CC BY
48
Вестник ЧГАА. 2011. Том 58
УДК 621.433
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА РАЗОГРЕВА СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ГАЗА ПРИ ЗАПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЗИМОЙ
Охотников Б. Л., докт. техн. наук, профессор,
Бердышев И. В., аспирант (Уральская ГСХА)
Метод экспертной оценки позволил определить актуальность вопроса разработки дополнительной установки, которая облегчит запуск двигателя. В холодное время года запуск автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе (СНГ), затруднен. Это связано с физико-химическими свойствами СНГ. При низких температурах окружающего воздуха необходим подогрев основных сборочных единиц газовой аппаратуры. Средством, позволяющим осуществить предпусковой разогрев двигателя, является воздушный индивидуальный отопитель. Использование отопителя в сравнении с другими средствами имеет ряд преимуществ, которые отражены в данной статье.
В существующих программах по улучшению состояния и защиты окружающей среды устанавливаются жесткие требования к нормам, определяющим уровень токсичности отработавших газов ДВС. Одним из направлений снижения их токсичности является использование альтернативных видов топлива в энергетических установках, в том числе газа, продукты сгорания которого в 5.. .10 раз менее токсичны выбросов от сжигания нефтепродуктов, а себестоимость производства моторных топлив на основе газа более чем в два раза ниже таковой на основе нефти.
В связи с более высокой температурой воспламенения газовоздушной смеси, меньшей скорости распространения фронта пламени, физико-химическими свойствами сжиженного газа пустить зимой двигатель, работающий на газообразном топливе, сложнее, чем бензиновый или дизель. Степень сжатия в этих двигателях выше, чем в карбюраторных, что также затрудняет их пуск [4]. Практически пустить двигатель на газе без дополнительных устройств или подвода тепла к ним можно только при температуре до минус 10 0С.
Для того чтобы учесть многочисленные факторы, оказывающие влияние на результаты плановых решений, нужен разносторонний анализ возможных вариантов решений и тщательный выбор наиболее предпочтительного из них. Необходимы аргументированные мнения специалистов, знакомых с состоянием дел и перспективами развития в различных областях науки, техники и производства. Для анализа и обобщения таких мнений используются методы экспертных оценок, или экспертные методы.
С их помощью учитывается обобщенное мнение специалистов, выявляются неявные особенности плановых задач и систематизируется разносторонняя информация, необходимая для принятия плановых решений.
Практика показывает, что использование логико-математического аппарата для обработки информации, получаемой от специалистов, позволяет значительно повысить качество и эффективность плановых и хозяйственных решений. Надежность планового решения в значительной степени зависит от широты охвата проблемы, анализа перспектив развития науки и техники, учета социальных факторов, общественного мнения [2].
Информация, полученная от экспертов, обрабатывается с помощью специальных логических и математических приемов и процедур в целях преобразования ее в форму, удобную для выбора наиболее предпочтительного решения [2].
Для определения актуальности направления исследования и определения фактора, оказывающего наиболее значительное влияние на время запуска в зимний период карбюраторного двигателя, работающего на сжиженном нефтяном газе, использован метод непосредственной экспертной оценки специалистами. В специально разработанной матрице «эксперты - факторы» 10 специалистов с различным стажем работы на различных предприятиях провели экспертную оценку частоты возникновения ряда причин затрудненного запуска двигателей в холодное время года. Частота возникновения факторов оценивалась по десятибалльной шкале.
По итогам заполнения матрицы мнения каждого специалиста рассчитана относительная значимость факторов и вычислена усредненная оценка всех специалистов каждого фактора. В результате расчета самыми высокими оказались усредненные оценки для следующих факторов:
- процесс смесеобразования - 0,0924;
- испаряемость сжиженного нефтяного газа -
0,0914.
Таким образом, проведенная экспертная оценка подтверждает актуальность и необходимость разработки мероприятий, позволяющих облегчить запуск двигателя на СНГ в зимний период.
Пропан и бутан - основные компоненты СНГ. По сравнению с метаном имеют значительно более высокие температуры кипения при атмосферном давлении (минус 42,5 и 0,5 0С соответственно) и критические температуры (плюс 96,8 и 152,9 0С соответственно). Такие свойства позволяют хранить пропан и бутан в сжиженном состоянии в стальных баллонах в диапазоне температур от минус 40 до плюс 45 0С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа).
Основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, по сравнению с компримированным газом являются большая концентрация тепловой энергии в единице объема, значительно меньшее рабочее давление в баллонах. Это снижает потребную прочность и толщину стенок баллона и запорной арматуры, их массу и стоимость. Для того чтобы СНГ использовать в ДВС автомобилей, его сжиженное состояние необходимо превратить в газообразное. Для обеспечения работы двигателей на газе на базовый автомобиль необходимо устанавливать дополнительное оборудование, обеспечивающее подачу в цилиндры ДВС топливо в газообразном состоянии независимо от температуры окружающего воздуха.
Для эффективного испарения жидкой фазы СНГ его необходимо подогревать. Одним из оптимальных способов облегчения запуска двигателей, работающих на газе, является оборудование машины устройствами для разогрева основных сборочных единиц газовой аппаратуры и поддержания в них нужной температуры [3].
Главное преимущество обогрева машин горячим воздухом с использованием обогревателей перед другими способами тепловой подготовки заключается в простоте, доступности и экономичности. Горячий воздух как теплоноситель можно подготавливать в любом количестве и с широким диапазоном температур. Его
* *
используют как для комплексной тепловой подготовки всей машины, так и для разогрева отдельных сборочных единиц [1].
В качестве одного из средств, позволяющих осуществлять предпусковой разогрев двигателя при низких температурах воздуха, возможно использование воздушного индивидуального независимого универсального отопителя.
Отопитель работает на бензине независимо от двигателя и обеспечивает снижение числа минимальных пусковых оборотов и увеличивает скорость проворачивания коленчатого вала стартером. Преимуществом данного устройства является возможность его использования в любых условиях (не только в местах хранения автомобилей) и при любых отрицательных температурах.
Технические характеристики отопителя 0150010-10: теплопроизводительность - 1750 ккал/ч; объем нагреваемого воздуха 75 м3/ч до температуры 80 0С; потребляемая мощность - 36 Вт; расход топлива - 0,35 л/ч; габаритные размеры -398^190x191 мм; масса - 6,8 кг.
Итак, в силу специфических особенностей газа как моторного топлива запуск двигателей в холодное время требует применения дополнительных средств по его облегчению в виде предпускового разогрева горячим воздухом. Данный подход реализуется применением отопителя, монтируемого под капотом рядом с двигателем, и позволяет разогреть газовое оборудование до необходимой температуры и поддерживать ее неограниченное время. Внедрение подогрева системы подачи газа к цилиндрам ДВС автомобилей с использованием отопителя на предприятии ООО «ЛОГИКОМ» города Богданович Свердловской области показало высокую эффективность разработки (экономия времени подготовки двигателя к пуску и топлива).
Список литературы
1. Анискин Л. Воздухообогрев автомобилей // Автомобильный транспорт. 1965. № 8. С.13-21.
2. Экспертные оценки в принятии плановых решений / С. Д. Бешелев [и др.]. М. : Изд-во «Экономика», 1976. 78 с.
3. Цуцоев В. И. Пуск машин // Эксплуатация сельскохозяйственной техники зимой. 1989. С.44-50.
4. Опыт применения альтернативных видов топлива для автомобильной и сельскохозяйственной техники : Научный аналитический обзор / Е. П. Шилова [и др.]. М. : ФГНУ «Росин-формагротех», 2006. 96 с.
*
