автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Улучшение топливной экономичности и уменьшение вредных выбросов автомобилей рациональным регулированием бензиновых двигателей.

Мнистерство освгги Украши УкраГнсысий транспортний ушверситет

РГб ОД

/ 6 ИЮП 1998

Мержиевська Любов Павл1вна

ПОКРАЩЕННЯ ПАЛИВН01ЕКОНОМИНОСПIЗМЕНШЕННЯ ШК1ДЛИВИХ ВИКИДШ АВТОМОБ1ЛШ РАЦЮНАЛЬНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНШ

Спещальшсть 05.22.10 - "Експлуатацш автомобильного транспорту"

Автореферат дисертацП' на здобутгя наукового ступеня кандидата техшчних наук

Кшв - 1998

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Украшському транспортному ушверситет! (УТУ) на кафедр1 "Двигуни 1 теплотехшка".

Науковий кepiвник - заслужений дшч науки 1 техшки Укра'ши, доктор техшчних наук, професор Гутаревич Юрш Феодосшович, зав. кафедри "Двигуни 1 теплотехшка" УТУ

Оф1цшш опоненти: докт.техн.наук, професор Куршков 1ван Петрович

зав.кафедри "Виробшгп системи 1 сервю на траспортГ' канд.техн.наук

Левковський Олександр Петрович

АТП № 3 Кшвмкькбуд, кер!вник д1агностичного центру

Провщна установа Нацюнальний аграрний ушверситет

Захист вщбудеться " м - 2-ДО (О ¿/сЦ 1998 р. о /О Угодит на засщанш спещатзованоУ вчено\" ради Д 26.059.03 при Украшському транспортному ушверситеп за адресою: 252010, м. Кшв, вул. Суворова, 1.

3 дисертащею можна ознайомитися у б1блютещ ушверситету.

Автореферат рсшсланий "_ 977р С? 1998 р.

Вчений секретар спещал1зованоТ вченоТ ради,

професор »_—- Дмитр1ев М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальмсть теми. Зважаючи на те, що холостий хщ за триватстю становить досить значну частику режимт робота автомобильного двигуна (до 50%), особливо тд час експлуатацп автомобшв в населених пунктах 1 листах, рацюнальне регулювання автомобшьного бензинового двигуна в режим! холостого ходу може привести до сутгевого зменшення шшдливих виюадв 1 економп бензину. Разом з тим регулювання елеменпв систем живлення I запатовання, як1 забезпечують роботу двигуна в режимах самостшного холостого ходу, впливають на показники двигуна пщ час роботи в режимах примусового холостого ходу та малих навантажень. Тому визначення оптимальних параметр1в регулювань систем живлення 1 запалювання в режимах холостого ходу повинно проводитесь з урахуванням впливу цих параметр1в на показники роботи двигушв у вказаних режимах.

Для проведения дослщжень обрано двигун МеМЗ-245 вггчизняного автомобим ЗАЗ-1102 "Тавр1я". За статистичними даними у 1995 р. в Укра'пи експлуатувалось 770 456 автомобшв ЗАЗ уах моделей.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Робота виконувалась зпдно плану наукових робгг УкраТнського транспортного ушверситету.

Мета ! задач! дослшження. Метою роботи е зменшення ннодливих виюэдв ! пщвищення паливноУ економ1Чност1 автомобипв з бензиновими карбюраторними двигунами шляхом рацюнального регулювання елеменпв систем живлення 1 запалювання в умовах експлуатащь

Для досягнення вказано'1 мети в робот! вир1шувались так1 задач!:

1. Розроблення методики та визначення оптимальних регулювань систем живлення 1 запалювання бензинового карбюраторного двигуна автомобшя в режим! м1шмально'1 частота обертання холостого ходу.

2. Розроблення математично!' модел1, алгоритму 1 програми для розрахунку витрата палива I ншдливих викид1в автомобшем з бензиновим двигуном П1д час умовного руху його в режимах Узлового циклу за р1зних регулювань систем живлення I запалювання в режим! холостого ходу.

3. Проведения комплексу експериментальних до&шджень щодо визначення впливу регулювань елеменпв систем живлення 1 запалювання в режим! холостого ходу на показники роботи бензинового карбюраторного двигуна в р^зних навантажувальних! швидысних режимах.

4. Розроблення математичних моделей, як! описують енергетичш, економ!чн! ! еколопчш показники роботи бензинового двигуна в р1зних швидк!сних! навантажувальних режимах.

5. Перев!рка адекватносп математичних моделей.

