Россия
Целью исследования явилась количественная оценка влияния продолжительности впрыска топлива на образование токсичных компонентов в отработавших газах дизеля для обоснования мероприятий по снижению техногенной нагрузки. Проведены стендовые испытания дизеля 6ЧН 15/18 (Д6Н-250) мощностью 189 кВт при 1 900 мин⁻¹ по ГОСТ 31967–2012, ГОСТ 24028–2013 на 13-режимном цикле. Варьировалась продолжительность впрыска от 20 до 35° п.к.в., проводились отбор и анализ отработавших газов, определялась дисперсность твердых частиц. Установлено, что увеличение продолжительности впрыска с 20 до 35° п.к.в. приводит к росту эмиссии продуктов неполного сгорания: выбросы СО возрастают в 1,93 раза, твердых частиц – в 1,35 раза, углеводородов – в 1,64 раза. Одновременно выбросы оксидов азота снижаются в 2,27 раза вследствие того, что момент воспламенения переходит за верхнюю мертвую точку. Выявлено увеличение среднего диаметра твердых частиц при растянутом впрыске. Сопоставление с экологическими стандартами показало, что ни один из исследованных режимов не обеспечивает выполнение норм ЕВРО-4–6 по всем компонентам; выбросы твердых частиц превышают нормы ЕВРО-6 в 35 раз. Научная новизна заключается в получении количественных зависимостей между продолжительностью впрыска и образованием токсичных компонентов для дизеля 6ЧН 15/18. Практическая значимость состоит в обосновании необходимости комплексного подхода, сочетающего оптимизацию продолжительности впрыска с применением фильтров твердых частиц или каталитических нейтрализаторов.
экологическая безопасность, дизельный двигатель, отработавшие газы, продолжительность впрыска, топливо
1. Расчетное исследование параметров дизельного двигателя с системой рециркуляции отработавших газов / А.С. Блинов [и др.] // Двигателестроение. 2024. № 2 (296). С. 42–55.
2. Марков В.А. Системы автоматического управления и регулирования теплоэнергетических установок и направления их совершенствования // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2025. № 1 (152). С. 142–168. DOI:https://doi.org/10.18698/0236-3941-2025-1-142-168
3. Peng Q., Rockstroh T., Hall C. The impact of fuel and injection strategy on combustion characteristics, emissions and efficiency in gasoline compression ignition operation // Fuel. 2022. Vol. 318. P. 123548. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123548
4. Boretti A. Advantages and Disadvantages of Diesel Single and Dual-Fuel Engines // Frontiers in Mechanical Engineering. 2019. Vol. 5. P. 64. DOI:https://doi.org/10.3389/fmech.2019.00064
5. Kalwar A., Singh A.P., Agarwal A.K. Experimental Study of Fuel Injection Timing and Exhaust Gas Recirculation for Combustion Control in Diethyl Ether-Diesel Blend Fuelled Tractor Engine // Fuel. 2024. Vol. 371. P. 131930. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131930
6. Investigation on the effect of the flow passage geometry of diesel injector nozzle on injection process parameters and engine performances / V. Markov [et al.] // Energy Science & Engineering. 2022. DOI:https://doi.org/10.1002/ese3.1051
7. Подколзин П.С. Исследования влияния давления впрыска на мощностные и экологические показатели двигателя «ТМЗ-650Д» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 12. С. 469–473.
8. Марков В.А. Тенденции совершенствования систем автоматического управления и регулирования теплоэнергетических установок // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2023. № 1 (144). С. 97–126. DOI:https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-1-97-126
9. Мельберт А.А., Нгуен Ч.Х., Машенский А.В. Применение топливоподающей аппаратуры с увеличенным давлением впрыска для снижения техногенной нагрузки на окружающую среду // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89. № 5. С. 325–331. DOI:https://doi.org/10.17816/0321-4443-108145
10. Влияние показателей топливоподачи на рабочий процесс дизеля при достижении давления впрыскивания 250 МПа / М.Г. Шатров [и др.] // Двигателестроение. 2023. № 4 (294). С. 42–55. DOI:https://doi.org/10.18698/jec.2023.4.42-55
11. Impact of pilot diesel injection timing on performance and emission characteristics of marine natural gas/diesel dual-fuel engine / X. Zhang [et al.] // Scientific Reports. 2024. Vol. 14. P. 10767. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-024-61672-5
12. Simpson T., Depcik C. Multiple Fuel Injection Strategies for Compression Ignition Engines // Energies. 2022. Vol. 15. № 14. P. 5214. DOI:https://doi.org/10.3390/EN15145214
13. Yang Z., Tan Q., Geng P. Combustion and Emissions Investigation on Low-Speed Two-Stroke Marine Diesel Engine with Low Sulfur Diesel Fuel // Polish Maritime Research. 2019. Vol. 26. P. 153–161. DOI:https://doi.org/10.2478/pomr-2019-0017
14. Effect of after injections on late cycle soot oxidation in a small-bore diesel engine / L. Rao [et al.] // Combustion and Flame 2018. Vol. 191. P. 513–526. DOI:https://doi.org/10.1016/J.COMBUSTFLAME.2018.02.014
15. Dave H., Sutaria B., Patel B. An Approach to Improve Smoke-Fuel Consumption Trade-Off Under Pilot Injection Mode in a Diesel Engine // Energy, Environment, and Sustainability. 2021. P. 377–403. DOI:https://doi.org/10.1007/978-981-16-1513-9_15
16. Farhan S.M. Impact of post-injection strategies on combustion and unregulated emissions during different loads in an HSDI diesel engine / S.M. Farhan [et al.] // Fuel. 2020. Vol. 267. P. 117256. DOI:https://doi.org/10.1016/J.FUEL.2020.117256
17. Youssef A., Ibrahim A. A numerical investigation into the effect of altering compression ratio, injection timing, and injection duration on the performance of a diesel engine fuelled with diesel-biodiesel-butanol blend // Clean Energy. 2024. Vol. 8. № 5. P. 73–94. DOI:https://doi.org/10.1093/ce/zkae055
18. Fuel injection strategy optimisation and experimental performance and emissions evaluation of diesel displacement by port fuel injected methanol in a retrofitted mid-size genset engine prototype / A.K. Agarwal [et al.] // Energy. 2022. Vol. 248. P. 123593. DOI:https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123593
19. Correlation between Emission and Combustion Characteristics with the Compression Ratio and Fuel Injection Timing in Tribologically Optimized Diesel Engine / S. Milojević [et al.] // Tehnički vjesnik. 2022. Vol. 29. № 4. P. 1210–1219. DOI:https://doi.org/10.17559/TV-20220223164932
20. Возможность уменьшения техногенной нагрузки дизельного двигателя на окружающую среду путём изменения степени сжатия / А.А. Мельберт [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 2025. Т. 92. № 1. С. 5–9. DOI:https://doi.org/10.17816/0321-4443-631489
