автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Исследование работы легкового автомобиля набиогазе (на примере ВАЗ-2103)

ХАРК.П/ЬКИ1/. ДЕРЖАВШИ АВТОМОБШНО-ДОРОТИГ ТЕХШЧНИР ^^ Од- ' УНТВЕРШТЕТ

I

■■ Г •, 'л И 'г''

на правах рукопису

ДТБ РАМАДАН

ДОШЛЖЕННЯ РОБОТИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБНЯ НА Б10ГАЗТ /НА ПРИКЛАД! ЪАЗ-210?/

Спешальн}сть 05.22.10 - Експлуатад1я.

аьтомоо!льного транспорту

Автореферат дисертацп на здооуття вченого ступени кандидата технтчних наук

Л

Харк!а -1997

Робота виконана в Харкгьському державному автомоЩльно-дорсжному

ун!ьерситет!

Наукоьии кер|вник: кандидат технтчних наук, професор Тимченко 1.1.

ОфШин* опоненти:

- доктор техн1чних наук, проресор Ь.М.Бартоломеев

- кандидат техн1чних наук, доцент А.В.Белогуб

Бедуча орган!завдя: 1нститут проолем машинооудуьання АН Укратни

Захист в1доудеться " " 199711. в № год,

на застданнт спец|алтзованог Ради Д П2.17.02 при Харктвськсму державному аьтомоб! льно-дорочсному техничному унтьерситетт за адресош: ?10С78, Харк1в, вул.Петроьського, 2Г.

3 дисертащею мсисна озналомитись ь бтйл!отеь,г ¿нституту Автореферат роз!.сяании" " " 1997р.

Вчений секретар спещ.апхзоьанох Ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалънт сть теми. Анал1з свхтових тенденщ> в розв'Язуван-: техн±ко-економ1чних та еколоНчшх проблем автомобхльного тран зрту смдчить, що одн1бю з наиважлив1ших з них е замхна /повна э часткова/ моторних палив нартового походаення альтернативними.

Це обумонлено скороченням смтових запасав нафти та арирод-■■о газу; зншсенням теммв та зростанням вартоси IX здобування [ зб1льшенн1 от ожидания 1х транспортом; а такса забрудненням ат-зфери пов!тря токсичними речовинами та тверцими часткамк, як1 в 1чн1и к1лькост1 внмляють автомоб1л1, що працюють на нафтовому ивьТому в оьльшоста кра1Н ¿нтенсивно працюють над розв'язанням кЗлем поагука замещения /повного чи часткоього/ палив нафтовогв сдхення та' покращення економхчних та еколоичних показникхв рои автомобхлхв, в першу чергу, IX силових установок - двигун!в тр1шньог9 згоряння /ДВЗ/. Вакливим напрямком при розв»язанн1 х проблем можна вважати використання як моторних альтернативних ив не нафтового похсдаення.

В довгостроков1и перспектив! значну частину в паливному ба-с1 будь-як01 кра1ни св1ту для транспортних засоб1В махе займати газ, приимаючи до уваги кого значн1 запаси в природ!. Основщ тери.яы новинн! сприяти використанню б1огазу як автсыобмьногв нва там: по-верше, шровиною для його отриыання служать вЪщов-аннх росяинщ матер1али, побутов1 вхдхода рхзних виробництв та в, що економ!чно та еколог1чно вигтдно; по-другв, використання газу на автомоб1лях не потребуе значн®1 яереоудови IX; по-трвте, сичн1сть автомоб1л1В на 01огазг менша нтж на наливах нафтового вдяення; в четвергах, в!дходи прсдукйв при виробництвх б1огазу Ёншш добривом.

Ц1 фактери мають ихдвищене позитивне значения як для укра!-ни, так i для cipii, 00 обидв! кра1ни зазнають гостру нестачу власних ресурйв нафти та газу /о1ля 10—1В1Д потреби/, еколо-г1чна обстановка ь них незадов1льна, а схльськв господарство пот-рвоус значно1 к1лькост1 добрив. Використання б!огазу значно зыен-шить гострвту цих проолвм,

QP'cktom доаидкення являеться аьтомоб!ль BA3-2103 з кар-бюраторним двжгуном 44 7,6/8 Волжськоге автомоб1льн©го заведу.

Мета роооти - одеркання науково-обгрунтованих рекомендации во двЦ1льност1 та ефективному використанню б1огазу як меторноге па лива у легкових автомобьлях, ооладнаних бензинвышж карбюраторниш двнгунаыж /иа приклад! автемобхля ВАЗ-2ЮЗ/ та устаневлення ебгруи тованнх норм вжтрати б1огазу автомоб1лем у в1дновз:дност1 з прийня-тими дорояними умовами при ргзних наьантаженнях та швидкостях руху

Для рвал1аац11 поставдене1 мети, в робота резв'язувалися Taxi задач1:

- - ощнка енергетичних, еконоячннх та еколог1чних жоказни-К1в робота автемоб1л1в при переведеннх ix на 6iora3 в мгських або наблкженюс до них приы1 ських умовах ексллуатацЦ, характерних для фериврських гошадарств Cipii', а в перспектив1 i Укра1ни;

рвзробка математично1 модша для доемдаення показнимв робота автомобильного двигуна, екенлуатуемого на 6iora3i;

s.. . - визначення за if допомогов вплив öioraay як мотврнегв налива.на техн1ко-екон©м!чн1 показники роооти двигуна, а отже i ав-томоб1ля~ВАЗ-2103, на приоритетних режимах екшлуатаД11;