6. Проведения розрахункових досл!джень показнимв автомоб!ля на математичн!й модел! ! визначення оптимальних значень регулювальних параметр!в його двигуна з урахуванням режим!в його роботи в експлуатац!йних умовах.

1-3926

Наукова новизна отриманих результата полягае:

а) в розробленш методики визначення оптимальних регулювань в режим! мпнмально1 частота обертання холостого ходу;

б) розробленш математично! модел1 для розрахунку витрати палива i пподливих викидав автомобшем з бензиновим двигуном пщ час умовного руху його в режимах Узлового циклу.

Практичну щншсть отриманих результатов робота становлять:

а) числов! значения регулювальних параметр1в системи холостого ходу i системи запалювання двигуна МеМЗ-245 автомобшя ЗАЗ-1120 "Тавры", яких доцшьно дотримуватись в умовах експлуатащ1;

б) математичш модел1, ям описують енергетичш, економ1чш i еколопчш показники робота бензинового двигуна в р1зних швидюсних i навангажувальних режимах.

Результата дослщжень передано в ДержавтотрансЩЦ проект для використання при розробленш методики визначення лшшних норм витрати палива легковими автомобшями, рекомендацш щодо оптимальних регулювань бензинових двигушв з огляду еколопчноТ безпеки та економ1чно1 i стабшьноТ робота двигуна та ощнки заходхв, спрямованих на покращення економ1чних i еколопчних показниюв двигушв автомобшв.

Особистий вклад здобувача. Роботу виконано на кафедр1 "Двигуни i теплотехшка" УкраГнського транспортного ушверситету (УТУ). Здобувачем розроблено методики та математичну модель щодо визначення оптимальних значень регулювальних параметр1в бензинових двигушв. Проведено експериментальш досл1дження двигуна МеМЗ-245 в лаборатори випробувань двигушв УТУ i подальше ix опрадювання на ЕОМ. Проведено розрахунков1 дослщження та визначено оптималый значения регулювальних параметр1в. Результата дослщжень викладеш в дисертащйшй роботь

Апробацш результата дисертащТ. Результата дослщжень були представлеш i доповщались на щор1чних наукових конференщях УТУ в 19961998 p.p., на м1жнародних науково-техшчних конференц1ях "Проблеми транспорту та шляхи йс вирппення" в 1996, 1997 p.p. (м. Кшв, УТУ) та "Metody obliczniowe i badawcze w rozwoju pojazdow samochodowych i maszyn roboczych samojezdnych" в 1996,1997 p.p. (м. Жешув, Полыца).

ПублнсашТ. Матер1али дослщжень опублисовано в 7 статтях: в зб1рнику наукових праць "Проектування, виробництво та експлуатащя автотранспортних 3aco6ie i по\'зд1в" (Асощацк пщприемств Укра'ши по виробництву автобумв "Автобус"), журналг "Автошляховик Укра'ши" (спещальний випуск присвячений науковим працям Центрального наукового центру ТранспортноТ Академй' Укра'ши) та в матер1алах чотирьох м!жнародних науково-техшчних конференщй.

1Х-З92б

ОСНОВНИИ ЗМ1СТ

У встут розкрита суть 1 стан науково'1 задачу сформульована мета I задач! дисертацшноТ робота, викладеш наукова новизна отриманих результатов та Ух практична цшшсть.

В першому роздш анагизуються проведет ратше дослщження стосовно впливу регулювань, здшснених в режим1 холостого ходу, на показники робота двигуна та викиди шкщливих речовин. Параметри, як! тддаються регулюванням в peжимi мЫмальноТ частота обертання та регламешуються е м1шмальна частота обертання кут випередження запалювання в та склад паливоповпряноУ сумнш, я кий визначаеться концентращею оксиду вуглецю Кт у вщпрацювавших газах двигушв. Встановлено, що до цього часу не дослщжувався вплив регулювань на загальну токсичшсть автомобшя в експлуатацп. Виконат до останнього часу дослщження, в основному, експериментальш 1 Тх проведения на нових моделях двигушв I автомобшв потребуе наявносгп складного обладнання, тому доцшьно створити методику розрахункових дослщжень для визначення оптимальних регулювань бензинового двигуна в режим! холостого ходу , яка грунтувалась би на показниках робота автомобшя за Уздовим циклом, який ¡мгтуе режими робота двигуна в експлуатацшних умовах.

