В работе представлены результаты расчета степени рециркуляции отработавших газов при работе дизеля размерности 4Ч 11,0/12,5 на компримированном природном газе.

Ключевые слова:дизель, газодизель, природный газ, рециркуляция отработавших газов, степень рециркуляции.

Применение компримированного природного газа (КПГ) в дизеле 4Ч 11,0/12,5 приводит к значительному повышению содержания оксидов азота в отработавших газах (ОГ) [1–5], поэтому необходимо решение целого ряда вопросов по организации рабочего процесса и снижения токсичности ОГ [6, 7].

Поскольку пока ещё нет единого универсального метода, обеспечивающего значительное снижение выброса с ОГ оксидов азота (NO_х) с одновременным уменьшением всего спектра токсичных компонентов, задача снижения токсичности ОГ может быть решена только за счёт применения мероприятий для конкретного типа дизельного двигателя [8].

С этой целью была разработана и исследована комплексная система снижения токсичности, включающая в себя применения в качестве моторного топлива КПГ и рециркуляции отработавших газов (РОГ). Принципиальная схема системы РОГ газодизеля представлена на рис. 1 [9–14].

Уравнение движения газа по впускной системе можно записать в виде:

Т_ρG_ρ + Т_оG_о + Т_гG_г = Т_sG_s,

где: G_о, G_г, G_ρ и G_s — соответственно, массовый расход всасываемого воздуха, КПГ, рециркулируемых газов и смеси, Т_о, Т_г, Т_ρ и Т_s — соответственно, температура всасываемого воздуха, КПГ, рециркулируемых газов при входе во впускной коллектор и смеси.

Для решения данного уравнения необходимо определить перепад температур во впускной системе [15–18].

Пренебрегая расходом дизельного топлива и представляя выражение степени РОГ через массовый расход воздуха во впускной системе , получим уравнение расхода рециркулируемых газов  [19, 20].

Рис. 1. Принципиальная схема РОГ дизеля при работе на КПГ: 1 — дизель; 2 — впускной коллектор; 3 — выпускной коллектор; 4 — рециркуляционный трубопровод; 5 — газовый смеситель; 6 — охладитель рециркулируемых газов; 7 –искрогаситель; 8 — заслонка; 9 — привод

Таким образом, с учетом уравнения движения газа по впускному коллектору получим зависимость степени РОГ с учетом изменения температуры во впускной системе газодизеля: . При этом погрешность подсчёта степени РОГ по данному уравнению не превышает 2 %.

Литература:

1.      Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184 с.

2.      Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 155 с.

3.      Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. С. 3–5.

4.      Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 5–8.

5.      Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.

6.      Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. С. 4–5.

7.      Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. С. 10–13.

8.      Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 151–154.

9.      Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 139–142.

10.  Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 142–145.

11.  Скрябин М. Л. Влияние применения природного газа на содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на номинальной частоте вращения в зависимости от установочного угла опережения впрыскивания топлива // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 101–104.

12.  Лопатин С. О., Скрябин М. Л. Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на объемное содержание и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от изменения нагрузки // Молодежная наука 2014: технологии, инновации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, молодых ученых, аспирантов и студентов. Пермь, 2014. С. 96–98.

13.  Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение эффективных показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 6. С. 19–21.

14.  Лиханов В. А., Гребнев А. В., Бузмаков Ю. Г., Скрябин М. Л. Улучшение токсических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе// Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 7. С. 6–7.

15.  Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.

16.  Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.

17.  Скрябин М. Л. Исследование эффективных показателей газодизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 312–315.

18.  Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения природного газа и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 315–318.

19.  Лиханов В. А., Лопатин О. П. Образование и нейтрализация оксидов азота в цилиндре газодизеля: Монография. — Киров: Вятская ГСХА, 2004. -106 с.

20.  Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.