Скоростные характеристики

Как известно [3], внешней скоростной характеристикой называют зависимость от частоты вращения эффективной мощности N_e, эффективного крутящего момента M_e, часового G_т и удельного эффективного расхода g_e топлива при положении рейки топливного насоса, соответствующей максимальной подаче топлива у дизеля.

Рис. 1. Зависимость мощности двигателя от оборотов коленчатого вала: 1) без добавки в топливе; 2) с присадкой в топливе

Для получения полноты картины изменений тягово-мощностных показателей двигателя рассмотрим кривые изменения крутящих моментов двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, которые представлены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость крутящего момента двигателя от оборотов коленчатого вала при снятии внешней скоростной характеристики

Отметим, что при испытании двигателя без добавки в моторное топливо наибольший крутящий момент наблюдался при частоте вращения 1620 мин^-1. Это объясняется не оптимальностью процесса сгорания топлива на этой частоте вращения при положении рейки, соответствующей полной подаче топлива, т.е. выходом за предел дымления. Поскольку перед испытаниями топливная аппаратура дизеля подвергалась ремонту и настройке, этот факт объясняется общим износом двигателя Д-240.

Как видно из рис.2, изменения величины крутящего момента после введения добавки в период испытания (15 часов) практически не происходит, т.к. небольшая разница в показаниях момента укладывается в стандартную погрешность испытания.

Оценка экономической составляющей испытаний выполнялась путем построения экспериментальной зависимости удельного эффективного расхода (g_е) топлива от частоты вращения (n_к.в.) коленчатого вала. Полученная в результате снятия внешней скоростной характеристики зависимость представлена на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость удельного эффективного расхода топлива от частоты вращения вала двигателя при снятии внешней скоростной характеристики

Из анализа полученных зависимостей (рис.3) следует, что изменения удельного эффективного расхода топлива укладываются в пределы погрешности метода определения (+ 2,5 %).

Нагрузочные характеристики

Нагрузочной характеристикой [3] называют зависимость основных показателей двигателя от нагрузки при постоянной частоте вращения. По аналогии с испытаниями на скоростных характеристиках замеры нагрузочных характеристик производились на топливе без присадки, и с присадкой. При испытании двигателя на нагрузочной характеристике задачами исследований были оценка влияния присадки «НаноКОР-F» на топливную экономичность двигателя и, связанный с ней, индикаторный КПД.

На рис. 4 и 5 представлена выборка, из проведенных испытаний, иллюстрирующая изменение параметров двигателя до и после применения восстанавливающей добавки. Существенных изменений не произошло.

n = 1650 мин^-1

Рис. 4. Зависимость часового расхода топлива от мощности при снятии нагрузочных характеристик двигателя Д-240

n = 1650 мин^-1

Характеристики токсичности

В отчете представлены результаты измерений параметров дымности (коэффициент поглощения K) и содержания углеводородов (C_nH_m), окиси углерода (CO) и двуокиси углерода (CO₂) в отработавших газах (ОГ).

Замеры коэффициента поглощения производились при помощи дымомера, все остальные параметры - газоанализатором.

Анализируя зависимости на рис. 6 видно, что изменений в показателях дымности в режиме нагружения не произошло.

n = 1650 мин^-1

P, кгс

К, м^-1

Рис. 6. Зависимость коэффициента поглощения от показания

силоизмерительного устройства

Ниже приведены результаты замеров параметра дымности для режима холостого хода дизеля (табл. 4).

Таблица 4

Частота вращения коленчатого вала, мин-1	Значение K в отработанных газах при работе ДВС на масле, м-1
	без присадки	с присадкой
1000	0,151	0,150
2000	0,191	0,190
Режим свободного ускорения	0,662	0,747

Из анализа данных табл. 4 видно, что значения коэффициента непрозрачности (К_н) на этапах испытания без добавки и с добавкой НаноКОР-F в масле, колеблются в пределах погрешности метода измерения.

Выброс углеводородов (C_nH_m) косвенно характеризует эффективность (полноту) сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Зависимость величины выбросов углеводородов от оборотов холостого хода двигателя на рис. 7.

C_nH_m, млн^-1

Рис. 7. Зависимость выбросов углеводородов от оборотов коленчатого вала двигателя

При снятии величин выбросов окиси углерода (СО) в ОГ при испытаниях дизеля с присадкой и без присадки, наблюдается полная идентичность показаний (рис. 8).

CO, %

Рис. 8. Зависимость выбросов окиси углерода (СО) от оборотов коленчатого вала двигателя

Параметры компрессии в цилиндрах дизеля Д-240

Таблица 5

	Результаты измерения кг/см2
№ цилиндра	Без присадки	С присадкой
1	23,5	23,5
2	25,0	25,0
3	25,5	25,5
4	25,0	25,0

В связи с отсутствием заметного влияния добавки на работоспособность дизеля Д-240 в работе дополнительно выполнена разборка комбинированного центробежно-масляного очистителя (Фото 3).

а)

б)

Фото 3. Отложения в корпусе ЦМО:

а) на внутренних стенках ротора; б) на маслоочистительной сетке

Как видно из фотографий после 15 часов работы дизеля на масле без добавки (фото 3а) имеет место характерный плотный осадок на внутренней стенке ротора. После окончания испытаний дизеля (30 часов) на масле без и после введения добавки «НаноКОР-F» (фото 3б) на маслоочистительной сетке фильтра обнаружены проволокообразные отложения (типа «путанки»).

Результаты химического состава проб масла и отложений, полученные на установке эмиссионного спектрального анализа мод. МФС-7 [9] показали, что пробах масла и в отложениях ЦМО содержится достаточно большое содержание железа и меди (табл. 3 и 4). Однако если в пробе свежеприготовленного модифицированного масла превалирует медь, то в пробе работавшего масла – железо. Это обстоятельство указывает на то, что за период краткосрочного стендового испытания заметного снижения износа деталей дизеля, определяемого по концентрациям элементов-индикаторов износа в пробе масла, не наблюдается.

Отсутствие достоверных и значимых данных о влиянии восстанавливающей добавки в моторное масло на эффективные показатели работы дизеля в настоящей части исследования, на наш взгляд, может быть обусловлено недостаточным временем работы (не адаптацией) вводимой добавки в масляной системе дизеля. Косвенным подтверждением этому выводу служит скопление значительной массы добавленной присадки на сетке центробежного маслоочистителя (ЦМО) дизеля Д-240, о чем свидетельствует снимок разобранного ЦМО (фото 3б) в конце краткосрочного испытания.