В другому роздин викладено методику визначення оптимального сшввщношення регулювальних параметров бензинового двигуна в режим1 мш!мально1 частота обертання холостого ходу. Запропоновано, що критермми, за якими необхщно визначати оптимальне стввщношення регулювальних параметр1в, яю встановлюються в дьому режим!, мають бути: економ1чшсть, еколопчна безпека та стабшыисть робота двигуна, яи характеризуються -м1н1мальними витратою палива в,, сумарною токсичшспо зведеною до СО, та концентращею вуглеводшв Ко, у вщпрацювавших газах. Сумарна токсичшсть визначаеться, як сума виюдав пшдливих речовин: оксиду вуглецю, вуглеводшв, оксидов азоту, сполук с^рки та свинцю з урахуванням коефщенпв агресивносп кожного з компонентов.

Розроблено методику щодо знаходження оптимальних значень цих регулювальних параметр1в за результатами трифакторного експерименту. Суть н'полягае у тому, що за результатами факторного експерименту визначаються залежное™ встановлених критер11в вщ регулювальних параметр1в, яю описуються полшомами друго\' степеш виду

3 3

Р ( х, , х, , х3) = аг0 + ^ а1х1 + X ачх1х1 » (О

|-1 1../-1

Прир1внявши до нуля першу похщну за кожною незалежною змшною отримують систему трьох неоднорщних р1внянь

2а11х,+а,гх1+а,3х}=-а1 апх, +2апхг +агЗх, = -а2

«15*1 + + ^уА = -«з

Виршення щеТ системи виконуеться за формулами Крамера.

2а,, ап а13 Д= ап 2ап аа ;

«13 «23 20зз

(3)

Кореш р1внянь, яы е координатами стацюнарних точок функци визначаються за формулами

ГКсля того, щоб визначитись який екстремум знайдено, дослцркують ГОЛОВНИЙ ВИЗНаЧНИК ДруГО! П0ХЩН01 В1Д фуНКЦИ

Яйцо його знак (+) - знайдено максимум, якщо (-) - миимум, якщо мае мшце змша знаку, то функщя у цш точщ мае складну форму (сщлопод!бну).

Визначега координата мпимуму функцш , 5С0 1 К^,, 1 будуть оптимальними значениями регулювальних параметр!в.

У разь коли ц1 значения знаходяться за межами визначено/ зони експерименту, екстремум буде знаходитись на гранях умовного багатокутника, який обмежуе зону експерименту (для випадку трифакторного експерименту це - гшеркуб). Значения його координат визначають за результатами додаткового дослщження нормованих коефиценпв полшом'юпьних залежностей, суть якого полягае у спрощенш складноУ математичноГ модел1 з к факторами до одного-двох фактор1в стабшзащею решти на оптимальних для вивченоТ зони р1внях.

В третьому роздш запропонована методика визначення оптимального стввщношення регулювальних параметр1в з врахуванням показниюв робота автомобильного двигуна в експлуатацшних режимах. Регулювання, здшснеш у режим» мш'шальноТ частота обертання холостого ходу, впливають на роботу двигуна у широкому д1апазот швидысних peжимiв холостого ходу 1 режимах малих навантажень 1 оптимальне стввщношення регулювальних параметр!в визначене в режим) мш1мально1 частота обертання холостого ходу може виявитися неоптимальним у ексщгуатац1 йних режимах. Визначити експериментально вплив регулювальних параметр1в в експлуатацшних умовах практично неможливо через те, що на паливну економ-1чшсть 1 токсичшсть автомобшя /ие багато експлуатацшних фактор1в.

а\1 ач Д= ап 2ап аа

(5)

«13 й23 2й33

Тому була розроблена методика визначення такого впливу на математичнш модель Для реал13ащ1 методики розроблено математичну модель для дослцркення впливу регулювань в режим1 холостого ходу на показники робота автомобшя з бензиновим двигуном пщ час руху за режимами Тздового циклу. Як такий вибрано европейський Тздовий цикл, який iMhye режими робота легкових автомобшв в експлуатацшних умовах.

До режим1в цього циклу входять: робота двигуна в режим1 мЫмальноТ частота обертаиня холостого ходу на нерухомому автомобш; рушання автомобшя; переключения передач з нижчоТ на вишу або в зворотному напрямку; роз1гнання автомобшя на р1зних передачах; рух автомобшя з постшною швидмстю; уповшьнення з включении i виключеним зчепленням. Режими робота двигуна i руху автомобшя в математичнш модел1, описаш системою диферешцальних .та алгебраТчних р1внянь (з урахуванням регулювань в режим1 холостого ходу), чергуються у вщповщносп до режшшв Тздового циклу.

Так, наприклад роз!гнання автомобшя з включеним зчепленням описуеться р^Ешганям тягового балансу

dV_ dt '

S-G.

1 + -

Я-i/,2 т,г - л

-Щ-Пт

S-G.

-Pf±P,-P.

