Підвищення ефективності експлуатації автомобілів використанням моторних палив з високооктановими кисневмісними добавками

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний транспортний університет

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ АВТОМОБІЛІВ ВИКОРИСТАННЯМ МОТОРНИХ ПАЛИВ З ВИСОКООКТАНОВИМИ КИСНЕВМІСНИМИ ДОБАВКАМИ

ІЛЬЧЕНКО Андрій Володимирович

05.22.20 - експлуатація та ремонт засобів транспорту

Київ - 2003

Анотація

Ільченко А.В. Підвищення ефективності експлуатації автомобілів використанням моторних палив з високооктановими кисневмісними добавками - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту. - Національний транспортний університет, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми використання моторних палив з високооктановими кисневмісними добавками.

Отримано коефіцієнт пропорційності між витратою палива автомобіля, що працює на бензині, та витратою палива автомобіля, що працює на бензині з різним вмістом високооктанової кисневмісної добавки. Це дозволяє встановлювати норми витрат палива автомобіля при використанні бензинів з високооктановими кисневмісними добавками.

Теоретичні дослідження показали, що для мінімізації вмісту СО та C_nH_m у відпрацьованих газах двигуна автомобіля на режимах малих і середніх навантажень необхідно забезпечувати середнє значення концентрації високооктанової кисневмісної добавки в бензині 36 %. На режимах середніх навантажень (для мінімізації вмісту NO_x) - 20 %.

Створено програмно-апаратний комплекс для дослідження кінетики витрати палива, в якому похибка виміру корегується під час роботи програмно-апаратного комплексу, що забезпечується попереднім визначенням коефіцієнтів корегування при таруванні.

Розроблено спосіб та створено програмно-апаратний комплекс контролю однорідності палив з високооктановими кисневмісними добавками. Однорідність визначається виміром електричних струмів в різних точках об'єму вказаних палив, міри розсіювання струмів і порівнянням отриманої міри розсіювання з попередньо прийнятою.

Розроблено поплавкові камери карбюратора підвищеної надійності та зменшеної трудомісткості регулювання рівня палива.

Розроблено спосіб контролю рівня палива в поплавковій камері карбюратора. Він має зменшену трудомісткість у порівнянні з всіма відомими.

Ключові слова: експлуатація автомобілів, високооктанова кисневмісна добавка, паливна економічність, токсичність відпрацьованих газів, поплавкова камера.

Аннотация

Ильченко А.В. Повышение эффективности эксплуатации автомобилей использованием моторных топлив с высокооктановыми кислородосодержащими добавками. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - Эксплуатация и ремонт средств транспорта. - Национальный транспортный университет, Киев, 2003.

Диссертация посвящена проблеме использования моторных топлив с высокооктановыми кислородосодержащими добавками.

Целью работы является повышение эффективности эксплуатации автомобилей путем совершенствования теоретических основ и практических средств использования моторных топлив с высокооктановими кислородосодержащими добавками.

Получен коэффициент пропорциональности между расходом топлива автомобиля, работающего на бензине, и расходом топлива автомобиля, работающего на бензине с различним содержанием высокооктановых кислородосодержащих добавок, что позволяет устанавливать нормы расхода топлива автомобиля, работающего на бензине с разным содержанием высокооктановых кислородосодержащих добавок.

Теоретические исследования показали, что для получения минимумов СО и C_nH_m в отработанных газах двигателя автомобиля на режимах малых и средних нагрузок необходимо обеспечивать среднее значение концентрации ВКД в бензине 36 %. На режимах средних нагрузок, для минимизации NO_x, содержание высокооктановой кислородосодержащей добавки в бензине должно составлять 20 %.

В работе описан созданный программно-аппаратный комплекс для исследования кинетики расхода топлива, учитывающий непостоянство погрешности измерений различных мгновенных расходов топлив с разными физическими свойствами. Погрешность измерения автоматически корректируется предварительной тарировкой комплекса и занесением коэффициентов корректировки в специальную таблицу.

Разработан способ и создан программно-аппаратный комплекс контроля однородности бензинов с высокооктановыми кислородосодержащими добавками, установка которого в системе питания двигателя позволяет повисить надежность ее работы.

Разработана поплавковая камера карбюратора повышенной надежности и сниженной трудоемкости регулирования уровня топлива. Предложена усовершенствованная поплавковая камера, уровень топлива в которой регулируется без снятия верхней крышки карбюратора.

