Покращення паливної економічності та екологічних показників автомобілів раціональним використанням (стр. 3 из 5)
В навантажувальних режимах показники двигуна визначено як функції від трьох незалежних змінних: ВКВЗ (
), частоти обертання колінчастого вала двигуна ( 
) і навантаження двигуна ( 
). Показники двигуна при цьому визначено для випадків: за живлення штатним бензином, бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу. Наприклад, витрата штатного бензину описано поліноміальною залежністю 
. (2)В режимах холостого ходу показники двигуна визначено як функції від ВКВЗ, частоти обертання колінчастого вала двигуна і відсоткового вмісту біоетанолу в бензині, введення якого в математичну модель двигуна в режимах холостого ходу дозволяє зменшити обсяг експерименту.
В режимах примусового холостого ходу показники двигуна представлені як функція від частоти обертання колінчастого вала двигуна.
Додаткове паливо
, що впорскується прискорювальним насосом, рівномірно надходить в циліндри двигуна в стані пари, у вигляді крапель та паливної плівки. Час переміщення паливної плівки 
від карбюратора до циліндрів при уточненні математичної моделі двигуна прийнято рівним 2 с.Час надходження додаткового палива в циліндри двигуна становить
, (3)де
– тривалість процесу відкриття дросельних заслінок.З цей період годинна витрата палива по відношенню до схожого усталеного режиму збільшується на величину
·3,6/ 
. При цьому в період відкриття дросельних заслінок визначають з урахуванням залежності переміщення штока діафрагми прискорювального насоса від відкриття заслінок 
, (4)де
– густина палива, г/см3; 
– об’єм камери прискорювального насосу, см3; 
– відкриття дросельних заслінок.Кількість повітря, що поступає у циліндри двигуна в процесі розгону прийнято таким як в усталеному режимі роботи.
В четвертому розділі наведено мету, задачі, програму експериментальних досліджень та необхідне обладнання для проведення стендових досліджень двигуна МеМЗ–245 та дорожніх випробувань автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія".
Мета експериментальних досліджень – визначення впливу ВКВЗ на енергетичні, екологічні показники, паливну економічність двигуна МеМЗ–245 та на паливну економічність автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія" при використанні бензинів з 10 та 20% добавками біоетанолу.
Програма стендових випробувань двигуна МеМЗ–245 включала:
1) отримання серії регулювальних характеристик за кутом випередження запалювання при частоті обертання колінчатого вала nд = 3000 хв-1 та розрідженні у впускному трубопроводі Дрк = 35 кПа при живленні двигуна бензином А–95 та бензинами з 10% і 20% добавками біоетанолу і визначення оптимальних значень ВКВЗ для даного режиму;
2) отримання навантажувальних характеристик при частоті обертання колінчатого вала nд = 3000 хв-1 при живленні двигуна бензином А–95 з ВКВЗ 5 градусів повороту колінчатого вала (град. п.к.в.), що рекомендовано заводом-виробником; бензином з 10% добавкою біоетанолу з ВКВЗ 5 град. п.к.в. та оптимальним, що визначений за регулювальною характеристикою; бензином з 20% добавкою біоетанолу з ВКВЗ 5 град. п.к.в. та оптимальним, що визначений за регулювальною характеристикою;
3) отримання показників двигуна МеМЗ–245 за планом факторного експерименту в навантажувальних режимах в діапазоні зміни Дрк = 3…67 кПа в швидкісному діапазоні nд = 1200…3600 хв-1 та діапазоні зміни ВКВЗ ивст = 0…20 град. п.к.в. при живленні двигуна бензином А–95 та бензинами з 10% і 20% добавками біоетанолу;
4) отримання показників двигуна МеМЗ–245 за планом факторного експерименту в режимах холостого ходу в діапазоні зміни nд = 850…3600 хв-1 та ВКВЗ ивст = 0…20 град. п.к.в. при живленні двигуна бензином А–95 та бензинами з 10% і 20% добавками біоетанолу;
5) отримання характеристик примусового холостого ходу двигуна МеМЗ–245 в діапазоні nд = 850…4000 хв-1;
6) проведення індицирування робочого процесу при частоті обертання колінчатого вала nд = 3000 хв-1: з розрідженням у впускному трубопроводі Дрк = 35 кПа та повному відкритті дросельних заслінок при живленні двигуна МеМЗ‑245 штатним бензином і бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу з різними значеннями ВКВЗ.
