ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Рост автомобильного парка и потребления жидких топлив нефтяного происхождения (бензина и дизельного топлива) привели к ухудшению экологической обстановки /5, 7, 12, 14, 25, 36, 37, 40, 41, 72/ и загрязнению окружающей среды.
Одним из перспективных способов снижения затрат на топливо и токсичности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является использование газобаллонных автомобилей (ГБА).В условиях эксплуатации сложилась практика переоборудования бензиновых ДВС для питания газом путем установки комплекта газобаллонного оборудования. В результате этого автомобиль становится двухтопливным. В зависимости от режима использования двух топлив систему питания называют либо универсальной (используется только один вид топлива - бензин или газ), либо комбинированной, когда одновременно используются два вида топлива (бензин и газ).
Двухтопливные универсальные системы питания получили широкое распространение и составляют наибольшую часть среди систем питания автомобилей, использующих альтернативные виды топлив. К основным недостаткам двухтопливной универсальной системы питания можно отнести следующие:
низкая скорость сгорания газовоздушной смеси на режимах работы с высокой частотой вращения коленчатого вала, что ведет к снижению надежности ДВС и увеличению расхода топлива;
нарушение работоспособности части системы питания (бензиновой или газовой), находящейся длительное время в выключенном состоянии, что ведет к снижению ее надежности;
снижение эффекта экономии затрат на топливо при эксплуатации газобаллонного автомобиля в условиях низких температур и коротких поездках.
Стремление устранить недостатки двухтопливной универсальной системы питания привело к созданию двухтопливных комбинированных систем питания. В частности, применение такой системы на базе бензиновой карбюраторной системы питания позволяет повысить надежность ДВС за счет снижения износа выпускных клапанов и повысить надежность элементов бензиновой системы питания.
Однако карбюраторная бензиновая система питания и эжекционная газовая система питания не позволяют точно дозировать оба топлива в любых пропорциях и раскрыть псе преимущества комбинированного питания.Появление систем впрыска бензина, а вслед за ними и систем впрыска газа открывает новые возможности комбинирования топлив. Это позволит более гибко и точно регулировать количества впрыскиваемого бензина и газа на различных режимах работы ДВС. Появляется возможность, наряду с повышением надежности ДВС и системы питания в целом, снизить токсичность отработанных газов, выбрать рациональные параметры перехода работы ДВС с одного вида топлива на другой. Поэтому, определение оптимальных соотношений бензина и газа в топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя является, несомненно, актуальной задачей. Выбор этого соотношения должен осуществляться с учетом ряда требований по повышению:
экономичности эксплуатации автомобиля;
экологических показателей работы ДВС;
надежности ДВС.
Наиболее уязвимым элементом бензиновой системы питания ДВС при работе его на газе является бензиновая электромагнитная форсунка (ЭМФ). Поэтому исследования направленные на повышение надежности бензиновых ЭМФ при работе ДВС на газе путем комбинирования двух топлив, несомненно, являются актуальными.
Цель работы - повышение эффективности эксплуатации ГБА путем
увеличения пробега до обслуживания бензиновых ЭМФ за счет применения комбинированной системы впрыска.
Объектом исследования является двухтопливная комбинированная система впрыска бензина и газа ДВС ГБЛ, а предметом исследования -изменение периодичности обслуживания бензиновых ЭМФ в составе двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа.
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования и статистической обработки экспериментальных данных.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны теоретические основы функционирования двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа ДВС ГБА включающие возможные варианты совместного функционирования бензиновых и газовых ЭМФ, расчет основных параметров их работы и уточненную математическую модель ГБА, позволяющую для различных режимов движения определять расход бензина и газа;
с использованием уточненной математической модели ГБА рассчитаны и экспериментально подтверждены зависимости расхода бензина и газа от количества подаваемого бензина через бензиновые ЭМФ;
установлено количество подаваемого в ДВС бензина через бензиновые ЭМФ для обеспечения надежности их функционирования при работе на
газе;
- предложена схема двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа ДВС ГБЛ, позволяющая обеспечить работоспособность бензиновых ЭМФ.
Практическая значимость работы заключается в разрабогке практических рекомендаций по определению основных параметров двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа для повышения надежности бензиновых ЭМФ, что способствует повышению эффективности эксплуатации ГБА.
На защиту выносятся:
теоретические основы функционирования двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа ДВС 1 БА включающие возможные варианты совместного функционирования бензиновых и газовых ЭМФ, расчет основных параметров их работы и уточненную математическую модель ГБА, позволяющую для различных режимов движения определять расход бензина и газа;
результаты расчетов расходов бензина и газа ГБА с двухтопливной комбинированной системой впрыска на различных режимах движения;
результаты эксплуатационных испытаний ГБА с двухтопливной комбинированной системой впрыска бензина и газа для определения количества подаваемого в ДВС бензина через бензиновые ЭМФ для обеспечения надежности их функционирования при работе на газе и для оценки повышения их надежности;
практические рекомендации по определению основных параметров двухтопливной комбинированной системы впрыска бензина и газа для повышения надежности бензиновых ЭМФ.
Реализация результатов работы.
По результатам исследований предложена схема комбинированной системы впрыска ГБА и методика определения се основных параметров, которые внедрены в ООО ТБА-Автотест" (г. Омск), специализирующемся на производстве газобаллонной аппаратуры, и в научно-производственной фирме "Газавтосервис", осуществляющей перевод автомобилей на питание сжиженным нефтяным газом. Результаты работы также используются в учебном процессе кафедры "Эксплуатация и ремонт автомобилей" СибАДИ при изучении дисциплины "Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей".Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции "Проблемы
адаптации техники к суровым условиям" в Тюменском государственном нефтегазовом университете (г.Тюмень, 2006 г.), на 4-ой Всероссийской научно-технической конференции посвященной 50-летию Красноярского государственного технического университета "Политранспортные системы" (г. Красноярск, 2006 г.) и на V Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы и достижения автотранспортного комплекса" (г. Екатеринбург, 2007 г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников (99 наименований), 3 приложений, содержит 120 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 12
таблиц.