Работа двигателей на водотопливных эмульсиях. Однако многие из указанных топлив
 Скачать 37.06 Kb.
|
|
1й лист ВВЕДЕНИЕ В настоящее время в России ежегодно потребляется около 100 млн. тонн моторных топлив, производимых из нефти. При этом автомобильный транспорт является одним из основных потребителей нефтепродуктов и останется главным потребителем моторных топлив на период до 2040-2050 г.г. В ближайшей перспективе ожидается увеличение потребления нефтепродуктов при примерно постоянных объемах их производства и нарастающий дефицит моторных топлив. Эти факторы привели к необходимости реконструкции топливно-энергетического комплекса путем более глубокой переработки нефти, применения энергосберегающих технологий, перехода на менее дорогостоящие виды топлив. Поэтому одним из основных путей совершенствования двигателей внутреннего сгорания, остающихся основными потребителями нефтяных топлив, является их адаптация к работе на различных нетрадиционных топливах, к которым относят облегченные и утяжеленные нефтяные топлива, альтернативные (нефтяные) топлива, а также смеси указанных топлив. Сжигание этих топлив возможно как в двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (в бензиновых двигателях, приспособленных к работе на этих топливах), так и в двигателях с воспламенением от сжатия (в дизелях). Однако многие из указанных топлив плохо испаряются в условиях, характерных для процесса смесеобразования бензиновых двигателей, не всегда возможно их воспламенение в камерах сгорания двигателей с принудительным воспламенением при сравнительно невысоких температурах конца сжатия и узком диапазоне значений коэффициента избытка воздуха. Дизели более приспособлены к работе на топливах с различными физико-химическими свойствами. Сгорание нетрадиционных топлив в дизелях при высоких степенях сжатия и больших коэффициентах избытка воздуха более эффективно, чем в двигателях с принудительным воспламенением. При этом дизели отличаются от бензиновых двигателей лучшей топливной экономичностью и меньшими выбросами газообразных продуктов неполного сгорания (монооксида углерода, углеводородов, альдегидов) и углекислого газа (диоксида углерода). Поэтому при использовании указанных топлив в дизелях могут быть достигнуты необходимые показатели работы двигателя. Важной особенностью перевода дизелей на нетрадиционные топлива является возможность обеспечения требуемых эксплуатационно-технических показателей без изменения конструкции двигателя или при ее незначительных изменениях. Это позволяет организовать работу дизелей не только на традиционных нефтяных дизельных топливах, но и на нетрадиционных топливах (в том числе и на газообразных), т.е. обеспечить «всеядность» двигателей. Применение таких двигателей значительно облегчает решение вопросов снабжения транспортных средств топливом в реальных условиях эксплуатации и придает им большую автономность. Такие «всеядные» двигатели могут быть использованы в различных отраслях: в сельском хозяйстве, военной технике, малой энергетике, а также при освоении северных и северо-восточных регионов страны, в районах добычи и переработки нефти, природного газа, газовых конденсатов и попутных нефтяных газов, в высокогорных условиях и т.д. Для обеспечения «всеядности» дизелей необходимо организовать процессы топливоподачи, смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива с различными свойствами. Значительное влияние на работу дизелей оказывает протекание процесса топливоподачи. При переводе дизелей на нетрадиционные топлива может возникнуть проблема корректирования топливоподачи и последующих процессов их воспламенения и сгорания. В частности, при работе дизелей со штатной системой топливоподачи на легких топливах (облегченные нефтяные топлива, спирты, эфиры и др) наблюдается уменьшение массового часового расхода топлива и соответствующее снижение мощности двигателя. Другой проблемой является увеличение периода задержки воспламенения низкоцетановых топлив, приводящее к более жесткому процессу сгорания, большим градиентам нарастания давления, возрастанию максимального давления сгорания. Причем, снижение мощности дизелей и