Введение 3
ГЛАВА 1 Критический обзор известных источников по проблеме снижения токсичности по продуктам неполного сгорания 5
1.1 Механизм образования продуктов неполного сгорания в поршневых ДВС с искровым зажиганием 5
1.2 Методы снижения концентрации продуктов неполного сгорания в условиях ДВС с искровым зажиганием 12
1.3 Применение добавки водорода для снижения концентрации продуктов неполного сгорания в отработавших газах ДВС с искровым зажиганием 14
1.4 Возможности получения и применения добавки водорода в углеводородное топливо для повышения эффективности процесса сгорания и снижения токсичности ОГ 17
1.5 Перевод иностранных источников по теме исследования 23
1.6 Заключение по первой главе постановки проблемы исследования 61
ГЛАВА 2 Оборудование, использованное в эксперименте 62
2.1 Описание одноцилиндрового двигателя УИТ-85 62
2.2 Описание двигателя ВАЗ с изменяемой степенью сжатия 65
2.3 Выводы по второй главе 66
ГЛАВА 3. Результаты экспериментов и их анализ 67
3.1 Результаты экспериментального исследования по выявлению влияния добавки водорода на СН и СО в отработавших газах 67
3.2 Влияние добавки водорода на концентрацию СН в ОГ 78
3.3 Влияние добавки водорода в на концентрацию угарного газа в отработавших газах ДВС с искровым зажиганием 82
Основные результаты и выводы 86
Список использованных источников 87
Актуальность работы. Для уменьшения вредного воздействия двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на окружающую среду необходимо постоянное совершенствование его конструкции, направленное на снижение эмиссии вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу с отработавшими газами (ОГ). Современные исследования в этой области в основном направлены на поиски способов эффективной работы двигателя на бедной топливно-воздушной смеси (ТВС), благодаря чему достигается снижение токсичности ОГ и повышается топливная экономичность двигателя. Однако при этом встречается ряд трудностей, в числе которых невозможность количественного прогнозирования эмиссии вредных веществ для определенного режима работы двигателя ввиду отсутствия в литературе соответствующих расчетных зависимостей и доступных по цене методов и алгоритмов определения токсичности транспортных ДВС.
Целью работы является снижение токсичности в ДВС с искровым зажиганием по продуктам неполного сгорания за счет применения водорода, как активатора горения, в том числе и на режимах глубокого дросселирования.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. выявить особенности изменения концентрации продуктов неполного сгорания в ДВС с искровым зажиганием при добавке водорода в качестве активатора горения.
2. выявить возможности воздействия на рабочий процесс позволяющие снизить токсичность по продуктам неполного сгорания, в том числе и на режимах глубокого дросселирования.
Объект исследования: ДВС с искровым зажиганием.
Предмет исследования: образование продуктов неполного сгорания в отработавших газах ДВС с искровым зажиганием.
Методы исследования. Применялись метод экспериментального анализа, включающий в себя стендовые испытания на одноцилиндровой исследовательской установке УИТ-85 и двигателе ВАЗ-2111, методы эмпирического анализа и статистическая обработка данных.
Достоверность полученных результатов исследования обусловлена большим объемом экспериментов, применением методов статистической обработки данных.
Научная новизна исследования
Определено влияние физико-химических свойств углеводородовоздушной топливной смеси на условия повышения экологичности работы двигателя по продуктам неполного сгорания.
Практическая значимость работы:
Результаты исследований особенностей влияния добавок водорода в бензовоздушную смесь на токсичность отработавших газов по продуктам неполного сгорания.
На защиту выносятся:
1. Экспериментальные данные, по влиянию добавки водорода на токсичность отработавших газов по продуктам неполного сгорания.
2. Закономерности изменений условий сгорания углеводородного топлива обеспечивающие снижение токсичности по продуктам неполного сгорания.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» ТГУ, а также на конференции, в 2016-17 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 37 наименований. Работа изложена на 91 страницах машинописного текста, 0 приложениями, иллюстрированного 2 таблицей и 27 рисунками, общий объем составляет 91 страницы.
Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. Добавка водорода в бензовоздушную смесь снижает токсичность по СН при полностью открытом дросселе на 15-25%, а на режиме ХХ на 50-60%. При этом минимум по токсичности смещается в область бедных смесей при полностью открытом дросселе на УИТ-85 до а = 1,38, а на режиме ХХ ВАЗ-2111 до а = 1,8.
2. Также добавка водорода в бензовоздушную смесь снижает токсичность по СО на бедных смесях на 50%, при этом снижение токсичности в области богатых и стехиометрических смесей незначительно.
3. Показано снижение концентрации углеводородов, в отработавших газах примерно в два раза за счет применения добавки водорода снижается количество пропусков зажигания и увеличивается равномерность циклов на режиме холостого хода.
