новая папка / БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.3.СВОГ с глушителем комбинированного действия. Комбинированный глушитель имеет как резонансные, так и диссипативные камеры, позволяя использовать преимущества обоих типов.

2.4.СВОГ с глушителем активного действия. Активные глушители шума, принцип действия которых заключается в формировании звукового сигнала той же амплитуды

ичастоты, что и нежелательный звук, но противоположного по фазе, и гибридные (активно-пассивные). Активная компенсация основана на принципах суперпозиции и интерференции - наложения в пространстве (на поверхности) двух или нескольких звуковых (вибрационных) волн, при котором в разных точках пространства (поверхности) получается ослабление результирующей волны.

3.По внутренней конструкции основного глушителя

3.1.Прямоточные. Прямоточным называют глушитель, в котором входная труба одновременно является выходной, имеет постоянное сечение (диаметр) и направляет поток отработавших газов через все камеры. Как правило, данный глушитель используется в СВОГ спортивных автомобилей.

3.2.Лабиринтные. В лабиринтном глушителе входная и выходная трубы раздельные и хотя бы в одной из его камер поток газов движется произвольно. Это повышает сопротивление, но позволяет улучшить гашение звука в определенных интервалах частот.

4.По способу нейтрализации отработавших газов

4.1.Без каталитического нейтрализатора (на современных автомобилях практически не применяется).

4.2.С каталитическим нейтрализатором. На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют

три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NOх. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению

СО и СН, а родий способствует снижению NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О. Как правило, носителем в нейтрализаторе служит металл, либо спецкерамика - монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая

подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20000 м2.

5.По способу компенсации передаваемых виброколебаний

5.1.Без виброкомпенсатора (на современных автомобилях практически не используется).

5.2.С виброкомпенсатором. В качестве виброизолятора используется виброизолирующая муфта (виброкомпенсатор или сильфон). Сильфон представляет собой гибкий металлический шланг, закрытый стальной оболочкой. Сильфон способен сжиматься

ирастягиваться в продольном направлении под действием температуры, силы или давления, изолируя, таким образом, от вибрации двигателя конструктивные элементы выпускной системы.

6.По типу сочленений и крепление элементов

6.1.Фланцевое. Предназначено для крепления приемной трубы к коллектору, а на многих автомобилях - для соединения компонентов между собой. В таких сочленениях применяются уплотнения в виде армированных металлом асбестовых прокладок.

6.2.Концентрическое (труба в трубу). Внутренний диаметр одной из труб в месте соединения равен внешнему диаметру другой. Одна из соединяемых труб вставляется в другую. Конец внешней трубы, как правило, имеет продольные надрезы длиной 3…5 см, позволяющие плотнее обжать соединение хомутом. В таких сочленениях используются стремяночные хомуты и хомуты со стяжным болтом.

210

6.3.Раструбное. Наиболее распространенное сочленение. Концы соединяемых труб развальцованы, а между ними помещается металлическая проставка-кольцо, имеющая специальный профиль. Для соединения используются хомуты или фланцы, стягиваемые болтами и гайками.

7.По типу основного материала

7.1.Сталь. Большинство транспортных средств до недавнего времени использовали обычную сталь в качестве основы для труб, резонаторов и глушителей. В настоящее время обычная сталь практически не применяется ввиду низкой коррозионной стойкости.

7.2.Алюминизированная сталь. Представляет из себя низкоуглеродистую сталь с алюмокремниевым покрытием. Такой материал легче, чем обычная сталь и обладает лучшими антикоррозионными свойствами. Тем не менее, в современных СВОГ данный материал встречается всѐ реже.

7.3.Нержавеющая сталь. Основная масса современных СВОГ изготавливается из нержавеющей стали. Она лучше всего сопротивляется коррозии, срок службы системы выпуска, изготовленной из нержавеющей стали, нередко достигает десяти

лет. В то же время, СВОГ, выполненная из нержавеющей стали, значительно дороже систем выпуска, изготовленных из обычной и алюминизированной сталей.