увеличение жесткости сгорания указанных топлив могут превышать их предельно допустимые значения. Поэтому для обеспечения требуемых показателей работы дизелей необходимо корректирование цикловей подачи и угла опережения впрыскивания топлива в соответствии с его физико-химическими свойствами. При использовании в дизелях газовых топлив, в частности, сжиженных и сжатых нефтяных и природных газаов, также возникает проблема их воспламенения и жесткого сгорания. Решение этой проблемы возможно путем подачи в двигатель запальной дозы дизельного топлива. В этом случае дизель, работающий на газовом топливе (газодизель), становится двухтопливным и называется газожидкостным двигателем. Причем, дозирование и фазирование подач альтернативного и дизельного топлив необходимо осуществлять с учетом режима работы двигателя при помощи соответствующих систем управления. В учебном пособии рассмотрены виды применяемых топлив, из физико-химические свойства и особенности управления топливоподачейи рабочим процессом «всеядных» дизелей (в том числе газовых и газожидкостных двигателей) при изменении свойств топлив. Представлены конструкции топливоподающей аппаратуры и систем управления «всеядных» двигателей, формирующих требуемые …………. ДОПИШИ Работа двигателей на водотопливных эмульсиях Применение ВТЭ для питания дизелей может осуществляться двумя путями: либо путем использования заранее приготовленной эмульсии, либо путем эмульгирования топлива непосредственно перед подачей в двигатель, например, на борту автомобиля. Каждый из вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Так, в первом случае необходимость модификации системы питания сводится к минимуму, в то время как организация эмульгирования топлива на борту автомобиля требует довольно существенного усложнения топливоподающей аппаратуры. Однако использование заранее приготовленной эмульсии проблематично из-за ее недостаточной стабильности, высоких температур застывания, ряда других факторов. Поэтому окончательный выбор схемы применения эмульсии определяется соотношением между технико-экономическими показателями процесса эмульгирования топлива на автомобиле и эксплуатационными качествами эмульсии. В последнее время в результате разработки простых и надежных диспергаторов предпочтение отдается ВТЭ непосредственно на борту автомобиля. В качестве бортовых диспергирующих устройств используются шестеренчатые насосы, гидрораспылители, ультразвуковые излучатели. В частности, получаемая последним методом эмульсия имеет мелкодисперсную (4-8 мкм) структуру, устойчивость которой обеспечивается введением эмульгаторов. Как отмечено выше, современные ВТЭ представляют собой сложные дисперсные системы, обладающие специфическими свойствами, значительно отличающимися от свойств базовых компонентов. Поэтому эффективность применения ВТЭ определяется типом эмульсии, ее составом и схемой организации эмульгирования. Большое влияние на показатели двигателя оказывает и способ подачи ВТЭ в цилиндры. Возможна подача топлива и воды в КС дизеля в виде ВТЭ через штатную систему топливоподачи. Такая схема подачи воды имеет ряд преимуществ: небольшие габариты системы подачи, устойчивая работа двигателя на режимах с частичной нагрузкой, небольшие затраты при ремонте и техническом обслуживании (при переходе с ВТЭ на ДТ необходимо в течение нескольких минут переводить двигатель на режимы с малой нагрузкой). Фирмой MTU (Германия) проведены исследования ряда многоцилиндровых дизелей (8, 12 и 16 цилиндров) серии 396 с подачей ВТЭ в КС. Работа этих двигателей на ВТЭ с 50 %-ным содержанием воды позволило снизить температуры цикла, эмиссию оксидов азота в среднем на 40 %, твердых частиц – на 50 %, монооксида углерода – на 80 % (Рис. 1.13). Причем, лучшие 40 результаты получены на режимах с частичной нагрузкой. Примененная схема подачи воды не повлияла на пусковые характеристики двигателя и его работу на режимах с пиковыми нагрузками.  Диаграмма уменьшения выбросов оксидов азота NOx, монооксида углерода СО и твердых частиц с ОГ дизелей серии 396 фирмы MTU при их работе на дизельном топливе (1) и на водотопливной эмульсии (2) с содержанием воды 50%. |