автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Методика прогнозирования эффективности и пожарной безопасности нейтрализаторов транспортных средств

Осипов Дмитрий Владимирович

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

05.26.03 - пожарная и промышленная безопасность (транспорт)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Санкт-Петербург - 2011

005001416

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Ложкин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Таранцев Александр Алексеевич; кандидат технических наук, доцент Таневицкий Игорь Владимирович

Ведущая организация

Общество с ограниченной ответственностью «Центральный научно-исследовательский дизельный институт» (ООО «ЦНИДИ»)

Защита состоится 17 ноября 2011 г. в 14 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.01 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский пр., 149).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский пр., 149).

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О. А. Хорошилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Безопасность эксплуатации автомобильного транспорта сегодня в значительной степени определяется одновременно экологической эффективностью и противопожарной устойчивостью топливно-каталитических систем (окислительно-восстановительных нейтрализаторов и керамических сажевых фильтров отработавших газов с электронным регулированием состава топливовоздушной смеси по сигналам /.-зондов и процессов регенерации), которыми стали оснащаться транспортные средства (ТС) для удовлетворения международных требований Евро-3, ..., Евро-6 в соответствии с Правилами №№ 83 и 49 ЕЭК ООН, а также Техническим регламентом о безопасности колесных транспортных средств, утвержденного Постановлением Правительства РФ №720 от 10 сентября 2009 года.

В последние годы по разного рода причинам, например, конструктивным недоработкам, неудовлетворительного качества топлива, нарушениях правил эксплуатации или технического обслуживания, участились случаи возникновения, так называемых, аварийных (по эффективности обезвреживания ОГ, а также пожарной опасности) режимов работы топливно-каталитических систем (ТКС), при которых они становятся источниками повышенного выброса в окружающую среду СО, СпНш (углеводородов), ТМОх (окислов азота), БП (С2оН12), РМ (частиц), а также воспламенения ТС, что является причиной их массового отзыва заводами.

С научно-технической точки зрения, возникновение данной мировой проблемы обусловлено чрезвычайно высокой сложностью электронно-управляемых ТКС и недостаточной изученностью, как физико-химических процессов катализа, так и возможностей технического диагностирования аварийных режимов работы ТКС новейших конструкций применительно к реальным условиям эксплуатации.

Актуальность решения данной проблемы определила формирование научной идеи, выбор темы, обоснование объекта, предмета, цели и задач диссертационного исследования.

Цель исследования - научное обоснование методики прогнозирования аварийных режимов эксплуатации ТКС автомобильного транспорта, способных привести к потере эффективности и пожарной опасности их эксплуатации, путем теоретического и экспериментального исследования физико-химической (кинетической) природы возникновения и технического проявления неисправностей (отказов) ТКС в условиях рядовой эксплуатации.

Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач.

1. Разработка общей методики диссертационного исследования.

2. Обоснование уточненной физико-химической и математической модели процесса конвертирования применительно к блочным нейтрализаторам на ленточных металлических носителях с определением гипотез вероятного развития кинетических процессов, определяющих как эффективность катализа, так и разогрев матриц нейтрализатора ОГ включая электроразогрев.

3. Проведение экспериментально-расчетных и экспертных исследований на выбранных объектах для подтверждения теоретических гипотез уточненной модели процесса катализа в блочных каталитических нейтрализаторах (КН) ОГ.

4. Обоснование критериев, показателей и методики диагностирования аварийных режимов эксплуатации КН автотранспорта с использованием анализа состава ОГ применительно к существующей инструментальной базе контроля их безопасной эксплуатации.

5. Определение направлений по расширению применимости разработанной методики прогнозирования эффективности и пожарной безопасности КН.

Объект исследования - электронно-управляемые ТКС, используемые для нейтрализации (обезвреживания) ОГ современного автомобильного транспорта, которые при аварийных режимах работы, могут привести к повышению экологического и пожарного риска.

Предмет исследования - определение возможностей инструментальной диагностики аварийных (по эффективности и пожарной опасности) режимов работы новейших конструкций автомобильных ТКС на основе моделирования физико-химических явлений (процессов) гетерогенного катализа, протекающих в блочных нейтрализаторах ОГ применительно к реальным условиям эксплуатации.