Следует отметить, что СВОГ может содержать в своей конструкции специфичные элементы, выполняющие дополнительные функции (газодинамический тормоз, устройство впрыска смеси AdBlue для соответствия нормам ЕВРО-5 и т.д.), в зависимости от типа транспортного средства, его назначения и условий его эксплуатации.

3.Crolla, D.A. Automotive Engineering. Powertrain, Chassis System and Vehicle Body - Burlington: Elsevier, 2009. – 835 p.

4.Munjal, M.L. Acoustics Of Ducts and Mufflers. - Bangatore: John Wiley & Sons, 1987. – 160 p.

5.Murray, S. Petersen’s Basics. Cams, Valves, Exhaust Systems - Los Angeles: Petersen Publishing, 1977. – 173 p.

УДК 629.113

ОЦЕНКА ЭМИССИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА L-ВАРИАЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВС

Береснев А.Л.

Южный федеральный университет

В предыдущих работах [1,2] было показано, что использование бинарного топлива и метода L-вариаций для управления двигателем внутреннего сгорания позволяет значительно улучшить его индикаторные показатели. Разработанный алгоритм расчета угла опережения зажигания [3] и схема управления составом бинарного топлива [4] обеспечивают более полное сгорание рабочей смеси, увеличивают мощность и крутящий момент двигателя, снижают расход топлива и затраты на техническое обслуживание автомобиля. Однако, в современном мире хорошие эксплуатационные показатели невостребованы без высоких экологических свойств, и в этой связи была поставлена задача проведения оценки содержания вредных веществ в отработавших газах при работе ДВС под контролем предложенного метода.

211

Влияние состава бинарного топлива на эмиссию вредных веществ

Рабочая смесь при использовании бинарного топлива состоит из бензина, сжиженного газа и воздуха. Состав смеси обозначается «L» и представляет собой отношение долей бензина и сжиженного газа в общем количестве поступающего в цилиндр топлива. Эмиссия вредных веществ в отработавших газах (ОГ) при использовании сжиженного газа и бензина по отдельности известна [5,6]. Следовательно, применив метод суперпозиции можно на основании этих данных приближенно оценить эмиссию вредных веществ в бинарном топливе различного состава (см. табл. 1).

Таблица 1

Оценочная эмиссия вредных веществ (г/исп)

при использовании бинарного топлива различного состава

Примечания: * АИ-92, ** твердые частицы

Из табл. 1 видно, что при работе на бензине, доля оксида углерода во вредных веществах в отработавших газах составляет 69,5-69,7%; на углеводороды приходится 14,9- 15,0%; на оксиды азота – 15,3%. При работе на газовом топливе доля оксида углерода в общем количестве вредных веществ ОГ снижается до 58,6%; содержание углеводородов по сравнению с бензином остается практически неизменным (14,8%); на долю оксидов азота приходится 26,6%. Количество CO2 снижается примерно на 3,5%. Такие экологические характеристики компонентов бинарного топлива позволяют предположить, что при смешивании топлив, общее количество вредных веществ в отработавших газах будет возрастать с увеличением доли бензина (и снижении доли сжиженного газа), а при уменьшении доли бензина (и увеличении доли сжиженного газа), эмиссия вредных веществ будет возрастать.

Составы бинарного топлива, для которых приведен расчет эмиссии вредных веществ в таблице 1 используются при частичной (L=20/80), средней (L=30/70-50/50) и высокой (L=60/40) нагрузке на двигатель. Полученные значения позволяют сделать следующие выводы:

Во всех режимах функционирования ДВС, суммарные выбросы вредных веществ при работе на бинарном топливе на 18-36% меньше, чем при работе на бензине.

Напротив, во всех нагрузочных режимах двигатель на бинарном топливе производит на 16,4-49% больше вредных веществ в отработавших газах, чем тот же самый двигатель на сжиженном углеводородном газе.