Разработан способ контроля уровня топлива в поплавковой камере карбюратора, имеющий меньшую трудоемкость, чем известные. Он основан на измерении времени работы двигателя до его остановки на том количестве топлива, что осталось в поплавковой камере карбюратора после прекращения его подачи, и оборотов холостого хода коленчатого вала.

Экспериментально установлено, что высокооктановая кислородосодержащая добавка оказывает влияние на топливную экономичность, токсичность отработанных газов двигателя, надежность работы его систем.

Ключевые слова: эксплуатация автомобилей, высокооктановая кислородосодержащая добавка, топливная экономичность, токсичность отработанных газов, поплавковая камера.

Summary

Ilchenko А.V. Increasing of exploitation efficiency during of using benzine with high-octane oxygen additives. - Manuscript.

Thesis on searching of a scientific degree of the candidate of technical sciences on a specialty 05.22.20 - Exploitation and repair of means of transport. - National university of transport, Kiev, 2003.

The thesis is devoted to a solve problem of use fuel with high-octane oxygen additives.

The constant of propotionality between properllant consuption of the automobile working on petrol, and properllant consuption of the automobile working on petrol with high-octane oxygen additives, is obtained. It allows to install norms of properllant consuption of the automobile.

The theoretical researches have shown, that concentration of the high-octane oxygen additives in benzene for getting the minimum of CO and C_nH_m is received near 36 %, concentration for minimum NO_x - 20 %.

Fireware complex for a research of properllant kinetics consuption is created. Inaccuracy of measurement is automatically corrected when fireware complex works. This ensure special adjustment factors.

The method and fireware complex for checking homogeneity benzine with high-octane oxygen additives is developed. For the determination of benzine homogeneity are changed current in different spots of fuel volume, calculate a measure of currents diffusing and compare it with accepted a measure of diffusing.

Camera of float of increased reliability and reduced labour input of fuel level control is created.

The method of checking a fuel level in the camera of float is developed.

Keywords: exploitation of cars, high-octane oxygen additives, economy of fuel, toxicity of exhaust gases, camera of float.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. 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. Проблема використання альтернативних палив є важливим науковим завданням, яке потребує уваги спеціалістів різних галузей знань, у тому числі - спеціалістів автомобільного транспорту. Особливо це важливо для країн з обмеженими енергоресурсами нафтового походження і складною екологічною ситуацією.

Ряд аспектів використання палив з високооктановими кисневмісними добавками (ВКД) для бензинових двигунів потребує наукових рішень. Зокрема, у науково-технічній літературі дані про показники двигунів, що працюють на паливах з ВКД, не охоплюють всю зону можливої концентрації ВКД в бензині. Потребує дослідження вплив ВКД на показники двигунів, що розраховані на використання високооктанових бензинів, при роботі на низькооктанових бензинах з ВКД. 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. Існуючий процес контролю однорідності бензинів з ВКД потребує удосконалення для створення можливості його застосування безпосередньо на автомобілі.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності експлуатації автомобілів шляхом удосконалення теоретичних основ і практичних засобів використання моторних палив з ВКД.

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.

Удосконалення математичної моделі токсичності ВГ бензинового двигуна, що працює на паливах з ВКД різних концентрацій. Обгрунтування оптимального вмісту ВКД в бензині з погляду мінімально можливої токсичності за СО, C_nH_m, та NO_x для різних режимів роботи двигуна.

Розробка методики та програмно-апаратного комплексу аналізу однорідності бензинів з ВКД.

Розробка програмно-апаратного комплексу для дослідження кінетики витрати палива з урахуванням непостійності похибок вимірів різних миттєвих витрат палив з різними фізичними властивостями.

Розробка практичних засобів підвищення надійності системи живлення бензинового двигуна при використанні бензинів з ВКД.

Об'єктом дослідження є процес використання палив з ВКД різних концентрацій для автомобілів з бензиновими двигунами.

Предметом дослідження є вплив ВКД на паливну економічність і екологічні показники бензинового двигуна автомобіля.