>

1

(6)

N

де ^/¿1 - прискорення автомобшя;

М,- крутний момент двигуна, який визначаеться розрщженням за дроселыпши заслшками Дрк, частотою обертання пд 1 залежить вщ регулювань здшснених в режим! мнпмальноТ частота обертання холостого ходу (0, Ксо,

8 - коефвдент, який враховуе маси, що обертаються; маса автомобшя;

Я - коефодент неусталеного режиму;

и„ир,Пт - передаточш числа коробки передач, головноУ передач! та ККД транскмсп;

тд,т, - рад^уси колеса динам1чний 1 кочення;

Р/,РпР,. - сили опору коченню кол1С, пщйому, повпря.

Реал1защя черговосп режим1в робота двигуна за циклом здшснюеться за параметричною матрицею, у якш задаються: прискорення (чи уповшьнення) -(А|), з яким здшснюеться розинання (чи уповшьнення) автомобшя, тривалють режиму (Т|), швидкють руху автомобшя (V,) та передача (Ц).

2-3926

Ai T, V, U,

а2 Т2 V2 и2

Аз Т3 V3 U3

А25 Т25 V25 и23

Специфжою саме европейського Узлового циклу е те, що рух автомобшя задаеться прискоренням i «а кожнш елементаршй дшянщ циклу прискорення автомобшя, яке розраховуеться мае вщповщати тому . що задаеться таблицею циклу. Процес перемЬцення дросельних заслшок, як один з параметр1в, що визначае крутний момент двигуна, визначаеться для кожноТ елементаршй дшянки методом ¡терацп. Якщо значения . розрахованого i визначеного таблицею циклу прискорення вщр1зняються бшьше шж на 0,001 м/с2 -корегуеться вщкриття дросельних заслшок i, як наслщок, крутний момент двигуна. Розрахунок продовжуеться допоки не буде пвдбрано таке вщкриття дросельшм заслшки, яке забезпечить необхщну величину прискорення. В подальшому, методом числового ¡нтегрування проводиться розрахунок: частота обертання двигуна; швидкосп руху i шляху, пройденого автомобшем; годинних витрат палива i повггря на дшянщ циклу; концентрацп шмдливих речовин у вщпрацювавших газах; витрати палива i масових викид1в шюдливих речовин за весь цикл.

В четвертому роздш визначаеться мета i задач! експериментальних досл1ДОкень. Подаеться програма i методика проведения трифакторного експерименту в режим1 м1н'шальнох частота обертання холостого ходу та cepii характеристик в часткових швидмсних i навантажувальних режимах.

Щд час проведения трифакторного експерименту регулювальш параметри встановлювались такими: «^,„=750; 850; 950 хв"1; 0=0; 5; 10 град; Ксо= 0,5; 2,0; 3,5%.

Описано об'ект досл!дження - двигун МеМЗ-245, та обладнання, яке застосовувалось П1Д час випробувань. Приведено результата досл'щжень.

Для прикладу на рис. 2 показана навантажувальна характеристика двигуна МеМЗ-245 за р1зних регулювань складу cyMinii (концентращй Ксо в режим! холостого ходу з установлювальним кутом 0=5 град). Як видно з показано!' характеристики, регулювання в режим1 м1шмально1 частота обертання холостого ходу впливають на показники робота двигуна в режимах малих навантажень. Цей вплив i був врахований при описуванш двигуна як джерела енерпУ, споживача палива i джерела шюдливих викид1в в математичн1й модели

Особливо значний вплив мають регулювання в режим! п^, на показники двигуна при робсуп за швидк1сними характеристиками самост1Йного i примусового холостого ходу.

пчаооя''

Рис. 1. Навантажувальна характеристика двигуна МеМЗ-245 за р1зних регулювань двигуна в режим! холостого ходу

За цими результатами, отриманими для р1зних вар1анта сшввщношень регулювальних параметр1в, визначено вплив, який чинять регулювання в р,ежим1 м1н!мальн01 частота обертання холостого ходу на роботу двигуна в експлуатацшних режимах.