Ксожалению, добавка бензина в бинарное топливо не позволяет добиться таких же экологических показателей как при использовании сжиженного газа, однако обеспечивает экономию на техническом обслуживании [7] и на 18% больший максимальный крутящий момент [4].

212

Влияние свойств бинарного топлива на эмиссию вредных веществ

Следует отметить, что при использовании бинарного топлива существуют и другие факторы, которые влияют на эмиссию вредных веществ и не учитываются методом суперпозиции. Например, известно, что количество вредных веществ в отработавших газах напрямую зависит от полноты сгорания топливно-воздушной смеси [8,9]. В свою очередь, полнота сгорания определяется такими факторами как: гомогенность топливно-воздушной смеси (ТВС); распределение ТВС по цилиндру; конденсация ТВС на стенках цилиндра; скорость оборотов коленчатого вала (КВ) и момент зажигания.

Высокая гомогенность обеспечивает оптимальность процесса сгорания топливновоздушной смеси, при котором создаются лучшие условия для распространения пламени, и снижается содержание CH за счет меньшего остатка несгоревших углеводородов, в т.ч. в зоне повышенных оборотов, когда время для приготовления и последующего сгорания рабочей смеси укорачивается. В схеме регулирования состава бинарного топлива, которая используется в методе L-вариаций, высокий уровень гомогенности поддерживается во всем диапазоне оборотов: на холостом ходу используется только сжиженный газ; в режиме частичных и средних нагрузок небольшое количество бензина позволяет интенсифицировать появление первичных центров реакций, а в режиме высоких нагрузок используется смесь с самым низким временем горения. Помимо экологических преимуществ, снижение времени сгорания означает и снижение температуры отработавших газов, из чего следует уменьшение потерь тепла и улучшение экономичности.

Разработанный метод управления функционирует таким образом, чтобы снизить время работы двигателя на повышенных оборотах, когда возрастает эмиссия вредных веществ. Поскольку высокий крутящий момент обеспечивается уже в режиме средних нагрузок, это позволяет реже использовать обороты максимальной мощности. Снижение оборотов также означает уменьшение расхода топлива, поскольку снижаются потери на трение в самом двигателе и потребляемая мощность на привод вспомогательных устройств. Помимо снижения необходимости в высоких оборотах, высокий крутящий момент характеризуется повышением температуры в камере сгорания, в результате чего уменьшается глубина зоны низких температур, в которой пламя гасится вблизи стенки камеры сгорания и могут образовываться несгоревшие углеводороды. Кроме того, увеличение температуры в камере сгорания способствует началу дополнительных реакций несгоревших углеводородов во время рабочего хода, что ведет к уменьшению их количества по отношению к единице генерируемой двигателем мощности.

Влияние УОЗ на эмиссию вредных веществ

Более полному сгоранию ТВС способствует и используемый алгоритм расчета угла опережения зажигания, обеспечивающий достижение максимума давления в цилиндре в целевом диапазоне [1]. Согласно данным фирмы Bosch [9], рассчитываемые по вышеупомянутому алгоритму углы характеризуются небольшим количествами CH (серая область на рис. 1)

На рисунке видно, что при использовании несколько обедненных смесей возможно получить меньшую эмиссию CH, однако при этом снижается мощность и крутящий момент двигателя. В разработанном методе используется коэффициент избытка воздуха λ=1, также характеризующийся низким уровнем CH, но обеспечивающий лучшие эксплуатационные показатели.

Проведенная оценка показала, что использование метода L-вариаций для управления ДВС при работе на бинарном топливе позволяет не только увеличить мощность и крутящий момент двигателя, но и обеспечивает снижение содержания вредных веществ в отработавших газах. Это достигается за счет лучшей гомогенности топливно-воздушной смеси, ее более полного и быстрого сгорания, а также соответствующих углов опережения зажигания и коэффициента избытка воздуха.