Методи дослідження. В роботі використовуються аналітичні й експериментальні методи досліджень. Результати теоретичних досліджень перевіряються з результатами, що отримані в дорожніх і стендових випробуваннях. 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.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота пов'язана з науково-дослідними темами, які виконувались в Житомирському інженерно-технологічному інституті:

- за планом роботи лабораторії “Екології автотранспорту” Житомирського інженерно-технологічного інституту;

- з госпдоговірною темою “Витратомір палива з комп'ютерним поєднанням для випробування карбюраторних двигунів і автоматичною обробкою результатів вимірювань” (реєстраційний номер № 0101U001037);

- з тематичними планами Житомирського відділення інноваційного фонду на 1998-2000 роки.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

1. Вперше запропоновано фізичний принцип побудови приладу контролю однорідності бензинів з ВКД, що полягає у вимірі сили електричного струму в паливах, на основі якого отримано математичну модель зміни сили струму в паливах з ВКД в залежності від концентрацій ВКД та температур (висновок про видачу патенту від 05.11.02);

2. Удосконалено математичну модель витрати палива автомобіля, що працює на бензині з ВКД;

3. Удосконалено математичну модель токсичності ВГ двигуна за СО, C_nH_m і NO_x при використанні палив з ВКД, на основі якої отримано значення оптимального вмісту ВКД з погляду мінімуму вмісту СО, C_nH_m і NO_x у ВГ.

Достовірність отриманих результатів забезпечується використанням обгрунтованих методик і програмних засобів чисельного моделювання, узгодженням розрахунків, виконаних різними методами, а також задовільною відповідністю результатів експериментальних даних теоретичним розрахункам, одержаних особисто, та даними інших дослідників.

Практичне значення одержаних результатів:

1. Створено спосіб та програмно-апаратний комплекс аналізу однорідності бензинів з ВКД, встановлення якого у системі живлення двигуна дозволяє підвищити надійність її роботи;

2. Створено програмно-апаратний комплекс для дослідження кінетики витрати палива автомобіля, що дозволяє враховувати непостійність похибки вимірювань різних миттєвих витрат палив з різними фізичними властивостями;

3. Розроблена поплавкова камера карбюратора, яка має підвищену надійність та зменшену трудомісткість регулювання рівня палива у порівнянні з відомими поплавковими камерами (патент № 43608 А, від 05.04.01.);

4. Створено спосіб контролю рівня палива в поплавковій камері карбюратора, який полягає у вимірі часу роботи двигуна до його зупинки на тій кількості палива, яка залишилася у поплавковій камері карбюратора після припинення його подачі, враховуючи оберти холостого ходу колінчастого вала двигуна.

Наукові та практичні здобутки дисертації впроваджені в Центрі головного механіка по промисловій електроніці ВАТ “КамАЗ”, Регіональному інституті сучасних технологій і бізнесу, Камському політехнічному інституті (м. Набережниє Челни, Росія) та використовуються в навчальному процесі Житомирського інженерно-технологічного інституту.

Особистий внесок здобувача:

В публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачеві належать:

- аналіз змін структури парку автомобілів, експериментальні дослідження токсичності ВГ двигуна при роботі на паливах на основі бензинів різної детонаційної стійкості з ВКД [1, 3];

- ідея використання сили електричного струму, що протікає у паливах з ВКД, як параметра контролю однорідності цих палив, основні положення способу контролю однорідності бензинів з ВКД [2];

- розробка структури програмно-апаратного комплексу для дослідження однорідності бензинів з ВКД, розробка датчика сили електричного струму й температури, оцінка похибок вимірів, створення методики дослідження однорідності бензинів з ВКД за допомогою програмно-апаратного комплексу, побудова та аналіз математичної моделі зміни сили електричного струму у бензинах з ВКД від концентрації ВКД та температури палива [4];

- експериментальні дослідження вмісту токсичних речовин у ВГ автомобілів з бензиновими двигунами в експлуатації та впливу стану систем живлення і запалювання на ці викиди [5];

- розробка і практичне створення програмно-апаратного комплексу для дослідження кінетики витрати палива, аналіз надійності його роботи, похибок вимірів [6, 9];

- побудова математичної моделі зміни показників паливної економічності та токсичності ВГ двигуна автомобіля при використанні бензинів з ВКД та їх експериментальна перевірка [7, 8, 10];

- ідея використання сили електричного струму у паливах з ВКД як параметра, що несе в собі інформацію про рівень палива в поплавковій камері карбюратора [11].

