Дослідження паливної економічності і токсичності відпрацьованих газів двигуна, що працює на бензинах з високооктановими кисневмісними добавками. Розробка способу та програмного комплексу контролю однорідності палива в поплавковій камері карбюратора.
Аннотация к работе
Ефективність експлуатації автомобіля в значній мірі залежить від рівня надійності автомобіля в цілому та його окремих систем, а також методів наукового нормування витрат палива та токсичних викидів. Не в повному обсязі вивчена зміна показників роботи двигунів (токсичність відпрацьованих газів (ВГ), паливна економічність та надійність роботи його систем), а саме: відсутні математичні моделі, що дозволяють встановлювати норми витрат палива та вмісту токсичних компонентів у ВГ двигунів, відсутнє математичне обгрунтування оптимальної концентрації ВКД в паливі з точки зору економічних, екологічних та показників надійності двигунів автомобілів. Для досягнення вказаної мети були поставлені та вирішені наступні основні задачі: Удосконалення математичної моделі витрати палива автомобіля з урахуванням наявності в паливі ВКД різних концентрацій. Розробка програмно-апаратного комплексу для дослідження кінетики витрати палива з урахуванням непостійності похибок вимірів різних миттєвих витрат палив з різними фізичними властивостями. Дослідження виконані на основі розробленого програмно-апаратного комплексу для аналізу однорідності бензинів з ВКД, запропонованої методики визначення однорідності вказаних палив, математичних моделей паливної економічності і токсичності ВГ двигунів автомобілів, що працюють на паливах з різним вмістом ВКД, програмно-апаратного комплексу для дослідження кінетики витрати палива.Проаналізовано наукові дослідження, що проводяться в Україні та інших країнах світу з теми дисертації, а також відомий досвід використання моторних палив з ВКД, перспективи споживання бензинів в Україні. В другому розділі проведені теоретичні дослідження паливної економічності і токсичності ВГ двигуна, що працює на бензинах з ВКД. Індикаторний ККД двигуна, що працює на бензині: , (4) де R - універсальна газова стала, Дж/(моль*К); Рі - середній індикаторний тиск, МПА; L0Б - кількість повітря в суміші за стехіометричним складом на 1 кг бензину, кмоль; Т - температура, °К; Р - тиск, МПА; ?V - коефіцієнт наповнювання; ? - коефіцієнт надміру повітря. Без проведення додаткових регулювань системи живлення двигуна та не враховуючи вплив зміни Рі /?V на індикаторний ККД двигуна, рівняння (4) має вигляд: (7) Залежності (10, 11) дозволяють побудувати систему впорскування бензину зі змінною концентрацією ВКД при умові мінімізації вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна.Проведено удосконалення математичної моделі витрати палива автомобіля з урахуванням концентрації ВКД в паливі. Отримано коефіцієнт пропорційності між витратою палива автомобіля, що працює на бензині, та витратою палива автомобіля, що працює на бензині з різним вмістом ВКД. Удосконалено математичну модель токсичності ВГ бензинового двигуна автомобіля урахуванням наявності ВКД в паливі, що дозволяє встановлювати норми вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна автомобіля при використанні бензинів з ВКД. Розроблено спосіб контролю однорідності бензинів з ВКД, який полягає у вимірі сили електричних струмів в різних точках обєму палива, розрахунку міри розсіювання сили струмів та порівнянні отриманої міри розсіювання з попередньо прийнятою. За результатами представлених досліджень підвищення ефективності експлуатації автомобілів при використанні моторних палив з ВКД досягається нормуванням витрати палива та вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна, підвищенням надійності роботи та зменшенням трудомісткості обслуговування системи живлення двигуна автомобіля.
План
2. Основний зміст роботи
Вывод
1. Практика світового автомобілебудування показує, що використання бензинів з ВКД можна вважати дійовим інструментом управління паливної економічністю і токсичністю ВГ двигуна автомобіля. Особливо це важливо для України, яка має обмежені енергоресурси нафтового походження та складну екологічну ситуацію.
2. Проведено удосконалення математичної моделі витрати палива автомобіля з урахуванням концентрації ВКД в паливі. Отримано коефіцієнт пропорційності між витратою палива автомобіля, що працює на бензині, та витратою палива автомобіля, що працює на бензині з різним вмістом ВКД. Встановлено, що при переході на використання бензину з 6 % ВКД паливна економічність автомобіля погіршується на 2,4 %, а при використанні в якості палива ВКД паливна економічність автомобіля погіршується на 64 %.
