ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Влияние регулировочных, конструктивных и эксплуатационных параметров на экологию и экономичность дизеля.

Если существующий двигатель не удовлетворяет Правилам IMO, то ему не выдается сертификат о предотвращении загрязнения двигателем воздуха. Такой двигатель должен пройти дополнительные стендовые ис­пытания для доводки экологических параметров. Они включают исследо­вания влияния конструктивных изменений или регулировочных парамет­ров на вредные выбросы.
Значительное влияние на выбросы NOx оказывает угол задержки впрыска топлива. По данным фирмы МАН-«Бурмейстер и Вайн» впрыск топлива при 8° п.к.в. после ВМТ приводит к снижению выбросов прибли­зительно на 25 - 30% на различных нагрузках (рис. 5.3). Но при этом по­вышается удельный расход топлива - на 8~10% и увеличивается дым­ность на 2-5%. Таким образом, этот метод снижения выбросов на стен­дах завода может использоваться, если двигатель имеет запас по эконо­мичности, т.е. если он перекрывается допуском на величину удельного расхода топлива, а во время эксплуатации только для судов, работающих в местных акваториях, с жесткими экологическими требованиями.
Повышение максимального давления цикла), приводит к увеличе­нию массовых соотношений С02/С0 и Н20/Н2 в продуктах сгорания. Вследствие этого, увеличивается отдача энергии от продуктов сгорания в процессе расширения и уменьшается де. Например, при стехиометричес- ком составе топливовоздушной смеси и максимальной температуре цик­ла Tz = 2112> К повышение pz от 9 до 17 МПа приводит к увеличению

С02/С0 с 5,5 до 6,6 и к уменьшению де на 20 г/(кВт ¦ ч). Следовательно, целесообразны компромиссные решения при выборе pz в пределах допу стимых из условий прочности деталей дизеля, экономичности и необхо­димой токсичности. Увеличение потерь на трение при том несущественно влияет на де.
Подпись: де, %     п.к.в.  Рис. 5.3. Влияние угла задержки впрыска топлива на выбросы NOx и экономичность на различных нагрузках. + -25% Ne; Я - 50% Ne; к - 75% Л/е; х- 700% Ne  Повышение Tz увеличивает диссоциацию С02 и Н20 с образованием СО и Н2, вследствие чего увеличивается де. Поэтому желательно умень­шение Г2 при том же де.
В дизелях с ТК приме­нение охлаждения над­дувного воздуха умень­шает Т, что приводит к увеличению соотноше­ний С02/С0 и Н20/Н2, а в результате - к сниже­нию де. При этом уменьшается также ко­личество NOx в ОГ.
Величина объема цилиндра Vh влияет на теплоотдачу и трение в цилиндре. При умень­шении Ц, уменьшается де. При неразделенной камере сгорания КС от­мечено наиболее рез­кое изменение де в ма­ло и среднеразмерных дизелях, с Ц, от 25,7 до 2400 см3. Так, с умень­шением Ц, от 100 до 1,0 литра увеличивается де с 182 до 232 г/(кВт ¦ ч), т е. на 27%. Это объясняется тем, что в крупноразмерных дизелях объем КС более достаточен, чтобы топливная струя полностью образовалась и не столкнулась со стенкой КС. При разделенной КС, де больше, чем при не­разделенной КС, в среднем на 30%. Из приведенного анализа сделан вывод, что по топливной экономичности, при прочих равных условиях, более целесообразны конструкции дизелей с меньшим числом цилинд­ров и большим V/h, а это возможно при увеличении хода поршня и диаме­тра цилиндра Д.
С увеличением Д уменьшается де. Например, в дизелях с неразделен­ной КС изменение Д от 50 до 80 мм приводит к снижению де с 350 до 260 г/(кВт ч), а при Д = 140 мм - до 175 г/(кВт • ч).
Уменьшение де с увеличением Д объясняется уменьшением относи­тельной тепловоспринимающей поверхности КС. При этом уменьшается теплоотдача от газов в стенки КС, увеличивается температура в цилиндре к концу процесса сжатия, когда впрыскивается топливо, и улучшаются ус­