- створенмя умверсально! експериментально! устанввки, яка б двзволяла доепджувати роботу двигуна автемобЬга ВАЗ-2103 на р1зних, режимах робота як на бензин:., так i на газ! /метан! та irni/

а такик одержувати недостаюч! дан1 для математично1 моделг;

- проведения комплексного пор1вняльногв доаалженкя робот* двигуна автомоб1ля ВАЗ-2ЮЗ на бензим та б!!огаз1 для уточнювання режимних та регулювальних параметр!в та показникгв робота ДВЗ;

- нормування штрачання б1вгазу легковим автомоб!лем у В1д-пвв1Дностх з прийнятами умовами ексжлуатащд;

- формування рекомекдащй для вик ори стан кя рвзультатхв доо-лтдкень идприемствами та уетанввами автотранспвртно1 та двитунвоу-Д1ввльно1 галузвй.

Методи дослтдження. резв»язування поставивши задач зд1й-енюьалось шляхом математичного та фхзичного моделювання роооти ав-томоб1льного ДВЗ з використанням математичного планування експери-менмв та статистично! обробки IX результат*.

в!рог1ДН1 сть одерханих результатов та оогрунтовадсть вие-нввк1в идтверджувалас* чнвлениш з!етанленнямн розрахунковкх та екетврнментальних данях, «инкеао адекватное« маТематично! мадел1 дошднга залехностям, використанням сучасних засоб1в вим1рювання I мет»Д1в обробки результатов досапджень, анал1зом иохибок *1Д час визначення експериментальнжх та розрахункових величин.

Наукева новина робэти жалягас:

- в результатах комплексного розрахунково-ексмриментальнвг« досл1дхення, яке вытвердило мокливх сть та дод!льн1сть виквристання б1огазу як альтернативного моторного палива для легкового автомоб1-ля без суттевог® зм!нення конструкщ.! установленого на ньому карбюраторного двигуна;

- в розроблещй ыатематичнхй модел! установления показникхв рвбочого циклу двигуна при роботг на б1огаз1, що використовувались як основщ при ощнюванщ ефективност! роооти автомоб1ля;

- в уточнены методищ нормування витрачання бюгазу як пал ва легкового автомоб1ля в залежноси вщ умов лого експлуатади т; прогнозування залишкового ресурсу ДВЗ до капхтального ремонту.

Практична итнюсть робота пшигае:

- в результатах 0Д1НКИ вщшву бхогазу на техюко-економ1чн1 показники роботи автсмоб1льного двигуна, а ждпов1дно 2 'аьтсыоб:ш

- в рекомендащях по змхн1 конструктивних та регулювальних параметр1в двигуна щи иерведещ автомобиля на б10газ для забезпе-чення ефективно! економхчно1 та еколог1чно1 иого експлуатади;

- в установлена норм витрачакня бхогазу лепсовим автомобхле в задежност! вхд умов ексдлуатацхх та режим!ь робота.

Реал!зад¿я роботи. Результата рооота висв!тлеи1 в зв1тах кафедри ДВЗ ХДАДТУ I рекомендован! для реалтзацхх на автомоо1л!НМ1 транспорта:, в автомоо1лебудуванн1 Украхни та Схрх1. Програма рвзра хунку робочого циклу на о!огаз1 використовуеться в учбовому ыроцес ХДАДТУ при н1Дготевц| 1вкенер1в-механ1к1в з спевдальносй 7.09921и "Двигуни внутрхпшьегв згоряння".

Алробашя роботи. Осноьнх положения дисертащйно! роботи доповхдалися на наукових конференщях ХДАДТУ /19У0-1996 р./.ХДАЗтД МАД1 /Росхя/ 1992 р. 1 на кцжнародних коферешцях в ХДАДТУ /19У6Р I ХНУ /НИ - 1995, 1996 рр./.

Публхкашт. Основний. зм!ст дисертацхх викладекий. ьп»яш друкованих роботах та двох тезах доповмек на мхжнародних кефервн-щях.

Структура та об*вы роооти. Дисертащя складаеться з встужу, чотирьох глав, висновкхв 1 мае сторгнок тексту, таблидь,

31 малоннв, КЗ наиыенувания у списку л1тератури.

ЗМ1СТ роботи»

У встую оогрунтовуетьея актуальность теш деся1даенкя,

ормулюються мета та задач! доопдженш, даеться загальна характе-ястика роооти, яка виконуеться.

