Анотація до роботи:

Козачук І.С. Покращення індикаторних, ефективних та екологічних показників газових двигунів, переобладнаних з дизелів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – “Двигуни та енергетичні установки”. – Національний транспортний університет, Київ, 2008.

Дисертація присвячена покращенню індикаторних, ефективних та екологічних показників газових двигунів, переобладнаних з дизелів, шляхом вибору доцільних значень конструктивних та регулювальних параметрів.

Розроблено методику оцінювання показників газового двигуна, в основі якої лежить уточнена математична модель робочого процесу газового двигуна, що дозволяє досліджувати вплив конструктивних та регулювальних параметрів на індикаторні, ефективні та екологічні показники двигуна з врахуванням особливостей згоряння природного газу.

Проведено розрахункові та експериментальні дослідження газового двигуна, переобладнаного з дизеля Д-240, щодо обґрунтування вибору ступеня стискання та визначення впливу кута випередження запалювання на показники газового двигуна.

Визначено доцільні значення кута випередження запалювання в усьому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів газового двигуна.

В дисертаційній роботі вирішена науково-технічна задача вибору конструктивних та регулювальних параметрів при переобладнанні дизеля для роботи на природному газі на основі оцінювання їх впливу на індикаторні, ефективні та екологічні показники переобладнаного газового двигуна. Розв’язання даної задачі дозволило отримати наступні результати:

1. Розроблена методика оцінювання показників газового двигуна, в основі якої лежить уточнена математична модель робочого процесу, що дозволяє досліджувати вплив конструктивних та регулювальних параметрів на індикаторні, ефективні та екологічні показники в широкому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів.

2. Уточнено математичну модель робочого процесу газового двигуна шляхом коректування закону згоряння природного газу в циліндрі, який враховує зміну параметрів згоряння в залежності від режиму роботи двигуна, та описання основних показників робочого процесу за результатами експериментальних досліджень дослідного зразка переобладнаного двигуна.

3. Вибрано спосіб переобладнання дизеля для роботи на природному газі та розроблено метод експериментального дослідження газового двигуна з використанням апаратно-програмного комплексу для визначення індикаторних, ефективних та екологічних показників.

4. Перевірка адекватності математичної моделі робочого процесу шляхом порівняння розрахункових та експериментальних індикаторних і ефективних показників газового двигуна показала, що максимальні відхилення максимальних тисків р_z в циліндрі двигуна не перевищують 6%, середніх ефективних тисків р_е – 8%, ефективної питомої витрати палива g_е - 5,9 %. Перевірка поліноміальних моделей, які описують годинні витрати палива і повітря, вміст основних шкідливих компонентів у ВГ за F-критерієм підтвердила їх адекватність .

5. Обґрунтовано діапазон доцільних значень ступенів стискання при переобладнанні дизеля Д-240 для роботи на природному газі в межах = 11…12, при яких газовий двигун розвиває ефективну потужність близьку до ефективної потужності базового дизеля, а максимальні тиски в циліндрі не перевищують тисків, характерних для двигунів з іскровим запалюванням.

6. Експериментальні дослідження переобладнаного газового двигуна підтвердили його роботоздатність в усьому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів з максимальною потужністю більшою на 1,98…4,3% та еквівалентною питомою ефективною витратою палива на 20,5 … 25,4% вищою, ніж у дизеля. Основні конструктивні рішення, що стосуються переобладнаного газового двигуна, захищені двома патентами України на корисні моделі.

7. За результатами порівняльної оцінки екологічних показників переобладнаного газового двигуна і базового дизеля за 13-режимним циклом ESC встановлено, що сумарна токсичність, зведена до СО, газового двигуна у 1,83 рази менша ніж у дизеля через відсутність у ВГ газового двигуна твердих часток та нижчих питомих викидів С_mН_n і NO_x..

8. Визначено доцільні значення кута випередження запалювання в усьому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів газового двигуна за критерієм мінімальної питомої ефективної витрати палива на кожному режимі. Отримано характеристичну карту доцільних кутів випередження запалювання для реалізації в системі запалювання.

9. Результати роботи прийняті до використання лабораторією механізації сільськогосподарського виробництва Волинського інституту агропромислового виробництва, а також використовуються у навчальному процесі ЛНТУ при підготовці фахівців за напрямами «Інженерна механіка» та «Автомобільний транспорт».

Публікації автора:

1. Захарчук В.І., Сітовський О.П., Козачук І.С., Матейчик В.П., Яновський В.В. Дослідження можливості конвертації дизеля в газовий двигун// Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. Луцьк, – 2003. – С. 125-129.

Здобувачем проаналізовано основні шляхи розширення використання газових двигунів переобладнаних з дизелів на автотранспортних засобах.

