на главную

Chevrolet Lanos
ZAZ Chance/Sens

каталог з/ч    

Устройство  |  Эксплуатация  |  Двигатель  |  Трансмиссия  |  Ходовая  |  Рулевое  |  Тормоза  |  Электрика  |  Кузов |  Электросхемы

Ланос на биотопливе

           


В настоящее время в мире достаточно широко используются различные виды альтернативного биотоплива в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Одним из видов такого топлива является биотопливо, содержащее этанол. Ассортимент сырья для производства этанола для данного вида топлива достаточно широк. Это могут быть отходы производства, например, отходы производства сахара. Также в качестве сырья используются выращиваемые растительные культуры, такие как кукуруза, сахарный тростник, рис и многие другие.

Топливо, содержащее этанол, маркируется определенным образом. Буква Е в начале маркировки означает, что топливо содержит этанол. Цифра, которая следует за буквой Е, указывает на процентное содержание этанола в топливе. Например,топливо, маркированное как Е 10, содержит 10 % этанола, Е 85 это топливо с 85% содержания этанола. В Украине проводились испытания многокомпонентного экспериментального топлива Е 85 на серийном автомобиле с серийным бензиновым мотором. Некоторые фрагменты испытаний этого топлива стали основой материала для данной статьи.

Сначала давайте вспомним некоторые важные, с точки зрения работы двигателя внутреннего сгорания, физические и химические свойства этанола. Химическая формула этанола С2Н5ОН (рис. 1.). Это ни что иное как этиловый спирт. Справочники нам сообщают, что температура плавления этанола + 1 14,3°, кипения +78,4°, вспышки + 13,2°, температура воспламенения + 18,6° по Цельсию. Может возникнуть вопрос: в чем отличия температуры вспышки от температуры воспламенения? Здесь под температурой вспышки этанола следует понимать ту минимальную температуру, при которой этанол в воздушной среде вспыхивает при действии источника зажигания. Однако эта температура не обеспечивает образования достаточного количества паров этанола, и после окончания действия источника зажигания процесс горения прекращается. Температура воспламенения этанола несколько выше, чем температура вспышки,

и процесс парообразования при температуре воспламенения проходит интенсивней настолько, что при воздействии источника зажигания этанол воспламеняется, и процесс горения этанола в воздушной среде продолжается после окончания действия источника зажигания. Здесь следует обратить внимание на достаточно высокую температуру воспламенения этанола по отношению к бензину. Бензин как смесь углеводородов, приготавливаемой для зимней эксплуатации автомобилей, имеет температуру воспламенения порядка минус 20° Цельсия и ниже. Практика показала, что надежный пуск холодного двигателя без задержек на топливе, содержащем этанол в больших количествах, например, на топливе Е 85, возможен после длительной остановки двигателя, когда температура двигателя практически уравнивается с температурой окружающей среды (до температуры + 10° С) (рис. 2.). При этой температуре топливовоздушная смесь успевает быстро нагреться под воздействием сжатия на такте сжатия в цилиндрах двигателя до температуры воспламенения, и температура деталей цилиндропоршневой группы и другие детали двигателя не способны понизить температуру разогревшейся в результате топливовоздушной смеси ниже температуры воспламенения. При температурах окружающей среды ниже +10 ° С происходит увеличение отрезка времени нагрева топливовоздушной смеси до температуры воспламенения. Требуется несколько тактов сжатия, чтобы разогрелись детали цилиндропоршневой группы, и баланс отбора тепла и разогрева топливовоздушной смеси достиг желаемой температуры воспламенения смеси, что, в свою очередь, требует более длительной прокрутки стартером двигателя для достижения пуска двигателя. При температуре близкой к +6° С пуск значительно затруднен. Следовательно, при эксплуатации автомобиля на топливе со значительным содержанием этанола при низких температурах необходимо предпринять дополнительные меры для обеспечения пуска холодного двигателя. Арсенал этих мер достаточно разнообразен. Простейший применение имеющихся в продаже специальных средств для улучшения холодного старта двигателя. На испытываемом Lanos (рис. 3.) была установлена дополнительная специальная с широким конусом распыла пусковая форсунка во впускной коллектор. Предполагалось отработать систему, в которой по отдельному каналу подавался этанол к пусковой форсунке через дополнительный подогреватель во время холодного пуска двигателя. Также был опробован довольно простой способ пуска холодного двигателя: 5-кубовый шприц, заполненный бензином, впрыскивался во впускной коллектор непосредственно перед пуском. После чего двигатель легко "подхватывал" и устойчиво работал на Е 85.

