خلاصه این مقاله نتایج آزمایش bench تطبیق از یک موتور دیزلی تزریق مستقیم که دارای یک مکنده طبیعی ، چهار پیستون ، چهار سیلندر ، خنک کننده آب می باشد و با سوخت دیزلی و چگالش سرمایشی روغن گیاهی کار می کند ، را معرفی می نماید.
هدف این تحقیق مطالعه و بررسی جریان روغن گیاهی در سیستم سوختی ، تأثیر روغن گیاهی به عنوان سوخت قابل تجدید به روی بازده عملکرد یک موتور دیزلی سرعت بالا و تکلیس انژکتوری تحت شرایط گوناگون بارگیری می باشد.
نتایج آزمایش نشان می دهد هنگامی که یک موتور با یک روغن گیاهی به صورت کامل پر می شود مصرف سوخت ویژه ترمز در بیشینه گشتاور و همان طور توان نرخی نسبت به سوخت دیزل 12.2 و 12.8% بیشتر می باشد.
به هر ترتیب ، بازده گرمایی ترمز هر دو سوخت ( دیزل ، روغن گیاهی ) زیاد با هم تفاوت ندارند و مقدار ماکزیمم آن برای سوخت دیزلی برابر 0.37-0.38 و برای روغن گیاهی 0.38-0.39 باقی می ماند .
تیرگی دود در یک دریچه کنترل بخار- بنزین کاملاً باز ، برای روغن گیاهی کمتر از 27-35 % است .
اگرچه در بارگیری های سبک مشخصاتش می تواند تحت تأثیر بخار است سفیدرنگ قرار گیرد.
حرارت دادن روغن تا دمای 60ویسکوزیته اش رابه 2-1 19.5mms کاهش می دهد و یک جریان روغن آرام در بین روغن فیلتر را تأمین می کند و مصرف انرژی ویژه ترمز را در بارگیری های سبک تا 7.4- 11.7% کاهش می دهد.
آزمایشات ویژه هدایت شده با پمپ تزریق سوخت اصلاح شده معلوم کرده است که تکلیس نازلهای انژکتوری بستگی به مدل و روش عملکرد موتور دارد.
اولین و دومین نازلهای انژکتوری که با روغن خالص کار می کردند بیشتر توسط رسوبات زغال دار پوشانده می شوند نسبت به نازلهای انژکتوری کنترلی که به صورت هم زمان با سوخت دیزلی کار می کردند.
مقدمه در ارتباط با نقصان سریع منابع نفت خام زمین و افزایش قیمتهای بازار سوخت دیزل مصرفی، پی گیری ها در سالهای اخیر به منظور آزمایش خواص فنی روغنهای گیاهی متیل استری( VOME) [ 1,2] و روغنهای گیاهی [3-6] ، بانضمام روغن گیاهی برای ماشین [7-10] بیشتر شده است.
هدف اصلی از متداول شدن سوختهای قابل تجدید به خاطر رشد سریع آلودگی هوای محیط زیست ، به ویژه در محیطهای شهری می باشد.
آلودگی هوا یکی از دلایل تغییرات آب و هوایی می باشد که تندبادهای مکرر ، بارانها و سیلهای سنگین نتایج و آثار منفی بر روی محیط زیست به جا می گذارد و سلامتی مردم را تحریک می کند .
استفاده از سوختهای مشتق شده گیاهی برای موتور دیزلی تزریق مستقیم مونواکسیدکربن (CO) و هیدروکربنهای (HC) منتشر شده را تا حدود 10% و کربنها سوخته (C) را تا بیش از 25 % [11] کاهش می دهد.
بنابراین سوختهای قابل تجدید پایه گیاهی در آلمان ، استرالیا ، فرانسه ، ایتالیا، جمهوری چک و دیگر کشورها رایج شدند ومورد استعمالشان بیشتر شد .
افزایش رواج RME و RO در واقع به خاطر فواید ثبت شده زیر می باشد: (1 به عنوان نتیجه از مقدار نسبتاً زیاد اکسیژن 10.8) % (در اسیدهای چرب ، می تواند یک احتراق کامل به همراه کاهش انتشار ترکیبات مضر اتفاق بیفتد.
(2 تری – سولفور 0.002)%(0.04 – تقریباً سوخت تجدید پذیری محسوب می شود، بنابراین تحت بارگیری های سنگین و دمای بالایی گاز سیلندر هیچ سولفاتی تشکیل نمی شود و انتشار مواد ویژه می تواند تا بیش از 25% کاهش پیدا کند.[11] (3 استفاده از RME و RO خالص و آمیختن شان با سوخت دیزل ، درخاتمه گردش سیکل CO2 ، کاهش آلودگی هوا و نامگذاری (خانه- سبز) مؤثر می باشند.
(4 نقطه فلش بالا ( ( 220 – 300 امنیت و سلامت سوخت را در طول حمل و نقل و نگهداری از لحاظ آتش سوزی و احتراق بهبود می بخشد.