В п'ятому розд!л1 представлено визначеш за результатами трифакторного експерименту полшом1альш залежноси показнимв двигуна та вибраних для оцшки критер!'1'в В1Д регульованих параметр1в. Перев1рена Ух адекватшсть за використання критер1ю Ф1шера. За методикою, викладеною в 2 роздш, визначено оптимально значения регулювальних параметр1в для кожного з прийнятих критерпв (табл. 1)

_ Таблиця 1

Критер11 X, Ксо л. V, в

С, -0,3 1,55 -1 750 1 10

-1 0,5 -1 750 0,6...-0,6 2...8

Кен -1 0,5 1 950 -1 0

2Х-З02б

кут випередження запалювання можна рекомендувати зупинитися на значенш кута випередження, рекомендованому заводом-вигопвником (0=5°). Це приведе до збшьшення витрати палива в пор^внянш з визначеною за оптимального значения кута випередження запалювання (10 град) лише на 0,03 кг/год. Концентрация вуглеводшв у раз1 змши оптимально визначеного кута 0 град (табл. 1) на 5 град зросте всього з 200 до 225 млн'1. Закршивши таким чином один з параметров оптимальш значения ¡нших регулювальних параметр1в, яи задовольняли б разом ус1м трьом критер1ям, визначаемо граф1чним способом, за поверхнями, побудованими в координатах Ксо 1 .

3 врахуванням вимог економп палива, низько1 загальшм токсичноеп та достатньо1 стабшьносп роботи, за результатами дослщжень факторного експерименту, проведеного в режим1 мшмально? частота обертання холостого ходу, для двигуна МеМЗ-245 рекомендовано там регулювальш параметри *со=1,0...1,5%, п^=750...850хв"1, 0=5 град.

За результатами експериментальних доогпджень в пщвищених частотах обертання самостшного 1 примусового холостого ходу та часткових навантажувальних режимах визначено полшом1альш залежност1, яю описують двигун як джерело енерги, споживача палива 1 пов1тря та джерело ишдливих викид1в залежно вщ двох фактор1в, яю визначають режим роботи - частота обертання та розрщження у впускному трубопровода, для р1зних вар!анпв стввщношень регулювальних параметр1в.

Значения коефвденпв полшом1альних залежностей введено в математичну модель руху автомобшя за режимами Тздового циклу. Для визначення оптимальних стввщношень регулювань в широкому д!апазош режимов проведено розрахунков1 дослщження на математичшй модель

На рис. 2 (як приклад для випадку регулювання двигуна МеМЗ-245 автомоб1Ля "Тавр1я" ЗАЗ-1102 на Птш=850 хв"1, 0= 5 град, Кс0=2,0%) показано змодельований на ЕОМ европейський Тздовий цикл та режими 13дового циклу, визначеного Правилами №83 СЕК ООН (ОСТ 30.001.054). Як видно, режими цикл ¡в практично сшвпадають.

Тут же показано як зм1нюються шд час виконання цього циклу параметри, яю характеризуют режим роботи двигуна - частота обертання пд 1 кут вщкриття дросельних заслшок карбюратора а також витрата бензину двигуном за годину Оп та концентрацп шкщливих речовин у вщпрацювавших газах - Ксо, Ксн ) Кыо.

О 50 100 150 200 <,

200 <• С

Рис. 2. Свропейський Уздовий цикл та змша парам етрш режиму роботи двигуна та показниюв його паливноТ економ1чност1 та токсичное™

Характер переб1гу розрахункових кривих, яю визначають зм1ну параметров роботи двигуна, вдлком в1дпов1дають встановленим експериментально митгевим збшьшенням витрати палива та вшаадв шыдливих речовин саме в неусталених режимах роботи двигуна.

За витратою бензину та пов!тря двигуном за годину 1 концентращями шк1дливих речовин у вщпрацювавших газах на елементарних дшянках режим1в циклу та в цикл! в цшому визначались масов1 викиди шкщливих речовин I витрата палива, а також сумарна токсичшсть. Ц1 показники, вщнесеш до 1 км

умовного пробиу. Окр1м того за крутним моментом двигуна та частотою обертання визначалась середня потужшсть двигуна пщ час виконання циклу.

Достовгршсть 1 можливють використання модел! для анашзу впливу регулювань в режим1 п^ на eкoнoмiчнicть 1 токсичшсть автомобшя шд час руху за режимами Узлового циклу тдтверджуються пор1вняниям отриманих розрахункових даних при п^ =850 хв"1, в= 5 град, АГСО=0,5...2,0% з результатами експериментальних випробувань та розрахунюв шших автор1в, яке виконано в табл. 2.

Таблиця 2

Значения проб1гових викдщв 1 витрати палива енергоустановки ЗАЗ-1102

Джерело даних Вшсиди шкщливих речовин, г/км Витрата бензину л/100км

СО стн„ NО,

Державш приймальш випробування (ПОЗАЗ) 2,96...4,2 2,4...2,54 1,33...1,48 6,8...7,1

Довгостроков1 контрольш випробування (НИЦИАМТ) 9,И...22,9 0,76...0,94 2,3...3,85 -

Розрахунки викoнaнi в МАДЦ 4,43...3,66 1,29...1,14 2,42...1,74 8,31...7,21

Розрахунки на розроблешй модел! 3,64...7,14 1,72... 1,6 1,22...1,27 7.97...8.04

Достов1ршсть модел! шдтверджуеться 1 тим, що значения середньоГ за цикл потужносп двигуна, отримане розрахунком на модел1 2,018 кВт близьке до експериментально визначеного в попередшх дослщженнях шших автор!в для щ€1 контрольно? маси автомоб1ля значения - N1 = 2,0 кВт.

