ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА 10
1.1 Общие положения 10
1.2 Образование токсичных веществ отработавших газов дизелей 15
1.3 Обзор конструктивных и регулировочных параметров двигателя, влияющих
на экологические показатели 18
1.4 Обзор программных комплексов моделирования рабочего процесса
дизеля 24
1.5 Выводы по первой главе 31
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ТРАНСПОРТНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
2.1 Анализ влияния конструктивных элементов энергетических установок на
экологичность 32
2.2 Пути снижения выбросов вредных веществ в отработавших газах 32
2.3. Формирование экологических показателей энергетических установок транспортного назначения 46
2.4 Выводы по второй главе 48
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ 53
Список литературы 54
Энергетические установки транспортного назначения по токсичным выбросам занимают первое место среди всех видов транспорта. Всего насчитывается свыше 650 миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). За последние 50 лет их количество увеличилось более чем в 12 раз. Выбросы от автомобильного транспорта в России составляют около 20 млн. тонн в год. Отработанные газы ДВС содержат более 200 наименований вредных веществ, в том числе и канцерогенных. Очевидно, пока имеется топливо нефтяного происхождения, рост автомобильного парка с традиционными двигателями будет продолжаться. Такое количество вредных веществ наносит вред здоровью человечества и всей окружающей среде.
Актуальность темы. Ужесточение экологического законодательства по выбросам вредных веществ с отработавшими газами (ОГ) заставляет разработчиков и производителей двигателей искать новые решения организации эффективного рабочего процесса (РП). Сложность решения данной задачи заключается во множестве факторов, влияющих на протекание внутрикамерных процессов, автомобильные дизели эксплуатируются в широком диапазоне изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала (КВ), которые существенно влияют на протекание процессов смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре. Применение многофазового впрыска топлива является одним из эффективных средств снижения эмиссии токсичных веществ в дизеле. Организация равномерного распределения топлива в объеме камеры сгорания (КС) способствует увеличению центров самовоспламенения и горения, тем самым снижается неравномерность температурного поля и уменьшается количество высокотемпературных зон в КС.
Максимальное снижение содержания токсичных компонентов в ОГ ДВС - основная задача двигателестроения. В решении данной задачи видны следующие тенденции:
а) для двигателей с искровым зажиганием - это использование впрыскивания топлива во впускной трубопровод или непосредственно в камеру сгорания, а также наличие нейтрализаторов отработавших газов;
б) для дизелей - это повышение давления впрыскивания топлива в камеру сгорания, использование турбонаддува с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха, рециркуляция с охлаждением и нейтрализацией ОГ, впрыск раствора мочевины [31].
Данные мероприятия позволяют выполнять требования экологических норм. Однако полностью избавиться от вредных выбросов ДВС практически невозможно. Поэтому исследуются альтернативные варианты разработок. К ним можно отнести двигатель с водородным топливом, электромобили, гибридные схемы моторов.
Уменьшение токсичности дизелей с непосредственным впрыском топлива одна из острейших проблем двигателестроения. Совершенствуется рабочий процесс, внедряются более сложные электронные системы управления его параметрами. В итоге: это всегда комплекс мероприятий, основной целью которых является выполнение законодательных требований в области экологической безопасности дизелей. Дизели с непосредственным впрыском топлива являются, как правило, весьма проблемными с экологической точки зрения, однако они имеют наибольшее распространение.
Для выполнения экологических стандартов на этих двигателях используется дорогостоящая аккумуляторная система топливопитания. Требуемое стандартами содержание оксидов азота обеспечивают системы рециркуляции ОГ и впрыска раствора мочевины. Выбросы продуктов неполного сгорания обеспечиваются каталитическими нейтрализаторами ОГ и противосажевыми фильтрами. В результате применения данных средств усложняется конструкция дизеля, что приводит к его удорожанию, повышению стоимости обслуживания и ремонта.
Поэтому необходимы работы направленные на более углубленное изучение рабочих процессов, которые могли бы без существенного удорожания дизеля удовлетворять экологическим стандартам.
В связи с этим представляют интерес изучения направлений исследований для обеспечения экологических показателей двигателей. Ввиду перечисленных факторов настоящую работу можно считать актуальной.
Цель работы. Обосновать направления исследования для обеспечения экологических показателей энергетических установок транспортного назначения.
Задачи работы.
1. Провести анализ способов обеспечения нормативных требований экологических показателей.
2. Обосновать направления исследования для обеспечения экологических показателей автотракторных дизелей.
3. Систематизировать основные показатели энергетических установок транспортного назначения с учётом требований стандарта по токсичности и требований потребителя.
Методы исследования. Теоретический метод исследования направлений для обеспечения экологических показателей энергетических установок транспортного назначения. В работе проведены аналитические исследования технико-экономических и экологических показателей серийных и новых конструкций автомобилей с целью снижения выбросов ВВ с ОГ.
Научная новизна. Обобщение направлений научных исследований для обеспечения законодательных требований по токсичности, учитывая потребительские характеристики энергетических установок транспортного назначения.
Практическая значимость работы заключается в обосновании применения в энергетических установках систем обеспечения экологических показателей качества. Предложенные рекомендации могут быть внедрены в конструкции новых, а также выпускаемых в настоящее время энергетических установках транспортного назначения.
Достоверность результатов. Обоснованность теоретических положений работы подтверждена экспериментальными исследованиями, отраженными в работах других авторов по данной теме.
Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, содержащих теоретический и практический материал, выводами и заключением по работе, списка литературы. Работа изложена на 57 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 45 наименований.
По результатам проведенных аналитических и экспериментальных исследований сделаны общие выводы и рекомендации по дальнейшим исследованиям для создания экологически безопасных и энергоэффективных автомобилей.
При проектировании новых энергетических установок транспортного назначения необходимо учитывать комплексный подход.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
