Determination of fuel consumption and concentration of harmful substances for warming the engine of a car in conditions of low ambient temperatures

Наталія Олександрівна Кухтик
2018 Vìsnik Žitomirsʹkogo Deržavnogo Tehnologìčnogo Unìversitetu: Tehnìčnì Nauki  
Н.О. Кухтик, ст. викладач Національний транспортний університет Визначення витрати палива та концентрацій шкідливих речовин за прогріву двигуна легкового автомобіля в умовах низьких температур середовища (Представлено д.т.н., проф. Сахно В.П.) Останнім часом спостерігається швидкий ріст використання автомобільного транспорту і концентрація його в містах. Це є причиною того, що забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів в даний час розглядається як найбільш гостра
more » ... більш гостра проблема. Ступінь забруднення атмосферного повітря залежить, в першу чергу, від якісного і кількісного складу відпрацьованих газів. На вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах автомобілів впливає низка важливих факторів: тип двигуна і особливості його конструкції, його технічний стан, режими роботи та інші фактори. Досліджено методи прогріву автомобільного двигуна та їх вплив на витрату палива та динаміку зміни концентрацій шкідливих речовин. Встановлено, що метод прогріву двигуна суттєво впливає як на час прогріву двигуна і нейтралізатора, так на і витрату палива двигуном автомобіля та на зниження концентрацій оксиду вуглецю і вуглеводнів при виході на робочий режим. Визначено комбінований режим, який при встановленні оптимальних співвідношень часу прогріву в режимі холостого ходу і в русі найбільш доцільний. Отримані дані для подальшої оцінки методів з точки зору забруднення автомобілем навколишнього середовища. Ключові слова: автомобіль; прогрів двигуна; витрата палива; відпрацьовані гази; концентрації шкідливих речовин. Постановка проблеми. Сучасні автомобільні бензинові двигуни повинні відповідати жорстким екологічним стандартам, які вже впроваджені в Європі, і які також впроваджує Україна. Автомобілі, залежно від дати реєстрації в Україні, повинні відповідати стандартам Євро-3, Євро-4 чи Євро-5. Впровадження екологічного стандарту Євро-6 для автомобілів в Україні перенесено до 2020 року [1]. Зазначені стандарти містять вимоги до максимальних викидів бензинових двигунів та дизелів і відіграють важливу роль у зниженні шкідливих речовин, до яких належать оксид вуглецю (СО), оксиди азоту (NOх), вуглеводні (CmНn) і тверді частинки (сажа). З кожним роком стандарти Євро послідовно ставали жорсткішими. Ефект їх застосування полягає у поетапному впровадженні інноваційних рішень в конструкцію автомобіля, які зменшують викиди відпрацьованих газів. Крім модернізації автомобілів на кожному етапі введення нових норм Євро впроваджувалися і більш жорсткі вимоги до якості палив. Крім цього, загальновизнано, що забезпечення вимог стандартів Євро можливе тільки завдяки використанню додаткового обладнання (нейтралізаторів) у системі випуску відпрацьованих газів. Використання автомобіля протягом року передбачає його експлуатацію при різних температурних режимах. Особливо важливою є підготовка до експлуатації в зимовий період, коли температура атмосферного повітря коливається в діапазоні від -5 до -24 ºС. Пускові якості автомобільних двигунів транспортних засобів оцінюються граничною температурою надійного пуску і часом, необхідним для підготовки до прийняття навантаження [2] . При низьких температурах навколишнього середовища і самого автомобільного двигуна пуск ускладнюється, надійність пуску істотно знижується, а час підготовки до прийняття навантаження зростає. Тому на практиці прийнято розділяти роботу автомобільного двигуна при здійсненні передпускової підготовки, пуску і післяпускового прогріву в умовах низьких температур, а саме прогрів в режимі холостого ходу, прогрів в русі, приймання навантаження, тощо [3] . Двигун готовий до прийняття повного навантаження за температури охолоджуючої рідини в системі охолодження 70-95 ºС. Неповне навантаження двигун може сприймати вже за температури в системі охолодження 50 ºС. За нижчої температури у двигуні спостерігаються неоднозначні процеси. Особливо велике навантаження на деталі і механізми двигуна в перші хвилини після запуску холодного двигуна. В силу того, що деталі двигуна виготовлені з різних матеріалів, що мають неоднаковий коефіцієнт теплового розширення, в одних вузлах двигуна прослідковуються удари через занадто великі зазори між деталями, в інших механізмах, навпаки, відбувається підвищений знос деталей в зонах тертя через малі зазори і відсутність оливи [4, 5] . Дослідження характеристик прогріву сучасних автомобільних бензинових двигунів, на нашу думку, є актуальною задачею.
doi:10.26642/tn-2018-2(82)-88-93 fatcat:uif3zvwwm5f4fm344j3rcgdwua