МЕТОДИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ПАЛИВА ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ДИЗЕЛЬНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ

Автор(и)

  • А.В. Савченко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0009-0001-0233-6072
  • П.Б. Кіценко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна http://orcid.org/0009-0003-1580-612X

DOI:

https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.2.12

Ключові 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 двигуна

Анотація

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.

 

Біографії авторів

А.В. Савченко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

канд. техн. наук, старший викладач кафедри двигунів та гібридних енергетичних установок

П.Б. Кіценко , Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

аспірант кафедри двигунів та гібридних енергетичних установок

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

2025-08-15

Номер

Розділ

ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ДВЗ