(З^Г/КМ

64-

63626160-ээ-

585756

55

0 9Я

:КЮ%

015 2,0 3,51

Рис. 3. Залежносп витрати палива вщ р!зних значень регулювальних параметр1в тд час руху автомобшя за 13довим циклом

Вплив регулювальних параметр'т в режим холостого ходу на паливну економ1чшсть автомоб1ля "Тавр1я" ЗАЗ-1102 тд час руху за режимами Узлового циклу, визначений в результат розрахунюв на математичнш модел^

показано на рис. 3.

Як видно з наведених залежностей, якщо визначати регулювальш параметри в режим1 холостого ходу зважаючи на паливну економ1Чшсть автомобшя в режимах Узлового циклу, то доцшьно витримувати п^ =750 хв"11 в =5 град. За таких регулювальних параметр1в витрата бензину залишаеться незмшною в д1апазош змши Ксо вщ 0,5 до 1,5 %. Щоб визначитися бшып конкретно розглянемо, як впливае вм1ст Ксо на викиди вуглеводтв автомобшем на 1 км вдового циклу. Така залежшсть показана на рис. 4. Видно, що при Ксо =0,5% викиди вуглеводшв зростають, що свщчить про попршення стабшьносп роботи двигуна. Тому диапазон зм1ни Ксо дощльно обмежити значениями 1,0...1,5%. Верхня межа вщповщае вимогам ГОСТ 17.2.2.03-87.

Якщо ощнювати сумарш токсичш викиди, зведеш до СО (рис. 5), то для випадку регулювання 0=5 град вони для =750 хв"1 1 А"со=1,0...1,5% мають практично наймешш значения.

р1зних значень регулювальних параметр1в Рис. 5. Залежносп сумарних, зведених пщ час руху автомобшя за Уздовим циклом до СО, шюдливих викидав пщ час руху

автомобшя за Уздовим циклом

Таким чином, проведен! досл1дження показали, що за допомогого розробленоУ математичноУ модел! можна кшыасно ощнювати вплив регулювальних параметр1в в режимах холостого ходу на паливну економ!Чшсть 1 токсияшсть автомобшя пщ час руху за режимами Узлового циклу 5 визначити оптимальш значения цих параметров. Для двигуна автомобшя 3АЗ-1102 доцшьш значения цих параметр1в знаходяться в межах =750 хв"1, 0=5 град 1 Ксо=1,0...1,5%.

Визначеш за р1зними методиками оптимальш регулювання дещо р1зняться. Так, коли визначався вплив установлювального кута випередження запалювання на витрату палива, то в режим! мЫмальноУ частота обертання, щоб досягти УУ мш!муму необхщно було збшьшувати кут до 10 град, а у

режимах Тздового циклу таке збшьшення кута, в рекомендованих межах змши концентраци оксиду вуглецю Ксо, призводить до зростання витрати палива.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

1. Анал1з результатов досшджень проведених р1зними авторами показуе, що в експлуатацшних умовах (зокрема в мютах та населених пунктах) бензинов! двигуни автомобшв значну частину часу (50...54%) працюють в режимах самостшного та примусового холостого ходу. Витрата палива в цих режимах становить 16...24%, а на викиди пшдливих продуютв неповного згорання припадае : СО - Ю...35%; С„НЯ - Ю...56%.

2. Показники роботи бензинового автомобшьного двигуна в експлуатащйних умовах в режимах холостого ходу в значшй м!р1 залежать вщ регулювань систем живлення I запалювання. До основних регулювальних параметр1в, ям зм1нюються 1 тддаються регулюванню в умовах експлуатацц належать: склад паливоповггряно1 сумш1, який може визначатися вм1стом оксиду вуглецю Ксо у вщпрацювавших газах, величина м1шмально\' частота обертання холостого ходу та установлювальний кут випередження запалювання в. Вибором оптимального сшввщношення цих параметр1в можна покращити економ!чн! та еколопчш показники автомобиле в експлуатащйних умовах. Методика такого вибору не була розроблена рашше.