213

Рис. 1. Оценка эмиссии CH при использовании предложенного алгоритма (выделенная серым цветом область соответствует углам, рассчитанным для двигателя ВАЗ 21108М 1.8л)

Помимо всего прочего, низкий уровень вредных веществ в неочищенных отработавших газах способствует их оптимальной очистке в каталитическом нейтрализаторе и позволяет увеличить срок его эксплуатации.

Библиографический список

1.Береснев, М.А. Использование бинарного топлива для двигателя внутреннего сгорания / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Материалы Шестой Всероссийской научно-практической конференции

«Перспективные системы управления» и Третьей молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах». – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. – С. 398-401.

2.Береснев, М.А. Метод L-вариаций для управления ДВС при работе на бинарном топливе / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - №3. - C. 251-256.

3.Береснев, М.А. Алгоритм расчета угла опережения зажигания для достижения максимального давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в целевом диапазоне / М.А. Береснев // Известия ЮФУ. Технические науки. 2010. Т. 104. № 3. С. 232-240.

4.Береснев, М.А. Управление составом бинарного топлива для улучшения показателей ДВС / М.А. Береснев, А.Л. Береснев // АвтоГазоЗаправочный Комплка + Альтернативное топливо. – 2012. – №3(63). – С. 7-11.

5.Морозов, К.А. Токсичность автомобильных двигателей / К.А. Морозов. – М.: Легион-Автодата,

2001. – 80 с.

6.Луканин, В.Н. Промышленно-транспортная экология / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко; под ред. В.Н. Луканина. – М.:Высш. шк., 2003. – 273 с.

7.Левашов, М.Г. Повышение эффективности эксплуатации газобаллонных автомобилей путем применения комбинированной системы впрыска : дисс. … канд. техн. наук / М.Г. Левашов ; СибАДИ. – Оренбург, 2007. – 120 с.

8.Свиридов, Ю.Б. Гомогенизация топливовоздушной смеси – основа прогресса ДВС / Ю.Б. Свиридов, В.А. Скворцов, Е.В. Новиков // Двигателестроение. – 1982. – №1,2. – С.35-38

9.Системы управления бензиновыми двигателями / Перевод с немецкого. C40 Первое русское издание. – М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2005. – 432 с.

214

УДК 629.113.004

ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Данов С.М.1, Федосова М.Е.1, Федосов А.Е.1, Есипович Л.А.1, Бердников Л.А.2 1Дзержинский филиал НГТУ им. Р.Е. Алексеева

2Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Внастоящее время ужесточение требований к качеству дизельного топлива приводит

кнеобходимости использования специальных присадок, улучшающих его экологические и эксплуатационные характеристики. Основной характеристикой дизельного топлива, оказывающей значительное влияние на экономичность и экологичность работы дизельных двигателей, является цетановое число. Цетановое число – определяющий показатель дизельного топлива, оказывающий существенное влияние на режимы работы двигателя. Оно влияет на мощность, экономичность, жесткость рабочего процесса, легкость пуска двигателя, расход топлива, дымность отработанных газов. Чем выше цетановое число топлива, тем раньше произойдет его воспламенение, равномернее будет нарастание давления и мягче работа двигателя [1].

Современные тенденции развития дизельных двигателей таковы, что, с одной стороны, неуклонно повышается экономичность и уровень удельной мощности, снимаемой с двигателя, с другой, - ужесточаются экологические ограничения, накладываемые на состав выхлопных газов. В соответствии со специальным техническим регламентом «О требованиях

кбензинам, дизельному топливу и другим горюче-смазочным материалам» в России до 31 декабря 2013 г. должно быть прекращено производство автомобильных топлив, соответствующих категории Евро-3. Прямым следствием указанных тенденций являются требования к повышению цетанового числа. Так для топлив Евро-3 и -4 цетановое число должно быть не меньше 51, а для топлива Евро-5 – не меньше 55 [2]. Однако цетановое число дизельных топлив, вырабатываемых на большинстве нефтеперерабатывающих заводах России составляет в среднем 48–50 ед. Таким образом, на российском рынке в ближайшем будущем возникнет недостаток в среднем 2–3 единицы [3].