Методы исследования: физико-химический (кинетический) и математический анализ закономерностей нейтрализации ОГ в КН блочной конструкции; экспериментально-расчетное и экспертное исследования характеристик эффективности и тепловой напряженности ТКС в лабораторных стендовых условиях по оригинальным и стандартизованным отечественным и международным методикам.

Научная новизна диссертации определяется:

новой методикой расчетного прогнозирования эффективности обезвреживания ОГ, а также пожарной опасности ТКС на основе уточненной физико-химической модели процессов, протекающих в каталитических реакторах блочной конструкции;

- обоснованной теоретическими, а также экспериментально-расчетными исследованиями гипотезой доминирования внутри диффузионной модели кинетических процессов в блочном реакторе, что позволяет соответствующим

образом конструировать эффективные и пожаробезопасные контактные аппараты;

- обоснованными диагностическими параметрами контроля аварийных (по эффективности и пожарной опасности) режимов работы ТКС по составу ОГ и алгоритмом их инструментально-расчетной оценки;

- научными рекомендациями по расширению применимости (внедрения) разработанной методики прогнозирования аварийных (по эффективности и пожарной опасности) режимов работы ТКС с учетом электроразогрева КН применительно к действующим системам контроля безопасности ТС в России и за рубежом.

Практическая значимость. Практическая значимость результатов исследования определяется соответствием уровня предлагаемой методики прогнозирования аварийных (по эффективности обезвреживания ОГ, а также пожарной опасности) режимов работы ТКС требованиям международных Правил №№ 83 и 49 ЕЭК ООН, а также Технического регламента о безопасности КТС, утвержденного Постановлением Правительства РФ №720 от 10 сентября 2009 года; доступностью разработанной методики к применению в инженерной практике, что подтверждается актами внедрения результатов.

Достоверность научных результатов. Результаты диссертации обоснованы применением фундаментальных широко апробированных в России и за рубежом теоретических представлений о процессах гетерогенного катализа. Достоверность новых теоретических гипотез и научных результатов подтверждена данными экспериментально-расчетных исследований на материальных объектах ТКС и ТС, а также их сопоставлением с материалом исследований других известных отечественных и зарубежных авторов и научных школ; использованием современных аттестованных и поверенных газоанализаторов и контрольно-измерительных приборов с оценками погрешностей измерения и расчета соответствующих параметров.

На защиту выносятся следующие основные результаты диссертационного исследования:

1. Новый подход к решению проблемы обеспечения эксплуатационной безопасности ТКС автотранспорта путем изучения физико-химической природы, моделирования и диагностирования (прогнозирования) аварийных режимов протекания гетерогенного катализа, способных привести к возгоранию ТС и потере эффективности КН в эксплуатации.

2. Уточненная, на основе фундаментальных представлений гетерогенного катализа, аналитическая модель физико-химических процессов, протекающих в системе «ДВС - КН». Модель позволяет на общей научной основе (стратегии) по новому решать проблему повышения эффективности и обеспечения пожарной безопасности ТКС современных ТС.

3. Методика расчетного прогнозирования эффективности обезвреживания ОГ, а также опасности возгорания теплонапряженных ТКС на основе уточненной физико-химической модели процессов, протекающих в каталитических реакторах блочной конструкции, которая включает следующие новые научные элементы.

3.1. Результаты экспериментально-расчетных исследований на двигателе с КН, подтверждающих (доказывающих) гипотезу доминирования внутридиффузионной модели кинетических процессов в блочных КН, что имеет принципиальное значение в вопросах конструирования и диагностирования безопасных ТКС.

3.2. Уточненная на основе данных экспериментально-расчетного исследования физико-аналитическая модель и инженерная методика расчета (прогнозирования) эффективности и тепловой напряженности процесса катализа в блочном КН.

3.3. Расширение инженерной методики расчета в область прогнозирования допустимого (пожаробезопасного) автономного электрического разогрева матриц КН для обеспечения повышения экологической эффективности их работы в реальных условиях эксплуатации (низкие температуры ОГ на малых и средних нагрузках работы двигателя).

4. Результаты экспертно-аналитических исследований причин и последствий аварийных (по экологической и пожарной опасности) режимов эксплуатации ТКС новейших конструкций.