(5 سرانجام، RO برای خاک و محیط زیست بی ضرر و زیان است و هنگام روغن ریزی و بیرون ریزی روغن آسیب کمتری به محیط زیست وارد می شود.
به هر ترتیب ، گذشته از مزایا و فواید، تداول و استعمال ROبه عنوان سوخت بعضی مشکلات فنی را به همراه دارد: (1 انتظار می رود به دلیل مقدار پایین حرارت خالص RO ، خسارت وزیان کم توان بدون یک قوطی ، مصرف سوخت ویژه ترمز افزایش یابد.
(2 به خاطر فقدان ویسکوزیته اتمیکی RO در بارگیری های سبک و دمای پایین گاز سیلندر ، مشکلات احتراق – خودکار روغن فراریت پایین ممکن به صورت عمده به کارائی غیر استوار موتور دیزلی منجر شود.
(3 تعویض مکررتر سوخت و فیلترهای روغن (sump) لازم و ضروری می باشد و چک کردن روغن انژکتور حداقل بیشتر از 2 بار به صورت همیشگی به خاطر تکلیس و (ageing) سریع توصیه شده است.
(4 طبیعت و ذات آلی آن ممکن است قسمتهای کائوچوئی سیستم سوخت را مانند 0il-sails و gashets از بین ببرد ، بنابراین باید elestromers ویژه به صورت جایگزین استفاده بشوند.
(5 تعداد iodine بالا و فعالیت corrosion (خورندگی) RO ممکن است بر قسمتهای داخلی یک موتور، به ویژه اگر از مس ، قلع ، برنج و دیگر فلزات رنگی تولید شده باشند اثر بگذارد .
صفحه 851 تقریباً در سال 1900 رادلف دیزل مخترع از روغن پسته برای سوخت یکی از موتورهایش در نمایشگاه پاریس استفاده کرد.
او پیش بینی کرد که در آینده روغن گیاهی می تواند اهمیت و کاربرد بیشتر سوختهای فسیلی کسب کند.
روغن گیاهی تجدید پذیر ، ایمن برای ذخیره سازی و راحت از لحاظ جابجایی و کنترل کردن می باشد .
به این منظور برای کاهش ویسکوزیته روغنهای گیاهی ، سه روش متداول است، استفاده از تبادل استری [11 و1] ، حرارت دادن [3 ,6-8] و اختلاط با سوخت دیزلی [4 ,5 -9, 13 - 15] .
حرارت دادن تا دمایی در حدود 90 ویسکوزیته روغن گیاهی را تا سطح سوخت دیزلی کاهش می دهد که این صافی جریان را در خطوط سوخت تضمین می کند.
آزمایشات هدایت شده روی یک موتور دیزلی تک سیلندر ، چهار پیستون ، خنک کننده – هوا به نام یاتمر 600 A5 – DTM ثابت می کند که از حرارت دادن روغن خرمای خالص (Cpo) هیچ سودی در ترمهای عملکردی بدست نمی آید، اما برای فاز جامه نامحلول Cpo و به حداقل رساندن مقاومتش برای جریان یافتن ، حرارت دادن تا دمای 60 لازم و ضروری می باشد.
علاوه بر مشکلات فنی درباره خواص جریان – سرد و قابل اعتماد بودن موتور ، یک مانع بزرگ در برابر متداول شدن استعمال RO قیمت بالایش برای سوخت موتور می باشد .
بنابراین ، وظیفه اصلی ومهم تولید غیر متمرکز RO به حداقل رسانده هزینه های حمل ماده خام به منظور افزایش منطقی اش در بازار می باشد .
بنابراین، مطالعه امکان استفاده از RO خالص و اختلاطش با سوخت دیزلی برای سوخت موتور عملی مناسب خواهد بود.
تولید روغن گیاهی کمتر وابسته به سیاست مالی است و بیشتر از لحاظ اقتصادی قابل توجه می باشد بخصوص هنگامی که همراه با تراکم و فشرده سازی تفاله روغن برای تخلیه (روغن) اجرا می شود.
هرچند RO حق انتخاب عالی و بالایی نسبت به دیگر سوختهای جایگزینی ندارد، می تواند به عنوان یک انتخاب کم خرج مطرح شود چون وسایل تراکم – سرمایشی آرام انرژی فیلتر کردن ، رسوب گذاری ، و decanting را می توان به صورت کم خرجی در بعضی مناطق روستایی تأمین کرد.
آزمایشات با یک موتور دیزلی تزریق مستقیم تک سیلندر ، چهار پیستونه که با 9 سوخت مختلف گیاهی با دور موتور 1300 (rmp) کار می کند قدرت پایین ترمز نسبت به سوخت دیزلی را آشکار می سازد، به علاوه تیرگی دود بیشتر و انتشار مونواکسید کربن و PM بیشتر ، اما انتشارات NO2 کمتر بدست آمده است.