Далее рассмотрим несколько параметров этанола как топлива для двигателя внутреннего сгорания с точки зрения результата воздействия каждого из этих параметров неэффективность работы двигателя. Предлагается рассмотреть следующие параметры: теплотворная способность этанола, массовое отношение воздуха и этанола при стехиометрическом составе смеси, наличие атома кислорода в молекуле этанола, октановое число. Теплотворная способность этанола ниже, чем у бензина, что отрицательно влияет на эффективность работы двигателя внутреннего сгорания как тепловой машины. Также имеется существенная разница в массе этанола по отношению к массе воздуха для стехиометрического состава смеси. 9,6 кг воздуха к 1 кг этанола против 14,7 кг воздуха к 1 кг бензина, что, в свою очередь, увеличивает потребление количества топлива двигателем на этаноле. Теперь о параметрах этанола, которые оказывают положительное влияние на эффективность работы двигателя внутреннего сгорания. Существенным является наличие атома кислорода в молекуле этанола. Этот кислород увеличивает наполнение цилиндров окислителем топлива. При работе на этаноле цилиндры дополнительно наполняются кислородом вместе с поступающим через форсунки топливом. Причем перемешивание топлива и окислителя в случае с этанолом более равномерное, чем на бензине, так как каждая молекула этанола содержит атом кислорода. Это свойство этанола приводит к более полному и симметричному сгоранию молекулы этанола, что делает возможным несколько понизить порог обеднения состава смеси на этаноле по отношению к бензину на режимах малой нагрузки на двигатель.




К положительным свойствам этанола относится высокое октановое число. Биоэтанол с массовым содержанием основного компонента 99,8% именно такую высокую чистоту очистки предполагает технология производства, разработанная предприятием Техинсервис, имеет октановое число, измеренное по исследовательскому методу, порядка 132 единицы. При этом крайне желательна коррекция карт зажигания с тенденцией в сторону более ранних моментов по нагрузке и оборотам двигателя по отношению к бензину А 95. Практика испытаний топлива Е 85 на Lanos 1,5 показала, что полученный суммарный результат действия всех свойств этанола как основного компонента и действия свойств других компонентов, входящих в состав топлива Е 85 при оптимальной настройке параметров топливоподачи и зажигания таков, что значения величин мощности и крутящего момента стандартного бензинового двигателя, испытываемого Lanos, получился не ниже, а на некоторых участках характеристики выше, чем на бензине А95. При этом эксплуатационный расход топлива на Е 85 в смешанном режиме (город-трасса при одинаковых условиях) увеличился в среднем на этаноле порядка 15% по отношению к расходу на бензине. Если использовать двигатель со степенью сжатия, повышенной до величины, оптимальной для топлива с высоким процентным содержанием этанола, разница в количественном потреблении бензина и этанола практически может быть сведена к нулю. И противоположный результат: двигатель с низкой степенью сжатия, например, под топливо А-76, будет неэффективным и прожорливым на топливе с высоким процентным содержанием этанола.

Далее о настройках параметров электронной системы управления двигателем под топливо на основе этанола на примере Lanos 1,5 8V с блоком управления от Delco-KDAC, код программного обеспечения ZXJN. Это система управления бензиновым двигателем под нормы EURO 2, в своей комплектации имеющая датчик кислорода. По показаниям этого датчика в системе вычисляется текущий и долгосрочный коэффициенты коррекции топливоподачи. То есть это самообучающаяся система по топливоподаче. При проведении испытаний было интересно узнать, как поведет себя система управления двигателем, да и сам двигатель, если сменить бензин на топливо Е 85 и все настройки блока управления оставить, как есть на серийном автомобиле. Сначала после затрудненного пуска двигатель неустойчиво работал на холостом ходу. Холодный двигатель не развивал мощность. После прогрева и самообучения холостой ход стал устойчивым. При этом диапазона адаптации на низких оборотах и малых нагрузках и нединамичной манере езды (аддитивная составляющая) было достаточно, чтобы система привела состав смеси к стехиометрическому. Если проехать пару десятков километров после дальнейшей адаптации на повышенных оборотах и переходных режимах автомобиль, по субъективным ощущениям, вел себя удовлетворительно. Возможно, этот бюджетный вариант адаптации данного автомобиля к Е 85, принимая во внимание нулевые материальные затраты, устроит некоторое количество владельцев данного авто. Основных причин успешной, на первый взгляд, адаптации к Е 85 две. Во-первых, бензиновые форсунки, установленные заводом-производителем на данном Lanos, с существенным запасом по производительности, и поэтому система на бензине работает на импульсе впрыска, длительностью порядка 1.3 миллисекунды и менее на холостом ходу и малых нагрузках. Во-вторых, диапазон адаптации топливоподачи на данном Lanos с блоком управления KDAC ZXJN имеет довольно широкий диапазон.