ловия его воспламенения и сгорания. Кроме того, при увеличении Д уве­личивается расстояние от центрально расположенной форсунки до сте­нок КС, что способствует мелкому распыливанию топлива и уменьшению образования жидкой пленки топлива на стенках.
В дизелях с Д = 400 мм и более с увеличением S/D значительно сни­жается де. Например, в дизелях с неразделенной КС и Д = 400 мм увели­чение S/D от 1,0 до 1,5 приводит к уменьшению де на 15 г/(кВт ч).
Причина заключается в уменьшении поверхностей F, образующих КС, к полному объему цилиндра Va при увеличении Va из-за увеличения S при Д = const. В рассмотренном случае увеличение S/D от 1 до 4 приве­ло к уменьшению Fc/Va сО,53доО,15.В результате уменьшилась относи­тельная теплоотдача в стенки КС. Изменение Vh при больших значениях этого параметра не оказывает существенного влияния на де.
В сравнении с дизелями с неразделенной КС, при разделенной КС намного больше теплоотдача в ее стенки, вследствие увеличенной пло­щади Fc. Однако на долю этого фактора приходится лишь небольшая часть увеличения де. В шесть раз больше потери энергии обусловлены тем, что во вспомогательных камерах при сгорании образуются большие количества СО и Н2, которые после поступления в основную КС медленно окисляются до С02 и Н20. В результате уменьшается степень отдачи энер­гии отчасти продуктов сгорания при ходе расширения.
Одна из причин повышения де при разделенных КС - увеличенная неравномерность распределения воздуха в КС. Вследствие этого, больше зон с недостаточным количеством воздуха при нормальном общем соста­ве топливовоздушной смеси. В итоге - меньшие значения соотношений С02/С0 и Н20/ Н2 в продуктах сгорания.
При работе дизеля с неразделенной КС дымность ОГ изменяется в за­висимости от угла опережения впрыскивания топлива. При прочих равных условиях эксперимента, когда угол опережения был уменьшен с 30 до 10° П.К.В., дымность, увеличилась с 2 до 3,5 единиц по шкале Bosch. Причина в том, что при уменьшении угла опережения уменьшилась температура пламени с 2400 до 2100 К. Следовательно, для уменьшения дымления же­лательно раннее впрыскивание топлива, а для уменьшения выброса NOx впрыскивание должно быть поздним. Однако, в последнем случае увели­чивается де. Чтобы уменьшить и дымление и выброс NOx, поддерживая также низкий уровень де, необходимо снабдить дизель топливоподающей аппаратурой, которая обеспечит впрыскивание топлива с большой скоро­стью и малой продолжительностью. В этом случае угол опережения впры­скивания топлива может быть небольшим.
Для большой скорости впрыскивания топлива необходимо очень вы­сокое давление начала впрыскивания. Экспериментально установлено, что оптимальное значение г\е может быть получено при давлении 150 МПа. При росте давления с 50 до 150 МПа г]е повышается на 28%, уменьшается дымность ОГ в 4,75 раза, выброс СН в 1,6 раза и выброс NOx в 8,1 раза.
Вследствие изменения условий смесеобразования и сгорания топли­ва в цилиндре при работе дизеля на различных скоростных и нагрузочных
режимах, меняются количе­ства выделяемых с отрабо­тавшими газами вредных компонентов. На рис. 5.4 приведена типичная картина эмиссии окислов азота судо­вым четырехтактным дизе­лем VASA32 (фирма Vartsila) при работе по винтовой и на­грузочной характеристикам.
Подпись:    Нагрузка, %  Рис. 5.4 Эмиссия окислов азота с отработанными газами судового СОД при работе на режимах нагрузочной (2) и винтовой (1) характеристик  Из сопоставления кривых для одних и тех же нагрузок видно, что CNOx при работе на винт в среднем больше на 20%, чем при постоянной ча­стоте вращения. Подобная картина характерна и для МОД.

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика