Розширення паливної бази засобів транспорту шляхом застосування етилових ефірів рослинних олій : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту

Abstract

У дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове-практичне завдання розширення паливної бази для експлуатації засобів транспорту шляхом застосування етилових ефірів рослинних олій з прогнозуванням надійності елементів паливної системи. Виконано структурний аналіз надійності паливної системи дизеля засобів транспорту. Отримано математичні вирази для визначення ймовірності безвідмовної роботи паливної системи при експлуатації на різних видах палива. Із застосуванням розробленого математичного апарата отримано залежності, які дозволяють встановити ступінь впливу різних типів біопалива на показники надійності паливної системи. Експериментальним шляхом отримано залежності ефективної потужності і питомої витрати палива при застосуванні сумішевих палив на базі етилових ефірів ріпакової, соняшникової та соєвої олій. Отримано залежності зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу у відпрацьованих газах при використанні різних типів сумішевих палив. Удосконалено критерій оптимізації сумішевого складу біопалива для експлуатації засобів транспорту, який враховує об’ємну витрату палива дизелем, кількість шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу, кінематичну в’язкість сумішевого палива і крутний момент на колінчастому валу двигуна. На базі отриманих залежностей запропоновано розрахункову формулу коригування строків технічного обслуговування з урахуванням вмісту етилових ефірів рослинних олій в дизельному паливі.

В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача расширения топливной базы для эксплуатации средств транспорта путем использования этиловых эфиров рапсового, подсолнечного и соевого масел с прогнозированием надежности элементов топливной системы. Расчетным путем получены математические выражения для определения вероятности безотказной работы топливной системы и вероятности отказа ее элементов при эксплуатации на различных видах топлива. Предложена зависимость, которая позволяет установить степень влияния различных типов биотоплива и его объемной доли в нефтяном дизельном топливе на показатели надежности топливной системы. На основе экспериментальных данных определены зависимости эффективной мощности и удельного расхода топлива при применении смесевых топлив на базе этиловых эфиров рапсового, подсолнечного и соевого масел. Получены зависимости снижения выбросов вредных веществ в атмосферу в отработанных газах при использовании различных типов смесевых топлив. Путем моделирования получена зависимость изменения суммарного выброса вредных веществ в единицах объема отработанных газов для различных составов смесевых топлив. Установлено, что максимальный эффект характерен для топлив, содержащих 10 ... 30% этиловых эфиров. Дальнейшее увеличение процентного содержания этиловых эфиров в дизельном топливе не приносит эффекта из-за увеличения содержания в отработавших газах оксида азота. Экспериментальным путем получены вязкостно-температурные характеристики этиловых эфиров растительных масел, которые позволили определить расчетные зависимости изменения вязкости смесевых топлив при различном процентном содержании этиловых эфиров и температуры смесевого топлива. Установлено, что смесевые топлива на базе этиловых эфиров имеют более высокие значения кинематической вязкости, которые в 1,5 ... 2,6 раза превышают вязкость дизельного топлива. Это приводит к затруднению прокачиваемости топлива в зимний период эксплуатации. На основании теории подобия и метода размерностей получен безразмерный критерий оптимизации смесевого состава биотоплива для эксплуатации средств транспорта. Критерий учитывает объемный расход топлива дизелем, количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, кинематическую вязкостью смесевого топлива и крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Установлено оптимальное содержание этиловых эфиров различных масел в дизельном топливе, который для летнего периода эксплуатации не превышает 30%, а для зимней эксплуатации не более 10%. Выполнена оценка топливной экономичности автомобиля ЗИЛ 5301 “Бычок” при эксплуатации на оптимальных смесевых составах топлива по магистральным и городским ездовыми циклам. Получены зависимости среднего расхода топлива автомобилем от массы груза и типа смесевых топлив для зимнего и летнего периода эксплуатации, которые аппроксимированы общим регрессионным уравнением. Уравнение позволяет выполнить прогноз расхода топлива автомобилем при применении смесевых топлив на базе этиловых эфиров, а также разработать нормативные показатели по расходу смесевых топлив для зимнего и летнего периода эксплуатации, что составляет практическую значимость этой работы. Получены зависимости изменения коэффициента фильтрации, цикловой подачи топлива насосными секциями топливных насосов высокого давления с разной степенью износа, проходного сечения отверстий распылителей форсунок от времени наработки в двигателях, сроки замены моторного масла для различных типов смесевых топлив. На базе полученных зависимостей предложена расчетная формула корректировки сроков технического обслуживания с учетом содержания этиловых эфиров растительных масел в дизельном топливе.

The thesis presents a solution for an actual scientific and practical task – expanding the fuel base for the exploitation of transport means by application of ethyl esters of vegetable oils predicting reliability of the fuel system elements. A structural analysis demonstrates how reliable is the fuel system of the diesel engine of the means of transport. Mathematical expressions were obtained for determining the probability of fail-safe operation of the fuel system using different types of fuel. As a result of using the developed mathematical apparatus we obtained dependencies that allow us to determine the degree of influence of different types of biofuels on the reliability indicators of the fuel system. Experimental way resulted in obtaining dependences of effective power and specific fuel consumption when using mixed fuels based on ethyl esters of rapeseed, sunflower and soybean oils. The dependence of the reduction of harmful substances emissions into the atmosphere in the exhaust gases by using different types of mixed fuels was stated. On the basis of the obtained dependences, a formula for adjusting the maintenance period is offered taking into account the content of ethyl esters of vegetable oils in diesel fuel.