مجدداً بیشترین افت اندازه گیری شده تا20) % ( در بازده توان موتور مربوط به زمانی است که با روغن آفتابگردان خام ، روغن sogbean خام و روغن دانه – خشخاش تریاک تقطیر شده کار می کند ، در صورتی که فقط روغن گیاهای قدرتی کمتر از 3 % را تأمین می کند.
روغن گیهای سرد فشرده شده خروجی از کارخانه تولید Rapsoila , RME Lithuania که در سال 2004 با ظرفیت 10000 تن RME شروع به کار کرد.
خواص سوخت آزمایش شده RO در مقایسه با سوخت غیر آلی در جدول 1 آورده شده است.
ترکیب ابتدائی RO عبارت است از 77.3% کربن ، 11.9 % هیدروژن و 10.8% اکسیژن .
تناسب واقعی در جرم بین کربن و هیدروژن در این قسم روغن 605 می باشد، که ممکن است منجر به احتراق کاملتر و در نتیجه به یک مقدار بازده موتور بالاتر در این مورد نسبت به سوخت دیزلی شود (609) .
به هر ترتیب ، RO آزمایش شده شامل مقدار زیادی از زنجیرهای بلند جهت پیچیده از اسیدهای چرب و 207 بار بزرگتر از آب می باشد که افزایش قابل توجه ویسکوزیته و دانسیته ، کاهش تعداد کتان، فعالیت اسیدی و خوردگی را به همراه دارد.
نمایش یک نقطه خالص بیشتر RO سرد فشرده شده و نقطه plugging فیلتر سرد مرتبط شده با سوخت دیزلی که بر جریان سوخت در سراسر سیستم سوختی تأثیر دارد.
بعلاوه ، آلودگی کلی RO خام 98.6 برابر بیشتر از سوخت دیزلی می باشد.
تفاوتهای ساختمانی در ترکیب RO ، ویسکوزیته بالایش، تنش سطحی و ناخالص کلی ممکن بر خواص ترشحی که مسبب اتمیزاسیون ضعیف و توزیع متغیر در سراسر اتاق احتراق بخشهای روغنی کوچک تزریق شده هر سیکل هستند اثر کنند.
صفحه 852 [ Table 1 ] فراریت و اشتغال زایی پایین همراه با نقطه فلش بالا در حدود دمای 220-300 ممکن است مشکلات احتراق خودکار ، خصوصاً تحت حالتهای بارگیری سبک را به وجود آورد.
این ممکن منجر به جریان پیدا نکردن سیکلها و احتراق ناکام در دمای پایین گاز داخل سیلندر ، تشکیل lacquer و رسوبات کربنی بر روی سطح داخلی قسمتهای اتاق احتراق شود.
از سوی دیگر، حجم بالای اکسیژن در ترکیب RO و مقدار ناچیز سولفور فوایدی از قبیل PM و دود اگزوز پایین به همراه کاهش انتشارات ltc و co را در بردارد.
نتایج مطالعات گوناگون بر روی موتورهای تک سیلندر [ 3,5,10,15] ، همیشه قابل مقایسه با نتایج بدست آورده شده با موتور دیزلی قوی چند سیلندر نمی باشد.
علاوه بر این ، مضرترین انتشارات NOx بیشتر بستگی به روغن feedstock که برای سوخت گیری دیزلی مورد استفاده قرار گرفت دارد و با تغییر تعداد ید از 7.88 به 129.5 به صورت خطی تا 29.3% افزایش می یابد[12] .
هدف این تحقیق به خاطر بررسی اثر روغن گیاهی فشرده شده به عنوان یک امتداد دهنده برای سوخت فسیلی در عملکرد موتورهای دیزلی چهار سیلندر ، تزریق مستقیم، و همچنین بازده تبدیل انرژی سوختی و تکلیس انژکتور می باشد.
موضوعات این مطالعه ممکن است به صورت زیر بیان شود: (1 تعیین تأثیر حرارت دادن روغن به روی ویسکوزیته اش، افت فشار روغن در سراسر فیلتر سوخت و ظرفیت جریان روغن به علاوه مصرف سوخت ویژه ترمز و بازده تبدیل انرژی سوخت هنگامی که با RO خام بر روی یک بازده گسترده از بارگیری ها و سرعتها کار می کند.
(2 آزمایش طرز عملکردهای موتور روی تکلیس انژکتور هنگامی که عملیات تحت حالتهای متشابه با روغن گیاهی خالص و سوخت دیزلی انجام می شود.
صفحه 853 -2 ابزارهای آزمایش و اصول تحقیق: آزمایشات روی موتور کاملاً به کار انداخته شدۀ دیزلیِ تزریق مستقیم D – 243 و kw5 اتی با چهار سیلندر ، چهار پیستون ،مکنده طبیعی و خنک کننده آب، با حجم پخش4.750m3 =V1 ، منفذ 110 میلی متری(mm) ، پیستون 125 mm و یا نسبت کمپرس انجام شده است.