3. Проведеш на двигуш МеМЗ-245 експериментальш д0сл1дження показали, що регулювання в режим1 мшмально1 частота обертання холостого ходу впливае на показники роботи двигуна в шдвшцених частотах обертання самост1йного та примусового холостого ходу, а також в режимах малих навантажень 1 частот обертання.

Так при часпт 1800 хв"1 вплив регулювань системи холостого ходу мае м1сце до 40% потужноеп, а при 2800 хв"1 - до 10%.

Цей вплив мае враховуватись при визначеш оптимального сшввщношення регулювальних параметр! в.

4. За розробленою методикою визначення оптимального сшввщношення регулювальних параметр1в в режим! мшмальноТ частота обертання холостого ходу таке сшввщношення було знайдено для двигуна МеМЗ-245: и^,, =750...850 хв"1 \в= 2...8 град; Ксо= 1,0...1,5%. Як критерп для вибору оптимального сшввщношення регулювальних параметр!в були використан! паливна економ1чн1сть, сумарна токсичшсть 1 стабшьшсть роботи двигуна. Треба зауважити, що найкрапц економ1Чн! показники в режим! мМмальноТ' частота обертання двигун мае при 0=10 град.

5. За результатами експериментальних дослщжень, проведених у широкому д1апазош швидк1сних режим!в самостшного та примусового холостих ход1В 1 в навантажувальних режимах, складено математичш модел1, ЯК1 описують двигун як джерело енергп , споживача палива та джерело забруднення довкшля. Пщтверджено адекватн!сть цих математичних моделей.

6. Для врахування впливу регулювальних параметр1в в режим1 м1н1мальн01 частота обертання холостого ходу на показники робота автомобшьного двитуна в експлуатацшних режимах розроблена математична модель, яка ¡М1туе рух легкового автомобшя за режимами европейського Узлового циклу i шдтверджена п доскшртсть.

7. Розрахунки, проведет на математачтй модел1 для р1зних варианта стввдаошень регулювальних параметр!в з метою визначення економ!чних i еколопчних показниюв шд час руху автомобшя за режимами европейського Узлового циклу, дозволили вибрати оптимальне сшввщношення регулювальних параметр1в в режима м'ш'шальноУ частота обертання холостого ходу - п^ = 750ХВ"1, 0=5 град i А^=1,0... 1,5%.

Таким чином, було пщгверджено, що оптимальне сшввщношення регулювальних параметр!в в режим! мш1мальноУ частота обертання холостого ходу забезпечить висою економ1чш i еколопчш показники автомоб1Ля в широкому д!апазош експлуатацшних режтпв. Разом з тим щ досл1дження показали, що недотримання оптимальних величин регулювань приводить до значного попршення показнишв автомобшя: зростання вмкту оксиду вуглецю до 3%, що дозволяеться стандартом в дорожшх умовах, приводить до збшьшення витрати палива до 1,5%, сумарна токсичность збшьшуеться на 8...10%, а викиди вуглеводшв на 7%. У pa3i збшьшення частота обертання з 750 хв'1 на кожш 100 оберив витрата палива зростае приблизно на 3,5%, сумарш викиди зр'остають на 2...3%, а викиди вуглеводшв - на 1...2,5%. Зменшення чи збшьшення установлювального кута випередження запалювання до 0 чи 10 град зам1сть рекомендованого 5 град приведе до зростання витрати палива на 1,8...2,0 %.

СПИСОК ОПУБЛЖОВ АНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦИ

1. Гутаревич Ю., Мержиевська JI. До визначення оптимальних регулювань бензинового двигуна. //Проектування, виробництво та експлуатащя автотранспортних 3aco6iB i поУздв (Асощащя пщприемств УкраТни по виробництву автобуав "Автобус") №5,1998. -с. 23-2ST

2.Мержиевська Л.П. До розроблення методики визначення оптимального регулювання двигуна в режим! холостого ходу. "Проблеми автомобшьного транспорту на сучасному етат" Матер ¡ал и м1Жнародно'У науково-гехшчноУ конференщУ (20.„21 червия 1996), КиУв, УТУ, 1996. -с. 149-150.

3. Гутаревич С., Корпач А., Мержиевська Л. Вплив регулювань системи холостого ходу на показники бензинового двигуна за робота в р1зних режимах. "Metody obliczniowe i badawcze w rozwoju pojazdow samochodowych i maszyn roboczych samojezdnych". Матер1али VII конференщУ (25...28 вересня 1996), - Жешув (Республ'ша Польща), -с. 53-56.