Для повышения цетанового числа дизельных топлив используют специальные присадки – промоторы воспламенения, которые вводят в дизельное топливо в концентрации от 0,1 до 1,0%. Основное свойство присадок этого типа состоит в способности их ускорять самовоспламенение топлива и тем самым понижать скорость нарастания давления во время сгорания [1]. Механизм действия промоторов воспламенения объясняют легким распадом их молекул по связям О–О или О–N с энергией активации 150 кДж/моль (разложение углеводорода происходит с энергией активации 370 – 420 кДж/моль).

Присадки начали применяться практически с самого начала крупнотоннажного производства топлив. Первая присадка к топливу была использована почти 90 лет назад. Впоследствии совершенствование техники и ужесточение экологических норм стимулировало работы по созданию новых поколений присадок. За последние годы было проведено много работ, в результате которых было найдено значительное количество присадок. Еще в 40-50 гг. XX века эффективными цетаноповышающими присадками были признаны алкилнитраты и органические пероксиды [1].

Качество этих присадок может быть оценено следующими показателями:

степенью повышения цетанового числа топлива при добавлении присадки;

стабильностью, т.е. способностью топлива с присадкой сохранять повышенное цетановое число при длительном хранении топлива;

состоянием двигателя после длительной его работе на топливе, содержащем присадки.

215

Обществом Автомобильных Инженеров США было исследовано повышение цетанового числа дизельного топлива прямой перегонки и каталитического крекинга при добавлении к ним до 2 % различных присадок. Всего было исследовано более 80 веществ, относящихся к следующим четырем группам соединений: нитроалканы, нитрокарабамиты (эфиры нитрокарбаминовой кислоты), нитраты и пероксиды [5].

Для дизельных топлив прямой перегонки нитроалканы, нитрокарбамиты и нитраты дают практически одинаковое повышение цетанового числа. Для топлив из газойлей каталитического крекинга эти три группы продуктов дают разный эффект. Из четырех групп соединений пероксиды обладают наименьшей эффективностью. Характерно, что перекиси и нитроалканы сохраняют свою эффективность на одинаковом уровне для топлив прямой гонки и каталитического крекинга. Нитраты и нитрокарбамиты при использовании в топливах каталитического крекинга снижают свою эффективность, причем до концентрации 0,7% эффективность их примерно одинакова, а при концентрациях выше 0,7% нитраты дают лучшие результаты, чем нитрокарбамиты [4]. Это показывает, что дизельные топлива, так же как и бензины, имеют разную приемистость к присадкам, причем топлива, полученные путем крекирования, как правило, повышают цетановое число несколько ниже, чем топлива прямой перегонки.

Кроме того, использование цетаноповышающих присадок дает возможность изменить материальный баланс нефтепереработки и улучшить ее экономические и экологические показатели. Имеется в виду возможность вовлекать в дизельное топливо, выпускаемое по ГОСТ 305-82, легкие газойли вторичных процессов. Это экономически и экологически выгодно производителям дизельного топлива, а неизбежное при этом понижение цетанового числа возможно корректировать введением цетаноповышающей присадки.

В России в разное время были допущены к применению в составе дизельных топлив следующие цетаноповышающие присадки: отечественные присадки - изопропилнитрат по ТУ 6-14-944-73 (ИПН), циклогексилнитрат по ТУ 7508906.115-92 (ЦГН) и зарубежные

Paradyne-668 (Exxon), Kerobrizole EHN (BASF), Dodycet 5073 (Clariant), HiTec 4103W (Ethyl), ADX 743 (Lubrizol). При этом российские присадки к дизельным топливом пока не способны успешно конкурировать с импортными аналогами, на которые приходится львиная доля российского рынка.