سوخت به وسیله یک پمپ تزریق سوخت داخلی در میان پنج منفذ واحدهای تزریق به داخل یک نوع محفظه احتراق مارپیچی شکل در یک سر پیستون رسانده می شود.
پمپ تزریق سوخت با شروع سوخت رسانی اولیه در 26 قبل از مرکز غیر متحرک فوقانی (BTDC) منطبق شده است.
سوزن سوپاپ نگه دارنده فشار برای تمام انژکتورها تا 0.5 Mpa 17.5 تعیین شده است .
برای برقرار جریان روغن لازم ، سیستم سوخت موتور بوسیله نصب دو اتصال در فیلترهای سوختی ریز مشبک موازی، سوپاپ غیر برگشتی و یک ترمومتر الکتریکی اصلاح شده استو سوپاپ غیر برگشتی برای کاهش نوسانات سوختی ناشی از انبوه شده RO و بهبود دقت سنجش ها نصب شده است.
سوخت توسط یک پمپ انتقال rotor الکتریکی به پمپ تزریق خوراکانده می شود.
سوخت برگشتی از لوله پمپ تزریق در صورتی که لوله برگشت از واحدهای تزریق به صورت مستقیم در داخل ظرفهای کنتور سوخت وارد شده باشد به پمپ انتقال وصل می شود.
روغن حرارت داده شده در مبدلهای حرارتی به سیستم خنک کننده موتور وصل می شود.
دمای حرارتی روغن به وسیله تغییر شدت جریان شیر آب در میان مبدل حرارتی تغییر می کند.
برای بدست آوردن پارامترهای خط شروع ، برای بار اول موتور با سوخت دیزلی درجه C کار کرد.
مشخصات بارگیری در روشهای بارگیری معین و مقدار ثابت حرکتهای انتقالی میل لنگ از 2200 , 2000 , 1800 , 1600 , 1400 min-1 گرفته شده است.
بعد از مشخصات بارگیری گرفته شده از عملکرد موتور با سوخت دیزل ، آزمایشات متشابهی با روغن گیاهی خام بر بازده یکسانی از بارگیریها و بسامدهای حرکت انتقالی موتور انجام شده است.
گشتاور موتور با یک نیروسنج AC الکتریکی 110 kw سه فازه Asynch ronous با درجه INM difintion اندازه گیری شده است .
مشخصات بارگیری موتور با افزایش تدریجی از نقطه ای نزدیک به صفر تا مقدار ماکزیمم اش (290-310 NM) تعریف می شود.
این به این معنی می باشد که توان مؤثر موتور در سرعت نسبی 2200 min-1 از کمترین مقدارش تا 110 % مقدار نسبی اش تغییر یافته است.
بازده حرکت انتقالی میل لنگ با تکومتر ایستائی فرودینامیکی جامع Tsfu -1 اندازه گیری می شود و سرعت سنج اش (ITE-1) به سنسور شماره اند از DTE-2 متصل می شود.
این وسایل مربوط به هوانوردی سرعت موتور را با دقتی برابر 0.2 اندازه گیری می کنند.
مصرف جرمی سوخت توسط وزن کردن آن با ترازو و الکترونیکی VLK-500 و مصرف حجمی هوا توسط کنتور نوع گازی RG -1400 rotor که برای کاهش نوسان فشار در تانک هوا نصب شده مشخص می شود.
به منظور مطالعۀ تأثیر روغن گیاهی برتشکیل رسوبات کربنی روی نازلهای انژکتور ، سیلندرهای اول و دوم موتور با RO خالص سوخت رسانی می شوند، در صورتی که سومین و چهارمین سیلندر به طور همزمان با سرعت دیزل کار می کردند.
برای این هدف کانالهای سوخت رسانی پمپ تزریق توسط نصب تیغه های ویژه ای به دو قسمت تقسیم شده است.
این چنین اصلاحی از پمپ تزریق ما را به برقراری حالتهای آزمایشی متشابه که اساساً برای مطالعۀ تأثیرات نسبی هر دو سوخت روی تکلیس انژکتور مهم می باشند ، قادر می سازد(شکل 1).
صفحه 854 بعد از هر مرحله آزمایش کامل شده ، انژکتورها از روی موتور پیاده شده به بازدید بیرونی شان کاملاض رسیدگی می شود و توسط دوربین عکاسی دیجیتالی ثبت می شود.
بعد از آن ، عملکرد انژکتور چک شده و امکان تغییر در Sump سطح روغنی ارزیابی می شود.
تیرگی دود D (%) گازهای اگزوز با ابزار بوش RTT 110 / RTT 100 در 100 %1- با دقت 100 % اندازه گیری شده است .
دمای گاز در manifold با ترموکوپل آلومینیوم – کُرم Tchk -400U متصل به گالوانومتر MKD -50M اندازه گیری شده است.
3- نتایج آزمایشی سیستم سوخت رسانی هنگام عملیات با روغن گیاهی خالص، یکی از مسائل اصلی مربوط می شود به افزایش ویسکوزیته روغن که ممکن است به تشدید جریان سوخت در سراسر سیستم منتج شود و بنابراین منجر به افت توان موتور شود.
