Оптимизация состава смесевого топлива для применения в тракторных дизелях

Введение (постановка задачи и актуальность). На сегодняшний день одним из разновидностей топлив, применяемых для дизельных двигателей, являются растительные масла, в частности рапсовое масло (РМ), получившее широкое применение. Основные физико-химические свойства РМ в чём-то схожи с дизельным топливом (ДТ), однако стоит выделить большую долю содержания кислорода, оказывающую влияние на интенсивность процессов сгорания топлива в цилиндрах дизеля. В связи с этим оптимизация состава смесевого топлива (СТ) с добавкой рапсового масла для применения её в дизелях является весьма актуальной. Цель исследования – оптимизация состава СТ применением регрессионного анализа полученных экспериментальных данных эффективных показателей работы дизеля.

Методология и методы. Для оптимизации состава СТ проведены исследования по определению относительных долей углерода, водорода, кислорода в РМ и СТ, стендовые испытания работы дизеля на ДТ и СТ с различной добавкой РМ, а также регрессионный анализ эффективных показателей.

Результаты и научная новизна. Определены зависимости эффективных показателей работы дизеля от содержания РМ в СТ. На основании полученных нагрузочных характеристик дизеля сделан вывод о том, что при увеличении среднего эффективного давления от 0,2 до 1,2 МПа, а также доли РМ в СТ от 0 до 80% приведёт к повышению эффективного удельного расхода топлива до 383–506 г/кВт∙ч и снижению на 14–28% эффективного КПД. Данные регрессионного анализа по оптимизации эффективных показателей определили максимальные значения критерия оптимальности D-optimum = 0,98–1,0 при добавках РМ в СТ от 45 до 50%.

Практическая значимость. Получено значение предельно допустимого состава СТ, содержащего 50–55% ДТ и 45–50% РМ, что обеспечивает на рассматриваемом дизеле максимальное соблюдение заданных условий оптимальности.

1. Уханов А.П., Уханов Д.С., Шеменев Д.А. Дизельное смесевое топливо: монография. – Пенза: РИО ПГСХА, 2012. – 147 с.

2. Васильев Е.А. Обзор существующих альтернативных топлив. В сборнике: Молодые исследователи агропромышленного и лесного комплексов – регионам / II Международная молодёжная научно-практическая конференция. – 2017. – С. 31–39.

3. Бирюков А.Л., Иванов И.И. Исследование характеристик топливной аппаратуры дизелей Д-243. Отчёт о НИР № 876-17 от 03.07.2017. – Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Н.В. Верещагина.

4. Керученко Л.С., Веретено И.В. Влияние добавок масел растительного происхождения на смазывающие свойства дизельного топлива // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2015. – № 4. – С. 29–32.

5. Потапов Е.А., Вахрамеев Д.А., Шакиров Р.Р., Давыдов Н.Д., Арсланов Ф.Р. Снижение содержания токсичных веществ в отработавших газах двигателя машинно-тракторного агрегата путём применения комплексных систем / Улучшение эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания: материалы X Международной научно-практической конференции «Наука – Технология – Ресурсосбережение»: сборник научных трудов. – 2017. – С. 14–17.

6. Miri S.М., Mousavi S.S., Ghobadian B. Effects of biodiesel fuel synthesized from non-edible rapeseed oil on performance and emission variables of diesel engines // Journal of Cleaner Production. – 2017. – Vol. 142.

7. Hellier P., Ladommatos N., Yusaf T. The infl uence of straight vegetable oil fatty acid composition on compression ignition combustion and emissions // Fuel. – 2015. – Vol. 143.

8. Takase M., Zhao T., Zhang M., Chen Y., Liu H., Yang L., Wu X. An expatiate review of neem, jatropha, rubber and karanja as multipurpose non-edible biodiesel resources and comparison of their fuel, engine and emission properties // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – Vol. 43.

9. Szabados G., Bereczky Á. Experimental investigation of physicochemical properties of diesel, biodiesel and TBK-biodiesel fuels and combustion and emission analysis in CI internal combustion engine // Renewable Energy. – 2018. – Vol. 121.

10. Марков В.А., Чайнов Н.Д., Неверова В.В. Оптимизация состава смесевых биотоплив с добавками растительных масел // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. – 2019. – № 2 (83). – С. 114–131.

11. Сапьян Ю.Н., Колос В.А., Сулейманов М.И., Кабакова Е.Н. Алгоритм допуска к производству и применению биологических видов моторного топлива / Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика М.Е. Мацепуро. – 2018. – С. 270–274.

12. Марков В.А., Девянин С.Н., Зыков С.А., Са Б. Исследование вязкостных характеристик биотоплив на основе растительных масел // Тракторы и сельхозмашины. – 2016. – № 12. – С. 3–9.

13. Плотников С.А., Бузиков Ш.В., Козлов И.С. Определение регулировочных параметров системы топливоподачи тракторного дизеля при работе на топливных композициях с добавками рапсового масла // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2018. – № 4 (40). – С. 133–138.