Investigation of the combustion process in a tractor diesel powered by an ethanol-fuel emulsion | Исследование процесса сгорания в тракторном дизеле, работающем на этаноло-топливной эмульсии

English. Studied was the use of ethanol-fuel emulsion (EFE) as an alternative energy carrier in a tractor diesel 5. At the same time, the maximum allowable concentration of ethyl alcohol in the EFE for this diesel is justified, amounting to 25% of the total amount of fuel and providing sufficient conditions for the organization of a stable combustion process with no misfiring. To prepare EFE in laboratory conditions, a homogenizer was used. As it is rather difficult to avoid the presence of water in ethanol in the real operating process due to its high hygroscopic property, in the testes ethanol added with up to 7% of water was used. According to the results of studies of the physicochemical properties of alcohol-fuel emulsions of various compositions, their stability and the initial tests of the engine, an emulsion of the following composition was accepted as optimal for a tractor diesel: ethyl alcohol 25%, succinimide C-5A – 0.5%, water - 7%, diesel fuel – 67.5%. Considered are the results of experimental studies on the effect of EFE on the indicator parameters, the characteristics of the combustion process and tractor diesel heat generation. In order to determine and optimize the main parameters of the diesel engine while operating on the EFE, its bench tests were carried out, including the entire set of adjusting, loading and speed characteristics. Experimental studies of the working process of the tractor diesel engine when working with EFE have determined the values of the combustion process parameters and heat generation characteristics at the nominal operating mode of the diesel engine: the maximum averaged temperature increases by 14.6% and amounts to 2510 deg. K; the maximum combustion pressure increases by 9.9% and is 8.9 MPa; the rigidity of the combustion process increases by 71.2% and is 1.01 MPa/deg; the delay angle increases by 24.4% and is 28.0 deg.; the rate of active heat generation increases by 68.4% and amounts to 0.160.

Russian. Изучали применение этаноло-топливной эмульсии (ЭТЭ) в качестве альтернативного энергоносителя в тракторном дизеле. При этом обоснована максимально допустимая величина концентрации этилового спирта в составе ЭТЭ для данного дизеля, составляющая 25% от общего количества топлива и обеспечивающая достаточные условия для организации стабильного процесса горения с отсутствием пропусков воспламенения. Для приготовления ЭТЭ в лабораторных условиях использовался гомогенизатор. Т.к. избежать присутствия воды в этаноле в процессе реальной эксплуатации достаточно сложно вследствие его высокой гигроскопичности, в испытаниях применялся этанол с добавкой воды до 7%. По результатам исследований физико-химических свойств спирто-топливных эмульсий различного состава, их стабильности и первичных испытаний двигателя, в качестве оптимальной для тракторного дизеля была принята эмульсия следующего состава: этиловый спирт - 25%, сукцинимид С-5А - 0,5%, вода - 7%, дизельное топливо - 67,5%. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований по влиянию ЭТЭ на индикаторные показатели, характеристики процесса сгорания и тепловыделения тракторного дизеля. С целью определения и оптимизации основных параметров работы дизеля при работе на ЭТЭ были проведены его стендовые испытания, включающие весь комплекс регулировочных, нагрузочных и скоростных характеристик. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса тракторного дизеля при работе на ЭТЭ определены значения показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения на номинальном режиме работы дизеля: максимальная осредненная температура повышается на 14,6% и составляет 2510 град K; максимальное давление сгорания повышается на 9,9% и составляет 8,9 МПа; жесткость процесса сгорания повышается на 71,2% и составляет 1,01 МПа/град; угол задержки воспламенения увеличивается на 24,4% и составляет 28,0 град; скорость активного выделения теплоты возрастает на 68,4% и составляет 0,160.