Сравнителен анализ на качеството на разпръскване на различни видове биогорива

1. 
   Увод
   

Смесообразуването в дизеловия двигател се осъществява в края на сгъстяването и в началото на разширяването за много късо време, което съответства на 20 ÷ 40º завъртане на коляновия вал. При това смесообразуването по време съвпада с впръскването на гориво в цилиндъра и с развитието на процеса на горене. Приготвянето на качествена гориво-въздушна смес с равномерно разпределяне на горивото в горивната камера при тези условия е сложна задача.

За получаване на гориво-въздушна смес с нужния състав  е необходимо:

• 
  Формата на горивната камера строго да съответства на формата, количеството и направлението на горивните факли;
  
• 
  Да се създаде организирано движение на заряда в горивната камера, за да се осъществи достатъчно пълно и съвършено смесване на парите и капките гориво с въздуха;
  
• 
  При впръскването горивото да се разпръсква на капки с такъв размер, при който да се разпределя равномерно в обема на горивната камера и изпарява достатъчно пълно.
  

Струята на изтичащото под високо налягане от отвора на разпръсквача гориво се нарича горивен факел и се характеризира с дължината L и ъгъл на конуса на впръскване γ_ф. Вследствие на аеродинамичното съпротивление на въздуха горивният факел има капковидна форма, като ядрото постепенно се разпада в средната и външната зона на все по-ситни капчици.

Качеството на смесообразуването се определя от раздробяването на горивото на възможно най-фини капчици и от тяхното най-добро разпределение в обема на горивната камера. Раздробяването се подобрява с увеличаване на налягането на впръскване.

2. 
   Резултати и дискусия
   

Едно от основните качества на дизеловото гориво е неговият вискозитет. От вискозитета на горивото зависят качеството на разпръскването, дължината на горивния факел и качеството на дозиране на горивото в дюзата.

В статията е разгледано влиянието на добавянето на биогориво на основата на растително масло към конвенционалното дизелово гориво върху ъгъла на конуса и дължината на горивния факел, породено от различните физико–химични свойства на алтернативното гориво.

В настоящото изследване са използвани 3 вида биогорива от различни производители и конвенционално дизелово гориво.

Измерени са плътностите и вискозитетите на дизеловото гориво и смесите с различни биогорива и различно процентно съдържание. Стойностите са дадени в табл. 1.

Табл.1. Плътност и вискозитет на дизеловото гориво и смесите му с различни биогорива и различно процентно съдържание

Въз основа на данните от таблицата са построени графиките във фиг. 1:

Стендовите експериментални изпитвания са проведени при еднаква температура, поддържана в границите 20 – 22^о С. Използвани са два вида дюзи – с 3-отворов и 4-отворов разпръсквачи. При първата дюза налягането на отваряне на иглата е 16 MPa , а при втората 20 MPa.

Направени са снимки на момента на впръскване (фиг.3), от които след това са измерени съответните ъгли на конуса и дължините на факела. Получените данни са нанесени в табл. 2 и 3.



Фиг. 3. Снимка на момента на впръскване на горивото
Табл. 2. Ъгъл на конуса на факела на различни видове биогорива и различно процентно съдържание

	Ъгъл на конуса на горивния факел, γф/градуси
	Дюза 1	Дюза 2
Дизелово гориво	14.79	15.35
5% БДГ 1	14.04	15.21
10% БДГ 1	13.84	14.16
15% БДГ 1	13.37	13.42
5% БДГ 2	14.02	14.53
10% БДГ 2	12.50	14.22
15% БДГ 2	11.45	14.06
5% БДГ 3	14.13	15.11
10% БДГ 3	14.03	15
15% БДГ 3	13.67	12.88

Табл. 3. Дължина на горивния факел на различни видове биогорива и различно процентно съдържание

Въз основа на данните от таблиците са построени графиките във фиг. 3:

3. 
   Заключение
   

Направеният анализ на теоретичните изследвания и направените опитни изследвания с биогорива показват, че добавянето на естери в дизеловото гориво води до намаляване ъгъла на конуса на факела и увеличаване на далекобойността на струята, влошава качеството на разпръскване, а следователно и горивния процес.

С увеличаване на процентното съдържание на биогоривото се увеличават вискозитетът и плътността, което всъщност е и причината за влошаване качеството на разпръскване.

При ниско процентно съдържание на биогориво, стойностите са много близки до тези на чистото дизелово гориво, така че спокойно може да се добавят до 10 % биодизелово гориво без да се налагат конструктивни промени в двигателя.

4. 
   Литература
   

[1] Узунтонев, Т., Влияние на биодизеловото гориво върху основните параметри на горивоподаване при употребата му в стандартна горивна система, Сборник доклади на научна конференция на РУ „А. Кънчев” 2007, стр. 201 -206

[2] Маринов, Е., и др., Актуални проблеми при използването на биодизеловите горива, Трудове на научната сесия, РУ, 2002г.

Изследванията са подкрепени по договор