Анализ процессов парообразования в топливном баке автомобиля. Новое уравнение для определения количества испарений

Введение (постановка задачи и актуальность). Выбросы углеводородов в результате испарения топлива в топливном баке вносят значительный вклад в общее количество выбросов вредных веществ от автомобилей, оснащённых двигателями с искровым зажиганием. Для выполнения установленных норм по ограничению выбросов углеводородов в результате испарения на всех современных автомобилях применяются системы улавливания паров топлива, выбор оптимальных параметров которых требует наличия математических моделей и методик для их определения.

Цели исследований: разработать модель процессов генерации паров в топливном баке автомобиля и методологию определения основных количественных параметров паровоздушной смеси.

Методология и методы. Выполнен анализ процессов генерации паров в топливном баке. Показано, что масса углеводородов, генерируемых в паровом пространстве, прямо пропорциональна его объёму и не зависит от количества топлива в баке.

Результаты и научная новизна. Получены новые аналитические зависимости количества испарений от давления насыщенных паров, барометрического давления, начальной температуры топлива и нагрева топлива во время стоянки.

Практическая значимость. Получена формула для оценки температуры начала кипения бензина в баке в зависимости от высоты над уровнем моря и испаряемости бензина, определяемой давлением насыщенных паров. Используя новые уравнения, выполнен анализ парообразования в реальных ситуациях (стоянка, холостой ход, заправка, взрывоопасная концентрация паров).

1. Григорьев М. А., Желтяков В. Т., Тер-Мкртичьян Г. Г., Терёхин А. Н. Современные автомобильные двигатели и их перспективы // Автомобильная промышленность. - 1996. - № 6. - С. 10-14.

2. Saykin A. M., Ter-Mkrtichyan G. G., Karpukhin K. E., Pereladov A. S., ZhuravlevA. V., Yakunova E. A. Air quality within vehicles // Russian Engineering Research. - 2017. - Vol. 37. - No. 5. - P. 424-427.

3. Гуреев А. А. Химмотология: учебник для вузов / А. А. Гуреев, И. Г. Фукс, В. Л. Лашхи. - М.: Химия, 1986. - 367 с.

4. Гуреев А. А., Камфер Г. М. Испаряемость топлив для автомобильных двигателей. М.: Химия, 1982. - 264 с.

5. Тер-Мкртичьян Г. Г., Микерин Н. А., Главизнин В. В., Балашов Д. Ю., Арабян М. Е. Энергетическая модель термодинамической системы «топливный бак автомобиля». Процессы нестационарного теплообмена при постоянной массе топлива // Труды НАМИ. - 2020. - № 4 (283). - С. 82-93. DOI: 10.51187/0135-3152-2020-4-82-93.

6. Wade D. Factors Influencing Vehicle Evaporative Emissions // SAE Paper 670126, 1967.

7. Reddy S. Prediction of Fuel Vapor Generation From a Vehicle Fuel Tank as a Function of Fuel RVP and Temperature // SAE Technical Paper 892089, 1989, https://doi.org/10.4271/892089.

8. Reddy S. Understanding and Designing Automotive Evaporative Emission Control Systems // SAE Technical Paper 2012-01-1700, 2012, http://doi.org/10.4271/2012-01-1700.

9. Кутенёв В. Ф., Тер-Мкртичьян Г. Г., Зленко М. А. Пути повышения топливной экономичности автомобильных двигателей на режимах частичных нагрузок // Труды НАМИ. - 1988. - № 203. - С. 7-19.

10. ГОСТ 32513-2013. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия. - Введ.2015-01-01. - М.: Стандартинформ, 2019. - 15 с.