4. Мержиевська Л.П. Методика визначення оптимальних регулювань двигуна в режим! мМмальноТ частота обертання холостого ходу. Проблеми транспорту та шляхи "£х виршення. Матер1али мшшародно1 науково-техшчшн конференцп (12...13 червня 1997 р), Кихв.УТУ, 1997. -с. 113-114

5. Гутаревич Ю. Мержиевська Л. Визначення оптимальних регулювань бензинового двигуна в режим! мппмальноТ частота обертання холостого ходу. "Мегоёу оЫюииочуе 1 badawcze уу rozwoju pojazdow ватосЬ^о^сЬ 1 пшгуп гоЬосгусЬ 5ато]егх1пусЬ". Матер!али VIII конференцп (24...27 вересня 1997), -Жешув (РеспублйсаПолыца), -с. 91-96.

6. Гутаревич Ю.Ф., Мержиевська Л. П. Вплив регулювань бензинового двигуна в режим1 холостого ходу на економ1чшсть та токсичшсть автомобшя. //Автошляховик Укра1ни. Окремий випуск №1. В1сник Центрального наукового центру Транспортно1 Академн УкраУни, 1998, - с. 38-40.

7. Сахно В.П., Папашев О.Х., Сотшков О.М., Мержиевська Л.П. Сучасний стан автомобшебудування Укра"ши.//Автошляховик УкраТни. Окремий випуск №1. В ¡сник Центрального наукового центру Транспортной Академп Укра'ши, 1998. - с. 63-65

АНОТАЦП

Мержиевська Л.П. Покращення паливно! екожшчносп i зменшення шкщливих викщцв автомобшв рашональним регулюванням бензтяових двигушв. - Руковпис.

Дисёртаци на на здобуття наукового ступеня кандидата техтчних наук на спещальшстю 05.22.10 - Експлуатащя автомобильного транспорту. - Украшський транспортний университет, Кшв, 1998 р.

На захист винесено методики визначення оптимальних, щодо економ1Чносп, еколопчно'1 безпеки i стабшьнос-ri роботи двигуна, значень регулювальних параметров систем живлення i запалювання бензтнового двигуна, для регулювань в режиш мошмальноо частота обертання холостого ходу шд час експлуатащо автомобиле. Вони дозволяють встановити оптимальне сшввщношення регулювальних параметров за результатами факторного експерименту, проведеного в режим1 мшшальноо частота обертання холостого ходу та за результатами рохрахункового дослщження на математичшй модеш руху автомобшя за режимами европейського Узлового циклу.

Отримано значения регулювальних параметров системи холостого ходу i системи запалювання двигуна МеМЗ-245 автомобшя ЗАЗ-1102 «Тавр1я», яких необхщно дотримуватися шд час експлуатаци: п,^ =750 хв"1, в =5 град i А^=1,0...1,5%.

Мержиевская Л.П. Улучшение топливной экономичности и уменьшение вредных выбросов автомобилей рациональным регулированием бензиновых двигателей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта. - Украинский транспортный университет, Киев, 1998 г.

На защиту вынесено методику определения оптимальных относительно экономичности, экологической безопасности и стабильности работы двигателя, значений регулировочных параметров систем питания и зажигания бензинового двигателя, для регулирования в режиме минимальной частоты вращения холостого хода во время эксплуатации автомобилей. Они позволяют определить оптимальное соотношение регулировочных параметров по результатам факторного эксперимента, проведенного в режиме минимальной частоты вращения холостого хода и по результатам расчетного исследования на математической модели движения автомобиля по режимам европейского ездового цикла.

Получены значения регулировочных параметров системы холостого хода и системы зажигания двигателя МеМЗ-245 автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия», которых следует придерживаться во время эксплуатации =750 мин"1, в =5 град i Лсо=1,0...1,5%.

Merzhievska L.P. Improvement of fuel profitability and reduction harmful emissions of automobiles by rational regulation of petrol engines. - Manuscript.

Dissertation for the academic degree of the candidate of technical sciences on a speciality 05.22.10 - Exploitation of a motor transport. Ukrainian Transport University, Kyiv, 1998

The technique of definition(determination) optimum on economic, ecological of safety and stability of work of a engine of significances adjusting parameteres of power supply systems and ignition of a petrol engine for regulation in a mode of minimum frequency of rotation of a single course during operation of automobiles. They permit to establish a optimum parity(ratio) of adjusting parameters by results of factoring experiment, conducted in a mode of minimum frequency of rotation of a single course and by results of settlement research on mathematical model of traffic of a automobile on modes european testing cycle.

Significances of adjusting parameters of a system of a single course and system ignition of a engine МеМЗ-245 of a automobile ЗАЗ-1102 "Таврия" are received, which need to be adhered during operation: n^,, =750 rev. per minute 9 =5 degree i Kco=1,0...1,5%.