Пеша глава при свячена анал1зу тенденций паливовитрачання втомооьльним транспортом свхту та зокрема Украхни та Crpxi, а та-ж прогнозам, що очхкуються. у иого оомеясеннх. Висвхтлен1 маклив1 хяхи розв'язання проолеми значного зменшення витрачання /або пев-зам1ни/ моторних палив нафтового похсдаення за рахунок викорис-шня альтернативних вид1В палива. Анал1зуються переваги та нед(ш-t бхогазу як альтернативного моторного палива для автомобзжв. гисуеться мехайзм виробнидтва б1огазу як моторного палива та схе-[ б1ореактор1в, на ochobi яких в1н одеркуеться. Приведем основнх .астивост! б!огазу в порхвнянщ з природним газом та бензина!. :ал1зуються робота украхнських /проф.Говорущенко М.Я., Гутаре-ч Ю.Ф., Долганов К.Е., Д'яченко В.Г., Ерощенко С.А., Редзюк A.M. . iHini/ та закордоних вчених, присвячен1 преблемам ефективного ви-ристання газу /бхогазу/ замхсть бензину на автомоб!лях. За резул! тами анализу зробленх висновки, що: жо-перше, застосування oiora-як альтернативного моторного налива е одним з перспективних ва-антгв розширення паливно-енергетичнох бази Украхни та cipxi; -друге, використання б1огазу як моторного палива можливо вке в те рХшн1и чае; но-трете, широкв використання бхогазу стримуеться цсутщетьо надхйних даних, а отже i практичних рекомендаций з ож-niaaiui робота ouoboi установки автомобгля шляхом радхональнох гни конструктивних та регулювальних параметр1в, в1деутн1стю *а-iuei мацел1 розрахунку робочвго циклу автомобьльнвг* ДВЗ з иржму-аим завалюванкям при робой на бхог&зх, иервзв'язаистю ироблвми систу деталей ДВЗ i паливнвх апаратури вхд корозы, иерозроблв-гтю портативних та ефективнжх установок /метантанк!в/ для сдер-гвя 6ioraay на станц'н та для заправки ним автомоб!лвй. роа»»яа7~

вання перших двох, з перел1чених ьище нерозв'язаних tbxhíhhhx npi блем, - головна мета даного доошикення.

Лруга глаьа присвячена розробвд метода порхвдально! оцщ техн1ко-економ1чних та екологёчних показникгв робота легкового а. томоб1ля при переведенн! його з бензину на б1огаз, а також досль женив мсшшвостей та hlihxíb пол1пшення дих показникгв.

При зам!нх на aBTOMOÖiii застосовуемого палива, в даному ви-падку бензину на бхогаз, зм!на експлуатадхиних показhhkÍb дого poi ти буде пов'язана, головним чин ем, !з зщною показник!в робочого циклу його силово! установки, тобто ДВЗ. Тому в основу, розробля^ мого для даного достижения методу, покладещ апробован1 методик] ощики показникхв робочого циклу автомобхльного двигуна.

Прийнявши до уваги складщсть та багатогранщ сть задач, я] потребущь розв»язання, в poöOTi для досл2даення був обраний роз-рахунково-ексжериментальний метод, що поеднуе в co6i переваги ма матичного та фмичного моделювання i дозволяе найбтльш повно в1д: bícte на винеcení для досл1дхення в робот! питания, при найменшн: витратах часу i матер1альних ресурсхв, що суттево.

Математичному /чисельному/ моделюванши робочого циклу д гуна з пршусэвим запалю ваннам для установления показ ник! в йоге боти присвячена значна к1льк!сть poöii як в Украш, так i за п межами. BÍaomí математичн! ыодел! /профеcopia Bi6e i.i., Глаголе ва М.М., Д'яченко В.Г., Куценко О.С., Мехт1ева P.Í. та 1н./, цо дозволяютв ощюэвати енергетичн! та економхчн! показники робота гуиа, являють собою досить складн! системи диферанвдальних рхвня великих порядк1в, яке розв'язуються одним з 1терацхйних метвапв використанням ЕОМ при заданих початкошх та межових умовах. Для ливост1 ощнки екологхчних показникгв, ni метода необххдно допов ти моделями, розробленими професорами Звоновим В.А., Гутареви-

Ю.Ф., Канхло П.М. та íh., лк! враховують вих!д токсячних к»м-íhtíb з в!дпрадювавшими газами /ВГ/. Загальгаш недол!к перел1-IX моделей стосовно до транспортних двигунхв той, що рооочии х ДВЗ в них описуеться для одного, як правило ном1наяьного ре-Т роботи, до того ж на редкому палив! /бензин1/. Використання да 1нших режим!в роботи або для газовых палив, потребуе сутте-зм!н та доповнень, що значно ix ускладнюе. За даними прсфесор!: эрущенко М.Я., Гутаревича Ю.Ф., Авдоньк1на Ф.П. та Íh., легковш эмобгяь з ДВЗ в умовах мхета, аоо наближених до них, до ¿5* час? дое на часткових / не наммальних/, з них до 47* на перех!дних шах, що свхдчить про ix привалшчш вплив на експлуатащину па-{у економ!4HÍ ста i токсичн!сть ВГ автоыоб!ля.

Приймаючи це до уваги, в робот! шляхом математичногв меде-шня розв'язувалися задач! з оц1нки пвливу теплотехнхчних та хн-характеристик викори стову»аемих палив на показники робочого iy, ноказники роботи двигуна i автомоб1ля, а такс* визначалась гав!сть ix полхгсяення за рахунок припустимо! /без модерщзац! !/ я конструктивних параметр!в на намхнальному режим! роооти ДВЗ. uta ж роботи двигуна, а'выповхдно i автомобиля на часткових i зхгдних режимах учинялась за експериментальними характеристика-Результата ф!зичногв моделювання використовувалися i для утечет математичних моделей i для перев!рки i'x в!рог!дност!. Для з'язання поставлено! в диеертащйнхй робот! задач! використова-лодернизована на кафедр! ДЮ ХДАДТУ ьлфрова модель професора i 3.3« /рис.1,а/, яка яаляе сооою математичний впив псяя крнвах ювидхлення Х - Í- (■?) , за допомогою двох узагальнюючих парамвт-: ^ - кута повороту колхнчастогв валу /п.к.в./, вхдраховувае-» в!д В.М.Т. до моменту вщцлення 80% теплота, внесено! палнввы, зеличжни еквхвалентяох площ N лхд кривоюX = f(±) ,

?

