,44 МПа, « 245 г/кВТ.ч, Р* « 6,2 MIIa,Twox -1460 К и т.д. '3

'3,89 -Верен--

Сы0,4 ( Чр)

а.

\/

л.

25 (СмскУМу 4300*0

/

/

Сно^ 600

500

400

В - qp+^•75 = o

400 500

300

л

600

8

В)

еЗ Бот

ч

[Сыо*Ьео[Т1]-7оо=о

\ в-пго

^(640,45 СТ11

боо

6,3=о

4-00

0,ОЗССнОх)+ »35

" I

0,/4 0,15

Ю 14

0,16 ИГ

0,17

н/с

чме

и

Рис.5. Показатели токсичности и дшности спирто-дизеля:

а - зависимость дышости (В) и выброса НОх (С^)

01 содержания спирта (Сп) в топливе; б,в - зависимости данности (В) и токсичности ((Ц) . от состава топлива (Н/С) и особенности рабочего процесса (Т^); г - зависимость дойности .(В) и зоксичнооти (С^) от параметра ( си ) двойной функции Вибе И.И,

а

При физическом моделировании оптимального и других циклов работы спирто-дизеля были определены показатели дымности и токсичности (по окислам азота) ОГ спирто-дизеля. При добавке 40^ спирта лымность ОГ снижается в 2,5 раза и на 40-45$ уменьшается концентрация окислов азота. По результатам исследования выявлены связи показателей дымности и токсичности с составом топлива и с характеристиками сгорания. При этом наиболее информативными параметрами является состав топлива (Н/С), период задержки воспламенения ( "С I ), а также количество тепла, вьщелившегося в начальной фазе сгорания ( Тр ). В работе получены ряд эмпирических зависимостей, связывающих показатели дымности и токсичности с указанными параметрами (рис.5). Таким образом, используя методику синтеза оптимального цикла дизеля и зная свойственные такому циклу характеристики сгорания, можно провести оценку показателей дымности-и токсичности отработавших газов спирто-дизеля. Окончательное суждение о показателях дымности и токсичности можно сделать при экспериментальной реализации расчетного цикла, оптимизированного по показателям ТЧ и •

Основные выводы и рекомендации

1. Разработана методика анализа рабочего цикла спирто-дизеля на основе шести параметров двойной функции И.И.Вибе. Методика основана на обработке экспериментальных индикаторных диаграмм спирто-дизеля и предназначена для накопления банка данных по зависимостям шести параметров'двойной функции И.И. Вибе от состава смесевого топлива, подготовленного в линии высокого давления перед форсункой, благодаря вводу этанола в ЛВД между циклами впрыска через специальный обратный клапан -клапан регулирования начального давления (РНД)..

2. Разработана методика синтеза рабочего цикла спирто-дизеля на базе интегрирования двойной функции И.И.Вибе с использованием банка данных по шести параметрам И.И.Вибе, накопленных экспериментальным путем. При реализации разработанной методики использован седьмой параметр - период задержки воспламенения, определяющий начало активного тепловыделения.

3. Предложены эмпирические зависимости для определения периода задержки воспламенения с учетом состава топлива, оп-

ределяющего его цетановое число. Полученные зависимости применимы для определения начала сгорания при математическом моделировании рабочих циклов спирто-дизеля с вводом спирта в дизельное топливо в линию высокого давления вблизи форсунки через клапан регулирования начального давления (РНД).

4. Разработана методика определения моторным методом цетановых чисел смесевых спирго-дизельных топлив, учитывающая особенности топливоподачи при вводе спирта в дизельное топливо через клепан РНД. основании результатов экспериментов получены эмпирические зависимости, связывавшие фактические цетановые числа с расчитанными по составу смесевого топлива,

5. Математичёским моделированием рабочих циклов спирто-дизеля проведена оптимизация состава топлива, обеспечивающего получение максимальных индикаторных КПД и среднего индикаторного давления. Показано, что для данного вихрекеыерного дизеля при номинальной энергоемкости подачи топлива и при неизменном угле опережения впрыска оптимальным является содержание в сме-севом топливе 25-28% объемных этанола.

б/Экспериментально исследованы показатели дымности и токсичности выбросов спирто-дизеля при разном составе смесевого топлива. Показана возможность после сравнительно простой модернизации дизеля использовать этанол как альтернативное топливо в смеси с дизельным топливом в количестве 25-28& объемных от всей подачи. Показано, что при реализации оптимального по р^ цикла спирто-дизеля достигается снижение дымности отработавших газов в ^ 2,0 раза и уменьшение выбросов окислов азота на

7. По результатам экспериментальных исследований предложены эмпирические зависимости показателей дымности и токсич-' ности выбросов спирто-дизеля от характеристики сгорания, выраженной одним из шести параметров двойной функции И.И.Вибе.

IS.G4.93r.;

Объел 1и» л,

Тип.. 100 Зак 243

щ;п. Р/лД, ОР^иОйчЦз'Ё. 3