Одним из основных аргументов против применения пероксидов считается их нестабильность, обусловленная высокой реакционной способностью и повышенное осмоление содержащих их топлив и высокой стоимости. Основным недостатком присадки на основе этилгексилнитрата является высокая стоимость и дефицит исходного сырья – 2- этилгексилового спирта, сложность и многостадийность его получения. На российском рынке стоимость этилгексилнитрата превышает 100 тыс. рублей за тонну. Присадки на основе изопропилили амилнитратов более дешевы, но обладают меньшей эффективностью. Кроме того, при сгорании алкилнитратов в выхлопных газах значительно увеличивается содержание оксидов азота. Нитроалканы имеют ряд существенных недостатков, среди которых следует особо отметить взрывоопасность, токсичность, высокую окислительную активность.

Следует отметить и низкую экологичность способов получения традиционных присадок. Классическая технология получения алкилнитратов нитрованием спиртов подразумевает использование в качестве нитрующего агента смесь серной и азотной кислот. В результате образуется большое количество разбавленной серной кислоты и как следствие возникает необходимость ее регенерации. Наличие стадии регенерации отработанной серной кислоты, загрязненной азотной кислотой, окислами азота и органическими примесями, характеризуется большими энергозатратами, необходимостью использования сложной специальной аппаратуры и низкой экологичностью. Помимо этого в настоящее время существуют жесткие требования, регламентирующие содержание серы в дизельном топливе и кислотность топлива. Таким образом, возникает необходимость более тщательной отмывки получаемого продукта и возникают существенные сложности при его выделении.

216

Жесткие требования экологического и экономического характера диктуют настоятельную необходимость создания новых экологически безопасных присадок и технологий их производства. Наибольший интерес в данной области представляют технологии, основанные на использовании новых гетерогенных катализаторов (силикалит титана, твердые суперкислоты), позволяющие получить новые присадки на основе глицерина

ивторичных спиртов фракции С6-С9.

Вчастности, в литературе показано, что производные глицерина способны повышать октановое число бензинов и обладают значительными преимуществами по сравнению с широко применяемым метил-трет-бутиловому эфиру (МТБЭ) и этил-трет-бутиловому эфиру. Кроме того, получаемые на основе глицерина промоторы воспламенения для дизельных топлив не уступают по эффективности традиционно применяемым алкилнитратам (2- этилгексилнитрату, циклогексилнитрату), обладая при этом значительными преимуществами по себестоимости и экологичности как производства, так и применения [6].

Вкачестве добавок к топливам авторами предлагаются эфиры глицерина [7, 8], ацетали [9-12], ацетилглицерин [13-15]. Использование данных соединений в качестве компонентов топлив позволяет существенно снизить выбросы СО, альдегидов, углеводородов при сгорании топлив, а также снизить коксообразование [6]. Их

использование не приводит к выбросам в атмосферу оксидов NOx [6, 16]. Кроме того, присадки данного типа могут использоваться в качестве депрессоров, снижая температуру помутнения и замерзания, позволяют уменьшить расход топлива [6].

Простые эфиры - органические вещества, имеющие формулу R-O-R1, где R и R1 - углеводородные радикалы. Простые эфиры, получаемые на основе вторичных спиртов, содержащих в составе молекулы от 6 до 9 атомов углерода, могут использоваться в качестве присадок к моторным топливам. Так, дипентиловый и дигексиловый эфиры могут использоваться в качестве цетаноповышающих добавок к дизельному топливу. В работах [17, 18] отмечается, что данные присадки улучшают свойства дизельного топлива (вязкость, текучесть) в холодное время года. Также установлено, что данные присадки уменьшают

количество вредных выбросов (NOx, CO, СxHy) в атмосферу и являются более экологичными по сравнению с ныне существующими аналогами.