0.32 0,50 0.28

.0,26 0.2^

-1-1- : 1 1 , | ! | 20 7

1 / / 7 /7 /

1 У^/ У\ ! /^ту / ©Л / / / .¿Л*---& Мо 60

/ //^Н V ^ (л/ . Ь/

У У^гт^/Ь -Г/ -а-/ / I 1. 6=9,5 КВТ; д,: &К&Т; 0 : 330 Г/К Л^П «/к 5т.год. Вт. гоо. V РоЕота на

5;Ые=5 5, Мег 5 ЗкЬт;де 5кБт,де ■> и ^ чг кВт. год. ;Вт.год _ | бююз^ Работа на 5енз им.

•

1.2 Н Ц и 10 2,2 2, А 2.6 2.« Рис.1 .а. Цифроёа модель роЕочого циклу Цигуна

А

I

сю I

Ч>Н - кут в1д В.М-Т. ДО початку згорямня палива.

Р1ьняння математично! моделх однозначно зв'язують значен-

X-f('P) /або Я I ^к / 1 параметра 1ндикаторно1 Д1аг-

и циклу в форм! або узагальншш II параметри:

- Р"" . де Рто. 1 Ри - максимальная та початковий тиск на н Рн '

янц! згоряння при принятих ыщдних даних /рис. 16/.

При розрахунках визначаються параметри 1ндюсаторного циклу

. ...

рятерН запасу Сй , що дозволяють ошнювати хмовхристь та хи псиапшення досягнутих показник!в робота ДВЗ.

Для дооиджування двигуна на о1огаз1, вих!дна цифрова мо-ь доповнена залежностями, параметрами, коефх ментами, що.врахо-гь особливостг застосушння цього виду палива, а сама:

в =

О = 1,2065. ; -2=61.5 ; С =0 •. ¿ - {9,6

¡жс.1,а нанесен1 значения параметрхв досльддуваемого ДВЗ при ро-

[ на бёнзинх I б1огаз1 /точки 1,2,3 та 4/. Одеряанх значения . . до- .....'

[ище^ту с^ л>. для бюгазу по вхдношенню до межово! Л1нН, |ують на 1 сную41 резерви в пол1пшен1 показник1в роботи двигуна атомобхля.

В глав1 описуються: експвриментальна установка, модерн!-1на для роботи на газх /природному та бхогаз!/, з двигуном ,6/8, яка включала' в себе влектричну балансирну машину - 26Б/28, системя подачх та реестрацЦ нитрата пов!тря I пали-р!дкого та газового/, комплекс контрально-вим1рювально'1 апара-у ¿1дпОВ1ДНОст1 з Д1СГ 14846-61: прилади для оц1нювання ток-остх ВГ та 1н. наведаться та обгрунтовуються такси методики об-

робки результатов вимхрювання I оц!нки похибок експерименту.

експериментальнии бокс був доустаткований системою ввти-ляц!х та засобами контролю за рхвнем метану в прим1щеннх.

Програма стендових дослхдаень передоачала зн!мання сер!! вих1дних та контрольних навантажувальних характеристик двигуна ВАЗ-2ЮЗ в штатах*! комплектад!! на оензин:; швидцастних зовн!шшо характеристик двигуна на бензин!; визначення кондентрац!! токсич-них речовин у ВТ; регулювальних характеристик двигуна на природнс му газ! та б1огазх; серЦ навантажувальних характеристик двигуна на природному газх та б1огаз! з визначенням кондентрадп' токсична речовин у ВГ; зовн1шньо! швидк!стно! характеристики двигуна на природному газ! та и!огаз! з визначенням токсичних речовин у ВГ.

Результата розрахувань та експериментхв подан! в робот! у вигляд! цифрових моделей робочих цикл!в двигуна ВАЗ-2ЮЗ з нане сеними на них даними, що в1дпов!дають виду використовуемого пали! /бензину, бхогазу/ та рхзним значениям ступеня стиску та регулю-вань; розрахункових хндикаторних д!аграм робочого циклу; порхьнял них експериментальних регулювальних, швидк!стних 1 навантажуваль них характеристик на бензин1, природному газ! та бхогаз!.

В трет!к глав1 анал!зуються робота автомоб1льного двиг на 1 автомобхля на природному газх та бхогаз! порхвняно з рооотою на бензин!. Додатков! випробування на природному газ! /фактично м тан±/ доцгльн!, враховуючи, що по ньому накопичена значна статист ка, використання яко! буде в пригодх при дошджешц робота на бх газх.