چون آزمایشات با سیستم سوخت عادی شروع شده است ، افزایش فشار جریان RO ویسکوز باعث صدمه به ظرف فیلتر می شود و باعث تخریب کاغذ لایه میکرو- فیبر ِ فیلترالمنتی 7 شکل پرتوی می شود .
(شکل2b) وقتی که آن دیر تمیز شود، چنین ساختمانی از طرف فیلتر به خاطر تعداد زیاد سوراخهای ساخته شده روی اطراف بدنه اش در معرض شکستن قرار دارد که به صورت ظاهری بر مقاومتش تأثیر می گذارد.
(شکل 2a) به منظور برطرف سازی این مشکل ، تنها فیلترهای سوخت تقویت شده که در شکل 2C نشان داده شده است برای پیشبرد آزمایشات ،مورد استفاده قرار می گیرند.
نمایش نتایج آزمایشی (شکل 3) که توسط فشار سوخت ابتدائی p1 توسط پمپ انتقال سوختِ غوطه ور افزایش می یابد یک مقدار جزئی به همراه یک درجه حرارت و به 0.14 MP می رسد و در حدود یک مقدار ثابت باقی می ماند تا اینکه سوپاپ کنترلی فشار باز شود.
صفحه 855 [شکل 1] V حجم جریان روغن در سیستم سوخت همراه با افت فشار p در سراسر فیلتر سوخت به صورت آرام افزایش می یابد .
باید توجه شود که افزایش جریان روغن در خط داخلی با افزایش دمایش همراه نیست.
صفحه 856 در دمای اولیه بین 25-50، افزایش جریان روغن به حد کافی آرام است در صورتی که در بازده دمای بالا بین 50-60 افت فشار روغن سریعتر اتفاق خواهد افتاد و همانند افزایش درحجم جریان می باشد.
علاوه براین حرارت بیشتر از دمای 65منجر به افت فشار مناسب در سیستم سوختی و ظرفیت جریان روغن قابل انتظار نمی شود.
[شکل 3] به منظور بدست آوردن شدت جریان روغن لازم ، پمپ سوخت رسانی شناور توسط پمپ انتقال سوخت rotor الکتریکی جایگزین شده است.
پمپ rotor که کار می کند به وسیله موتور الکتریکی DC فشار روغن p1 را در مقابل فیلتر سوخت تا حدود0.03 Mpa بیشتر (شکل 4) از پمپ تزریق سوخت شناور تولید می کند.
تقدم و برتری اصلی پمپ انتقال الکتریکی این است که آن می تواند در ابتدا روشن شود برای به گردش درآوردن روغن در سیستم سوخت و گرم کند آن را تا قبل از این که موتور شروع به کار کند.
یک نکته برتری دیگر پمپ سوخت رسانی rotor این است که به خاطر ظرفیت بالایی که آن دارد جریان روغن لازم را در حدود دمای محیط بدون حرارت دادن اضافی روغن تأمین می کند.
دانسیته روغن گیاهی آزمایشی تا 8.8% بیشتر نسبت به سوخت دیزلی می باشد، اندازه گیری حجمی سوخت همیشه اتفاده می شود به وسیله یک پمپ تزریق داخلی که به سوخت رسانی کمی بیشتر دربخشهای جرم منتج می شود.
وقتی آن در آزمایشات [16] تعیین می شود، ویسکوزیته بالای مناسب RO به همراه کاهش نشرهای داخلی در پمپ تزریق حجم روغن رسانی هر پیستون تا حدود 2.6% افزایش می یابد.
دلایل ذکر شده در بالا منجر به جبران مقدار حرارتی خالص پایین RO تا 13.35% می شود، بنابراین ظرفیت انرژی روغن طبیعی رسانده شده به هر سیکل ممکن تنها یک مقدار کمی کمتر از سوخت دیزلی باشد.
به عنوان نتیجه ، جایگزینی سوخت دیزل به وسیله روغن خام گیاهی ممکن تنها منجر به اتلاف ناچیز در بازده توان شود.
مثلاً ، در مورد 2.41 موتور Toyota Dyna تزریق مستقیم مکنده طبیعی که با یکkit ، Biocar ، (lohmann ) اصلاح شده تغذیه می شود و با روغن comelina 30 حرارت داده شده روی شاسی دیناموموتوری آزمایش شده، ماکزیمم توان موتور 43-25xw بدست آمده است در مقایسه با 38.50 xw که برای هنگامی است که موتور با سوخت دیزلی در حال کار کردن می باشد [6] .
علی رغم مقدار پایین حرارت تولیدی روغن Comelina افزایش توان مهمی ممکن است اتفاق بیافتد (12.3%) ،و این به خاطر ویسکوزیته بالای روغن است که نشرهای داخلی را کاهش می دهد و موضع اهرم کنترل سوخت رسانی حجمی هر سیکل را به اندازه کافی بالا می برد.