На первом этапе работ по созданию новых экологически безопасных присадок и технологий их производства проведены пробные эксперименты по получению простых

эфиров на основе вторичных спиртов фракции С6-С9 методом межмолекулярной дегидратации на мелкозернистых пористых сульфокатионитах на полистиролдивинилбензольной основе; проведены пробные эксперименты по получению присадок на основе глицерина с использованием суперкислых гетерогенных катализаторов. Испытания полученных присадок показали улучшение показателей дизельного топлива, в частности, повышение цетанового числа до необходимого уровня, уменьшение температуры помутнения. На следующем этапе работ планируется проведение большого числа лабораторных экспериментов с целью оптимизации параметров процессов, наработки опытной партии присадок, достаточной для всестороннего изучения влияния добавок на свойства дизельных топлив.

Библиографический список

1.Данилов, А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей. Справочник - М.: Химия, 2000. – 231 с.

2.Данилов, А.М. О задачах по созданию отечественного ассортимента присадок для дизельных топлив / В.П. Паронькин, А.А. Меркин // Научно-технический журнал «Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний». - 2008. - №2. С. 20 – 23.

3.Данилов, А.М. Отечественные присадки к дизельным топливам // Научно-технический журнал «Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний». - 2010. - №1. С. 9 – 14.

4.Hashimoto, K. Chemical kinetics of cetane number improving agents / Akutsu Y., Arai M., Tamura M. // Chem. Rev. - 1996. - 41, P. 854-862.

217

5.Рагозин, Н.А. Справочник по авиационным и автомобильным топливам – Москва – Ленинград. Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы. - 1940. - 180 с.

6.Rahmat, N. et al. Recent progress on innovative and potential technologies for glycerol transformation into fuel additives: A critical review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2010. - 14, Р. 987–1000.

7.Пат. 6015440-A США, МПК 7 C10L 1/18. Production of oxygenated biodiesel fuel of low cloud point / Noureddini H. - опубл. 18.01.00.

8.Пат. 5476971 США, МПК 7 C07C 4311; C07C 4313. Glycerine ditertiary butyl ether preparation / Gupta V.P. - опубл 19.12.95.

9.Ferreira, P. et al. Esterification of glycerol with acetic acid over dodecamolybdophosphoric acid encaged in USY zeolite / P. Ferreira et al. // Catal Commun. - 2009. -10, P. 481–484.

10.Gonc¸alves V.L.C. et al. Acetylation of glycerol catalyzed by different solid acids / V.L.C. Gonc¸alves et al. // Catal Today. - 2008.V. - 133–135, р. 673–677.

11.Luque, R. et al. Glycerol transformations on polysaccharide derived mesoporous materials / R. Luque et al. // Appl Catal B. - 2008. - 82, р.157–162.

12.Melero, J.A. et al. Acidic mesoporous silica for the acetylation of glycerol: synthesis of bioadditives to petrol fuel / J.A. Melero et al. // Energy Fuels. - 2007. - 21, р. 1782–1791.

13.Пат. 1321503-A ЕС, МПК 7 C10L 01/02. Diesel fuel compositions with reduced particulate emission, containing carbonate esters of glycerol acetal derivatives / Delfort B, Durand I, Jaecker A. – опубл. 25.06.03.

14.Пат. 6890364 США, МПК 7 C10L1/02. Diesel fuel compositions containing glycerol acetals for particulate emission reduction / Delfort B, Durand I, Jaecker A. - опубл. 04.09.03.

15.Пат. 1321502 ЕС, МПК 7 C10L1/02. Fuel additive of an ether and group 2a metal salt / Delfort B, Durand I, Jaecker A. - опубл. 25.06.03.

16.Пат. 5578090-А США, МПК 7 C10L1/18. Biodiesel fuel / Bradin DS. - опубл. 26.11.96.

17.E. Medina, R. Bringué, J. Tejero, M. Iborra, C. Fité, J.F. Izquierdo, F. Cunill. Dehydrocondensation of 1-hexanol to di-n-hexyl ether (DNHE) on Amberlyst 70. Proceedings of European Congress of Chemical Engineering, 2007.

18.J. Tejero, F. Cunill, M. Iborra, J.F. Izquierdo, C. Fité. Dehydration of 1-pentanol to di-n-pentyl etherover ion-exchange resin catalysts. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 182–183, 2002, 541–554.