При подключении сканера и анализе полученных данных выяснилось, что не все так просто и хорошо. Плохо оказалось то, что при динамичной езде текущий коэффициент коррекции топливоподачи изменял свои значения в достаточно большом диапазоне. Это свидетельствовало о том, что обучение по топливоподаче не нормализует большое количество точек мгновенных значений величин топливоподачи в зависимости от оборотов и давления во впускном коллекторе, и они далеки от оптимальных. При этом после изменения режима работы двигателя по оборотам и нагрузке не обеспечивается быстрая установка нужных мгновенных значений топливоподачи. То есть стало ясно, что открывается перспектива для создания оптимальной характеристики управления впрыском на этаноле.

Для нахождения значений оптимальных точек, формирующих характеристику топливоподачи, на данном Lanos было установлено дополнительное оборудование. Так, например, был установлен контроллер, выполняющий функцию записывающего устройства, подключаемого к ПК с установленной терминальной программой. С его помощью производилась запись с дополнительно установленного широкополосного датчика кислорода для получения данных о мгновенных значениях состава смеси. Также на данный Lanos были установлены дополнительный датчик температуры отработавших газов, дополнительный датчик температуры масла, охлаждающей жидкости и дополнительный датчик давления во впускном коллекторе. В связи с тем, что на данном Lanos не предусмотрен датчик детонации в серийной комплектации автомобиля, был установлен датчик детонации, с помощью которого производился контроль шумов двигателя. Во время заездов для сравнения мощности и крутящего момента на А95 и Е85 использовался портативный прибор Sprint SG2 (рис. 4.), с помощью которого измерялись эти показатели.

Прежде чем перейти к выполненному тюнингу электронного блока управления двигателем испытываемого Lanos, рассмотрим несколько другой способ адаптации управления впрыском под этанол: с помощью установки так называемого Flex Тек устройства. При этом способе адаптации имеется возможность быстро адаптировать довольно много моделей бензиновых автомобилей, на которых тюнинг электоронных блоков управления двигателем проблематичен. Монтируется это устройство в создаваемый разрыв цепи управления бензиновыми форсунками. Задача этого устройства увеличить длительность импульса впрыска топлива, тем самым увеличить количество впрыскиваемого топлива при работе двигателя на этаноле. Это устройство по решению возложенной задачи схоже с устройствами, применяемыми на автомобилях с газобаллонным оборудованием четвертого поколения. На данном Lanos испытывалось одно из таких устройств как устройство простой и быстрой адаптации автомобиля под этанол. Согласно инструкции по установке, это устройство монтировалось в моторном отсеке. В устройстве предусмотрена возможность работы в трех режимах. Первый, так называемый, "bypass" режим. Это режим "обход", при котором длительность впрыска не изменяется, режим для езды на бензине. Два других режима это режимы, создающие работу форсунок с двумя различным по величине фиксированными коэффициентами умножения длительности впрыска. Переключение режимов выполняется с помощью трехпозиционного переключателя, расположенного в корпусе этого устройства. Это было простейшее устройство, в котором не формировалась оптимальная характеристика во множестве точек по топливоподаче. Основные недостатки адаптации с помощью такого простейшего Flex Тек исходят и этого, что здесь мы имеем всего лишь умножитель длительности впрыска со всеми вытекающими последствиями: нет оптимальной характеристики управления ни по топливоподаче, ни по моментам зажигания при езде на этаноле. Эти недостатки отражаются отрицательным образом на экономичности и приемистости адаптированного данным методом автомобиля под этанол. Для более качественной адаптации необходимо более сложное устройство, в котором формируется множество мгновенных значений топливоподачи, характерных именно для этанола.