شکل 4 صفحه 857 4 - نتایج و آنالیزهای آزمایش موتور به خاطر یک تعداد قابل توجه از نتایج آزمایشی ،تصمیم به امتحان اطلاعات به دست آمده در منیمم 1400 min-1 دور ، ماکزیمم رژیم گشتاور 1800 min-1 و اغلب با سرعت نسبی 2200 min-1 دور گرفته شده است .دیگر نتایج ،که مشخصات عملکرد موتور را در مابین 1600 و 200 min-1 منعکس می کند به عنوان مکمل اندازه ها برای گزارش بهتر در نظر گرفته می شود.
نمودار عملکردی موتور دیزلی شکل 5 با خط فاصله های ثابت ،مصرف سوخت ویژه ترمز (bsfc) را به عنوان تابعی از فشار مؤثر میانی ترمز (bmep) و بسامدحرکت انتقالی میل لنگ (n) هنگامی که با سوخت دیزلی و روغن گیاهی کار می کند را معرفی می کند.
هنگامی که آن پیروی می کند از آنالیزهای اطلاعات ،تقاضا برای سوخت گیری موتور از RO خام منجر به تغییرات مهم در ظاهر کل نمودار مصرف سوخت ویژه ترمز نمی شود.
ناحیه مشخصه مقادیر مینیمم bsfc هنگامی که موتور با روغن گیاهی سوخت گیری می کند خودش بین بسامدهای 1600-2000 min-1 گردش میل لنگ و بارگیری های bmp=0.53-0.70 Mpa تعیین می شود ،همچنین ، تقریباً در همان ناحیه ای باقی می ماند که معمولاً در طول عملیات موتور با سوخت معمولی نمایش داده شده است .
تنها سیمایی که به صورت مشخص نمودارهای عملکرد موتور را برای هر دو سوخت آزمایش شده متمایز می کند تفاوت در مصرف سوخت ویژه ترمز می باشد.
به طوریکه کمترین مقدار bsfcمورد توقع موتوری که با سوخت دیزلی سوخت گیری شده مقدار 225kw-1h-1 می باشد در صورتیکه هنگامی که با روغن کم کالری کار می کند ،bsfc تا 250kw-1h-1 یا تا% 101افزایش می یابد.
در طول عملکرد موتور با RO در ماکزیمم گشتاور و توان نسبی ، مقادیرbsfc به دست آمده در جرم به ترتیب تا 12.2 و12.8 % افزایش می یابند.
شکل 5 صفحه 858 مصرف بالای روغن گیاهی که در گرم های هر واحد توسعه یافته انرژی را می توان به صورت مقدمه ای تا13.5 % به مقدار پائین حرارتی خالص اش نسبت داد.
(جدول 1 ) .
شکل 5 نشان می دهد که، افزایش مصرف روغن ویژه به تناسب مقدار پائین حرارت تولیدی اش رخ می دهد.
این نظریه که بیشتر وسعت بازده عملکرد موتور کامل شامل بارگیری های ماکزیمم و میانه ای است ، درست می باشد.
به هر ترتیب هنگامی که بارگیری موتور به کمتر از یک واحد مشخص از پیش می رود ، مصرف روغن با کاهش بارگیری سریعتر شروع به افزایش می کند و مقادیر بحرانی مصرف سوخت در بارگیری های سبک به 380kw-1h-1 و بالاتر از آن می رسد.(؟) مصرف افزایش یافته روغن که در سرعتهای کاهش یافته و بارگیری های سبک آزمایش شده است (؟) ممکن است به دلیل دمای پایین گاز داخل سیلندر برای احتراق کامل بخشهای کوچک روغن تزریق شده باشد.
علی رغم مقادیر ناچیز سوخت رسانی هر سیکل و نزدیک بودن به طرز عملیات ایده آل ، اتمیزاسیون و توزیع ضعیف در سراسر اتاق احتراق RO ویسکوز که همچنین ممکن است در تشدید اختلاط روغن با هوای محیط سهم داشته باشد، باعث به کار نیفتادن سیکلها و همچنین احتراق ناکامل شود.
اگر بیشتر دقت کنیم، هنگام کارکردن بحرانی نوعی از بارگیری های کاهش یافته می توان قطرات روغن نسوخته را که از لوله اگزوز با شتاب خارج می شوند مشاهده کرد.
آزمایشات انجام شده روی مدل پیتر ACI موتور دیزلی تزریق غیر مستقیم پیش بینی می کند که در زمان استاندارد فعالیت موتور با RO تأخیر احتراق خودکار طولانی تر و سرعت سوختن آهسته تر باشد که منجر به تأخیر احتراق در طول انبساط پیستون ، خصوصاً تحت شرایط عملیاتی بارگیری پایین می شود.
