Внешняя скоростная характеристика автомобильного бензинового двигателяв нутреннего сгорания (ДВС) выводится согласно требованиям ГОСТ- 14846-81 [1].
Для выведения внешней скоростной характеристики ДВС, работающего на сжатом природном газе, необходимо корректировать и регулировать массу и об’ем воздуха, поступающего в полость впускного коллектора путем изменения площади сечения приемной горловины фильтрав оздуха. Кроме этого, в зависимости от изменения высоты местности над уровнем моря, изменяется плотность воздуха и барометрическое давление, в связи с чем возникает необходимость в дополнительном регулировании площади сечения приемной горловины фильтра.
Известно, чтоприработебензиновогоДВСнаприродномгаземощностьснижаетсяна 15-20% из-замалогозначениятеплотворностиприродногогазапосравнениюсбензином. МеждутемтерриторияАрмениив основном на 90%находитсянавысоте 1000 миболеенадуровнемморя, чтосоздаетопределенныетрудностидляобеспеченияпроцессаокончательногосгораниягазовоздушногозарядавцилиндреДВС, чем и обосновывается актуальность данного вопроса для условий Армении.
Изменениеплотностивоздуханаразныхвысотахместностинадуровнемморяприводит кизменениюзначениякоэффициентаизбыткавоздухавцилиндредвигателя. Этообусловливаетизменениескоростиреакциигорениягазовоздушногозаряда, аследовательно,иизменениетемпературыисреднегоиндикаторногодавлениявцилиндре двигателя. ВитогеснижаетсянеттомощностиДВС.
СцельюснижениявлиянияизменениябарометрическогодавленияиплотностивоздуханакоэффициентизбыткавоздухаисоответственнонамощностьДВСразработанрядмероприятийввидеэксплуатационныхрегулировокиконструктивныхизмененийсоответствующихпараметровдвигателя. ВрезультатевнедренияразработанныхмероприятийпотеримощностиДВС,работающегонаприродномгазе,доведеныдоминимума. Отметим некоторые из них. СогласноисследованиямпрофессораМ.С.Ховаха [2],увеличениестепенисжатиявцилиндредвигателянаоднуединицуобеспечиваетповышениесреднегоиндикаторногодавленияна 0,22 кг/см2и соответственно нетто мощности ДВС. Изчислаэксплуатационныхрегулировокработающегонаприродномгазедвигателясущественноезначениеимеютувеличениеуглаопережениязажигания, турбулизацияидинамическаярегулировкаоб’ема и массыпоступающеговцилиндрДВСвоздуха, тем самым происходит корректировка коэффициента избытка воздуха, концентрацияэнергииискрысвечизажиганиянаодинарнойдуге,улучшениесмесеобразованияс помощьюглубокойгомогенизациигазовоздушнойсмесиит.д.
ИзвышеприведенныхмероприятийрассмотримвлияниезначениякоэффициентаизбыткавоздуханаизменениепараметроввнешнейскоростнойхарактеристикидвигателяЗМЗ-2401 прииспытаниинаобкаточно-тормозномстенде.
Влабораторныхусловиях ктормозномустендубыло приспособленодополнительноеоборудование, имитирующееразныезначения барометрическогодавления во впускном коллекторе,от 760 ммрт.ст. ( уровеньморя) до 560 ммрт.ст. (2500 мнадуровнемморя).
Поскольку приработебензиновогодвигателянаприродномгаземассанеобходимоговоздухазначительноменьше, чемприбензине, определимплощадьсеченияприемнойгорловиныфильтравоздуха.
Дляреализацииэтойцелипроизведемследующийрасчет.
Длясжиганияодногокилограммабензинанеобходимовсреднем 15,4 кгвоздухаоб’ем которого составляетWбенз=12,5 м3 (температураt=180C, влажностьφ=50%, плотность 1,225 кг/м3надуровнемморя). Наданнойвысотеипри аналогичныхусловияхдлясжиганияодногокилограммаприродногогазанеобходимовсреднем 9,5 кгвоздуха,об’ем которого составитWгаз=7,75 м3. Дляместностина высоте 1000 м. иболеенадуровнемморяоб’емвоздухамассой 9,5 кгопределимпоследующейформуле:
Это означает, что при переводе ДВС с бензина на природный газ сечение приемной горловины составит 62% к фактически имеющейся площади.
Для высоты 1000 мнад уровнем моря сечение горловины составит:
На основе полученных значений площади сечения приемной горловины фильтра проведены испытания на обкаточно-тормозном стенде согласно требованиям ГОСТ- 14846-81и выведена скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-2401. Результаты испытаний показаны на рисунке.
Рис.Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-2401, работающего на природном газе.
Из анализа скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-2401 следует, что изменение площадисечения приемной горловины фильтра воздуха находится в пределах 68-78% потеря мощности двигателя на высотах 1000м и 2500м снижается до 3-6 кВт при разных значениях оборотов коленвала.
Вывод. С целью уменьшения значения потерь мощности бензинового автомобильного двигателя, работающего на природном газе на разных высотах местности над уровнем моря, необходимо разработать приспособление для автоматического изменения площади сечения приемной горловины фильтра или впускного коллектора.
Литература
1.ГОСТ-14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.-М.: Изд-во стандартов, 2003г.,- 41 с.
2.Двигатели внутреннего сгорания.Под редакцией М.С.Ховаха.- М.: Машиностроение, 1976г.-591 с.[schema type=»book» name=»УЛУЧШЕНИЕ В НЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА СЖАТОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ» description=»Статьяпосвященаизучениюизменений параметроввнешнeйскоростнойхарактеристики двигателяприизмененииплощадисечениягорловины впускноготракта, а такжерегулированияоб’емаимассывоздуха. Для разных географических высот представленырасчетыоб’емавоздуха,необходимогодлясжигания 1 кгсжатогогаза,иплощадьсечениягорловины впускноготрубопровода.ВыведеныпараметрывнешнейскоростнойхарактеристикидвигателяЗМЗ-2401 приработенасжатомприродномгазе.» author=»Алексанян Ваге Маратович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-02″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]