Окончательным вариантом адаптации данного Lanos под этанол стал тюнинг электронного блока управления (рис. 5, 6). Этот метод, на мой взгляд, наиболее приемлемый для данной модели автомобиля в данной комплектации. Тюнинг коснулся двух составляющих. Первая это "железо". Устройство постоянной памяти,которое не предусматривало возможность многократного перепрограммирования, было заменено на многократно программируемое с дополнительным созданием технической возможности простого и надежного переключения двух программ. Вторая это откатка и калибровка параметров управления двигателем на топливе Е 85, что, в конечном итоге, дало возможность запрограммировать память электронного блока управления двигателем двумя программами-под А 95 и Е85. Переключение программ производилось переключателем, позволяющем переключать программы с рабочего места водителя. Данный способ достаточно известен и долго применяется, дает хорошие результаты, так как позволяет осуществлять управление параметрами впрыска, зажигания и другими, учитывая все множество мгновенных значений параметров, зависящих от оборотов двигателя, давления воздуха во впускном коллекторе, положения педали газа, температуры двигателя и др. для каждого из видов топлива индивидуально.

В связи с особой значимостью, не могу не коснуться темы антикоррозийных свойств топлива. По своим химическим свойствам чистый этанол с процентным содержанием основного компонента 99,8% имеет рН равный 7,2 7,4. Вспомним, что вещества, имеющие показатели рН меньше 7,0, имеют кислотные свойства, а вещества с рН больше 7,0 щелочные. Чем меньше рН вещества отличается от величины 7,0, тем в меньшей степени щелочные или кислотные свойства проявляет это вещество. Следовательно, этанол 99,8% с рН 7,2 7,4 проявит себя как слабая щелочь. Топливо Е 85 это многокомпонентное топливо, в состав которого введены вещества, задача которых нейтрализовать антикоррозийные свойства топлива, а также понизить температуру фазовой нестабильности топлива, температуру, при которой топливо начинает разделяться послойно на составляющие компоненты (рис. 7).

В заключение этой статьи чисто субъективные положительные ощущения о поездках на Lanos, когда в качестве топлива использовалось Е 85 просто как от водителя со стажем, который имеет немалый опыт вождения автомобиля Lanos. Положительные: при настройке можно получить очень яркие "низы", ярче, чем на бензине. Свечи стали чистые абсолютно. Никаких пробоев изоляторов, как при действии ферроценов в бензине, просто невозможно. Форсунки чистить если и придется, то не в этой жизни, а если и в этой то не из-за этанола в топливе...Запахи из выхлопной трубы и из-под капота хоть закусывай...

Может ли биоэтанол как экологически чистоетопливо стать реальной альтернативой бензину? Можно ли расценивать биоэтанол как топливо, способное существенно уменьшить импорт нефтепродуктов в Украину? Возможно ли, что производство сырья для биотоплива поможет сельскому хозяйству и сельскому населению Украины? Возможно ли, что биоэтанол, благодаря его качеству и цене, будет интересен потребителю? Вопрос за ценой, качеством, рынком и государственной поддержкой, а также за готовностью бизнесменов и политиков? Возможно, если все это заработает на пользу такого явления в Украине, как альтернативное биотопливо, тогда это топливо будет способно материализоваться в реальный, качественный, по интересной для потребителей цене продукт, продающийся на АЗС в Украине?

Виктор ГУБРИЙ


             









Меры безопасности
Советы и регламент ТО
Безопасное вождение
Возите с собой всегда !
Дальние поездки
Как обкатывать
О Гарантии
Перед поездкой
Ремонт прокола колеса и маркировка шин
Заправка топливом
Замена топливного фильтра
Доливка моторного масла
Замена моторного масла
Доливка масла в КП
Замена ремня генератора
Замена ремня кондиционера
Выбор тормозных колодок
Виды свечей зажигания
Как использовать домкрат
Гидравлический домкрат
Буксир
Как ездить на буксире
Настройки для топлива
С шипами или без ?
О зимних шинах
Балансировка колёс
Дефекты шины "грыжа"
Покупка запчастей и сервис
Ланос на биотопливе
О газификации автомобиля
Зимняя эксплуатация
Замена аккумулятора
Замок-блокиратор
Как отвернуть ржавые болты
Статья о двигателях
Неустойчивый ход машины
Вопросы по эксплуатации
"Детские болезни" Ланоса
Ланос с АКП
Ланос с 16 кл. двигателем
Донинвест Ассоль и Орион
Вред от перегрузки машины