2. Матейчик В.П., Яновський В.В., Козачук І.С. Перевірка адекватності математичної моделі розрахунку показників двигуна з іскровим запалюванням при роботі на газовому паливі // Вісник НТУ і ТАУ, Київ –2003. - № 7. – С.55-59.

Здобувачем уточнено математичну модель розрахунку робочого процесу газового двигуна та проведено порівняння розрахункових і експериментальних індикаторних діаграм і навантажувальних характеристик.

3. Матейчик В.П., Грищук О.К., Захарчук В.І., Сітовський О.П., Козачук І.С. Переобладнання дизелів дорожніх транспортних засобів для роботи на природному газі // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів, Київ, НТУ. – 2003. – №17.– С. 109-112.

Здобувачем проаналізовано основні шляхи переобладнання дизелів для роботи на природному газі.

4. Захарчук В.І., Сітовський О.П., Козачук І.С. Техніко-економічні аспекти конвертації дизелів у газові двигуни // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля №7, Луганськ – 2004. – С. 114-117.

Здобувачем обґрунтовано доцільне значення ступеня стискання газового двигуна при його переобладнанні з дизеля.

5. Victor Zaharchuk, Illya Kozachuk. Design experiment investigation of the gas engine made of the tractor diesel // Polish Academy of Sciences. Branch in Lublin. Commission of motorization and energetic in agriculture. VOL. 7. Lublin 2005, P. 229-236.

Здобувачем виконано порівняльні розрахунки робочих циклів дизеля і газового двигуна на математичних моделях.

6. Захарчук В.І., Сітовський О.П., Козачук І.С. Розрахунково-експерементальні дослідження газового двигуна, переобладнаного з дизеля // Автомобільний транспорт: Сборник научных трудов, выпуск 16, Харьков, ХНАДУ – 2005. – С. 276-278.

Здобувачем отримані експериментальні характеристики енергетичних та екологічних показників газового двигуна.

7. Матейчик В.П., Захарчук В.І., Козачук І.С. Результати дослідження газового двигуна конвертованого з дизеля // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. Луцьк, – 2005. – С. 231-238.

Здобувачем на основі аналізу експериментальних даних проведено порівняльну оцінку екологічних, енергетичних та індикаторних показників дизеля і газового двигуна створеного на його базі.

8. Захарчук В.І., Козачук І.С. Дослідження газового двигуна, переобладнаного з тракторного дизеля // Науково-технічний журнал "Техніка АПК".– 2007. – №6. – С. 36-38.

Здобувачем отримано поліноміальні моделі показників газового двигуна переобладнаного з дизеля.

9. Захарчук В.І., Козачук І.С., Захарчук О.В. Інноваційна технологія переобладнання дизелів у газові двигуни з іскровим запалюванням // Тези І науково-практичного семінару "Інноваційні технології в автомобільному транспорті", Житомир: ЖДТУ, – 2007. – С. 33-37.

Здобувачем визначено доцільні параметри систем живлення і запалювання при переобладнанні дизеля у газовий двигун внутрішнього згоряння.

10. Матейчик В.П., Яновський В.В., Захарчук В.І., Сітовський О.П., Козачук І.С. Дослідження газового двигуна з іскровим запалюванням, переобладнаного з дизеля // Науково-виробничий журнал "Автошляховик України" №4 – 2008. – С. 13-16.

Здобувачем визначено доцільні значення кутів випередження запалювання в усьому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів та необхідна залежність зміни кута випередження запалювання від частоти обертання колінчастого вала і навантаження двигуна, яку повинна забезпечувати система запалювання.

11. Матейчик В.П., Захарчук В.І., Козачук І.С., Захарчук О.В. Особливості використання природного газу як моторного палива для транспортних засобів // Вісник Національного транспортного університету. – К.: НТУ, 2008. – С. 127-130.

Здобувачем проаналізовано особливості використання природного газу в газових двигунах, переобладнаних з дизелів.

12. Пат. 24970 UA. МПК(2006) F02B 11/00 F02B 69/00. Спосіб конвертації дизеля в газовий двигун внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням / В.І. Захарчук, І.С. Козачук, О.В. Захарчук (Україна). - Опубл. 25.07.07, Бюл. №11.

Здобувачем розроблено спосіб монтажу елементів систем запалювання і живлення на дизелі.

13. Пат. 32397 UA. МПК(2006) F02B 11/00. Спосіб конвертації дизеля в газовий двигун внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням/ В.І. Захарчук, В.П. Матейчик, І.С. Козачук, О.В. Захарчук (Україна). - Опубл. 12.05.08, Бюл. №9.

Здобувачем розроблено спосіб забезпечення доцільного значення ступеня стискання газового двигуна при переобладнанні його з дизеля.