به هر ترتیب، تحت شرایط عملیاتی نرمال و درجه حرارت بالای گاز سیلندر ، مشخصات bsfc که با افزایش بارگیری و گردش میل لنگ برای هر دو سوخت به حدکافی متشابه باقی می ماند به فرصت های خوبی برای روغن گیاهی به عنوان ارتقاء bsfc در عملیاتهای جرمی ، بازده تبدیل انرژی برای روغن گیاهی به نظر می آید که حتی یک مقدار از سوخت دیزلی بیشتر می باشد.
صفحه 859 [ شکل 858 ] بازده حرارتی ترمز با بارگیری که مقدار بازده ماکزیممش برای RO به 0.39 و برای سوخت دیزلی به 0.38 می رسد به صورت یکنواخت افزایش می یابد .
این بدین معنی است که بازده تبدیل انرژی سوختی برای هر دو سوخت دیزلی و روغن گیاهی بسیار بیشتر به هم است.
فقط یک استثناء متعلق به بارگیریهای سبک bmep 0-20 mpa می باشد، جایی که سرعت موتور پایین تر از 1600 min-1 می باشد بازده حرارتی ترمز برای سوخت روغن کمتر از مقداری است که برای سوخت دیزلی می باشد.
بازده بالای حرارتی بدست آمده در بارگیری ها و میانه ممکن است به خاطر طبیعت اکسیژنه روغن گیاهی باشد که منجر به احتراق کامل مخلوط های غنی – سوختی می شود.
از سوی دیگر، یک نسبت کمی کمتر در جرم بین کربن و هیدروژن ممکن است وسیله ای برای بازده بیشتر سوختن روغن در بارگیری های مناسب باشد.
آزمایشات متشابه بر روی موتور پیلی تک سیلندر یک افزایش را در بازده حرارتی ترمز در مقایسه با سوخت دیزلی مصرفی هنگامی که با RO خالص کار می کند مشخص می کند [15] .
یک بازده بالای حرارتی بدست آمده علی رغم یک مقدار پایین حرارتی RO خالص ، دانسیته و ویسکوزیته بالایش که مشخصات سوخت ترشحی را بدتر می کند تشدید کننده تبخیر و احتراق می باشد.
هنگام یک (out come) ،مصرف RO ویژه ترمز بر اساس ظرفیت انرژی سوختی در بارگیری های سنگین و میانه در مقایسه با سوخت دیزلی کمی کمتر می باشد.
برای آزمایش اثر دمای حرارتی روغن بر عملکرد موتور در مدلهای سبک آزمایشات ویژه ای برای بارگیری های راحت bmep =0.15 ,0.2 Mpa انجام شده است.
در ابتدا موتور با روغن گیاهی یا دمای نرمال 35 کار می کند.
بعد از آن روغن تا دمای 60 گرم شده و در انتها روغن تا درجه حرارت ماکزیمم 90 حرارت می بیند.
در طول این آزمایشات بسامد گردش میل لنگ در بازدۀ سرعتی 1400 -2200 min-1 تا 200 دور در دقیقه افزایش می یابد.
آنالیزهای اطلاعات که در شکل 7 معرفی شده نشان می دهد، که برای هر دو بارگیری حرارت دادن روغن تا60 در کمتر از 1400 دور بر دقیقه منتج به کاهش مصرف انرژی ویژه ترمز (bsfe) به ترتیب تا 1107 و 7.4% می شود، دلالت بر وجود ذخایر انرژی سوخت در نواحی ویژه از نمودار عملکرد موتور دارد،که به صورت عمده در بارگیری های سبک وجود دارد.
صفحه 860 [شکل 7 ] هنگامی که سرعت موتور به بیش از یک حد مشخص از 1600 min-1 افزایش می یابد، حرارت دادن روغن فواید قابل قبولی در پارامترهای عملکردی نشان نمی دهد.
حرارت دادن تا درجه حرارت ماکزیمم 90 که اشاره بر مزایای کمتری در ذخایر سوختی در بارگیری های سبک دارد، حتی تأثیرات معکوسی را بر جای می گذارد و منجر به افزایش انرژی ویژه ترمز در بارگیری های سنگین و میانه می شود.
عملکرد ضعیف موتور با RO حرارت بالا در مقایسه با روغن غیر داغ 10-20% تیرگی دود بالاتری را نتیجه می دهد.
بنابراین، حرارت دادن روغن تا دمای optimal در حدود 60 می تواند به عنوان یک اقدام مؤثر برکاهش ویسکوزیته اش و تقویت ظرفیت جریان، اتمیزاسیون و احتراق بخشهای کوچک تزریقی RO هر سیکل مورد توجه قرار بگیرد.
آزمایشات با روغن گیاهی و سیستم CR بوش معلوم می سازد که اندازه متوسط قطرات و برشهای عمودی تأثیر کمتری از دما نسبت به تأثیر تزریق فشار می گیرند، روغن گیاهی با دمای 60 به صورت طبیعی نفوذ ترشحی را به حد کافی برای دستیابی به نفوذ برابر در 25 برای روغن استاندارد بهبود نمی دهد[6] .