Енергетичщ показники роботи двигуна при переведенн! його на прирсднии газ при тому самому куту випередження запалюван ня =33+34*п.к.в. за швидк1стною зовнхшньою характеристикою

/в дгапазощ вхц номт.нально1-нотужност1 до максимального крутногс моменту/ зменшилиса на 13,6 - 16? /рис.2/, що в Ц1лому коррелюеть ся з даними 1нших досльцшиив /професор1в Долганова К.Е., Ёрошен-ка С.А., Звонова В.А. та 1н./ та псясншеться, головним чином, зни женням масового наповнення дхлхндра св1жим зарвдом,та меншош енер гсаастмстю сщинищ /м^/ паливопов1тряно1 сум1Ш1. При переведем двигуна на б10газ при тому ж, що 1 для природного газу коефзшен-ти надлишку пов1тря с = 1 - 1,и2, потужи сть та крутнии момент дви гуна знизилися по швидк1 стн1Й зовщшмй характерастид1 ще на 10-1 що пов»язано з подальшим зниженням енергомхсткхстю одитпй паливо вов!тряно1 сум1ш! /через зменшення Ш4 в щи/ та швидкост! згорян ня 11 через значну /до 30%/ частку ¿нертних газ1в в б10газ!.

Годинна витрата палива за швидк! стнош зовн1шньсии характери такою при робота. на природному газ! нижче на 1,25^,а питома ефек-тивна нитрата палива в перерахуванщ. у масов! одиитц на малих /до 1500 хв"1/ I середщх /2000-4000 хв-1/ частотах обердання ко-л1нчастого валу нижче в!дпов!дно на 10-15 та 6-4 г/кВт.год, а при частотах на потужностях, наближених до нсвднального режиму роботи двигуна, вище до 12 г/кВт.год, порхвняно з роботою двигуна на бе] зинх.

Годинна витрата 61огазу, пор!вняно з природним газом, вш В1Д 3,5% на малих частотах до 12,2% на нсаднальних частотах обер-нення ксоцнчастого валу.Б1дпов1дно спостерхгаеться р!зке щдвшцен-ня питомо! ефективно1 нитрата палива /до 380 г/кВт.год/.

Токсичность ВГ при робой двигуна на природному газ1 /ви-ххд сксид1В азоту М0Х та вуглеводних СН з ВГ/, практично у всьсмз дослзджуваемому д1апазощ. була такою ж, як г при робот1 на бензин! /в1дпов1дно 1000-2501) ч.н.м. та до 1000 ч.н.м./, а вшод оксидхв

-i3 -

M3-2103

вутлецю СО - менше 1 складаь 1,2 - 1,8%. При робот! на б1огаз! зм1ст оксид! в N 0Х за вех ею шв1дк1Стнош зовщшною характеристикою значно зменшвея /на окремих режимах до 45%/, а вихгд оксид г ь 00 та вуглеведних С„Нт збмьшвея вхдповйно у 1,5 раза. Аналхз показуе, що зменшвнии виххд при рооои на бхогаз! пов'язанш; !з зменшенням максимально! температури циклу /з 893К до 803К/, а збьльшений вихьд С„Нт та СО, пов'язании хз меншою швидмстю зго-рянна палиьа та зо1льшеною неповнотою згорннкя через велику кгль-кгсть хнертних газ1в.

Ощнка техн1ко-економ1чних та еколопчних показникхв робота автомобьля ВАЗ-2ЮЗ в експлуатад!! проводилась по навантажу вальним характеристикам, як! знхмались на приоритетних режимах в тапизованому пал! робота легкового аьтомоб1ля в мгських або при-блинених до них умовах, в!дпов!дно при П =1000,200и,3500 та при 5600 хв"1. Полхпшення експлуатацхйно-еконсадчних показникхв робота двигуна, а виповьдно ! автомобхля, при робот! на природному газ! пор!вняно з роботою на бензин! на часткових режимах /рисЗ/ обумоалено бхльш широкими межами ефективного збхднення газового палива, високаю однорьдщетш робочо! сумхш1, хдентхчщетю складу сум!цц за часом, об'емом ! ц!л1ндрами /через в!дсутнхсть рхдко! фази в газовому палив! х, як наоцдок, мсшидастю стойко! робота двигуна на зб!днен!й сумхш! / >1/. При випробуванн! встанов-леио зниження ц*ого ефекту при зменшенн! частота обертання ксл1н-частого валу ! навантаження, що пояснюеться недостатньсю ефектив-нхепо зм!пгування повхтря та бхогазу /двох газових компоненггв з температурою 1 густиною одного порядку/ при зменшенщ турбол!за-щ.1 заряду внасл!док зниження швидкост! його руху х зменшення к1лькоог1 заряду. При робот! на бхогаз1 так1 висок!, як на природ ному газ!, екплуатацхин! показники, еконш!чн! показники не були

lb

? CM 0,2 0,3 0.4 0,5" 0,6 0,7 o,8 Pe.Mfla

fue. 3. Паьангшуьаш?! xafa:<Tcpi'CT.!:T дитгун.ч BA3-2103 up::

¿ПОГхв

досягнен!, внасицдок визначеких вище дластивих б!огазу недол1к!в.

Токсичш показники шдробуемого двигуна, а в!дпов!дно I ав-томоб!ля ВАЗ-2ЮЗ, в тшцзованому пол! режим1в роботи на бХогаз1 б1льш1, Н1ж при робом. на бензин!, не т!льки при значних.переви-щуючих 80-85^ вы ном!нал*них, але 1 при середнхх 1 малих наванта-женнях 1 частотах ооертання.