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на ІV і V Міжнародних науково-практичних конференціях “Сучасні технології в аерокосмічному комплексі” (Житомир, 1999, 2001), Всеукраїнській конференції “Комп'ютерне моделювання та інформаційні технології в природничих науках” (Кривий Ріг, 2000), науково-практичної конференції “Автомобільний транспорт: прогрес, технології, кадри” (Севастополь, 1999), міжнародної конференції “Автомобіль, середовище і сільськогосподарське обладнання” (Румунія, 2002).

2. Основний зміст роботи

У вступі сформульовано актуальність теми, мету і завдання роботи, обгрунтовано її необхідність, відображено наукову новизну, практичну цінність і достовірність отриманих результатів. Стисло викладено зміст роботи за розділами.

В першому розділі здійснено огляд літературних джерел з теми дисертаційної роботи. 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. Зроблено висновок про необхідність наукового обгрунтування використання вказаних палив в Україні. Розглянуті основні властивості етанолу і його вплив на утворення шкідливих речовин при згорянні палива, доведено, що автомобілі з бензиновими двигунами є одним з основних джерел токсичних викидів серед усіх інших джерел, що забруднюють навколишнє середовище. На основі проведеного аналізу сформульовано головні задачі дослідження.

В другому розділі проведені теоретичні дослідження паливної економічності і токсичності ВГ двигуна, що працює на бензинах з ВКД.

Оцінка витрати палива проведена на основі методичного підходу, що запропонований професором М.Я. Говорущенком, модифікованого до автомобілів, які працюють на бензинах з ВКД.

Основне рівняння витрати палива при роботі на бензині, л/100 км:

, (1)

де з_iБ - індикаторний ККД двигуна; А_К, В_К, С - коефіцієнти; i_к - передавальне число коробки передач; V_a - швидкість автомобіля, км/год; G_a - вага автомобіля, Н; Ш - сумарний опір дороги; k - коефіцієнт обтічності, Н_*с²/м⁴; F - лобова площа автомобіля, м².

Для карбюраторного двигуна:

(2)

де V_h - робочий об'єм циліндрів двигуна, л; i₀ - передавальне число головної передачи; Н_Н - нижча теплота згоряння палива, кДж/кг; с_Т - густина палива; r_K - радіус кочення колеса, м; S_П - хід поршня, м; з_ТР - ККД трансмісії.

Прийнявши до уваги незначну різницю густини ВКД і бензину, врахувавши значення їх нижчої теплоти згоряння, для бензину з ВКД:

_, (3)

де К - концентрація ВКД, (К=0-1).

Індикаторний ККД двигуна, що працює на бензині:

, (4)

де R - універсальна газова стала, Дж/(моль_*К); Р_i - середній індикаторний тиск, МПа; L_0Б - кількість повітря в суміші за стехіометричним складом на 1 кг бензину, кмоль; Т - температура, К; Р - тиск, МПа; з_V - коефіцієнт наповнювання; б - коефіцієнт надміру повітря.

Стехіометрична кількість повітря в суміші на 1 кг бензину, кмоль:

(5)

де С, Н, О - вміст вуглецю, водню, кисеню в 1 кг бензину, кг.

Аналогічно визначається стехіометрична кількість повітря на 1 кг ВКД. Стехіометрична кількість повітря на 1 кг суміші бензину з ВКД концентрації К, кмоль:

, (6)

де L_0С - стехіометрична кількість повітря на 1 кг ВКД.

Без проведення додаткових регулювань системи живлення двигуна та не враховуючи вплив зміни Р_i /з_V на індикаторний ККД двигуна, рівняння (4) має вигляд:

(7)

З урахуванням (3) та (7) основне рівняння витрати палива при використанні бензину з ВКД, л/100 км:

(8)

З (8) можна встановити, що при переході на використання бензину з 6 % ВКД паливна економічність автомобіля погіршується на 2,4 %, а при використанні в якості палива ВКД - на 64 %.

При наявності ВКД концентрації К в бензині відбувається збіднення суміші. Це призводить до зміни вмісту токсичних компонентів, яку можна проаналізувати на основі відомих залежностей, враховуючи вміст ВКД, наприклад, для одного з режимів роботи двигуна:

(9)

Аналіз проведено в діапазоні зміни коефіцієнта надміру повітря 0,75-1,05 та концентрації ВКД 0-100 %. Результат подано у вигляді поверхонь.

