Введение к работе
Актуальность темы. Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на газовом моторном топливе (ГМТ) позволяет значительно снизить токсичность отработавших газов, что является одним из резервов улучшения экологической обстановки на дорогах. Кроме того, это позволяет снизить износ цилиндро-поршневой группы, увеличить пробег между заменами моторного масла, продлить срок службы свечей зажигания и деталей системы выпуска, снизить затраты на топливо. Вопросу использования ГМТ в автомобильных двигателях посвятили свои работы такие известные ученые, как Генкин К.И., Гольдблат И.И., Горшков СА, Ерохов В.И., Колубаев Б.Д., Лукшо В.Н., Морев В.И., Мортиров О.А. и другие.
Наибольшее распространение в условиях эксплуатации получили эжек-ционные системы питания ДВС. Однако, ужесточение экологических и экономических требований к современным автомобилям стимулирует применение систем впрыска газа. Отличие систем впрыска от эжекционных заключается в том, что топливо в них поступает во впускной трубопровод под давлением через форсунку (форсунки), а не всасывается двигателем через смеситель из редуктора. Системы впрыска газа имеют следующие преимущества перед эжек-ционными системами: отсутствие нежелательных-вспышек во впускном тракте; отсутствие газового конденсата в системе питания; меньшие потери мощности при переходе на питание газом; безинерционность; простота настройки; стабильность работы.
Однако, опыт эксплуатации эжекционныч систем подачи газа и систем впрыска газа выявил один существенный недостаток. В зимний период при температурах окружающей среды ниже —15 С и коротких поездках ДВС не успевает прогреваться до температуры, обеспечивающей надежную работу газо-подающей системы. Для перевода ДВС на газовое питание требуется его длительный прогрев, нередко превышающий по времени продолжительность поездки. Таким образом, большую часть пробега автомобиля ДВС работает на бензине, что приводит к увеличению эксплуатационных затрат на топливо. Этот недостаток обусловлен низкой эффективностью подогрева газа при низкой температуре ДВС, что делает задачу совершенствования процесса подогрева газа актуальной.
Цель работы - снижение затрат на топливо при эксплуатации газобаллонных автомобилей в условиях низких температур путем совершенствования процесса подогрева газа.
Объектом исследования является система подачи ГМТ в двигатель с искровым зажиганием, а предметом исследования - рабочий процесс в газопо-дающей системе.
Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы
ИСПОЛЬЗОВаЛИСЬ МеТОДЫ М а Т Є М мгщргціродямия и стаТИСТК"-^"'"" \ -
работки экспериментальных данных. і ^4^ НАЦИОНАЛЬНАЯ j
} БИБЛИОТЕКА I
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Уточнена математическая модель автомобиля, позволяющая для различных режимов движения газобаллонного автомобиля определять расход топлива и затраты мощности на процесс испарения сжиженного газа.
-
Установлена взаимосвязь между длиной ездки газобаллонного автомобиля, температурой окружающего воздуха, режимом прогрева двигателя и степенью увеличения эксплуатационных затрат на топливо.
-
Предложен критерий для оценки затрат на топливо в виде отношения стоимости бензина и газа, израсходованного за поездку, к стоимости газа, израсходованного за такую же поездку, при работе двигателя только на газе.
-
Установлены значения мощности для испарения сжиженного газа, при которых обеспечивается прогрев на режиме холостого хода и движение в городском цикле газобаллонного автомобиля ГАЗ-3110 при питании двигателя газовым топливом.
Практическая значимость работы.
Результаты исследования могут быть использованы на стадии проектирования газобаллонного оборудования и в условиях эксплуатации для дооборудования газобаллонных автомобилей дополнительной системой подогрева газа, что позволит снизить затраты на топливо. На защиту выносятся:
-
Математическая модель газобаллонного автомобиля, позволяющая для различных режимов движения определять расходы топлив, среднюю скорость движения и мощность необходимую для испарения сжиженного газа.
-
Методика расчета эксплуатационных затрат на топливо в зависимости от длины ездки газобаллонного автомобиля, температуры окружающего воздуха и режима прогрева двигателя. Критерий для оценки степени увеличения затрат на топливо.
-
Результаты сравнительных эксплуатационных испытаний газобаллонного автомобиля с использованием и без использования дополнительного подогрева газа.
-
Практические рекомендации по совершенствованию процесса подогрева газа при эксплуатации газобаллонных автомобилей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и были одобрены на международной научно-практической конференции "Проблемы эксплуатации транспортных машин в суровых условиях" (Тюмень, 2001 г.); на международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» (г. Омск, 2003 г.), на 43-й международной научно-технической конференции ААИ «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера» (г. Омск, 2003 г.), на VI Российской научно-технической конференции "Прогрессивные технологии в транспортных системах" (г. Оренбург, 2003 г.).
Реализация результатов работы. Разработанные по результатам исследований рекомендации по выбору параметров компонентов газобаллонной аппаратуры внедрены в ООО «ГБА-Автотест» (г. Омск), специализирующемся на производстве газобаллонной аппаратуры, и в научно-производственной фирме "Газавтосервис» (г. Омск), осуществляющей перевод автомобилей на питание сжиженным нефтяным газом. Результаты работы также используются в учебном процессе кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибЛДИ).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 6 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (117 наименований), содержит 116 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 11 таблиц.