• Анал1з регулювальних характеристик двигуна 44 7,6/8 за ку-том випередження запаливания 83 показав, що при зб1льшенн1 иого н 12-15"п.к.в. В1Д оптимального для бензину значения потужисть двигуна при робот! на 010газ1 може бути зб!льшена на 12-132 /рис.4/. Однак, при цьому зохлыпуеться до 25-27Я вих1Д. Ы0Х. Тому доц!льно у вхдношенн! устанавливаемого 83 приймати комлромгсне /за енерге-тичними показниками 1 токсичнхстю/ ртшення. Доцтльним, як показали дослхпження, при переход! на б!огаз являеться зб1льшвння кута 83 тыьки на 7-у'п.к.в.

В робой шляхом математичного моделювання робочого циклу, ощнена можлив!сть покращення енергетичних та економ!чнжх показни-к!в роооти двигуна 4.4 7,6/» при переведен! ¿втомоб!ля на б!огаз за рахунок зб!льшення ступеня стиску £ з 8,5 до £=11,5, останне в1дпощдае 04=108-110 сд. I не потребуе значно! конструктивно! пер* робки двигуна, що важливо, бо забезпечить мсжлив1сть одночасного засторування бензину та б10газу. Як видно з результатов доаадаення при зб!льшенн! £ до 11,5 ефективна потужн!сть Ые I крутнии момент Ме на номинальному режим! роботи зб!лыпуеться в!дпов!дно до 50кВт I 85,3 Нм /рис.1,а/, тобто на 17,6-17.75«. Ргзниця м!ж цими результатами та шххдними показниками роботи двигуна на бензин! складае ше вхдпов!дно лише 9 та

Для пор1вняльно! оогнки динам! чних якостеи автомоб!ля ВАЗ-2103 при рооот! на бензинг I бюгаз! з ргзними визначен! кого

Рис.4. Регуцивильна характеристика гю куту випередження запалювання, Л 2ПОи хв-^

тяглой характеристики на приинятих швидкостях руху, характериних для М1ських або приближених до них умовах /рис.5/. Видно, що наи-бз:льша тяглова сила на ведучих колесах та динам!чтм фактор при робот! на б1огаз! з £ =11,5 лише на менщ, тж на бензи-Н1, що не п означиться на робой автомобиля.

Четвепта глава присвячена нормуванню витрати бхогазу легко-шм автомобхлем в експлуатадхх.

3 р1зних метод1В нормування витрати палива, що залропанова-н1 академхком Чудаковим Е.А., професорами Говорущенком м.Я., Фаль-кевичем ь.С., Ьллархоновим В.А., Афанасьевим Л.Л. та 1н., в робот! перевага вхддана розрахунково-анал1тичному методу проф. говорущен-ка М.Я., який крхм дорокних 1 транспортних, враховуе також атмос-ферно-клхматичнх умови експлуатащ.2 автомобиля.

Р1вняння для нормування штрати бхогазу легковим автомоб!-лем мае шд:

Н = 0,01КтНо1с , м3 • де Кт - коефхдхент сезоного зб!льшення норми /враховуе атмосферно-клхматичн! умош/; Н, - основна норла штрати палива, м^ на ЮОкк - проб!г автомобиля за дооу, км.

Значения Н„ розраховуеться за залежнхстю: Н0 = К3(А<.И + Мгк^ + Сй^ + ВУ«2)/^- ; де Кд - коеф1Щбнт, що враховуе технолог!чнз штрати, як! виникают п1д час довготривало! стоянки автомоб1ля /перерва на об!д, н1чна стоянка та хн./ та заправки автомоб1ля газом. А ,Ь , С ,Б - стал! коеф!ц!енти для даного автомобХля;

- маса поракнього автомобьля, кг; ^о - швидк! сть руху автомоб1ля, км/год; ^ - коефхщент суыарного опору дороги;

Тд - 1ндикаторник ККД двигуна /встановлюеться за результатами мо-

Гиг.5.6. Динащчна характеристика автомобиля

V, КМ/год.

t С 40

20

/

!

//

st

Рис.в. Час розгону до Kocrj WO «n/rofr

à0 80

бензин----

12(1 V, KM/roj.

б1огаз до--- —

регулюьанмя

оюгаз птгля-регу.тоьаямя

делшвання робочого циклу цифровою моделей/; 1« - середне передаточне число коробки передач.

Витрати б1огазу в залежност! вхд середшх технхчних швид-костеи руху автсмоС1ля показан1 на рис.6. Видно, що мШмальнг шт-рати б1огазу в1дпов1дають швидкостям руху аьтомоб1ля в межах 65-75 км/год. Такт швидкосм моаишвх при дорожних умовах, як! вра-ховуються коеф!ц1ентом Ч1 . Зростання витрати б1огазу при низьких швидкостях автомобХля / < 60км/год/ пов'язана ускладненням дорож-них умов.

В робой /табл.4/ наведен! такси результаты розрахунку витрати б!огазу за допомогою бензинового екв1валента /методика проф. Говорущенко М.Я./ шляхом з1ставдення витрати б1огазу та бензину для автомобьяя ВАЗ-2ЮЗ за залежнхстю - Бэ ;

де О» - бензиновии екв!валент для бюгазу; - в1дпов!дно

витрати газу та бензину.

3 0, М/100 км

13

12 И

70

Уа.КМ/год.

30 50

Рис£ Зм1на витрати палива в залежноси в1д середньо1 технхчно1 ШВИДК0СТ1 по М1сту.

'Габлиш 4.