Отримано поверхні зміни вмісту CO, C_nH_m та NO_x у ВГ двигуна в залежності від концентрації ВКД та відсотка використання потужності.

Розглянувши перетини площин, що відповідають різним концентраціям ВКД, продиференціювавши функції X_CO=f(), X_СnHm=f(), X_NOx=f() для різних концентрацій визначено координати точок із мінімальними значеннями вмісту CO, C_nH_m та NO_x і отримано концентрації ВКД за умови мінімального вмісту для відповідного токсичного компонента, %:

(10)

Рівняння концентрації ВКД за умови мінімімів токсичних компонентів для відсотка використання потужності двигуна:

(11)

За допомогою (10, 11) встановлено, що з погляду отримання мінімумів вмісту СО та C_nH_m на режимах малих і середніх навантажень необхідно забезпечувати середнє значення концентрації ВКД в бензині близько 36 %. На режимах середніх навантажень для мінімізації вмісту NO_x концентрація ВКД в бензині повинна дорівнювати 20 %.

Залежності (10, 11) дозволяють побудувати систему впорскування бензину зі змінною концентрацією ВКД при умові мінімізації вмісту СО, C_nH_m та NO_x у ВГ двигуна.

В третьому розділі описано розроблений програмно-апаратний комплекс для дослідження кінетики витрати палива, який дозволяє автоматично враховувати непостійність похибок вимірів різних за величиною миттєвих витрат палив з різними фізичними властивостями. Вказане урахування ведеться програмним способом попереднім таруванням витратоміра і внесенням коефіцієнтів корегування в спеціальну таблицю.

За допомогою програмно-апаратного комплексу проведено експериментальні дослідження впливу ВКД на паливну економічність бензинових двигунів зі ступенем стиску 6 на стенді з біговими барабанами та ступенем стиску 8,5 на міських режимах руху і на режимах руху зі сталими швидкостями.

Аналіз показників паливної економічності дозволяє зробити висновок, що на режимах руху з постійною швидкістю при використанні бензину А-76 з 10 % ВКД перевитрата палива (щодо бензину А-76) має місце в діапазоні швидкостей 40-73 км/год. При досягненні швидкості 73 км/год спостерігається відносна економія палива, яка складає близько 3 % при швидкостях руху 84 км/год і вище. При використанні бензину з 20 % ВКД спостерігається відносна економія палива в усьому швидкісному діапазоні, що досліджувався.

Результати зміни паливної економічності в міському режимі руху (табл. 1) показують, що застосування палив з ВКД дозволяє покрищити показники паливної економічності автомобіля (щодо бензину А-76), що має двигун зі ступенем стиску 8,5.

Таблиця 1

Паливо	Середня швидкість на машруті, км/год	Відносна витрата палива
А-76	39,9	-
А-76 + 10 % ВКД	41,9	0,81

Для визначення витрати палива двигуном зі ступенем стиску 6 при використанні бензину з ВКД були проведені випробування на стенді з біговими барабанами моделі СТК-3. Для цього використовувався автомобіль ЗІЛ-431410 (1988 року випуску, шасі 2720393, двигун 047214).

В усьому досліджуваному швидкісному діапазоні спостерігається зниження витрати палива при використанні бензину А-76 з 10 % ВКД у порівнянні з бензином А-76. Найбільша різниця у витраті палива притамана швидкості руху 60 км/год.

Вміст СО у ВГ двигуна при використанні бензину А-76 з 10 % ВКД, що визначається на режимі холостого ходу, знижується більш ніж в 2 рази (щодо використання бензину А-92). Кількість С_nН_m при цьому збільшується, але не перевищує нормативну (табл. 2).

Таблиця 2

Токсичний компонент	А-76	А-76 + 10 % ВКД	А-92	А-92 + 10 % ВКД
СО, %	1,67	0,46	0,97	0,41
СnНm, млн-1	200	240	100	370

Проведено дослідження зміни основних властивостей бензинів А-76, А-80, А-95 з ВКД (октанових чисел, масової частки сірки, концентрації фактичних смол, фракційного складу). Отримано, що ВКД більше підвищує октанове число за моторним методом, ніж за дослідницьким.