УДК 621.431

ВАРИАНТ АДАПТАЦИИ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВПРЫСКОМ

Ушаков М.Ю.

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Процесс адаптации системы топливоподачи в современных блоках управления - неотъемлемая составляющая часть в общей структуре алгоритмов управления и диагностики. Использование адаптации вызвано необходимостью наиболее точного дозирования топлива при соблюдении оптимального соотношения "воздух/топливо" в условиях быстропеременных нагрузки и частоты вращения.

Обычно адаптация системы топливоподачи реализована следующим образом. Строится двумерная таблица, которая содержит эмпирические коэффициенты, приближающие расчѐтное наполнение к фактическому (или верному) значению. Таким образом, с помощью единственного поправочного коэффициента в текущей режимной точке можно быстро получить исправленное значение наполнения и правильно выполнить дозирование очередной порции топлива. Преимущества и недостатки такого подхода очевидны – поставленная задача решается простейшим и в вычислительном смысле,

218

наименее затратным путѐм. Все неточности измерительной системы, а также погрешности дозирования топлива сведены в единственный коэффициент.

Однако такой подход не даѐт совершенно никакого представления о реальных погрешностях составляющих системы, которую разделим на три части: датчик массового расхода воздуха (и/или датчик абсолютного давления) с измерительным трактом, регулятора давления топлива с топливным насосом и форсунки. "Раздельная" адаптация составляющих системы позволила бы иметь представление о состоянии этих подсистем, а в случае неисправности правильно выявить источник.

Перед реализацией поставленной задачи следует ответить на вопросы: имеет ли многомерная адаптация единственное решение или нет, а также, будет ли процесс поиска сходящимся всегда или при каких условиях?

Если задача имеет множественное решение, то многомерная адаптация теряет смысл. Ничего хорошего не сулит ситуация, когда по каким-либо причинам невозможен поиск и приближение к заветному решению.

Рассмотрим задачу с т.з. математики. Цикловая подача форсунки m f может быть

выражена через эффективное сечение дозатора F , действующий перепад давления топлива, который сразу представим в виде суммы номинального значения и искомой адаптационной составляющей ( pн pa ) , а также плотности топлива и длительности впрыска :

mf F 2( pн pa ) *

Формула справедлива при очень больших длительностях, поскольку не учитывает процессы открывания и закрывания дозирующего элемента. Для реальных условий пользуются формулой, учитывающей разницу в скоростях открывания и закрывания дозирующего элемента в виде дополнительного слагаемого:

mf F 2( pн pa ) * m0

Далее, цикловой заряд воздуха ma , который равен измеренному ma изм с поправочным коэффициентом ka

ma ma изм * ka

должен в точности быть равным произведению стехиометрического соотношения воздух/топливо и цикловой дозы топлива, если действительно достигнуто стехиометрическое соотношение, которое примем равным величине 14.7. Последнее условие регистрируется, например, наиболее доступными циркониевыми кислородными датчиками, установленными в выпускном тракте двигателя.

ma ma изм * ka 14.7 * mf

Таким образом, имеем одно уравнение и желание найти три величины.

ma изм * ka /14.7 F 2( pн pa ) * m0

На самом деле на практике имеем произвольное число уравнений (значительно превышающее минимально необходимое число, равное трѐм), соответствующих произвольным величинам циклового наполнения и соответствующих им длительностям впрыска из возможного диапазона работающего двигателя. Поэтому, будем считать доказанной принципиальную возможность многомерной адаптации.

В настоящее время проводятся подготовительные работы по созданию отдельных кусков программы для блока управления двигателем собственной разработки. Проведѐнный выше анализ не совсем точно отражает предполагаемый алгоритм реализации поставленной

задачи. В частности коэффициент ka следует находить для нескольких поддиапазонов

тарировочной характеристики датчика массового расхода свой, т.е. массив коэффициентов. Кроме этого будет учтено и то обстоятельство, что при нахождении циклового заряда

219