2.2. Витрата палива, повітря та концентрація шкідливих речовин у відпрацьованих газах дизеля в режимах їздового циклу за роботи на штатному та біодизельному паливах

За результатами експериментальних досліджень дизеля ASV 1.9Tdi на гальмівному стенді з серії навантажувальних та швидкісних характеристик за роботи двигуна на штатному та на біодизельному паливі отримані емпіричні залежності, які описують витрати палива і повітря , концентрації шкідливих речовин: оксиду вуглецю СО, вуглеводнів C_mH_n, оксидів азоту NO_x, димності відпрацьованих газів N від ефективного крутного моменту , та кутової швидкості колінчастого вала дизеля для різних режимів роботи двигуна в умовах їздового циклу [120].

2.2.1. Робота дизеля в режимі активного холостого ходу за роботи двигуна на штатному та біодизельному паливах.

Через те, що ефективний крутний момент двигуна в режимі активного холостого ходу дорівнює нулю, витрати палива та повітря залежать тільки від кутової швидкості колінчастого вала, тому їх можна описати з високою достовірністю від кутової швидкості обертання колінчастого вала , у вигляді поліноміальної залежності другого порядку:

• витрата палива за роботи на штатному паливі

; (2.52)

• витрата палива за роботи на біодизельному паливі

; (2.53)

• витрата повітря за роботи на штатному паливі

; (2.54)

• витрата повітря за роботи на біодизельному паливі

, (2.55)

де - постійні коефіцієнти поліномів.

Концентрації шкідливих речовин, які містяться у відпрацьованих газах в режимі активного холостого ходу, описуються також поліномом другого степеня:

• за роботи на штатному паливі

; (2.56)

• за роботи на біодизельному паливі

, (2.57)

де - постійні коефіцієнти поліномів.

2.2.2. Витрати повітря, палива та концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах дизеля в умовах усталених режимів руху автомобіля.

При умовній постійній швидкості руху автомобіля на стенді з біговими барабанами витрати повітря та палива, а також концентрація шкідливих речовин у ВГ визначаються величиною ефективного крутного моменту , частотою обертання колінчастого вала і передачею коробки зміни передач.

Залежність зміни витрати палива, повітря та концентрацій шкідливих речовин у ВГ дизеля в усталеному режимі руху, на будь-якій передачі залежить від крутного моменту двигуна (який визначається як зовнішній опір руху) та частоти обертання колінчастого вала двигуна . Це описують поліноміальною залежністю другого степеня від цих двох змінних, отриманих в результаті обробки серій навантажувальних характеристик стендових випробувань двигуна за роботи на різних паливах.

Витрата штатного дизельного палива в усталеному режимі роботи двигуна

. (2.58)

Витрата біодизельного палива в усталеному режимі роботи двигуна

.(2.59)

Витрата повітря в усталеному режимі роботи двигуна при живленні штатним дизельним паливом

. (2.60)

Витрата повітря в усталеному режимі роботи двигуна при живленні біодизельним паливом

, (2.61)

де - коефіцієнти поліноміальної апроксимації.

Концентрації шкідливих речовин, які містяться у ВГ двигуна в усталеному режимі при роботі на штатному та біодизельному паливах

, (2.62)

де - коефіцієнт поліноміальної апроксимації.

2.2.3. Витрати палива, повітря та концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах дизеля в режимі розгону автомобіля при рушанні на першій передачі.

На початку руху автомобіля з місця на першій передачі частину часу (близько 2 сек.) автомобіль рухається з постійним прискоренням, на пробуксовуючому зчепленні при =const.

При пробуксовуючому зчепленні частина роботи крутного моменту перетворюється в теплову енергію та втрачається.

В цей період кутова швидкість колінчастого вала двигуна зменшується, а зчеплення – збільшується, тобто кінетична енергія інерційного моменту двигуна віддається автомобілю. Вирахувати витрату палива на роботу пробуксовування важко тому, що вона залежить від індивідуальних навиків водія, інтенсивності пробуксовування та інших факторів.

Для спрощення розрахунків приймаємо, що енергія інерційного моменту двигуна, при його сповільнені в період пробуксовування перетворюється в теплову енергію, а рух автомобіля здійснюється лише завдяки ефективному крутному моменту двигуна.

Розгін автомобіля при блокованому зчепленні виконується при =const та з кутовою швидкістю колінчастого вала двигуна, яка постійно збільшується.

В режимах розгону автомобіля при зміні налаштувань регулятора електронною педаллю, змінюється кількість палива, яке подається в двигун, та частота обертання колінчастого вала двигуна. При цьому не виникає зміни складу паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна завдяки наявності в САРЧ дизеля зворотного зв’язку у вигляді датчика масової витрати повітря, який є обмежувачем димності ВГ.

Витрати палива, повітря та концентрації шкідливих речовин в ВГ в період розгону автомобіля, як показує практика, доволі точно описуються поліномами другого степеня від двох змінних як в усталених режимах:

• витрата палива в режимі розгону:

• товарне паливо ;

• біодизельне паливо ;

• витрата повітря в режимі розгону:

• при роботі двигуна на штатному паливі ;

• при роботі двигуна на біодизельному паливі ;

• концентрація шкідливих речовин у ВГ:

• при роботі двигуна на штатному паливі ;

• при роботі двигуна на біодизельному паливі .

2.2.4. Витрати палива, повітря та концентрації шкідливих речовин з відпрацьованими газами в режимах примусового холостого ходу та вільного сповільнення.

В режимі примусового холостого ходу при блокованому зчепленні до частоти обертання колінчастого вала =908 хв^-1 витрата палива, а отже і вміст шкідливих речовин у ВГ відсутні через те, що відбувається автоматичне відключення подачі палива.

При роботі двигуна в режимі вільного сповільнення витрати палива, повітря та концентрації шкідливих речовин, які містяться у ВГ, визначаються за поліноміальними залежностями, які попередньо отримані за характеристиками примусового та активного холостого ходу.

Витрата палива при вільному сповільнені:

- при роботі двигуна на штатному паливі ;

- при роботі двигуна на біодизельному паливі .

Витрата повітря при вільному сповільнені:

- при роботі двигуна на штатному паливі ;

- при роботі двигуна на біодизельному паливі .

Концентрації шкідливих речовин, які містяться у ВГ .