Технічні науки/Транспорт

К.т.н. Кудінов В. І., студент Беженцев Ю.О.

Автомобільно-дорожній інститут

Державний вищий навчальний заклад

«Донецький національний технічний університет»

Прилад для виміру місткості рідкого палива в баку транспортного засобу

Проблема ощадливої витрати палива на транспорті завжди була актуальною. Загальновідомо, що питома витрата палива є інтегральним показником технічного стану транспортного засобу (ТЗ), умов експлуатації, якості керування, а також якості експлуатаційних матеріалів що застосовувались, у тому числі і самого палива. Вимоги до показників якості палива посилюються, тому що від них залежать техніко-експлуатаційні показники роботи ТЗ: ресурс двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ), вартість його технічного обслуговування (ТО), ремонту, екологічні показники і т.д.

В Україні з 01.07.2002 г. уведений до дії новий стандарт на автомобільний бензин (ДСТУ 4063-2001) у якому фракційний склад бензину зміщена у бік більш важких фракцій. Температура перегонки певної частки об'єму бензину збільшена в порівнянні з раніше діючим ДСТ на 10-20^oС. Зроблене це для збільшення виходу бензину з нафти. Негативність цього кроку відзначається в роботі [1], де визначено, що збільшення температури кінця кипіння бензину з 195^оС до 215^оС приводить до збільшення зношування циліндрів ДВЗ в 1,7 – 1,8 рази.

Активну роль у цьому процесі відіграють ароматичні складові бензину, яких досить багато переходить із нафти, що переробляється, а також спеціально вводяться в бензин додатково (бензол, толуол) з метою підвищення октанового числа [2]. Сумарний зміст ароматичних вуглеводнів може перевищувати 50% [3, 4] хоча по нормах ця величина не повинна перевищувати 45%. Обмеження вмісту цих компонентів у паливі також пов’язано з їхньою підвищеною гігроскопічністю, а також здатністю кристалізуватися при підвищеній атмосферній температурі (бензол – t_пл = +5,5 ^oС, ксилол – t_пл = +13,3 ^oС) [4]. Про шкідливість присутності ароматичних вуглеводнів у бензині говорить і той факт, що в авіаційних бензинах вони взагалі повинні бути відсутніми.

Постійний контроль над якістю бензину, що відпускається АЗС, утруднений через незацікавленість у цьому його постачальників і продавців, а також у силу відсутності в споживача (власника ТЗ) яких-небудь засобів виміру. У конструкції ТЗ, у стандартній комплектації, передбачається тільки паливомір кількості палива в баку, точність показань якого дуже низька (±5л). Конструкція цього приладу проста (реохордного типу) і довгі роки не міняється.

Для більш точного визначення кількості заправленого, витраченого палива, та того що залишилося в баку, потрібний більш сучасний прилад. Бажано щоб він був простий, дешевий у виготовленні і міг одночасно з визначенням кількості палива визначати показник фракційного складу. При сучасному рівні розвитку вимірювальної техніки і електроніки, виконати такі виміри і розрахувати потрібні величини, представляється нескладно. А якщо додати до цих вимірів показник виконаної роботи (наприклад, тривалість шляху, км), то можна без труднощів визначити середньозважену питому витрату палива. Реалізувати зазначений спосіб визначення кількості палива в баку, питому витрату і показник якості палива (його щільність) пропонується вбудованим в бак ТЗ приладом, принцип роботи якого пояснюється схемою (див. рис.1).

Суть пропозиції полягає в тому, що для виміру кількості палива в баку ТЗ треба вимірювати вагу і щільність (питому вагу) речовини з подальшим перетворенням вагових параметрів в об'ємні. Додатково, вимірюючи наробіток ТЗ (км або годин), визначається питома витрата палива. Це досягається тим, що до обладнання, яке вміщує датчики, поплавець і покажчик виміру, додатково встановлено три датчики тиску, які розташовані вертикально в центрі паливного бака, в корпусі із кришкою. Датчик наробітку ТС пов'язаний з одометром і електронним модулем, з яким також зв'язані датчики тиску.

У центрі бака 1 (рис. 1) ТЗ вертикально встановлений циліндричний корпус 10 із кришкою 11. У корпусі 10 розташовано три датчики 2, 3, 5 тиску. Датчик 2 закріплений у нижній частині корпуса 10 на дні бака. Датчик 3 жорстко з'єднано з рухливим поплавцем 4 на постійній глибині від поверхні палива. Датчик 5 установлений у верхній частині корпуса 10 під кришкою 11. Розташування корпуса 10 у центрі бака 1 зменшує погрішність виміру під час руху ТЗ.

Додатково на ТЗ установлений датчик 6 наробітку ТЗ і електронний модуль 7, який зв'язаний електропроводкою 12 з усіма датчиками 2, 3, 5, 6 і покажчиком приладу 8. Електронний модуль 7 і всі датчики живляться від джерела електроенергії 9.

Під час наповнення бака 1, або відбору палива з баку, поплавець 4 переміщається в корпусі 10 і підтримує постійне розташування датчика 3 на певній глибині від поверхні палива в баку. Електронний модуль 7 обробляє сигнали від усіх датчиків і видає на покажчик 8 необхідні дані – кількість витраченого палива, залишок палива, кількість заправленого палива, щільність (якість) палива.

Вимір наробітку ТЗ за допомогою датчика 6, який працює від одометра (на схемі не показане), або спідометра ТЗ дозволяє визначити питомі показники витрати палива, наприклад, літрів на 100 км, тим самим дозволяючи аналізувати технічний стан ТЗ, рівень експлуатації ТЗ та інше.

Прилад може використовуватись на транспорті, який працює як складова частина автономного бака рідинного палива, обмеженого об'єму і який може використовуватися в автомобільній, залізничній, сільськогосподарській і іншій техніці.

Кореляційна залежність щільності палива А-92 і його фракційного складу можна визначити за результатами проведених вимірів на АЗС м. Києва [2] – див. рис. 2. Ця залежність очевидна, тому що щільність нафтопродукту залежить від його молекулярної сполуки (бензин – 730…780 кг/м³, гас – 770…820 кг/м³, дизпаливо – 820…850 кг/м³, толуол – 870 кг/м³, бензол – 880 кг/м³). При обводнюванні щільність палива збільшується в порівнянні з нормою.

Рисунок 1 – Принципова схема приладу

Рисунок 2 – Кореляційна залежність щільності палива А-92 і його фракційного складу (вмісту ароматичних вуглеводнів [2])

Література:

1. Bosch. Автомобільний довідник. Переклад з англ. Перше російське видання - М.; ЗАТ КЖИ « За кермом», 2002-896с.

2. Ковтун Г. Пилявский В. Жерновий А. Якість бензину й ресурс двигуна. ж-л Сигнал 11-12’2003р.

3. Бедусенко С. Чорнобривець Ю. Куди течуть бензинові ріки? ж-л Сигнал 2-3’2004р.

4. Васильєва Л.С. Автомобільні експлуатаційні матеріали - Підручник для ВУЗів – М.Транспорт, 1986-279с.