РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРІОДИЧНОСТІ ВИКОНАННЯ ПРОФІЛАКТИЧНИХ РОБІТ ЩОДО ЕКОЛОГІЧНОСТІ ВІДПРАЦЬОВАНИХ ГАЗІВ ДВЗ
2.1. Функціональні зв'язки між технічним станом бензинових двигунів, регулюванням їх систем та токсичністю ВГ
Періодичність діагностування та виконання контрольно-регулювальних робіт визначаються фактичним технічним станом його вузлів і агрегатів, в даному разі двигуна, в конкретний момент часу, обумовлений пробігом автомобіля. Одним із основних експлуатаційних показників є граничне значення параметра, що встановлене виходячи із техніко-економічних умов використання АТЗ, імовірності безвідмовної роботи для агрегатів та вузлів, що забезпечують безпеку руху або дотримання допустимих меж екологічних показників двигуна (обмеження вмісту у ВГ токсичних речовин).
Виникненню перевищення значень параметра передує нагромадження ушкоджень, зносів, розрегулювань тощо, що характеризує деяке напрацювання, після якого наступають відмови або вихід значень параметрів за граничні допустимі межі (наприклад, перевищення допустимого рівня токсичних речовин у ВГ). Із перевищенням значень параметра допустимих меж, обсяги і вартість ремонтів будуть зростати, а із зменшенням - вони знижуються. Однак передчасне виконання певних обсягів профілактичних ТО супроводжує ріст трудо- та грошових затрат.
Величини допустимих значень параметрів та періодичностей контролю агрегатів і механізмів (систем) визначають виходячи із граничних значень, а у разі накладання зовнішніх обмежень - із допустимого значення, яке є граничним для конкретних систем. Оскільки вірогідність контрольно-регулювальних робіт або діагностування залежить від граничних значень, то на основі техніко-економічних показників або характеристик безвідмовності АТЗ на заданому пробігу, визначають періодичність діагностування та допустиме значення параметру, зокрема, вмісту СО у ВГ. Отже, можна керувати якістю діагностичної інформації.
Визначати періодичність контролю з позицій змін токсичності ВГ потрібно урахуванням випередження настання гранично-допустимого значення токсичності (в даному випадку вони однакові) за відомої тенденції змін чинників, які безпосередньо впливають на токсичність ВГ. Щоб знайти оптимальну періодичність необхідно створити математичну модель двигуна, як об'єкта діагностування, з усіма чинниками впливу на зміну токсичності ВГ, їх числовими значеннями. Функціонально-логічна схема ДВЗ з визначальними щодо токсичності ВГ елементами наведена на рис. 2.1. серед основних елементів - системи живлення і запалювання (СЖЗ), деталі та спряження циліндро-поршневої групи (ЦПГ), системи випуску ВГ (колектор, нейтралізатор, глушник).
Системою живлення ДВЗ визначена кількість повітря Qпов, змішуючись з картерними газами системи замкненої вентиляції картера Qкг, потрапляє через фільтр у карбюратор. Густина потоку всмоктуваного повітря залежить від температури всмоктуваного повітря t1. В карбюратор потрапляє суміш повітря Qпов з температурою t1, з картерними газами Qкг, tкг і певною кількістю підсмоктуваного повітря Qпідсм1, t1. Отже, Qпов1=Qпов+Qкг+Qпідсм1. За рахунок опору фільтра атмосферний тиск знижується до тиску р1. Перемішуючись з картерними газами суміш повітря з температурою t2 попадає у карбюратор, де змішується з визначеною кількістю палива Qпал, яка залежить від режимів роботи ДВЗ, положення органів керування та стану елементів та систем карбюратора. Отримана паливна суміш Qсум1 із втратою тиску р2 та температурою t3, кількістю ВГ, що подаються системою рециркуляції Qрец та підсмоктуваного повітря карбюратором Qпідсм2, із часткою палива у вигляді паливної плівки Qплів потрапляє через впускний колектор у циліндр ДВЗ. Отже, Qпал-пов=Qсум1+Qрец+Qпідсм2+Qплів.
Рис. 2.1. Структурна модель ДВЗ з основними елементами, які впливають на зміну токсичності ВГ
Суміш, яка проходить через впускний колектор випаровується не до кінця і у вигляді паливної плівки Qплів потрапляє у циліндр двигуна. Співвідношення кількості палива, що випарувалося, із часткою палива у вигляді паливної плівки Qплів суттєво залежить від характеристик палива та температури охолоджувальної рідини tох. Ступінь випаровування палива перед запалюванням залежить від температурних меж його википання - фракційного (температур википання палива tвик) та агрегатного складу (наприклад, кількість ароматичних вуглеводнів Qаром). Більша кількість низькокиплячих фракцій сприяє кращому випаровуванню палива. Водночас надмірне збільшення низькокиплячих фракцій призводить до утворення парових корків, що унеможливлює прокачуваність палива. Підвищена кількість висококиплячих фракцій та вмісту ароматичних сполук погіршує випаровування палива і збільшує кількість паливної плівки Qплів. Це призводить до збіднення паливної суміші і, як наслідок, до зменшення потужності двигуна, погіршення пускових властивостей та підвищення токсичності ВГ за рахунок неповного згоряння суміші. Водночас, паливна плівка, яка потрапляє в циліндр двигуна, розчиняє моторну оливу і погіршує змащування пари "циліндр-поршневе кільце". Це призводить до інтенсифікації зносу двигуна і падіння компресії у циліндрах.
Переривник-розподільник системи запалювання, залежно від напруги на АКБ UАКБ, подає напругу UНК на котушку запалювання з інтервалом в часі ДТ, яка в свою чергу генерує напругу для іскри потужністю Рі1. Залежно від частоти обертання колінчастого вала n та навантаження на двигуні (за розрідженням ?р), переривник-розподільник з визначеним кутом випередження запалювання (КВЗ) и передає через високовольтні провідники напругу для іскри потужністю Рі2 на свічку запалювання, яка у свою чергу запалює паливну суміш в циліндрі електричною дугою за рахунок потужності самої іскри Рі3.
Процес згоряння характеризується максимальним ефективним тиском ре, який особливо залежить від КВЗ и та компресії у циліндрі к. Зниження компресії у циліндрах та максимального ефективного тиску призводить до зменшення температури розігріву паливо-повітряної суміші наприкінці процесу стиску t. Це сприя