Доведено, що наявність ВКД суттєво впливає на фракційний склад палива. Зміна фракційного складу призводить до зміни пускових якостей двигуна, зміни часу прогріву до початку руху автомобіля, впливає на сумішоутворення, показники надійності двигуна та ін.

В четвертому розділі описано розроблений спосіб контролю однорідності бензинів з ВКД, який полягає у вимірі сили електричних струмів в різних точках об'єму палива, розрахунку міри розсіювання сили струмів та порівнянні отриманої міри розсіювання з попередньо прийнятою. Створений програмно-апаратний комплекс аналізу однорідності палив з ВКД, на основі якого отримана математична модель зміни сили струмів у бензинах з ВКД в залежності від концентрацій ВКД і температури палива.

Запропонована система контролю однорідності палив з ВКД, встановлення якої в системі живлення двигуна і здійснення, при необхідності, за її допомогою додадкового компаундування палива у бакові автомобіля, дозволяє підвищити надійність роботи двигуна автомобіля.

На основі виміру сили електричних струмів у паливах відносно повітря розроблена та захищена патентом поплавкова камера карбюратора.

Встановлення електромагнітного клапана, датчика виміру сили електричного струму, пристрою виміру сили електричного струму та управління електромагнітним клапаном дозволило виключити з конструкції поплавкової камери поплавковій механізм, за рахунок чого вона має підвищену надійність роботи та знижену трудомісткість регулювання рівня палива.

Запропонована конструкція удосконаленої поплавкової камери карбюратора, рівень палива в якої регулюється без зняття верхної кришки карбюратора зміною положення верхнього контакту датчика виміру електричного струму.

Саме запропоновані поплавкові камери карбюратора дозволяють реалізувати розроблений спосіб контролю рівня палива в поплавковій камері карбюратора, який полягає в тому, що:

- заздалегідь для всіх конструктивно можливих, апріорі відомих значень рівня палива (в тому числі номінального) в поплавковій камері карбюратора двигуна заданої марки, обраного за еталон, вимірюють і запам'ятовують, наприклад, у вигляді номограми (рис. 19), масив відповідних їм значень обертів холостого ходу колінчастого вала і часу роботи до зупинки двигуна після припинення подачі палива в поплавкову камеру карбюратора, причому величина масиву визначається вимогами необхідної точності вимірів, яка попередньо задається;

- визначають оберти холостого ходу колінчастого вала двигуна, у якого контролюють рівень палива в поплавковій камері карбюратора (тої ж марки);

- вимірюють час роботи двигуна, у якого контролюють рівень палива в поплавковій камері карбюратора, до його зупинки після припинення подачі палива в поплавкову камеру карбюратора;

- порівнюючи значення параметрів, отриманих для рівня палива, який контролюють, з попередньо виміряними і запам'ятованими для апріорі відомих рівнів палива в поплавковій камері карбюратора двигуна, обраного за еталон, за шуканий рівень палива в поплавковій камері карбюратора, який контролюють, приймають значення того апріорі відомого рівня, для якого ці параметри співпали (наприклад, т. А).

Вказаний спосіб має набагато меншу трудомісткість контролю рівня палива в поплавковій камері карбюратора, оскільки:

- не потребує попередніх розбирально-складальних операцій карбюратора;

- для двигуна заданої марки, обраного за еталон, масив значень вищезгаданих параметрів, вимірюють і запам'ятовують тільки один раз;

- створеним масивом користуються багаторазово протягом необмеженого часу для контролю рівня палива в поплавковій камері карбюратора будь-яких двигунів цієї ж марки.

двигун паливо токсичність високооктановий

Висновки

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, C_nH_m та NO_x у ВГ двигуна автомобіля при використанні бензинів з ВКД. Запропоновано для мінімізації вмісту СО, C_nH_m та NO_x у ВГ двигуна побудова системи впорскування палива зі змінною концентрацією ВКД. Встановлено, що для отримання мінімально можливого вмісту СО та C_nH_m 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 NO_x - 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 об'єму 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, C_nH_m та NO_x 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.

Пат. № 43608 А Україна, МПК 7 F02M5 06. Поплавкова камера карбюратора: Пат. № 43608 А Україна, МПК 7 F02M5 06 / Грабар І.Г., Ільченко А.В. (Україна) - № 2001042280; Заявлено 05.04.01; Опубл. 17.12.01, Бюл. № 11 - 3 с.

Размещено на Allbest.ru

...