Програма дорожніх випробувань автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія" включала:
1) визначення паливних характеристик автомобіля згідно з ГОСТ 20306–90 при живленні двигуна бензином А–95 з штатним ВКВЗ 5 град. п.к.в.; бензином з 10% добавкою біоетанолу з штатним та оптимальним ВКВЗ; бензином з 20% добавкою біоетанолу з штатним та оптимальним ВКВЗ;
2) визначення витрати палива в реальних умовах руху автомобіля міським маршрутом при живленні бензином А–95 з штатним ВКВЗ; бензином з 10% добавкою біоетанолу з штатним та оптимальним ВКВЗ; бензином з 20% добавкою біоетанолу з штатним та оптимальним ВКВЗ.
Стендові випробування двигуна МеМЗ–245 проведено на гальмівному стенді SAK–670. Під час випробувань визначено: ефективний крутний момент, частоту обертання колінчатого вала, витрати палива та повітря, кут випередження запалювання, розрідження у впускному трубопроводі, положення дросельних заслінок, концентрації ЗР, також проведено індицирування робочого процесу в циліндрі двигуна.
Для визначення паливної характеристики усталеного руху автомобіля ЗАЗ‑1102 "Таврія" було обрано ділянку дороги довжиною 1 км по вул. Столичне шосе м. Києва з новим асфальтобетонним покриттям та чотирма смугами руху в одному напрямку. Дорожні випробування автомобіля в реальних умовах експлуатації проведено за маршрутом вул. Січневого повстання – вул. Цитадельна – вул. Московська – вул. Суворова, довжина якого становить 2,6 км.
У п'ятому розділі наведено результати експериментальних досліджень впливу ВКВЗ на паливну економічність та екологічні показники двигуна МеМЗ–245 і паливну економічність автомобіля ЗАЗ–1102 "Таврія" при живленні бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу.
На рис. 2 показано регулювальні характеристики за кутом випередження запалювання двигуна МеМЗ–245, з яких видно, що оптимальний кут випередження запалювання для даного режиму роботи при живленні бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу збільшився відносно штатного значення на 5 та 9 град. п.к.в. відповідно.
На концентрації оксиду (CO) та діоксиду вуглецю (CO2) у ВГ двигуна кут випередження запалювання практично не впливає. Концентрації оксидів азоту (NOx) та вуглеводнів (CmHn) (за гексаном) із збільшенням ВКВЗ зростають, але вони за оптимальних ВКВЗ для бензинів з 10 та 20% добавками біоетанолу не перевищують значень при живленні бензином А–95.
Для визначення впливу ВКВЗ на показники двигуна МеМЗ–245 було отримано порівняльні навантажувальні характеристики за частоти обертання колінчатого вала nд = 3000 хв-1, при живленні двигуна бензином А–95 та бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу з штатним ВКВЗ (5 град. п.к.в.) та оптимальними ВКВЗ – 10 та 14 град. п.к.в. відповідно.
Аналіз характеристик показав, що оптимізація кута випередження запалювання в навантажувальних режимах при живленні двигуна бензинами з 10 та 20% добавками біоетанолу зміною ВКВЗ в сторону збільшення при одночасному збідненні складу горючої суміші, зумовленого використанням добавок біоетанолу, забезпечує збільшення ефективного к.к.д., відповідно, до 2,0 та 8,4% порівняно з штатним бензином. При цьому питома витрата палива ge практично залишається однаковою як за роботи двигуна на штатному бензині так і на бензинах з добавками біоетанолу, різниця при цьому не перевищує можливої похибки вимірювань.
Енергетичні показники двигуна за його роботи на бензинах з добавками біоетанолу практично такі ж, як і при роботі на штатному бензині.
Коефіцієнти поліноміальних залежностей двигуна МеМЗ–245, що описують його як джерело енергії, споживача палива, повітря та забруднювача навколишнього середовища отримано із застосуванням методів планування факторного експерименту. Адекватність поліноміальних залежностей перевірено за F–критерієм (критерієм Фішера) для рівня значущості 0,05.
Метою індицирування робочого процесу в циліндрі двигуна є визначення впливу ВКВЗ на жорсткість роботи двигуна (dp/dц), величину максимального тиску в циліндрі двигуна (pz), які підвищують навантаження на деталі кривошипно-шатунного механізму та утворення детонаційного згоряння робочої суміші при живленні двигуна бензинами з добавками біоетанолу.
Дослідження проводились в середніх і повних режимах навантаження при частоті обертання колінчатого вала nд = 3000 хв-1. Для отримання надійних статистичних даних при обробці індикаторних діаграм використовували дані 40 послідовних циклів.