Марка ПЙюйна: Бензиновии: Розтхун-:ЛШина: Мдхиленкя

авто- : норма : екв1валент: ков! вит-:норма : розрахункових

моб1ля : витрат : б1огазу : рати газу:штрати: значень 0.г

: бензина: : „ : : в|д норми

: л/ЮОкм: : м^/юОкм ¡мЗ/ЮОкм: *

:ВАЗ-2ЮЗ: 8,4

1,34

11,26 : 11,6

-2,9

3 таблиш: 4. видно, що в!дхилення розрахунково! норми витра-та сяогазу в!д визначено! .за бензиношм екь!шлентом -2,да, що _ припустимо, а застосування бензинового екв!валенту значно спро-щуе норму ьання.

В робот1 сщнена економ1чна ефектиьн!сть вм використання б!огазу на автомобхлх ВАЗ-2ЮЗ на основ! визначення залишкового ресурсу автомооЪш, г В1дпов!дно кого проб!гу до капитального ремонту /КР, таол.5/, з урахуванням категори дор!г, на яких в!н буде переважно експлуатуватись.

Таблиця 5. В!.чНОсн1 КоефШГнти

Умови ' : норгл* експлуатащг: витрати :палива,

:м^/100км

:1Ц-ои1г :автомоб!ля :ДО КР,

: км

Пробгг до КР :Витрата запас-:них частин

Розрах.:Норма :Розрах:Но$л«а

1 : 11,74 : 168617

2 : 11,48 : 156757

3 ' : 12,19" : 122271

1 : 1 : 1,0 : 1,и

0,92 : 0,9 : 1,08 : 1,1 0,78 ; и,75: 1,3 : 1,4

Як бачимо з таблии! 5, проб!г автомобхля до КР при робот! ,

I б10газ1 зб!лыпуетъся портвкяно з кого проб!гом при робот! на бен-[н! на 12,4£. на

Питомии економ!чний ефект в!д впровадження запропонованих [орм штрати блгогазу заводиться за-формулою: Цт 1,042 Н Д - Н

Э = ----

ТОО"

} гривень/км

е Цт - вартхсть 1л б!огазу /20коп/; Н д та Н расх -в!дпов!дно !ючи та розрахунков1 норми, витрати в л/ЮОкм.

Результата розрахувань наведем в табл.6. Економхчний фект оцхнюеться ильки при робой автомоб!ля на першхй I друмй ' ■ атегор!ях ексллуатадп, що вйповЩае робот! автомобиля в мхських

- 22 -

умовах. Таблидя 6.

Умови : Нврш витрати : Нитомии. економ1чни!й

експлуатацы : б1огазу, м^/Ю0км : ефект, коп/км

1 . 11,74 : 0,071

2 : 11,48 : 0,083

Виходячи з цього, еконощчник ефект за пер1 ол експлуа-таЩ1 автомоб1ля ВАЗ-2ЮЗ до капитального ремонту в середньому асладае 12000 гривень.

Основнт бисновки та пропозицтт.

Виходячи з теоретичних результат1в та експериментальних доойджень,мсясна зрооити так! висновки.

1. Зростаючий з колсним роком де$1дит в Укра1н1 та С1рП рьдиних та газових моторних палив нафтового походаення можна зменшити за рахунок никористання б1огазу, широке застосування якого на автомоб1л! стримуеться через невир1шен1сть деяких тех-щчних, економ1Чних та сохцалънях питань, насамперед забезпечен-ня мсисливосп над!йно1 роботи та необх1дних експлуатац1йних якос-тей автомобиля, притаманих йому при робот! на бензин1; припусти-мого р1вня токсичност1 ВГ; визначення проб1гу до каттального ремонту; встановления норми витрати б1огазу при Б1дпов1дних умо-вах роботи автомобЪи.

2. У зв'язку з тим, що забезпечення перел2чеких вимог до автомоб1ля на б!огаз1 в значн!й м1р! залежить вэд показник!в робота його силово1 установки - ДВЗ, в робой значка уьага зосе-редаена саме на н1й.

Зо Експериментально показана принципова мсжлив1сть I до-щльйсть викори стання б!огазу як альтернативного палива для ав-

томоб1л1в, та мсжлив!сть в короткий час вирхшити пов'язащ з иого застосуванням проблеми.

4. Розроблений комплекснии розрахунково-експерименталь-нии метод оцтнки техн1ко-економ1чних та екслойчних показниктв роооти дьигуна, а значить 1 автомоб1ля, на б1огаз1 пор!вняно з бензином, якии дозволяв не ильки встаношти показники иого робота в залежностх вы умов експлуатацн, а и нам1тита юдяхи по-дальшого IX покращення.

5. Показано, що замена бензину бгогазом без модерн1за-ДВЗ призводить до зменшення потужноси на 22,7% X зб1льшення

питсмо1 витрати палива на 17.8&, при покращенн! його екологгчних якостей. Частково це пог!ршення показниктв робота мсиша компен-сувати за рахунок пхдшщення ступеня стиску у ДВЗ £ з 8,5 до 11,5 та зб!льшення кута шпередаення запалювання на 7-9° п.к.в. При цьому на б1огаз1 Ме =50кВт, а 9е=ЗЗОг/кВт.гсд, а загальна токсичн1сть не вище р1вня при робой на бензин!.

