Використання газового палива в автотракторній техніці

Одним із способів покращення екологічних показників колісних тракторів є переобладнання їх для роботи на стиснутому природному газі. При цьому зменшення витрати палива та шкідливих викидів такої техніки у транспортному процесі можна досягти раціональним вибором параметрів керування трансмісією та газовим двигуном.
Розроблено методику оцінювання паливної економічності та екологічних показників колісних тракторів, яка дозволила встановити закономірності зміни витрати палива та шкідливих викидів в залежності від параметрів керування трансмісією та газовим двигуном у характерних режимах транспортного процесу та визначити їх доцільні значення.
Уточнено математичну модель руху колісного трактора у їздовому циклі, який імітує транспортний процес, шляхом описання газового двигуна як споживача палива та джерела шкідливих викидів за допомогою поліноміальних моделей, адекватність яких перевірена за критерієм Фішера, та особливостей руху трактора в окремих режимах їздового циклу. Проведено перевірку адекватності математичної моделі руху трактора шляхом порівняння розрахункових та експериментальних значень основних експлуатаційних показників у прийнятому їздовому циклі, зокрема, різниця по витраті палива не перевищує 6,1 %, по часу виконання циклу – 2,7 %.
Переобладнано дизель Д-240 для роботи на стиснутому природному газі з виконанням технічних рішень, які захищені чотирма патентами України на корисні моделі. Показано, що за умови вибору ступеня стискання, який забезпечує ефективну потужність близьку до потужності базового дизеля, в режимах циклу за правилами R 49 ЄЕК ООН, які відображають реальні експлуатаційні умови роботи транспортних засобів досягається зменшення сумарних шкідливих викидів у 1,96 рази при збільшенні еквівалентної питомої ефективної витрати палива на 18,7 %. Дорожні випробування підтвердили роботоздатність колісного трактора з газовим двигуном в експлуатаційних умовах.
З використанням математичної моделі визначено доцільний порядок переключення передач під час розгону колісного трактора з газовим двигуном. Показано, що з використанням рекомендацій щодо доцільного порядку переключення передач можна досягнути зниження витрати палива на 3,9…9,8%.
Визначено доцільні значення параметрів керування газовим двигуном при розгоні колісного трактора. Встановлено, що для досягнення мінімальних питомих викидів шкідливих речовин рекомендується забезпечувати максимальну частоту обертання двигуна, за якої відбувається переключення передач, в діапазоні 1400…1500 хв-1, величину відкриття дросельних заслінок в діапазоні 50…60 % при швидкості відкриття дросельних заслінок, яка не перевищує 75 %/с.
Встановлено доцільні швидкості усталеного руху колісного трактора з газовим двигуном в їздовому циклі в залежності від коефіцієнта дорожнього опору. Зокрема, показано, що досягнути мінімальної питомої витрати палива та мінімальних сумарних викидів шкідливих речовин на дорозі з сухим асфальтобетонним покриттям можливо, реалізуючи їздовий цикл з постійною швидкістю 20…24 км/год, а на сухій ґрунтовій дорозі – з постійною швидкістю 10…13 км/год.
Визначено, що економічний ефект від експлуатації колісного трактора з газовим двигуном на транспортних роботах становить 2782,9 грн за рік, а термін окупності витрат на переобладнання – 3,37 року.