Реєстраційний номер
0824U000361, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
28-02-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Поліпшення паливної економічності двигуна з іскровим запалюванням при використанні спиртовмісної добавки до бензину
Здобувач
Сосіда Сергій Володимирович,
Керівник Цюман Микола Павлович
Керівник Гончар Михайло Олександрович
Опонент Захарчук Віктор Іванович
Опонент Кузьменко Анатолій Петрович
Рецензент Ковбасенко Сергій Володимирович
Рецензент Сахно Володимир Прохорович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний транспортний університет
Опис
Етанол є одним з видів альтернативних палив або ж як добавка, що використовується до палива в двигунах з іскровим запалюванням. Етанол - це відновлюване паливо, що виробляється шляхом переробки сировини сільськогосподарського походження. Дослідженням використання етанолу в якості добавки здійснювали як вітчизняні науковці, так і закордонні. Основою досліджень була оцінка показників економічності та екологічних показників двигуна з іскровим запалюванням при додаванні етанолу зазвичай до 50%. За результатами досліджень було оцінено показники адаптованості системи живлення двигуна з іскровим запалюванням до використання етанолу як добавки до палива. Використання палива з додаванням етанолу зменшує кількість СО та СН у відпрацьованих газах. Внаслідок використання етанолу виникає незначне збільшення потужності та крутного моменту двигуна при вмісті етанолу в паливна до 20%, але при цьому зростає годинна витрата палива внаслідок меншої нижчої теплоти згорання сумішевого палива. Доцільно дослідити показники ефективності, паливної економічності та показники екологічності при використанні в якості палива бензину з високим вмістом етанолу на двигуна з іскровим запалюванням, системою впорскування і каталітичною нейтралізацією відпрацьованих газів.
За результатами дисертаційної роботи встановлено наступне:
1. Дослідженням використання етанолу присвячено багато наукових робіт в яких досліджувались економічні, екологічні та ефективні показники роботи двигуна при живленні сумішшю бензину та етанолу з вмістом останнього до 40%. Актуальним питанням лишається забезпечення ефективності та екологічності двигуна із системою впорскування та нейтралізацією відпрацьованих газів при живленні бензином з вмістом етанолу понад 40 %.
2. З використанням розробленої методики теоретично обґрунтовано величину максимальної добавки етанолу для двигунів внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням, системою впорскування зі зворотнім зв’язком та каталітичною нейтралізацією відпрацьованих газів, яка не повинна перевищувати 60 % по масі для забезпечення ефективної роботи каталітичного нейтралізатора.
3. Уточнено методику обробки експериментальних індикаторних діаграм під час живлення двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням, системою впорскування зі зворотнім зв’язком та каталітичною нейтралізацією відпрацьованих газів бензином з добавками етанолу до 75%, зокрема, під час аналізу процесу згоряння враховано зміну поточних значень газової сталої та теплоємності робочого тіла залежно від вмісту етанолу в паливі.
4. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що використання палив з спиртовмісною добавкою призводить до підвищення абсолютної витрати палива: витрата палива Е75 більша в середньому на 34% відповідно, що пов’язано з меншою теплотою згорання палива з спиртовмісною добавкою. Енергетичні показники двигуна досягаються для палива Е50 на рівні бензинового двигуна. Використання Е75 призводить до збіднення суміші в середньому на 0,02 одиниці по коефіцієнту надміру повітря, що є причиною деякого погіршення енергетичних показників двигуна та зниження ефективності нейтралізації.
5. За результатами аналізу робочого процесу двигуна при використанні палива з спиртовмісною добавкою встановлено, що використання палива Е50 призводить до певного зниження максимального тиску під час згоряння порівняно з використанням бензину, проте під час використання палива Е75 максимальний тиск такий же як і при живленні бензином. Використання палива, що містить спиртовмісну добавку, призводить до зменшення максимального тиску та температури циклу у зоні низького та частково середнього навантаження. В зоні середніх навантажень значення максимального тиску практично не відрізняється від виду палива. За отриманими ефектами впливу вмісту етанолу на коефіцієнт надміру повітря та температуру продуктів згоряння можна зробити висновок, що при використанні палива Е50 викиди оксидів азоту будуть дещо меншими ніж при використанні бензину, а використання палива Е75 призведе до значного збільшення викидів оксидів азоту внаслідок зменшення ефективності їх нейтралізації. За результатами розрахунку масових викидів ЗР можна встановити, що при використанні палив з високим вмістом етанолу викиди СО суттєво знижуються (на 40…80%). При цьому, масові викиди СН дещо зростають внаслідок погіршення ефективності їхньої нейтралізації. Масові викиди СО2 знижуються на 4,5…15% при використанні палив з високим вмістом етанолу.
6. З урахуванням дослідженого вмісту етанолу в паливі визначено доцільні межі добавки етанолу до бензину, що дозволяє поліпшити вказані показники, яка має становити до 70 % за масою палива.
Ключові слова: двигун з іскровим запалюванням, паливна економічність, спиртовмісний бензин, витрата палива, двигун, ефективність використання, математична модель, відпрацьовані гази, альтернативні палива, шкідливі викиди, екологічні показники, енергетичні показники, двигун внутрішнього згоряння, підвищення енергоефективності двигуна, потужність двигуна.
Дата реєстрації
2024-01-15
Додано/оновлено в НРАТ
2024-01-15 / 2026-07-01
