МЕТОДИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ПАЛИВА ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ДИЗЕЛЬНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.2.12Ключові слова:
дизельне паливо, Common Rail, моніторинг якості палива, бортові сенсори, лабораторний аналіз, цетанове число, густина, в’язкість, діелектрична проникність, NIR-спектроскопія, камертонні сенсори, паливна система, діагностика двигунаАнотація
У статті проведено порівняльний аналіз сучасних лабораторних та бортових технологій контролю якості дизельного палива, що мають критичне значення для забезпечення стабільної роботи систем живлення типу Common Rail в умовах експлуатації. Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення надійності та екологічної безпеки дизельних двигунів на фоні зростаючих вимог до паливної економічності та адаптації до концепції Індустрії 5.0. Метою роботи є систематизація знань про існуючі методи оцінювання якості палива та обґрунтування перспектив використання бортових сенсорних систем як елементу превентивного обслуговування дизельних систем. Основними завданнями є: аналіз стандартних лабораторних методик визначення фізико-хімічних характеристик палива (цетанове число, густина, в’язкість, вміст сірки, FAME, води та ароматичних сполук), огляд існуючих технологій для інтеграції засобів діагностики безпосередньо на борту транспортного засобу, а також оцінка точності, надійності й доцільності таких технологій у практичному застосуванні. У роботі використано методи порівняльного аналізу літературних джерел, стандартів та патентної документації, а також методологію технічної експертизи конструкцій і принципів роботи сенсорних систем. Новизна підходу полягає у комплексному зіставленні можливостей традиційної лабораторної діагностики з результатами, які можуть надавати сучасні бортові сенсори на основі камертона, спектроскопії в ближній ІЧ-області, ультразвукових, MEMS- і діелектричних технологій. Результати дослідження свідчать, що більшість лабораторних методик забезпечують високу точність, але є ресурсозатратними, малопридатними до умов реального часу та не завжди інформативними для швидкого реагування систем керування двигуном. Водночас бортові сенсори продемонстрували здатність з достатньою достовірністю оцінювати ключові фізичні параметри пального — зокрема густину, в’язкість, діелектричну проникність і вміст FAME. Визначено, що найбільш перспективними є системи, що поєднують кілька сенсорних технологій із алгоритмами машинного навчання для побудови повного профілю палива. Встановлено, що саме такі гібридні рішення дадуть змогу адаптувати параметри роботи двигуна під зміни якості палива в реальному часі, знижуючи ризик поломок і зменшуючи токсичність викидів з відпрацьованими газами. У висновках зазначено, що перехід до розширеного використання бортових засобів моніторингу є логічним етапом у розвитку систем живлення дизелів. Рекомендовано активне дослідження та впровадження багатопараметричних сенсорів, що дадуть змогу реалізувати стратегії адаптивного керування двигуном і запобігання пошкодженням паливної апаратури. Запропоновано низку технічних напрямів удосконалення сенсорних систем: підвищення температурної стабільності, самоочищення поверхонь, розширення спектрального діапазону ІЧ-аналізу. Отримані результати можуть мати довгострокове значення в контексті екологізації дизельного транспорту та формування надійних інтелектуальних систем контролю якості палива в енергетичній галузі.
Посилання
Jocanović M. T., Vuković G., Petrović M. et al. Diesel fuel filtration problems with modern common rail injection systems // Vojnotehnički glasnik / Military Technical Courier. – 2017. – Т. 65. – № 4. – С. 968–993.
Saxena P., Pahuja R., Khurana M. S., Satija S. Real Time Fuel Quality Monitoring System for Smart Vehicles // International Journal of Intelligent Systems and Applications. – 2016. – Vol. 8, № 11. – P. 19–26. – DOI: 10.5815/ijisa.2016.11.03.
McCormick R., Ratcliff M., Yanowitz J. et al. Compendium of Experimental Cetane Numbers for Pure Hydrocarbon and Oxygenate Fuels / National Renewable Energy Laboratory (NREL). – 2017. – 89 p. – (NREL/TP‑5400‑67585). – DOI: 10.2172/67585.
Murphy F., McDonnell K., McNulty M. et al. The evaluation of viscosity and density of blends of Cyn-diesel pyrolysis fuel with conventional diesel fuel in relation to compliance with fuel specifications EN 590: 2009 // Fuel. – 2012. – Т. 91. – № 1. – С. 112–118.
Sparks D., Hernandez-Sanchez B., Gonzales R. et al. Dynamic and kinematic viscosity measurements with a resonating microtube // Sensors and Actuators A: Physical. – 2009. – Т. 149. – № 1. – С. 38–41.
Jennerwein M. K., Schonborn M. A., Schwaiger P. R. et al. Quantitative analysis of modern fuels derived from middle distillates – The impact of diverse compositions on standard methods evaluated by an offline hyphenation of HPLC-refractive index detection with GC×GC-TOFMS // Fuel. – 2017. – Т. 187. – С. 16–25.
Torres A., Marquez F., López J. et al. Analysis of the content of fatty acid methyl esters in biodiesel by Fourier transform infrared spectroscopy: method and comparison with gas chromatography // Journal of the American Oil Chemists' Society. – 2020. – Т. 97. – № 6. – С. 651–661.
Scholz E. Karl Fischer titration: determination of water. – Springer Science & Business Media, 2012. – 184 p.
Kowalewska Z., Laskowska H. Comparison and critical evaluation of analytical performance of wavelength dispersive X-ray fluorescence and ultraviolet fluorescence for sulfur determination in modern automotive fuels, biofuels, and biocomponents // Energy & Fuels. – 2012. – Т. 26. – № 11. – С. 6843–6853.
Ng M., Jackler R. K. Early history of tuning-fork tests // Otology & Neurotology. – 1993. – Т. 14. – № 1. – С. 105.
Milpied J., Foulon M., Chevalier J. et al. Applications of tuning fork resonators for engine oil, fuel, biodiesel fuel and urea quality monitoring // SAE International Journal of Fuels and Lubricants. – 2010. – Т. 2. – № 2. – С. 45–53.
Lunati A., Galtier O. Determination of mixture of methanol and ethanol blends in gasoline fuels using a miniaturized NIR flex fuel sensor. – SAE Technical Paper. – 2011. – № 2011-01-1988. – 6 p.
Dobrinski H., Paul D., Steiner T. et al. Combi-sensor for Oil Level and Oil Quality Management. – SAE Technical Paper. – 2008. – № 2008-01-0906. – 8 p.
Sparks D., Chiu W. K., Agrawal A. et al. Monitoring and blending biofuels using a microfluidic sensor // Journal of ASTM International. – 2010. – Т. 7. – № 8. – С. JAI102473. 15. Tat M. E., Van Gerpen J. H. Biodiesel blend detection using a fuel composition sensor // 2001 ASAE Annual Meeting. – American Society of Agricultural and Biological Engineers, 1998. – С. 1–7.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.