آزمایش کردن اتمیزاسیون 15 نوع گوناگون از سوختهای بیودیزلی، تحقیقات روشن کرده بیشتر روغنها قطر متوسط savter بین 20 تا 30% بیشتر از دیزل دارند و به این نتیجه رسیدند که کیفیت اتمیزاسیون ممکن دلیل اصلی برای تفاوت نتایج گزارش شده در آثار نوشته نباشد.[2].
با در نظر داشتن مشکلات تکلیس انژکتور ، تصمیم بر انجام آزمایشات ویژه با یک پمپ تزریق سوخت داخلی گرفته شد که تأمین همزمان عملکرد دو سیلندر اول موتور با روغن گیاهی و دو سیلندر دیگر را با سوخت دیزلی اصلاح می کند .
عکسهای نازلهای انژکتوری گرفته شده 1 ساعت بعد از عملیات ، نزریک به سرعت ایده آل 950 min-1 می باشند و یک طوق چنبره ای شماره 18 به سادگی نشان می دهد که نازلهای انژکتور نفوذی کنترلی 4 , 3 کمی توسط ذرات دوده پوشیده شده است در صورتی که نازلهای انژکتوری 2 , 1 که با ROحرارت دیده شده تا دمای 60 کار می کند یک مقدار براق و خیس به نظر می آیند.
تصاویر نشان می دهند که به خاطر یک بارگیری ساده و دمای پایین گاز در سیلندر ، عمل احتراق روغن گیاهی به طور صحیح پیش نمی رود .
این نکته از نظریه توسط دمای بحرانی پایین گازهای خروجی که به اندازه 175 می باشد اثبات می شود.
توزیع متغیر بخشهای جزئی روغن در سراسر یک اتاق احتراق، تبخیر آهسته و احتراق خودکار ضعیف همچنین ممکن است در احتراق ناقص سهیم باشند.
بنابراین ، بعد از عملیات کوتاه مدت با روغن گیاهی به روش ایده آل روی سطوح اولین و دومین نازل، ابداً هیچ رسوب کربنی پیدا نمی شود.
چاهک درجه روغن در طول این آزمایش نمایانگر شده به طوری که به خاطر ضعف کیفیت احتراق روغن سریعتر افزایش می یابد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تأثیر مدلهای عملکرد روی تکلیس انژکتور ، موتور دیزلی برای 2.5 ساعت با سرعت متوسط 1600 min-1 و طوق چنبره ای میانه شماره 69 کار می کند .
در این رژیم عملکردی موتور یک توان ترمزی 11.5 kw ای تولید می کند که می تواند برای یک تراکتور استاندارد برای اینکه از عهده وظایف زیاد کشاورزی برآید کافی می باشد.
دمای خروجی در طول این آزمایش حدود 210 اندازه گیری شده است .
بعد از این آزمایشات کامل شده ، انژکتورها از روی موتور پیاده سازی می شوند و به صورت ظاهری نرمال با ذرات دوده پوشیده شده است مسخص می شوند، در صورتی که سطوح نازلهای انژکتوری 2 ,1 با رسوبات کربنی به سنگینی پوشیده شده است (شکل 8b) .
تجمع ذرات کربنی به هم متصل شده ، ممکن ، با جزء اکسیده شده روغن گیاهی که مقتضی وزن مولکولیسنگین و ویسکوزیته بالای روغن گیاهی خام است به صورت کامل نسوزد.
[ شکل 8] صفحه 861 بر خلاف سوخت دیزلی ، روغن گیاهی به وسیله فرآیندهای تقطیر پیش نمی رود، بنابراین تفاوت ترکیبش در این است که بعضی اجزاء آمیخته شده قبل از اینکه تبخیر سوخت اتفاق بیفتد در دمای بالای گاز سیلندر به هیدروکربنهای کوچکتر تجزیه می شوند.
سرانجام ، موتور به مدت 2 ساعت با سرعت نسبی 2050 min-1 با طوق گشتاور شماره 245 کار می کند.
در این رژیم عملکردی موتور توان ترمزی 52.6 kw را که مطابق با 89.2% مقدار نسبی است تولید می کند.
در بارگیری های سنگین و قسمتهای افزایش یافته سوخت تزریقی ، دما و فشار گاز سیلندر برای تسریع فرآیندهای تبخیر و احتراق روغن خام به اندازه کافی بالا می روند.
دمای گازهای خروجی به بیش از 550 می رسد، که می تواند به عنوان نرمال در نظر گرفته شود.
مقایسه تصاویر معرفی شده در شکل 8.b وC نشان می دهد که بعد از عملیات نزدیک به توان ماکزیمم ، نازلهای انژکتوری 2 , 1 مشخص می شوند به طوری که بسیار کمتر با کربنات ها در مقایسه با پوششهایشان در بارگیری های میانه پوشیده شده اند، با وجود این آنها هنوز یک مقدار کمی متأثرتر از نازلهای کنترلی باقی می مانند.