РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ЩОДО РАЦІОНАЛЬНОГО ВИКОРИСТАННЯ БЕНЗИНІВ З ДОБАВКАМИ БІОЕТАНОЛУ
2.1. Розробка загальної методики проведення дослідження щодо раціонального використання бензинів з добавками біоетанолу в умовах експлуатації автомобілів
Як зазначалось в розділі 1, біоетанол доцільно використовувати як добавку до бензинів, враховуючи низку переваг. Біоетанол - кисневмісна речовина, тому, при використанні як палива для ДВЗ бензинів з добавками біоетанолу відбувається збіднення горючої суміші, яка надходить в циліндри двигуна, що, в свою чергу, призводить до зменшення швидкості горіння горючої суміші, погіршення робочого процесу двигуна, зниження його потужності та паливної економічності. Одним із методів покращення робочого процесу є оптимізація регулювальних параметрів двигуна, зокрема системи запалювання, а саме ВКВЗ.
Для правильної організації та проведення дослідження необхідно визначити певну послідовність дій, тобто розробити методику виконання роботи. Для визначення оптимальних значень ВКВЗ та його впливу на показники роботи автомобіля з бензиновим двигуном при живленні бензинами з добавками біоетанолу створено загальну методику проведення роботи, яку наведено у вигляді блок-схеми на рис. 2.1 [42].
Перш за все, необхідно обґрунтувати вибір засобів, методів дослідження та визначити критерії оптимізації ВКВЗ при використанні бензинів з добавками біоетанолу (блок 1 рис. 2.1).
Рис. 2.1. Блок-схема методики проведення дослідження
В теперішній час автомобільний парк індивідуальних власників України налічує майже 5,6 млн. одиниць, з яких автомобілів з бензиновими двигунами - 4,7 млн. Автомобілі з карбюраторними системами живлення двигунів становлять майже 90% автомобільного парку з бензиновими двигунами [43]. Окрім того, вони не обладнані автоматичними системами корекції регулювальних параметрів (залежно від детонації і складу паливоповітряної суміші) на відміну від сучасних автомобілів з електронними системами впорскування палива. Враховуючи, що кількість автомобілів сімейства "ЗАЗ" становить 13,2% від загальної кількості легкових автомобілів [43], проведення даних досліджень виконано на вітчизняному легковому автомобілі ЗАЗ-1102 "Таврія" з бензиновим карбюраторним двигуном МеМЗ-245.
Попередніми дослідженнями [37] встановлено, що вміст біоетанолу в бензині до 20% не потребує вносити конструктивні зміни в системи живлення автомобільних ДВЗ. Тому, для використання бензинів з добавками біоетанолу як палива для автомобілів, що знаходяться в експлуатації, обмежимо вміст біоетанолу до 20%. Для більш детального визначення впливу вмісту біоетанолу в бензині на зміну оптимальних значень ВКВЗ, паливну економічність та екологічні показники автомобільного двигуна дослідження проводимо з використанням бензинів з 10 та 20% добавками біоетанолу. Одержані результати дослідження 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.
Найоб'єктивніше визначати оптимальні значення параметрів, які впливають на екологічні, енергетичні показники та паливну економічність автомобіля, можна на підставі експериментальних випробовувань в реальних умовах експлуатації або імітації режимів руху автомобіля на гальмівних стендах з біговими барабанами при виконанні їздових циклів. Цей підхід вимагає досить складного обладнання та вимагає великих грошових витрат. Процес підготовки та проведення випробування досить тривалий. Крім того, складно підтримувати однакові параметри руху автомобіля при виконанні повторних заїздів.
В реальних умовах експлуатації, зокрема в містах і населених пунктах з великою кількістю перехресть та світлофорів, а також зустрічних і паралельних транспортних потоків, двигуни автомобілів значну частину часу працюють в неусталених режимах. Серед них найбільш довготривалими є режими розгону, що мають найбільшу вагомість серед експлуатаційних режимів стосовно витрати палива і викидів ЗР [2, 44-46].
Згідно з ГОСТ 20306-90 [2] випробування транспортних засобів повною масою до 3,5 т, саме до цієї вагової категорії належить автомобіль ЗАЗ-1102 "Таврія", проводять на стенді з біговими барабанами з виконанням Європейського міського їздового циклу згідно з операційною картою, наведеною в табл. 2.1.
Режими випробувального циклу повністю відтворюють рух автомобіля в експлуатаційних умовах, тобто: робота двигуна в режимі холостого ходу за мінімальної частоти обертання колінчатого вала, рушання автомобіля з місця та розгін на першій передачі, рух з усталеною швидкістю, переключення передач, розгін автомобіля на інших передачах, гальмування автомобіля в режимі примусового холостого ходу та застосування службового гальмування автомобіля до повної зупинки.
Схему такого їздового циклу показано на рис. 2.2 [2]. Тривалість виконання циклу становить 195 с, відстань, яку б пройшов автомобіль за один цикл, рівна 1013 м.
ГОСТ 20306-90 чинний на території України та відповідає Правилам ЄЕК ООН №15 в частині визначення показника 1.4 - витрата палива в міському циклі на стенді [2].
Таблиця 2.1
Операційна карта міського циклу на стенді з біговими барабанами
Номер режимуНазва режиму роботиПрискорення, м/с2Швидкість, км/годТривалість, сПередача, що застосовуєтьсяТривалість роботи на передачі, що застосовується, сскладової частини режимурежиму роботи в ціломусумарна1Холостий хід--111111Н
К16
52Розгін1,040-154415143Усталена швидкість-158823184Уповільнення-0,6915-102225125Уповільнення з вимкненим зчепленням-0,9210-03328К136Холостий хід--212149Н
К116
57Розгін0,830-155125415Переключення передач--256-Розгін0,9415-32561258Усталена швидкість-322424852249Уповільнення-0,7532-108119328Упов