6. Показано, що при переход! на бгогаз з вказаними зыа-нами в ДВЗ, динамгчнг як.ост1 аьтомс/алн О та хн./ ь и'юьких, або наближёних до них умовах експлуатацы збер1гаються без 1стот-них змз:н.

7. Запропонована модерщзована методика для нормування б1огазу та розраховаш норми витрати його автомоб1лем ВАЗ-2103 в залежностх вгд умов сксплуатаиЩ. Показана дощльн^сть обчио-лювання норм штрати б1огазу за бензиношм екв1 валентом.

8. Визначений залишковий ресурс автомобхля ВАЗ-2ЮЗ 1 проб!г його до каштального ремонту мри експлуатацы на б!огаз1. 0ч1кувании економ1чний ефект в!д впровадження б10газу складати-ме 12000 гривень на автомоб1ль за пер1од експлуатащ:! До кап!-тального ремонту.

По тем! дис-ертад!! опублхкоиан! так! роботи:

1. Тимченко И.И., Муждобаев H.H., Диб Рамадан. К вопросу разработки автомобильного ДВС на оиогазе //Межрегиональный научно-технический соорник ДВГ. - Харьков. - 1995. -Вып. 55. - с. 221-228.

2. Тимченко И.И., Диб Рамадан. К применению биогаза как моторного топлива для автомобилей // Вестник ХГАДТУ. -Харьков. - 1997. - Вып. 5.-c,2Z~2.6,

3. Воронков А.И., Диб Pai^aH, Тимченко А.И. Результаты исследования работы автомобильного двигателя на биогазе //Вестник ХГАДТУ.' - Харьков. - 1997. - Вып.5:'С,¿9SO.

4. Дюыш И.Е., Тимченко А.И., Диб Рамадан. Методика ''б ее тормоз но* приработки дизелей КАМАЗ -'740. (бор. науч.

трудов ХГАЖТ, 1997, Был.30. - с.109.

5. Тимченко и.И., Жадан п.В., Воронков А.И., Диб Рамадан. Результаты применения биогаза как альтернативного "топлива //Сборник трудов ТГАА. - мелитог^':,!..- 1997.(в печати)

6. Тимченко И.И., Муждобаев Н.Р., Диб Рамадан. Конверсия ДБС на биогазе.//Тезисы докладов. Республиканская научно-техническая конференция. - Харьков. - 1991. - с.46-

7. Муждобаев K.P., Диб Рамадан. Математическое моделирование рабочего процесса ДБ( при работе на биогазе //Те- . зисы докладов. 50-я научно-методическая и научно-исследова-тельская"конук>еренция МАЛИ. - М.: 1992. - с.30.

8. Диб Рамадан, Мац 3.3. Результаты расчетного исследования рабочего цикла ДВС, работающего на биогазе //Тезисы докладов. 3-я международная научно-техническая конференция ХГПУ. - Харьков. - 1995. - с.14.

Аннотация

Диб рамадан. Исследование работы легкового аьтсмооиля на

оиогазе /на примере ВАЗ-2103/ Диссертация на получение научно« степени кандидата технических наук по специальности 05.22.10 Эксплуатация автомобильного транспорта. Харьковски»! аьтомооильно-дорожны.1 технический университет, 1997г.

В диссертационно^ ^боте показаны возможность и целе-соооразность использования в качестве альтернативного.оензи-ну моторного топлива для автомооиле». оиогаза, что уменьшит для Украины и Сирии кризисные явления на транспорте.

Исследована работа двигателя легкового автомобиля на бензине и биогазе. Показано, что применение биогаза снижает его технико-экономические показатели, одновременно существенно поьылает экологическую чистоту. Предложенным комплексным расчетно-экспериментальным методом исследования раскрыт механизм ухудшения показателен и намечены пути их улучшения без существенных конструктивных, изменение.

Произведено нормирование расхода биогаза автомобилем БАЗ-21Г? в зависимости от условие эксплуатации и оценен остаточный ресурс автомобиля БАГ-Ь21оЯ мО КР при замене бензина оиогазом.

Результаты работ переданы для внедрении.

Ключевые слова: автомобиль, двигатель, оензин, оиогаз, рабочий цикл, мощность, экономичность, токсичность, нормирование, ресурс.

absfkaot

Dib Ramadan. The investigat of the work of the motor car burnii oiogas (by an example VAZ - 2103).

The dissertation l'or the degree of candidate of technical seie; ce by speciality 0';j.2?.10. jixpl citation of motor-car transport. Kh: kov State Automobile Highway Technical University, Kharkov, 1997-

in the dissertation v.ork there had ban shown the possibility a: the expediency of using biotas as automotive fuel alternative for potrol, that will decrease the crisis currences on transport" for Ui raine and Suria.

The work of motror-car burning by petrol and biogas had bun res* arehe.d. It had bun shown, that the application of biogas lowerd it fcechnical-and-eeonomic indexis, at the same time it raises ecological clearness.

The mechanism has bun discovered of changing for the worse thr indexis by offering a complex occount-and-experimentsl method and of.the ways of their improvement without issential structural chan ges have bun outlined.

The expenditure of biogas by motor-car VAZ - 210J has bun fixe according to the corid-tions of the exploitation and the residual resource of the motar-car VAZ - 210^ to CK by substitution of petr for biogas has bun estimated.

The results of the work have bun passed fore inculcation.

The key words arc: motor-car, engine, petrol, biogas, working cycle, power, economical, toxicity, fixing, resource.