Підвищення еколого-енергетичної ефективності дизельного генератора регулюванням кута випередження впорскування палива

Abstract

Розглянуто вплив використання біодизельного палива на робочі процеси дизельного двигуна та його еколого-енергетичні показники. Процес впорскування палива має значний вплив на ефективність згорання паливно-повітряної суміші. В залежності від кута випередження впорскування, тиск та температура повітря в циліндрах двигуна під час впорскування палива змінюються. На період затримки самозаймання паливо-повітряної суміші впливають властивості палива та кут випередження його впорскування. Використання біодизельного палива потребує зміни значення циклової подачі палива та зменшення періоду затримки самозаймання паливо-повітряної суміші. Зміни фізико-хімічних властивостей суміші палив вимагають адаптації параметрів впорскування. Проаналізовано вплив біодизельного палива та його суміші з дизельним паливом на різні фази робочого циклу дизеля. Для аналізу виокремлено такі фази як впорскування, згорання і розширення, з періодом затримки самозаймання включно, період швидкого горіння, період повільного горіння і період розширення газів. Зазначається, що фізико-хімічні властивості біодизельного палива впливають на процеси впорскування, випаровування та горіння палива в циліндрах двигуна. Використання біодизельного палива потребує змін: діаметра крапель палива, що впорскується, далекобійності струменя палива, інтенсивності горіння та інших параметрів. Ці зміни зокрема впливають на тривалість кожної фази такту згорання і розширення. Регулювання вмісту біодизельного палива в суміші палив та зміна кута випередження впорскування дозволяє впливати на вказані процеси. Експериментальні дослідження виконано на дизельному генераторі з двигуном СМД-15Э за різних співвідношень дизельного та біодизельного палив у суміші. В результаті проведених експериментів визначено оптимальні значення кута випередження впорскування для різних сумішей палив. Після опрацювання результатів досліджень визначено необхідні значення зміни кута випередження впорскування в залежності від складу суміші палив з метою мінімізації енергетичних затрат на виконання корисної роботи.

The article examines the impact of biodiesel fuel usage on the working processes of a diesel engine and its environmental and energy indicators. The fuel injection process has a significant impact on the combustion efficiency of the fuel-air mixture. Depending on the injection advance angle, the air pressure and temperature in the engine cylinders during fuel injection change. The self-ignition delay period of the fuel-air mixture is influenced by the properties of the fuel and the advance angle of its injection. The use of biodiesel makes it necessary to change the value of the cyclic fuel supply and to reduce the auto-ignition delay period of the fuel-air mixture. Changes in the physical and chemical properties of the fuel mixture require adaptation of the injection parameters. The article analyzes the impact of biodiesel fuel and its mixture with diesel fuel on different phases of the diesel engine's operating cycle. For the analysis, such phases as injection, combustion and expansion are distinguished, including the period of auto-ignition delay, the period of rapid combustion, the period of slow combustion and the period of gas expansion. It is noted that the physicochemical properties of biodiesel fuel affect the processes of fuel injection, evaporation and combustion in the engine cylinders. The use of biodiesel fuel causes a change in the diameter of the injected fuel droplets, the range of the fuel jet, the intensity of combustion and other parameters. These changes, in turn, affect the duration of each phase of the combustion and expansion stroke. Regulating the content of biodiesel in the fuel mixture and changing the injection advance angle allows to influence the specified processes. Experimental studies were performed on a diesel generator with an SMD-15E engine at different ratios of diesel and biodiesel fuels in the mixture. As a result of the experiments, the optimal values of the injection advance angle for different fuel mixtures were determined. After processing the research results, the necessary values of the change in the injection advance angle depending on the composition of the fuel mixture were determined in order to minimize energy costs for performing useful work.