Вплив відключення циліндрів ДВЗ на екологічні характеристики
Автор: Гошовський Анатолій Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Одним із найважливіших питань у пошуку альтернатив розвитку для бензинового двигуна є пошук шляхів скорочення споживання палива, зменшення шкідливих викидів в атмосферу. Однією з технологій, що швидко розвиваються, є системи відключення циліндрів, які здатні відключати кілька циліндрів в деяких режимах роботи двигуна внутрішнього згоряння для економії палива і скорочення шкідливих викидів в атмосферу. Об’єкт дослідження - процеси, які протікають в двигуна внутрішнього згоряння автомобілів в умовах роботи при повного та часткового відключення циліндрів. Предмет дослідження - взаємозв’язок відключення циліндрів та екологічних характеристик двигуна внутрішнього згоряння. Мета роботи – підвищення паливної економічності та зниження токсичності двигуна внутрішнього згоряння за рахунок повного та часткового відключення циліндрів у процесі руху автомобіля. Виконано аналіз забруднення навколишнього середовища двигунами внутрішнього згоряння. Основними джерелами забруднення атмосфери є двигуни внутрішнього згоряння, якими оснащується практично кожен засіб пересування. За статистичними даними, основна частка токсичних викидів припадає на режими холостого ходу та постійного навантаження. Тому легкові та вантажні автомобілі у великих містах, виділяючи велику кількість шкідливих речовин, негативно впливають на життєдіяльність людини. Проаналізовано способи зниження токсичності відпрацьованих газів двигунів, серед них переважають засоби нейтралізації а також використовуються і відключення циліндрів. Розглянуто існуючі способи відключення циліндрів двигуна. На сьогоднішній день існує багато способів відключення циліндрів ДВЗ, які дають хороші показники, щодо паливної економії, але недоліком таких систем є низка надійність. Наведено обґрунтовання, що економія палива на холостому ході та при малих навантаженнях, коли відключена частини циліндрів ДВЗ, визначається залежністю індикаторного коефіцієнта корисної дії від зміни навантаження. Наведено процес розрахунку ефективної деактивації циліндрів в багатоциліндровому двигуні та вплив деактивації циліндрів на відносну додаткову витрату палива. Запропоновано метод визначення відносної додаткової витрати палива при деактивації циліндрів на багатоциліндрових двигунах, яка зумовлена роботою стиснення у деактивованих циліндрах до зміни додаткових витрат енергії ДВЗ. Представлений спосіб роботи ДВЗ з частковим та повним відключенням його циліндрів є ефективним способом покращення роботи двигуна. У ході експерименту було виявлено, що метод відключення циліндрів забезпечує зниження токсичності відпрацьованих газів на всіх експериментальних режимах. Найбільший ефект досягається на режимі, що забезпечує максимальні оберти колінчастого валу, розглянуті в даному експерименті (3500 хв-1). На цьому режимі під час роботи двигуна одному циліндрі показники токсичності є найменшими. У ході експерименту було досліджено залежність зміни витрати палива при відключенні його циліндрів на різних частотах обертання колінчастого валу двигуна. Результати вимірювань встановлено, що застосовуваний метод відключення циліндрів забезпечує зниження витрати палива всіх експериментальних режимах. Найбільший ефект досягається при частоті обертання колінчастого валу двигуна, що становить 3000 хв-1. У цьому режимі при відключенні двох циліндрів економія палива становить 1,45 л/год, що становить близько 30 %.