Аннотация 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Анализ состояния вопроса 8
1.1 Особенности сгорания ТВС при добавке водорода 9
1.2 Обзор иностранных источников по теме бакалаврской работы 10
2 Тепловой расчет двигателя 22
3 Тепловой баланс двигателя 35
4 Кинематический расчет 37
5 Динамический расчет двигателя 38
6 Безопасность и экологичность бакалаврской работы 44
7 Специальная часть 47
7.1 Оценка влияния добавки водорода в ТВС на эффективность процесса сгорания 47
7.2 Оценка влияния добавки водорода в ТВС на снижение токсичности ОГ 50
7.2.1 Влияния добавки водорода в ТВС на концентрацию несгоревших углеводородов в ОГ 50
7.2.2 Влияния добавки водорода в ТВС на концентрацию оксидов азота в ОГ 51
Заключение 53
Список использованных источников 54
Приложение А 56
Приложение Б 74
Приложение В 76
Регулярное ужесточение законодательных требований к выделению автомобилями вредных веществ служит стимулом для постоянных исследований в этом направлении. Основными токсичными компонентами продуктов сгорания являются оксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (СН), оксиды азота (NO). Наиболее сложен комплекс мер, направленных на снижение выделения СН, как продукта неполного сгорания, совместно с оксидами азота. Поэтому снижение токсичности при соблюдении современных норм образования углеводородов и оксидов азота в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) весьма актуально.
В современном автомобилестроении существуют различные тенденции решения проблем экологической безопасности. Разрабатываются автомобили с электроприводом, однако в настоящее время электропривод, как силовой агрегат автомобиля, не заменит традиционный ДВС в силу недостаточного уровня потребительских качеств. Применение альтернативных топлив не решает полностью проблем токсичности автомобильных двигателей и сдерживается проблемами, связанными с инфраструктурой и дороговизной этих технологий. Широко распространенные системы каталитической нейтрализации ОГ с использованием благородных металлов являются дорогостоящими и снижают эффективность работы двигателя.
Наиболее эффективные методы снижения токсичности ДВС связаны с комплексным воздействием как на рабочий процесс, т.е. непосредственно на причины образования токсичных веществ, так и направленные на очистку выхлопных газов. Такие способы связаны с осуществлением рабочего процесса на бедных смесях при различных способах интенсификации сгорания и сохранении эффективности. В частности, применением добавок водорода в бензино-воздушную смесь. Этот способ не требует значительного усложнения конструкции автомобиля и не ухудшает безопасность.
В дипломном проекте спроектирован новый автомобильный бензиновый двигатель с добавкой 5% водорода в ТВС со степенью сжатия 10,5 и составом смеси на основных режимах работы а=1,05 выполняющий нормы ЕВРО-4. Проведены основные расчеты двигателя, а именно, тепловой без водорода для а=1 и е=10,5, и с добавкой 5% водорода, кинематический, динамический, проведена оценка влияния добавки водорода в ТВС на эффективность процесса сгорания и токсичность отработавших газов.
Получено в спроектированном двигателе с добавкой 5% водорода со степенью сжатия 10,5 и составом смеси на основных режимах работы а=1,05:
• минимальный удельный эффективный расход топлива 218 г/кВт*ч, в среднем его снижение по сравнению с базовым составило 18-20%;
• максимальную мощность при номинальных оборотах n=5600 мин-1 58 кВт;
• снижение токсичности в отработавших газах по несгоревшим углеводородам (СН), оксидам углерода (СО) и оксидам азота, также произойдет снижение на 20% выбросов парникового газа СО2.
В разделе «Безопасность и экологичность проекта» показано что, спроектированный двигатель выполняет нормы по ограничению токсичности отработавших газов автотранспортных ДВС ОСТ 37.001.234-84 согласно правилам ЕЭК ООН (N 24 , N 49 , N 83 , N 96), а также ГОСТ Р 52231-04 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения» согласно правилам ЕЭК ООН №51. Также произведен анализ требований по взрывопожароопастности автомобильного двигателя.
