Покращення паливної економічності та екологічних показників автомобілів раціональним використанням (стр. 2 из 5)
Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковано: в чотирнадцяти статтях, дванадцять з яких в фахових виданнях. Три статті в науково-технічному збірнику "Вісник Національного транспортного університету" м. Київ; чотири статті в журналі "Автошляховик України", дві з них в окремих випусках журналу: "Вісник Північного наукового центру ТАУ" м. Київ; одна стаття у науковому журналі "Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету" м. Кременчук; одна стаття у науковому журналі "Вісник Хмельницького національного університету" м. Хмельницький; дві статті в матеріалах міжнародної конференції ”Metodyobliczenioweibadawczewrozwojupojazdуwsamochodowychimaszynroboczychsamojezdnych. Zarz№dzanieimarketingwmotoryzacji” SAKON м. Жешув (Польща); одна стаття у науково-виробничому журналі "Вісник Полтавської державної аграрної академії" м. Полтава; одна стаття в збірнику наукових праць НТУ "Проблеми транспорту" м. Київ; одна стаття у науковому журналі "Вісник Східноукраїнського національного університету ім. Володимира Даля" м. Луганськ; в трьох збірниках тез доповідей 61–63-ї наукових конференцій професорсько-викладацького складу, аспірантів, студентів та структурних підрозділів НТУ 2005–2007 рр.
Отримано свідоцтво про внесення суб'єкта підприємницької діяльності до Реєстру виробників та розповсюджувачів програмного забезпечення "Математична модель для оптимізації використання спиртових добавок до бензину" (серія В №00685) та патент на винахід "Двопаливна система живлення для двигунів внутрішнього згоряння" (№78076) (Україна).
Обсяг і структура дисертації. Робота складається із вступу, шести розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації становить 261 сторінку, з них ілюстрації та таблиці, які повністю займають площу сторінки, – 18 сторінок; дев'ять додатків – 90 сторінок; список використаних джерел (98 найменувань) – 11 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтовано вибір теми, її актуальність, сформульовано мету, задачі, наукову новизну та практичне значення дослідження, визначено об'єкт і предмет дослідження.
У першому розділі наведено загальну характеристику основних видів альтернативних палив як замінників традиційних моторних палив, з яких виділено спирти – метанол і етанол. Проаналізовано використання метилового та етилового спиртів порівняно з автомобільним бензином як палива в двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ). Зазначено переваги і недоліки використання спиртів, зокрема показано вплив на коефіцієнт надміру повітря та концентрації ЗР відпрацьованих газів (ВГ) двигуна.
В результаті аналізу встановлено перспективність використання біоетанолу як добавки до автомобільного бензину. Зроблено висновок про необхідність зміни регулювальних параметрів автомобільних двигунів, зокрема ВКВЗ, та проведення досліджень щодо його впливу на паливну економічність та екологічні показники при використанні бензинів з добавками біоетанолу.
Другий розділ присвячений розробці методики проведення дослідження (рис. 1).
Рис. 1. Блок-схема методики проведення дослідження
Дослідження щодо раціонального використання бензинів з добавками біоетанолу проведено експериментально-розрахунковим методом.
Експериментально при живленні автомобільного двигуна штатним бензином та бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу: визначено вплив ВКВЗ на показники двигуна МеМЗ–245 в режимі, найбільш характерному для умов експлуатації; отримано коефіцієнти поліноміальних залежностей, що описують двигун МеМЗ–245 як джерело енергії, споживача палива, повітря та забруднювача навколишнього середовища; зроблено індицирування робочого процесу в циліндрі двигуна МеМЗ‑245; проведено стендові випробування щодо розробки рекомендацій розширення використання добавок біоетанолу на автотранспорті; проведено дорожні випробування автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія".
Розрахунковим методом із застосуванням математичної моделі визначено оптимальні значення ВКВЗ з точки зору мінімальної питомої витрати палива та проведено дослідження щодо впливу завантаження, коефіцієнта опору коченню коліс автомобіля та ВКВЗ на паливну економічність та екологічні показники автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія" при русі за режимами Європейського міського їздового циклу і живленні автомобільного двигуна штатним бензином та бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу.
Обґрунтовано величину добавки біоетанолу до бензину для проведеннядослідження, яка становить 10 та 20%. Одержані результати дослідження при використанні бензинів з добавками біоетанолу порівнюються з отриманими результатами під час випробування двигуна при живленні штатним бензином А–95.
Критеріями оптимізації ВКВЗ при використанні як палива бензинів з 10 та 20% добавками біоетанолу є мінімальна питома витрата палива та максимальна потужність двигуна.
У третьому розділі представлено уточнену математичну модель руху автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія" за режимами Європейського міського їздового циклу. Особливістю математичної моделі при русі автомобіля за Європейським міським їздовим циклом є те, що режими руху задано умовною величиною прискорення, сповільнення, постійною швидкістю і тривалістю режимів на стенді з біговими барабанами згідно з Правилами ЄЕК ООН №83 (елементарний міський їздовий цикл – EUDC) та ГОСТ 30306–90.
Математичну модель руху автомобіля за їздовим циклом описано диференціальними рівняннями, які встановлюють залежності зміни крутного моменту від швидкості руху автомобіля або його прискорення (сповільнення). При складанні математичної моделі вважається, що крутний момент витрачається на подолання сил опору коченню, опору повітря і сил інерції рухомих мас.
Для складання математичної моделі двигуна і автомобіля при його випробуванні за Європейським міським їздовим циклом розділено режими руху за видами їх однотипного математичного опису: робота двигуна в режимі холостого ходу за мінімальної частоти обертання колінчатого вала; розгін двигуна в режимі холостого ходу; режим розгону автомобіля з місця на першій передачі з пробуксовуванням зчеплення; режим розгону автомобіля з постійним прискоренням при блокованому зчепленні; режим руху автомобіля з постійною швидкістю; сповільнення автомобіля в режимі примусового холостого ходу при блокованому зчепленні; переключення передач з нижчої на підвищену і з вищої на понижену; режим сповільнення двигуна з вимкнутим зчепленням.
Наприклад, режим розгону автомобіля з місця з пробуксовуванням зчеплення описано диференціальним рівнянням
, (1)тобто крутний момент та кінетична енергія мас, що обертаються, двигуна в період сповільнення колінчатого вала передаються на збільшення кутового прискорення веденої частини зчеплення,
де
– крутний момент двигуна, Н×м; 
– момент інерції двигуна, кг×м2; 
– кутове сповільнення колінчатого вала двигуна, с-2; 
– коефіцієнт корисної дії трансмісії; 
– приведений до зчеплення момент інерції рухомих мас автомобіля, кг×м2; 
– прискорення веденої частини зчеплення, с-2; 
– власна маса автомобіля, кг; 
– маса вантажу, кг; 
– коефіцієнт опору коченню автомобіля;g – прискорення вільного падіння, м/с2;
– фактор обтічності автомобіля, Н·с2/м2; 
– швидкість автомобіля, км/год; 
– динамічний радіус колеса, м; 
, 
– передаточні числа коробки передач і головної передачі відповідно.Для математичного описання показників двигуна використано поліноміальні залежності другого та третього степеня.