Анотація до роботи:

Мороз В.В. Вибір доцільного типу двигуна для вантажного автомобіля з урахуванням умов експлуатації. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 – Експлуатація та ремонт засобів транспорту. – Національний транспортний університет, Київ, 2005.

Дисертація присвячена вибору доцільного типу двигуна для вантажного автомобіля. Розглядається можливість обладнання автомобіля дизелем і бензиновим двигуном.

В дисертаційній роботі розроблено методику, яка дозволяє вибирати доцільний тип двигуна для вантажного автомобіля в залежності від умов його експлуатації.

Для реалізації методики було уточнено математичну модель розрахунку витрати палива, викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами дизеля вантажного автомобіля. Запропоновано оцінювати доцільний тип двигуна з урахуванням витрат на експлуатацію вантажного автомобіля та енергетичних показників двигуна при русі вантажного автомобіля за їздовими циклами. Дослідження, проведені на цій моделі, показали, що у автомобіля з дизелем беззаперечно краща паливна економічність незалежно від умов його руху в порівнянні з автомобілем, на якому встановлено бензиновий двигун. Враховуючи екологічні показники та витрати на експлуатацію автомобіль з дизелем має переваги для експлуатації по магістральному їздовому циклу, а автомобіль з бензиновим двигуном по міському їздовому циклу.

Достовірність, отриманих на математичній моделі результатів показників вантажного автомобіля з дизелем в міському їздовому циклі було підтверджено задовільним збігом з результатами дорожніх випробувань вантажного автомобіля з дизелем за тим самим їздовим циклом.

1. Нафтові моторні палива на найближчу перспективу все ще будуть залишатися основою енергозабезпечення дорожніх транспортних засобів, хоча їх частка в сумарному енергетичному балансі постійно зменшується. Одним з найперспективніших шляхів економії моторного палива на сучасному етапі є дизелізація автомобільного транспорту, в тому числі шляхом заміни бензинових двигунів дизелями в умовах експлуатації. Аналіз проведених в цьому напрямі досліджень показує, що немає однозначної відповіді на питання з яким типом двигуна автомобіль кращий з точки зору екологічної безпеки. Тому при виборі доцільного типу двигуна при заміні в умовах експлуатації необхідно враховувати нарівні з паливною економічністю і екологічні показники автомобіля з тим чи іншим типом двигуна, а також і умови, в яких буде працювати переобладнаний автомобіль. Ця науково-технічна задача і вирішувалась при виконанні дисертаційної роботи.

2. Розроблено методику по вибору доцільного типу двигуна для вантажного автомобіля в залежності від умов експлуатації, яка дозволяє визначати витрату палива, викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами двигунів, витрати: на паливо, збитки від шкідливої дії відпрацьованих газів двигунів, суму витрат на паливо і збитків від шкідливої дії відпрацьованих газів двигунів; середній ефективний експлуатаційний ККД двигунів.

3. Уточнено математичну модель системи водій-автомобіль-дорога для вантажного автомобіля з дизелем Д-243 при відтворенні його руху за міським і магістральним їздовими циклами. Ця модель дозволяє визначати витрату палива та шкідливі викиди автомобіля з різними типами двигунів. В моделі враховані особливості розрахунку викидів твердих частинок з ВГ дизеля, а також можливість використання на вантажному автомобілі, обладнаного дизелем, восьмиступінчастої розрахункової коробки передач. Експериментальними дослідженнями підтверджена адекватність цієї моделі.

4. Приведені порівняльні розрахункові дослідження на математичній моделі тягово-швидкісних властивостей автомобілів показали, що автомобіль з бензиновим двигуном має в середньому на 2,7% і 3,2% вищу середню швидкість руху відповідно в міському і магістральному циклах.

Як в міському, так і в магістральному циклах кращу паливну економічність має автомобіль з дизелем відповідно (в середньому) на 31,4 і 22,7%.

В міському циклі автомобіль з дизелем токсичніший в порівнянні з автомобілем з бензиновим двигуном (в середньому) на 12,6%, а в магістральному циклі більшу екологічну небезпеку представляє автомобіль з бензиновим двигуном (в середньому) на 10,0%. Більша токсичність відпрацьованих газів автомобіля з дизелем пояснюється наявністю в їх складі твердих частинок, тому підприємствам, які займаються переобладнанням автомобілів з бензинових двигунів на дизелі можна рекомендувати встановлювати в системі випуску відпрацьованих газів дизеля сажові фільтри.

5. Розрахункові тягово-швидкісні властивості, витрати палива та викиди шкідливих речовин автомобілів (ГАЗ-3309 і ГАЗ-3309.М) з дизелем, які було обладнано п’ятиступінчастою і розрахунковою восьмиступінчастою коробками передач в міському циклі суттєво не відрізняються і є майже однаковими. Тому в умовах експлуатації допустимо разом з заміною типу двигуна встановлювати іншу коробку передач, яка дозволяє не зменшувати швидкість руху автомобіля.

Розраховані ефективні показники, витрати на експлуатацію автомобілів ГАЗ-3309 та його модифікації ГАЗ-3309.М в міському їздовому циклі, засвідчують, що різниця між питомими ефективними витратами палива, а відповідно і середніми ефективними ККД двигунів у цих варіантів автомобілів, складає (в середньому) 1,1 %; збитки від шкідливої дії відпрацьованих газів у ГАЗ-3309.М вищі (в середньому) на 4,8 %, також і витрати на паливо вищі для ГАЗ-3309.М (в середньому) на 4,9 % та сума витрат на паливо і збитків від шкідливої дії відпрацьованих газів вищі для ГАЗ – 3309.М (в середньому) на 4,8%.

