В процессе эксплуатации двигателя значительное внимание уделяется не только его эффективной, экономичной работе, но и выбросу отработавших газов в окружающую среду. В связи с этим все большую популярность набирает топливо, получаемое из возобновляемых ресурсов. Переход на биотопливо и масло для автотракторных дизелей в сельском хозяйстве сегодня является одним из самых перспективных направлений.
Применительно к условиям Российской Федерации биотопливо для автотракторных дизелей целесообразно производить из таких возобновляемых ресурсов:
- рапсовое масло (РМ);
- подсолнечное масло (ПМ);
- спирты (метанол, этанол);
- некоторые виды газов (биогаз, биоводород, метан).
Это объясняется экологичностью и сравнительной простотой получения биотоплива и масел моторных для автотракторных дизелей, невысокой стоимостью и приемлемой воспламеняемостью в камере сгорания дизеля. При его сгорании отмечается также снижение токсичности отработавших газов дизеля.
Растительное масло как топливо
В эксплуатации целесообразно использовать биотопливо в качестве экологической добавки к нефтяным дизельным топливам, так как в этом случае не возникает необходимости внесения изменений в конструкцию дизеля и его систем, изменения первоначальных регулировок по цикловой подаче, углу опережения впрыскивания и др. Объясняется это тем, что состав смеси должен обеспечивать свойства, близкие к свойствам нефтяного ДТ. В процессе работы дизельного двигателя имеет значение качество применяемого топлива, его состав, стабильность и влияние на показатели работы топливоподающей аппаратуры (ТПА). Внедрение таких технологий входит в зону ответственности главы механиков сельскохозяйственной техники, в том числе и в обязанности главного агронома в сельском хозяйстве.
Одна из основных проблем использования растительных масел, в частности, рапсового масла, как биотоплива для дизеля — их повышенная вязкость. Она оказывает существенное влияние на параметры процесса топливоподачи, впрыскивания и распыливания топлива, ухудшая качество протекания указанных процессов.
Многокомпонентное топливо
С другой стороны, снизить показатели вязкости можно за счет добавления спиртов в состав, получив многокомпонентное биотопливо. Спирты, прежде всего этанол (Э), при сгорании выделяют меньше экологически вредных веществ, чем нефтяное топливо. Основной недостаток этанола как топлива – вдвое меньшая теплотворная способность в сравнении с ДТ, что приводит к перегреванию автотракторных дизелей. Также относительно высокая электропроводность в совокупности с более высоким содержанием кислорода требует защиты деталей топливоподающей аппаратуры от коррозии. При применении чистого этанола возникает проблема смазки топливной аппаратуры. Поэтому при использовании спиртов инструкция по охране труда для главного агронома должна содержать соответствующие разделы по работе с альтернативными видами топлива.
Учитывая все эти факторы, предполагается целесообразным использование многокомпонентного биотоплива, в состав которого входит наряду с чистым дизельным топливом (ДТ) рапсовое масло (РМ) и этанол (Э). В таком случае вязкости рапсового масла и этанола взаимно дополняются. Вязкостные характеристики смесевых жидкостей возможно исследовать, используя теоретические подходы, основанные на описании взаимодействия компонентов смеси. Однако в полной мере получить теоретические формулы, описывающие вязкостные характеристики смесей РМ, Э и ДТ, практически невозможно ввиду сложности состава компонентов указанных топлив.
Использование биотоплива из масла
С целью проверки правильности теоретических предположений были проведены сравнительные испытания работы топливной аппаратуры. Применялись смеси рапсового масла холодного отжима, спирта этилового технического гидролизного по ГОСТ Р 55878-2013 и дизельного топлива марки Л-0,5-40 по ГОСТ 305-2013 различного состава. Исследование было проведено специалистами ФГБОУ ВПО «Вятский государственный университет» и УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия». Подробный отчет о проведенных исследованиях представлен в журнале «Главный агроном» за январь 2022 года.
Испытания проводились на стенде КИ-22210-02М-11 с электронной приставкой для регулировки топливных насосов высокого давления (ТНВД). Использовались серийные форсунки 455.1112010-50, устанавливаемые на дизеле 4ЧН 11,0/12,5 (Д-245.5S2), и топливный насос типа 4УТНМ. Снималась внешняя скоростная характеристика ТНВД в диапазоне от пусковой частоты вращения до частоты полного выключения подачи.
В процессе испытаний определялась производительность насосных секций, их цикловая подача. Кроме того, подсчитывалась неравномерность подачи топлива секциями ТНВД по известной зависимости. Полученные экспериментальные данные косвенно подтверждают предположения насчет целесообразности применения многокомпонентного биотоплива с точки зрения улучшения свойств суммарного топлива.
Смазывающие свойства РМ нивелируют агрессивное воздействие на топливную аппаратуру, эмиссия токсичных компонентов с ОГ заметно уменьшается. В первую очередь это относится к показателям дымности и выбросам других продуктов неполного сгорания топлива, которые уменьшаются при использовании биотоплива примерно в два раза. Одновременно происходит компенсация других эксплуатационных свойств топлива.
Использование многокомпонентных смесевых биотоплив на основе растительных масел, спиртов и дизельного топлива в сочетании с оптимизацией их состава позволит достичь требуемых показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов автотракторных дизелей, уменьшит использование невосполнимых природных ресурсов. С уверенностью можно сказать, что применение многокомпонентных составов биотоплива и масла для автотракторных изделий позволит скомпенсировать его отдельные отличительные свойства для дальнейшего применения в двигателях без изменения их конструкции и регулировок.
Ознакомиться с полной версией материала и другими публикациями вы можете, оформив подписку на журнал «Главный агроном» ИД «ПАНОРАМА».