3. Удосконалено математичну модель токсичності ВГ бензинового двигуна автомобіля урахуванням наявності ВКД в паливі, що дозволяє встановлювати норми вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна автомобіля при використанні бензинів з ВКД. Запропоновано для мінімізації вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна побудова системи впорскування палива зі змінною концентрацією ВКД. Встановлено, що для отримання мінімально можливого вмісту СО та CNHM у ВГ двигуна на режимах малих та середніх навантажень необхідно забезпечувати середнє значення концентрації ВКД в паливі 36 %. На режимах середніх навантажень для мінімізації вмісту NOX - концентрація ВКД в бензині повинна складати 20 %.
4. Розроблено спосіб контролю однорідності бензинів з ВКД, який полягає у вимірі сили електричних струмів в різних точках обєму палива, розрахунку міри розсіювання сили струмів та порівнянні отриманої міри розсіювання з попередньо прийнятою.
5. Створено програмно-апаратний комплекс контролю однорідності бензинів з ВКД, встановлення якого в системі живлення двигуна дозволяє підвищити надійність її роботи.
6. Розроблено програмно-апаратний комплекс для дослідження кінетики витрати палива з урахуванням непостійності похибки вимірів різних миттєвих витрат палив з різними фізичними властивостями.
7. Розроблено поплавкову камеру карбюратора, принцип дії якої полягає у вимірі сили електричних струмів в паливах відносно повітря, що дозволило виключити з її конструкції поплавковий механізм, підвищити надійність її роботи та знизити трудомісткість регулювання рівня палива. Запропонована удосконалена поплавкова камера, рівень палива в якій регулюється без зняття верхньої кришки карбюратора зміною положення верхнього контакту датчика виміру сили електричного струму.
8. Розроблено спосіб контролю рівня палива в запропонованій поплавковій камері карбюратора, який полягає у вимірі часу роботи двигуна до його зупинки на тій кількості палива, яке залишилося у поплавковій камері карбюратора після припинення його подачі, враховуючи оберти холостого ходу колінчастого вала двигуна.
9. За результатами представлених досліджень підвищення ефективності експлуатації автомобілів при використанні моторних палив з ВКД досягається нормуванням витрати палива та вмісту СО, CNHM та NOX у ВГ двигуна, підвищенням надійності роботи та зменшенням трудомісткості обслуговування системи живлення двигуна автомобіля.
Основні положення дисертації викладені в наступних публікаціях: Возний Ю.В., Грабар І.Г., Ільченко А.В, Опанасюк Є.Г., Степаницький Д.М. Тенденції зміни парку автомобілів житомирщини як основного джерела викидів токсичних компонентів // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 1999. - № 9. - С. 328-332.
Висновок про видачу патенту на винахід № 73317, МПК 7 С10L1/04. Спосіб контролю однорідності бензинів з високооктановими кисневмісними домішками / Грабар І.Г., Ільченко А.В. (Україна). - № 2002043034; Заявл. 15.04.02;
Грабар І.Г., Захлєбний В.П., Ільченко А.В., Опанасюк Є.Г., Черниш І.Г. Етанол-бензинова паливна суміш та екологія автотранспорту. // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 1999. - № 8. - С. 63-67.
Грабар І.Г., Ільченко А.В. Метод експрес-аналізу якості газохолів як палива для бензинових двигунів // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 2000. - № 13. - С. 30-34.
Грабар І.Г., Ільченко А.В., Опанасюк Є.Г. Шляхи підвищення екологічної безпеки автомобільних бензинових двигунів / / Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 1998. - № 7. - С. 27-31.
Грабар И.Г., Ильченко А.В. Программно-аппаратный комплекс для исследования кинетики расхода топлива // Вестник ХГАДТУ. - 2001. - № 15-16. - С. 163-165.
Ільченко А.В. Обгрунтування зниження токсичності бензинового двигуна при використанні етанол - бензинових сумішей в якості палива // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 2000. - № 14. - С. 28-35.
Ільченко А.В. Зміна паливної економічності автомобіля з бензиновим двигуном при використанні етанол-бензинових сумішей в якості палива // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 2001. - № 15. - С. 13-17.
Ільченко А.В. Управління основними регулювальними параметрами карбюратора ДААЗ-2107-1107010-20 з метою визначення екологічних показників роботи двигуна. // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 1999. - № 8. - С. 68-73.
Ільченко А.В. Зміна паливної економічності автомобіля при використанні етанол-бензинових сумішей // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. - 2002. - № 19. - С. 18-21.