6. Отримані за результатами розрахункових досліджень ефективні показники, витрати на експлуатацію автомобілів, обладнаних дизелем і бензиновим двигунами за відтвореними випробувальними циклами свідчать про те, що середня питома ефективна витрата палива дизеля менша (в середньому) за аналогічну величину бензинового двигуна, як в міському, так і в магістральному їздових циклах відповідно на 32,3% та 21,6%; середній ефективний ККД як в міському так і в магістральному циклах у дизеля вище відповідно на величини, які відповідають значенням середніх питомих ефективних витрат палива; збитки від шкідливої дії відпрацьованих газів двигунів в міському циклі більші (в середньому) на 1,7% для автомобіля з дизелем, а в магістральному циклі вони вище (в середньому) на 10,1% у автомобіля з бензиновим двигуном; витрати на паливо, як в міському так і в магістральному циклах вище для автомобіля з бензиновим двигуном (в середньому) відповідно на 30,1% і 19,0%; сума витрат на паливо і збитків від шкідливої дії відпрацьованих газів в міському циклі для автомобілів з дизелем і бензиновим двигуном практично однакові (різниця між ними складає в середньому 0,2% на користь автомобіля з бензиновим двигуном), а в магістральному циклі ця сума вища (в середньому) на 10,4% для автомобіля з бензиновим двигуном.

7. На основі проведених розрахунково-теоретичних досліджень видно, що як в міському так і в магістральному їздових циклах у автомобіля з дизелем (як з п’ятиступінчастою так і з розрахунковою восьмиступінчастою коробками передач), беззаперечно, краща паливна економічність в порівнянні з автомобілем на якому встановлено бензиновий двигун. Щодо токсичності відпрацьованих газів, то автомобіль з дизелем переважає тільки в магістральному їздовому циклі. Тому вантажний автомобіль з дизелем Д-243, який відповідає комплектації (коробками передач) наведеній в дисертаційній роботі доцільно рекомендувати (з точки зору екологічної безпеки) для експлуатації по заміських маршрутах.

Результати дисертаційного дослідження прийняті до використання Кіровоградським обласним автотранспортним управлінням та ВАТ “Кіровоградська станція технічного обслуговування вантажних і легкових автомобілів”.

Публікації автора:

1. Мороз В.В. До розробки методики вибору доцільного типу двигуна для вантажного автомобіля // Вісник НТУ і ТАУ. – 2002. – № 7. – С.337–339.

2. Мороз В.В. Математична модель дизеля для використання в системі водій-автомобіль-дорога // Системні методи керування, технологія, та організація виробництва, ремонту та експлуатації автомобілів: Науковий журнал НТУ, ТАУ. – 2003. – № 16 – С.147–151.

3. Гутаревич Ю.Ф., Мороз В.В. Порівняння паливної економічності та екологічних показників дизеля і бензинового двигуна // Вісник Північного наукового центру. Окремий випуск. – 2002. – № 5. – С.31–33.

4. Гутаревич Ю.Ф, Мороз В.В. Математичне описання дизеля, як споживача палива та джерела шкідливих викидів на автомобілі // Sakon’03 metody obliczeniowe i badawcze w rozwoju pojazdow samoснodowyсн i maszyn roboczyсн samojezdnyсн, zarzadzanie i marketing w motoryzacji. Materialy XІV konferencji miedzynarodowej. – Rzeszow (Polska). 2003. – Р.117 – 120.

5. Гутаревич Ю.Ф, Матейчик В.П., Мороз В.В., Логвин С.М. Порівняння показників вантажних автомобілів з двигунами різних типів // Вісник НТУ. – 2003. – № 8. – С. 266–268.

6. Матейчик В.П., Мороз В.В. Перевірка адекватності математичної моделі руху вантажного автомобіля за їздовим циклом // Sakon’04 metody obliczeniowe i badawcze w rozwoju pojazdow samoснodowyсн i maszyn roboczyсн samojezdnyсн, zarzadzanie i marketing w motoryzacji. Materialy XV konferencji miedzynarodowej. – Rzeszow (Polska). 2004. – Р.197 – 200.

7. Гутаревич Ю.Ф, Матейчик В.П., Мороз В.В. Порівняння паливної економічності вантажних автомобілів, обладнаних різними типами двигунів // Вісник Північного наукового центру. Окремий випуск. – 2004. – № 7. – С.23–26.

8. Гутаревич Ю.Ф., Мороз В.В. Порівняння екологічних показників вантажних автомобілів з двигунами різних типів за їздовими циклами // Вісник НТУ. – 2004. – № 9. – С. 86–91.

9. Мороз В.В. Дизель, як джерело шкідливих викидів та споживач палива // 59 наукова конференція професорсько-викладацького складу Національного транспортного університету. Тези доповідей. – Київ, НТУ. – 2003. – С. 13.

10. Мороз В.В. Визначення викидів шкідливих речовин та споживання палива автомобілем ГАЗ-3309 з дизелем Д-243 за міським їздовим циклом // 60 ювілейна наукова конференція професорсько-викладацького складу Національного транспортного університету. Тези доповідей. – Київ, НТУ. – 2004. – С. 15.