4.3. ЗАСТОСУВАННЯ СПИРТІВ
Розглянемо
особливості використання метанолу в дизелях. В цілому можна підкреслити, що
відмінності в особливостях палив не на користь метанолу. Проте у разі
організації достатньо близьких за тривалості і характеру процесів тепловіддачі
індикаторні показники на обох паливах можуть бути практично однаковими. Цьому
сприяє менший поверхневий натяг і велике випаровування метанолу в порівнянні з
дизельним паливом. Сказане знайшло підтвердження в результатах ряду дослідів з
застосування метанолу при внутрішньому сумішоутворенні.
У разі
зовнішнього сумішоутворення, враховуючи велику теплоту випаровування метанолу,
застосовують керований випарник, в якому для випаровування використовується, як
правило, теплота рідини, що охолоджує двигун. В циліндри надходить газоподібна
суміш запалювана від іскри. Оскільки молекулярна маса метанолу приблизно в 3,5
рази менше ніж у бензину, при зовнішньому сумішоутворенні коефіцієнт наповнення
двигуна повітрям у разі застосування метанолу дещо знижується. Проте це можна
компенсувати підвищенням ступеня стиснення, враховуючи високе октанове число
метанолу.
Застосування
спиртів і, зокрема, метанолу в дизелях вимагає спеціальних заходів для
забезпечення запалювання палива, цетанове число якого
рівне 3...5. Запалювання забезпечується або за допомогою запалювальної порції
дизельного палива, або за допомогою іскри. В першому випадку може
застосовуватися паливна система, що складається з двох насосів (причому насос
для подачі метанолу подає великі об’єми порцій палива з низькою питомою
теплотою згоряння) через форсунку спеціальної конструкції. В цьому випадку
емульсія двох палив готується безпосередньо у форсунці або паливопроводі
із залишковими вільними об’ємами. Застосовуються також і спеціальні пристрої
для отримання нестабілізованих емульсій, що
безпосередньо використовуються в процесі уприскування вже через один насос.
Метанол практично не розчиняється в дизельному паливі, а отримання
стабілізованих емульсій вимагає застосування в достатньо великих кількостях дорогих
емульгаторів.
Для
запалювання від іскри використовуються спеціальні свічки, які при підході
поршня до ВМТ входять в проточку самого поршня.
Сумішоутворення в цьому випадку пристіночне. Суміш,
що утворюється в пристіночній зоні направленим рухом
заряду підводиться до свічки, в якій в необхідний момент часу виникає іскра.
При цьому застосовуються багатоіскрові системи
запалення. Виникаюче достатньо потужне енергетичне вогнище допомагає згорянню
всієї, утвореної і підведеної до вогнища вихором, суміші.
Метанол,
володіючи малим цетановим числом, тобто малою
здатністю до об’ємного самозаймання, в той же час схильний до калильного запалення. Калильна
свічка виступає в камеру згоряння. На неї спрямований один з впорскуваних в камеру згоряння струменів палива. Паливоповітряна суміш запалюється від розпеченої поверхні
спіралі, що призводить до подальшого запалення всієї суміші, яка підводиться до
зони запалювання вихровим потоком заряду. Після певного періоду роботи
електрична напруга на калильній свічці, особливо за
високих навантаженнь, знімається, оскільки при
правильному підборі конструкції і виступу в камеру спіралі, вона залишається
розжареною завдяки теплопередачі до неї від палаючої суміші.
Доречно
відзначити, що недостатня в’язкість метанолу потребує додавання до нього в
невеликих кількостей касторової олії (1...2 % по масі), щоб уникнути
підвищеного зносу деталей паливної системи. Також в паливній системі метанового
двигуна через небезпеку електролітичної корозії не можна застосовувати сплави
металів, таких, як алюміній - сталь, алюміній - латунь, цинк - латунь.
Рекомендується уникати сплавів, які містять магній, сурму, кадмій, свинець,
цинк. Для основних деталей паливної системи доцільно використовувати сталь,
алюміній і його сплави (виключаючи застосування сталі і алюмінію в одному
вузлі). Для дрібних деталей можливе використовування також міді і її сплавів.
Обмеження застосування міді зв’язано в основному з каталітичним ефектом, що
вона здійснює при окислення палива. Особливо добрі результати забезпечує
використання хромонікелевих і нержавіючих сталей. У ряді робіт рекомендується
застосування анодування алюмінію, хромування і нікелювання виробів із сталі.
Підвищена
пружність парів може бути причиною кавітаційного зношування. Тому рекомендується
збільшення тиску підкачки до (0,4...0,5 МПа), застосування додаткових електроприводних
підкачувальних насосів розташованих поблизу паливних баків. У випадку, якщо
картери двигуна і насоса з’єднані між собою, необхідно застосовувати заходи для
попередження утворення вибухонебезпечної суміші в картері.
Відзначені
заходи, звичайно, здорожують двигун. Не можна не відзначити і токсичність
метанолу, яка вимагає деякої обережності
під час його застосування. У етилового спирту токсичність менше тому його
застосування в двигунах більш доцільно.
До переваг
спиртів, окрім відзначених вище властивостей отримання з відновлюваних джерел,
є:
1.
Істотне зниження
викиду твердих частинок при використовуванні спирту для уприскування в циліндр,
навіть у разі застосування паливних систем, які забезпечують помірний тиск
уприскування. Пов’язано це з вмістом у спиртах кисню, малими в’язкістю і
поверхневим натягом, а також високою випаровуваністю (низькою температурою
кипіння).
2.
Те, що паливо
складається з одного хімічних з’єднання, і висока випаровуваність є причиною
малих відкладень на деталях, що може сприяти підвищенню надійності роботи
дизеля при високому ступені форсування.