ВВЕДЕНИЕ 7
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 9
1.1 Состояние Российского парка автотранспорта и перспективы его развития 9
1.2 Статистика неисправностей современных МЭС 9
1.3 Система выпуска современных МЭС и конструктивные параметры, диагностические параметры 10
1.3.1 Применение датчиков кислорода в выпускной системе 10
1.3.2 Электромагнитные топливные форсунки 12
1.4 Диагностирование бензиновых двигателей по составу отработавших газов 13
1.4.1 Состав отработавших газов 13
1.4.2 Техническое состояние и токсичность двигателя 13
1.4.3 Диагностика двигателей по составу отработавших газов 13
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА
ИНДИВИДУАЛЬНОГО ГАЗОАНАЛИЗА 15
2.1 Выбор режима нагружения и исследование механических потерь в ДВС 15
2.2 Методы определения мощности механических потерь в ДВС 20
2.2.1 Метод прокрутки 20
2.2.2 Метод измерения выбега 21
2.2.3 Метод индицирования давления в цилиндрах ДВС 22
2.2.4 Метод экстраполяции нагрузочной характеристики (для дизелей) .. 23
2.2.5 Метод последовательного отключения цилиндров 25
2.3 Взаимосвязи параметров токсичности ОГ, с техническим состоянием ДВС 26
2.4 Тепловой расчет исследуемого ДВС 31
2.5 Выбор режимов диагностирования ДВС 48
3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 50
3.1 Программа теоретических и экспериментальных исследований 50
3.2 Описание технологической схемы функционирования и конструктивной компоновки стенда для лабораторных исследований параметров токсичности
отработавших газов 52
3.2.1 Подготовка выпускного коллектора для проведения индивидуального газоанализа 57
3.2.2 Разработка устройства охлаждения отработавших газов в месте забора пробы газоанализатора 58
3.2.3 Имитация состояния износа выпускной системы 59
3.2.4 Догружатель бензинового двигателя ДБД-4 62
3.2.5 Имитация неисправности электромагнитных форсунок 66
3.3 Выбор измерительных средств 67
3.4 Методика экспериментальных исследований 69
3.5 Обработка полученной статистической информации 71
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 73
4.1 Результаты экспериментальных исследований при 20% степени открытия дроссельной заслонки 73
4.2 Результаты экпериментальных исследований при 40 % степени открытия
дроссельной заслонки 80
5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ТЕХНИКО
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 88
5.1 Разработка маршрутной технологической карты процесса диагностирования 88
5.2 Оценка экономической эффективности 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96
В настоящее время загрязнение воздуха стало неизбежной частью современной жизни. Процессы горения, при которых водород и углерод в топливе соединяются с кислородом в атмосфере, можно рассматривать как основной источник загрязнения. Примеси и присадки, содержащиеся в топливе, слишком высокая или слишком низкая температура сгорания, неполное сгорание топлива приводят к образованию токсичных компонентов. Тепловые двигатели являются источником значительного количества выбросов, которые являются химически и термически загрязняющими, они также являются источником шума и вибрации. Известно, что в большинстве стран около 60% загрязнения воздуха вызвано работой транспорта. Транспорт напрямую связан со всеми аспектами проблемы сохранения, поскольку эта отрасль оказывает прямое влияние на окружающую среду через многомиллионный парк автомобилей, локомотивов, кораблей, самолетов, стационарных электростанций, транспортных компаний. Полное сгорание 1 кг дизельного топлива, которое состоит из 87,0% углерода, 12,6% водорода и 0,4% кислорода, дает 3,2 кг CO2 и 1,1 кг H2O. При этом расходуется 3,32 кг атмосферного кислорода, что соответствует 14,3 кг воздуха (при содержании кислорода в воздухе 23,2% по весу). В то же время соотношение и количество загрязняющих веществ, образующихся при работе двигателей, сильно зависит от технического состояния двигателя и исправности его систем зажигания и выпуска отработавших газов.
Загрязнение окружающей среды автотранспортом не только влияет на здоровье людей, но и наносит прямой экономический ущерб. Токсичные вещества, содержащиеся в воздухе, негативно воздействуют на почву, животный и растительный мир (кислотные дожди вызывают гибель лесов, садов, повышают кислотность почв). Наносится ущерб зданиям, сооружениям и различным конструкционным и строительным материалам. При этом значительно ускоряются процессы коррозии металлов. Так, например, в промышленных районах скорость коррозии стали возрастает в 20, а алюминия – в 100 раз по сравнению с сельской местностью.Автомобильный транспорт необходимо рассматривать как индустрию, связанную с производством, обслуживанием и ремонтом автомобилей, их эксплуатацией, производством горючесмазочных материалов, с развитием и эксплуатацией дорожно-транспортной сети.
Из всех отрицательных воздействий, оказываемых двигателями внутреннего сгорания (ДВС) на окружающую среду, наибольший ущерб наносится вредными выбросами в атмосферу.
В связи с вышесказанным целью данной работы является совершенствование процесса диагностики системы зажигания двигателя внутреннего сгорания для выявления неисправностей в работе системы зажигания.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
- Выполнить анализ состояния автотранспортного парка и основных неисправностей;
- Выполнить описание процесса выпуска отработавших газов (ОГ) и провести теоретические исследования;
- Разработать стенд для выполнения индивидуального газоанализа и провести экспериментальные исследования зависимости параметров ОГ от состояния ДВС.
В процессе выполнения данной работы выполнен обзор основных неисправностей системы зажигания и выпуска отработавших газов современных двигателей внутреннего сгорания, а также показана взаимосвязь основных неисправностей системы зажигания и выпуска отработанных газов с параметрами токсичности отработавших газов (содержание в них окиси углерода (СО), углеводорода (СН), кислорода (О2), и двуокиси углерода (СО2)).
В работе рассмотрены методы определения механических потерь в двигателе внутреннего сгорания в результате чего выявлено, что наиболее точными являются методы индицирования давления в цилиндрах и последовательного отключения цилиндров ДВС.
По результатам выполненного в работе теплового расчета для ДВС ВАЗ 21083 составлен его тепловой баланс и определено, что большее влияние на состав отработавших газов и количество выбросов приходится на режимы работы двигателя в переходных процессах.
В соответствии с выявленными в первом разделе работы зависимостями параметров токсичности отработавших газов с основными неисправностями системы зажигания и выпуска отработавших газов разработан испытательный стенд состоящий из ДВС ВАЗ 21083 с модернизированным для забора пробы ОГ коллектором, 4-х компонентного газоанализатора ИНФРАКАР, прибора ДБД-4, обеспечивающего режимы догружения и мотортестера МТ-10, позволяющий производить имитацию неисправностей различных систем ДВС и контролировать параметры ОГ индивидуально для каждого цилиндра.
На разработанном стенде выполнены исследования зависимости токсичности выхлопных газов, определяемых содержанием окиси углерода (СО), углеводорода (СН), кислорода (О2), и двуокиси углерода (СО2) при различных неисправностях системы зажигания и выпуска отработанных газов, подтверждающих сделанные предположения.
