ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНО-БЕНЗИНОВОЙ ЭМУЛЬСИИ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА

Одними из важных проблем, кото­рые ставит быстрое развитие авто­транспорта, являются: проблема ог­раниченных запасов жидкого топлива и проблема, загрязнения окружаю­щей среды отработавшими газами (ОГ). Разработкой мероприятий по более экономному расходованию топ­лива и снижению вредных выбросов с отработавшими газами занимаются большие коллективы ученых и инже­неров.

Химкинская пассажирская автоко­лонна № 1786 совместно с Москов­ским физико-техническим институтом пытается найти такие методы реше­ния названных проблем, при реализа­ции которых достигается экономия топлива и уменьшается токсичность ОГ. Для этого автоколонна привлек­ла специалистов, организовала экспе­риментально-производственную лабо­раторию, оснащенную приборами и оборудованием, позволяющим произ­водить необходимые анализы и испы­тания.

В качестве объекта исследования была принята водно-топливная эмуль­сия. Несмотря на давнюю историю применения воды в составе топлив­ной смеси для двигателей внутренне­го сгорания отработанных методов использования водно-топливных эмульсий в массовом масштабе ни в практике, ни в литературе нет. Что касается отдельных исследований, опубликованных в отечественной и за­рубежной литературе, то по ним не представляется возможным организо­вать эксплуатацию автомобилей на водно-топливных эмульсиях.

Для исследования условий работы двигателей на водно-топливных эмуль­сиях автоколонна провела серию ис­пытаний двигателя ЗИЛ-375. Выбор двигателя был обусловлен тем, что он широко распространен на автомо­билях и автобусах, эксплуатируемых в стране, в том числе и в автоколон­не № 1786. Этот двигатель предназ­начен для работы на бензине АИ-93, но в большинстве случаев он рабо­тает и на бензине А-76; вследствие этого эксплуатация двигателя ведет­ся на поздних углах опережения за­жигания, что приводит к снижению экономичности, повышению токсично­сти ОГ и перегреву.

Испытания двигателя проведены на установке, которая специально была создана для этих целей. Установка позволяет снять скоростные, нагру­зочные и регулировочные характери­стики двигателя, индикаторную диа­грамму, определить содержание СО и СО2 в ОГ. В установку входят: тормозной стенд, система для получения эмульсии, система индицирования двигателя МАИ-2, система отбора и анализа газов, стенд для диагности­ки двигателей «ПАЛТЕСТ>. Расход топлива при испытании двигателя оп­ределяли весовым методом. Работу двигателя исследовали при сжигании в нем бензина АИ-93 и А-76, а так­же при сжигании водно-бензиновых эмульсий на основе бензина А-76 с содержанием воды 10, 17, 25 и 30%. Эмульсия приготавливалась при пере­мешивании воды и бензина в диспер­гирующем устройстве с добавлением поверхностно-активных веществ, из расчета 5% (объемных) к содержа­щейся в эмульсии воде. Испытания двигателя ЗИЛ-375 проводили с кар­бюратором К-89А при полностью открытом дросселе. В результате про­деланного эксперимента был снят ряд скоростных характеристик, кото­рые дают некоторое представление о работе двигателя на чистом бензине и на водно-бензиновых эмульсиях (рис. 1).

dhdhudhndhnydhdhndh3Рис. 1. Скоростные характеристики двигателя ЗИЛ-375, при работе на бен­зине и водно-бензиновых эмульсиях: О — бензин А-76; Д — эмульсия с 10% воды; П — эмульсия с 25% воды

dhdhudhndhnydhdhndh4Рис. 2. Содержание СО в отработавших газах

dhdhudhndhnydhdhndh5Рис. 3. Графики экономичности работы двигателя

Угол опережения зажигания подби­рали по максимальному крутящему моменту на валу двигателя для бен­зина и каждой эмульсии отдельно. Коэффициент избытка воздуха устанавливали по максимальному мо­менту.

Крутящий момент и мощность дви­гателя при работе на чистом бензи­не А-76 и на эмульсиях с содержа­нием 10 и 25% воды практически ос­тавались одинаковыми. Часовой рас­ход топлива при питании двигателя бензином А-76 во всем диапазоне час­тоты вращения коленчатого вала был на 15% больше, чем расход 10%-нои эмульсии и на 20% больше, чем 25%-ной эмульсии. Удельный расход топ­лива при работе двигателя на бен­зине А-76 также был выше на 15% по сравнению с удельным расходом 10%-ной эмульсии, и на 20% выше по сравнению с расходом 25%-ной эмульсии.

Содержание СО уменьшилось в ОГ при работе двигателя на 10%-нон эмульсии в 2,5 раза, а при работе на 25%-ной эмульсии в 4 раза по срав­нению с содержанием СО в ОГ при работе двигателя на чистом бензине (рис. 2).

Полученную повышенную эконо­мичность двигателя и уменьшение содержания СО в ОГ можно объяс­нить тем, что многоцилиндровый дви­гатель на водно-бензиновых эмульси­ях устойчиво и без потери мощности работает в области бедных смесей по сравнению с работой на чистом бензине (рис. 3). Это, в свою оче­редь, можно объяснить лучшим рас­пределением смеси по цилиндрам при работе ДВС на водно-бензиновых эмульсиях.

Полученный результат позволяет сделать вывод, что при эксплуатации двигателя ЗИЛ-375 на водно-бензи­новых эмульсиях можно повысить его экономичность и уменьшить ток­сичность ОГ.