Показаны преимущества использования в дизельных двигателях многокомпонентных смесевых биотоплив — смесей нефтяного дизельного топлива с рапсовым маслом, метиловым эфиром рапсового масла и автомобильным бензином. Представлены результаты экспериментальных исследований транспортного дизеля типа Д-245.12С на этих топливах. Предложена методика определения оптимального состава многокомпонентных биотоплив. С использованием предложенной методики проведены оптимизационные расчеты состава таких топлив. Показано, что среди исследуемых биотоплив наилучшими экологическими характеристиками обладает смесь, содержащая 80% нефтяного дизельного топлива, 10% рапсового масла и 10% автомобильного бензина.
дизельный двигатель, камера сгорания, нефтяное дизельное топливо, рапсовое масло, метиловый эфир рапсового масла, бензин, смесевое биотопливо, экологические характеристики, токсичность отработавших газов.
1. Альтернативные биотоплива для транспорта
Неизбежное истощение мировых запасов нефти и других полезных ископаемых, постоянно возрастающий спрос на моторные топлива и необходимость удовлетворения всё более жестких требований к показателям токсичности отработавших газов (ОГ) автомобильных двигателей вынуждают двигателестроителей вести интенсивные поиски альтернативных энергоносителей для транспорта [1, 2]. В ряде стран для автомобильной техники уже достаточно широко применяются такие альтернативные топлива, как природный газ, сжиженный углеводородный газ (пропан-бутановые смеси), биотоплива (биодизельное топливо, биоэтанол). Проводятся исследования и по другим альтернативным топливам (синтетические топлива из различных сырьевых ресурсов, эфиры, газообразный и сжиженный водород, биогаз).
Среди альтернативных топлив наиболее привлекательны биотоплива, поскольку сырьевые ресурсы для их получения являются практически неисчерпаемыми. Моторные биотоплива находят все более широкое применение на транспорте, а также в сельском хозяйстве и в стационарных энергетических установках. При этом для легковых автомобилей, оснащенных двигателями с искровым зажиганием, наибольшее использование в качестве топлива получил биоэтанол, а для транспортных средств с дизелями — топлива, получаемые из растительных масел и животных жиров. Моторные топлива вырабатывают из различных растительных масел, но для условий средней полосы России наиболее привлекательны топлива, производимые с использованием рапсового масла (РМ) [3]. К топливам, получаемым из растительных масел, относятся чистые растительные масла, их эфиры (например, метиловый эфир рапсового масла — МЭРМ), смеси масел и их эфиров с нефтяными и альтернативными топливами, микроэмульсии на основе растительных масел, воды, спиртов или других альтернативных топлив [3, 4].
1. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания / А.А. Александров, И.А. Архаров, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. — М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2012. — 791 с.
2. Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. — М.: Изд-во МАДИ (ТУ), 2000. — 311 с.
3. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / В.А. Марков, С.Н. Девянин, В.Г. Семенов и др. — М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2011. — 536 с.
4. Марков В.А., Нагорнов С.А., Девянин С.Н. Применение смесевых биотоплив на основе метиловых эфиров растительных масел в транспортных дизелях // Безопасность в техносфере. — 2011. — № 6. — С. 26–33.
5. Савельев Г.С., Кочетков М.Н. Использование рапсового масла в качестве топлива в дизельных двигателях // Транспорт на альтернативном топливе. — 2009. — № 1. — С. 62–66.
6. Spessert B.M., Schleicher A. Einfluss von Biokraftstoffen auf die Abgas- und Gerauschemission kleiner Industriedieselmotoren // MTZ. — 2007. — Jg. 68. — № 3. — S. 212–221.
7. Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 376 с.
8. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. — М.: Мир, 1985. — 509 с.
9. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. — М.: Факториал Пресс, 2002. — 824 с.
10. Крутов В.И., Шаров Г.И. Управление турбопоршневыми двигателями по паретооптимальным функциям // Двигателестроение. — 1989. — № 9. — С. 19–21.
11. Кузнецов А.Г. Анализ критериев экономичности и токсичности работы транспортных двигателей // Двигателестроение. — 1996. — № 2. — С. 67–68.
12. Парсаданов И.В. Повышение качества и конкурентоспособности дизелей на основе комплексного топливно-экологического критерия. — Харьков: Изд-во ХПИ, 2003. — 244 с.
13. Марков В.А., Маркова В.В., Сивачев В.М., Сивачев С.М. Оптимизация состава смесевого биотоплива для дизельных двигателей // Безопасность в техносфере. — 2014. — № 6. — С. 19–30.
14. Оптимизация состава смесевого биотоплива для транспортного дизеля / Н.А. Иващенко, В.А. Марков, А.А. Зенин и др. // Безопасность в техносфере. — 2007. — № 5. — С. 22–25.
15. Фомин В.М., Атраш Р. Совершенствование показателей работы тракторного дизеля на смесевом биодизельном топливе // Тракторы и сельхозмашины. — 2013. — № 5. — С. 5–10.
