Повышение энергоэффективности мировой экономики и развитие возобновляемых источников энергии – одна из главных задач современности.
Перспективным направлением решения данной задачи (без существенных конструктивных изменений серийно выпускаемых автотракторных дизелей) является частичное замещение ДТ смесевым растительно-минеральным топливом [1]. Наибольшее распространение в РФ и странах ЕС в качестве биологического компонента ДСТ получило рапсовое масло, которое широко используется в пищевой промышленности. Возделывание рапса требует плодородных земель, тепла, влаги и тщательного соблюдения технологии выращивания. Все это ограничивает возделывание рапса только в благоприятных природно-климатических условиях [2,3]. Поэтому одним из перспективных биокомпонентов ДСТ является рыжиковое масло (РыжМ), которое получают из семян рыжика. Рыжик может возделываться как однолетней, так и зимующей культурой. Рыжик относится к морозо - засухоустойчивым, малотребовательным к теплу, влаге и удобрениям культурам и может возделываться в различных природно-климатических зонах [4,5,6].
Условия, материалы и методы исследований. Эксплуатационные исследования проводились в условиях КФХ «Возрождение» Ульяновской области. В исследованиях участвовало два трактора марки МТЗ-82. Один трактор контрольный – работал на товарном минеральном дизельном топливе (100% ДТ), другой экспериментальный – на смесевом рыжико-минеральном топливе 50% РыжМ+50% ДТ (данный состав ДСТ выбран на основании проведенных трибологических исследований смесевого рыжико-минерального топлива и ускоренных испытаний насосных секций ТНВД на износ плунжерных пар).
Под наблюдением были тракторы одного года выпуска, с примерно одинаковой наработкой и осуществляющие одинаковые производственные работы на животноводческом комплексе предприятия.
За оценочные показатели износа плунжерных пар насосных секций ТНВД были приняты: геометрические размеры деталей плунжерных пар (овальность и конусность плунжера, диаметры плунжера и втулки, кольцевой зазор между плунжером и втулкой); масса деталей плунжерных пар (плунжер, втулка); объемная цикловая подача топлива, гидроплотность плунжерных пар.
Перед эксплуатационными исследованиями для ТНВД, устанавливаемых на исследуемые тракторы, были подобраны новые плунжерные пары марки У16с15 (4УТНМ 1111410-01) из одной партии производства Алтайского завода топливной аппаратуры. Перед установкой детали каждой плунжерной пары были промаркированы, взвешены и определены их первоначальные геометрические размеры, а плунжерные пары испытаны на гидроплотность.
Каждый ТНВД с контрольными плунжерными парами был отрегулирован на стенде для регулировки и испытания топливных насосов высокого давления по показателям дизеля Д-243 (4Ч 11/12,5). На экспериментальный трактор установили двухтопливную систему для работы на смесевом рыжико-минеральном топливе.
Анализ и обсуждения результатов. Для конструктивной адаптации автотракторного дизеля к работе на двух типах топлива (товарном минеральном дизельном и смесевом растительно-минеральном топливах) была разработана и изготовлена двухтопливная система питания дизеля (патент РФ на изобретение № 2582535 [7,8].
Предлагаемая двухтопливная система питания обеспечивает приготовление ДСТ в зависимости от нагрузочно-скоростного режима дизеля непосредственно при работе трактора (рисунок 1).
Согласно полученному патенту: «Двухтопливная система питания содержит (рисунок 1) бак минерального топлива 1, бак растительного масла 2, фильтры грубой очистки минерального топлива 3 и растительного масла 4, фильтр тонкой очистки топлива 5, топливоподкачивающий насос 6, электрический насос подачи растительного масла 7 с обратным клапаном 8, топливный насос высокого давления в комплекте с центробежным регулятором частоты вращения 9, форсунки 10, топливопроводы 11 и смеситель - дозатор растительного масла и минерального дизельного топлива 12, имеющий два входных 13, 14 и один выходной 15 каналы, во входных каналах 13, 14 установлены электродозаторы 16, 17, электрически соединенные через электронный блок управления 18 с датчиком температуры растительного масла 19 и индуктивным датчиком нагрузочно-скоростного режима 20, причем во входных каналах 13, 14 смесителя - дозатора растительного масла и минерального дизельного топлива 12 перед электродозаторами 16, 17 установлены перепускные 21, 22 и нагнетательные 23, 24 клапаны минерального топлива и растительного масла, а между фильтром грубой очистки минерального топлива 3 и нагнетательным клапаном минерального топлива 23 размещен электрический насос подачи минерального топлива 25 с обратным клапаном 26».
Пуск дизеля, прогрев и останов осуществляются на минеральном топливе. При этом электродозатор минерального топлива 16 полностью открыт, а электродозатор растительного масла 17 полностью закрыт. Минеральное топливо из бака минерального топлива 1, пройдя фильтр грубой очистки минерального топлива 3, поступает в работающий электрический насос подачи минерального топлива 25, который создаваемым давлением топлива, превышающим давление срабатывания нагнетательного клапана минерального топлива 23, открывает его и подает минеральное топливо через электродозатор 16, смеситель - дозатор растительного масла и минерального дизельного топлива 12, топливоподкачивающий насос 6, фильтр тонкой очистки топлива 5 в ТНВД 9, и далее форсунками 10 впрыскивается в цилиндры дизеля. Давление топлива, создаваемого электрическим насосом 25, поддерживается регулируемым перепускным клапаном минерального топлива 21.
