ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 Изучение литературы для выявления концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла 6
1.1 Автомобили: загрязнение окружающей среды,
законодательство о выбросах и последние тенденции 6
1.2 Обзор работы PhD Denis Andrianov «Сведение к минимуму
расхода топлива и выбросов при холодном запуске двигателя, заправленного бензином» 21
1.3 Обзор работы PhD Ajtay, Delia Elisabeta «Модальная модель
выбросов загрязняющих веществ дизельными и бензиновыми двигателями» 34
1.4 Обзор работы PhD Thorsten Hergemoller «Оптимизация
режима работы двигателя и выбросов выхлопных газов при запуске и прогреве бензинового двигателя с наддувом вторичного воздуха» 42
1.5 Обзор работы PhD Markus Schilling «Рабочие стратегии для снижения выбросов в бензиновых двигателях с процессами сгорания с распылителем» 47
Глава 2 Описание экспериментального оборудования 54
ГЛАВА 3 Обзор проведенных экспериментальных исследований с целью
возможности создания концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла 57
3.1 Результаты экспериментальных исследований на УИТ-85 ... 57
3.2 Результаты экспериментальных исследований на ВАЗ-2111 60
Глава 4 Разработки концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 73
Актуальность работы и научная значимость настоящего исследования.
Двигатель внутреннего сгорания также внесет свой вклад в поддержание индивидуальной мобильности в будущем, поскольку диапазон транспортных средств с батарейным питанием значительно ограничен по сравнению с транспортными средствами с двигателем внутреннего сгорания. Кроме того, до сих пор недостаточно прояснен вопрос устойчивого производства и обеспечения необходимой электрической энергией [10; 11]. Даже после более чем 125 лет непрерывного совершенствования автомобилей и различных форм двигателей внутреннего сгорания, особенно поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением, у них все еще есть потенциал для повышения эффективности и снижения выбросов загрязняющих веществ.
Кроме того, важно улучшить отношение к остаточному газу, особенно при сменном режиме работы или в обедненных рабочих зонах, поскольку это недорогой способ снижения содержания оксидов азота. Контроль остаточного содержания газа в камере сгорания является необходимым предварительным условием. В прошлом исследования в этом отношении в основном проводились в области гомогенного воспламенения от сжатия, в основном за счет изменений в клапанной системе. В области обычных гомогенных стехиометрических процессов сгорания вариативность клапанного механизма в основном используется для уменьшения дросселирования в диапазоне частичной нагрузки и для увеличения заряда в диапазоне полной нагрузки [8; 24; 43; 51; 85].
Разработка концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла при современном развитии двигателестроении показывает актуальность данной работы.
Объект исследования.
Бензиновый ДВС с искровым зажиганием.
Предмет исследования.
Концепция низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла.
Целью работы является разработка концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла.
Гипотеза исследования состоит в том, что токсичность в ДВС определяется условиями воспламенения и сгорания смеси в цилиндре двигателя.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. провести обзор проблемных источников и наработать материал для разработки концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла;
2. разработать концепцию низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла.
Методы исследования.
Метод экспериментального исследования, метод статистической обработки результатов эксперимента и моделирования рабочего процесса.
Научная новизна исследования заключается в предложенной концепции низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла.
Личное участие автора состоит в том, что автор принимал непосредственное участие в формировании аналитического обзора по направлению исследований, а также в анализе экспериментальных данных и полученных на основании анализа практических рекомендаций и выводов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течении всего исследования. Его результаты докладывались на следующих конференциях и семинарах:
- на семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» в 2020 и 2021 г.
- международная научно-практическая конференция «Перспективы развития науки и образования», Россия, г. Тамбов, 30 апреля 2021 г.
- опубликована одна научная статья: Волик, Л.К. Влияние угла опережения зажигания на термодинамические характеристики рабочего процесса на примере одноцилиндровой установки УИТ- 85 / Смоленский В.В., Свешников А.Е., Волик Л.К., Воробьева С.В., Гумяров Р.Р., Карадулев А.В. //Научный альманах 2021-N 4¬2(78). С.110-114
На защиту выносятся:
- Концепция низкотоксичной работы бензинового двигателя в условиях городского цикла.
Структура магистерской диссертации.
Диссертации состоит из введения, 4 глав, заключения с основными результатами и выводами, содержит 54 рисунка, 4 таблицы, списка использованных источников (94 источника). Основной текст изложен на 82 страницах.
Рассмотрены основные условия улучшения характеристик бензиновых ДВС в условиях городского цикла, а именно:
- Холодный пуск двигателя требующий предпусковой подогрев каталитического нейтрализатора.
- Использование устройств обеспечивающих рециркуляцию отработавших газов.
- Ускорение процесса сгорания при значительном количестве остаточных газов, это можно реализовать с помощью: увеличение энергии искры зажигания, применения систем наддува, применение активаторов процесса горения, инженерные решения по компоновке камеры сгорания.
Выводы по главе 1
Рассмотрены основные условия улучшения характеристик бензиновых ДВС в условиях городского цикла, а именно:
- Холодный пуск двигателя требующий предпусковой подогрев каталитического нейтрализатора.
- Использование устройств обеспечивающих рециркуляцию отработавших газов.
- Ускорение процесса сгорания при значительном количестве остаточных газов, это можно реализовать с помощью: увеличение энергии искры зажигания, применения систем наддува, применение активаторов процесса горения, инженерные решения по компоновке камеры сгорания.
Выводы по главе 2
Показано что исследовательская установка УИТ-85, и установка на базе ВАЗ-2111 соответствует задачам проводимых исследований. Установка позволяет с высокой точностью оценивать влияние степени сжатия при сохранении прочих параметров работы двигателя на термодинамические параметры рабочего процесса.
Выводы по главе 3
Анализ результатов представленных экспериментальных исследований показал влияние температуры в процессе сгорания на механизмы образования NOx и CO, при учете соотношения воздуха к топливу.
Выводы по главе 4 «Оценка влияния степени сжатия на характеристики протекания процесса сгорания в бензиновом двигателе»
Выявлено, что по температуре и площади стенок в конце завершения сгорания, можно оценивать токсичность по CH, при учете соотношения воздуха к топливу.
Проведенная оценка возможности определения токсичных компонентов по амплитуде ионного тока показала возможность данного подхода при оценке токсичности по NOx и CH. в области смесей с коэффициентом избытка воздуха более 1. А также токсичность по NOx в области смесей с коэффициентом избытка воздуха менее 0.94.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