5. Расширение применимости разработанной методики в область инструментального прогнозирования (технического диагностирования) аварийных режимов эксплуатации ТКС на основе анализа состава ОГ. Обоснование диагностических критериев, параметров и характеристик, адаптированных к стандартным технологиям диагностики конструктивной безопасности двигателей ТС в эксплуатации по ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ Р 52033-2003 и ГОСТ Р 52160-2003.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на второй международной научно-практической конференции «Измерения в современном Мире - 2009» (Санкт-Петербург, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет», Дом ученых в Лесном, 8-10 декабря 2009 г.); научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 23-24 апреля 2008 г.); на третьем международном конгрессе «Безопасность на дорогах ради безопасности жизни» (Санкт-Петербург, Таврический дворец, 29 октября 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных трудов, из них 1 научный доклад и 6 научных статей, 2 из которых, - в научно-технических

изданиях, рекомендованных ВАК РФ (по безопасности и транспортной отрасли).

Реализация результатов исследования. Результаты выполненного исследования используются в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России по курсу «Надежность технических систем и техногенный риск»; автомобильно-дорожном факультете ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по курсу «Экология», внедрены в ФПС МЧС России Костромской области.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 165 страниц. Она содержит 11 таблиц и 27 рисунков. Список использованной литературы включает 131 наименование, 37 из которых относятся к зарубежным источникам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования с точки зрения необходимости решения проблемы экологической и пожарной безопасности ТКС автотранспорта на основе изучения, моделирования и диагностирования аварийных режимов протекания процесса гетерогенного катализа в КН. Характеризуется научная новизна исследования и излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы, цель и задачи исследования» на основе изучения и критического анализа проблемы безопасности ТКС в связи с усложнением конструкций, ужесточением требований и условий эксплуатации автотранспорта, а также состояния физико-химического моделирования протекающих в них процессов и диагностирования аварийных режимов работы формулируются цель и задачи диссертационного исследования.

Вопросы гетерогенного катализа и опасного воздействия автотранспорта на человека и окружающую среду исследовались в трудах Д.А. Франк-Каменецкого, Я.Б. Зельдовича, Г.К. Борескова, Н.Х. Дьяченко, И.Л. Варшавского, Ю.Б. Свиридова, А.Я. Хесиной, В.Н. Луканина, С.А. Батурина, Р.В. Малова, В.И. Смайлиса, В.А. Звонова, В.З. Махова, Т.Р. Филлипосянца, В.Ф. Кутенева, A.B. Николаенко, В.Н. Ложкина, В.А. Лиханова, А.Р. Кульчицкого, Д. Хьюза, Ю. Якубовского, J. Sachse, М. Torge, А. Petersa, М. Heiera и многих других исследователей.

На основе ранжирования опасных факторов эксплуатации автомобилей установлено, что не менее 30 % их техногенного риска приходится на химическое загрязнение воздушной среды ОГ. Делается вывод о том, что беспрецедентная динамика ужесточения мер в сфере контроля безопасности ТС, нашедшая выражение в Правилах ЕЭК ООН (Евро-4, ..., евро-6),

Постановлениях Правительства РФ № 609 от 12.10.2005 г., № 720 от 10.09.2009 г., ГОСТ Р 52160-2003, ГОСТ Р 52033-2003, привели к усложнению конструкций ТКС, который с напряжением реализуется в сфере массового производства ТС и с трудом адаптируется к реальным условиям эксплуатации.

На конкретных примерах ведущих автомобильных фирм (GM, Daimler Chysler, Ford и др.) показано, как в условиях реальной эксплуатации по разного рода причинам (несовершенства конструкции, плохого качества топлива, неквалифицированного технического обслуживания, нарушениях правил эксплуатации, неудовлетворительного контроля технического состояния и т.д.) аварийные режимы работы ТКС приводят к разрушению КН, повышенным выбросам вредных веществ и, нередко, - к возгоранию ТС (рис. 1).

Выдвигается стратегическая гипотеза о том, что решение данной проблемы возможно только на основе углубленного понимания физико-химической природы гетерогенного катализа непосредственно в каналах сотового реактора КН, моделирования этого процесса и диагностирования аварийных форм его проявления. Однако реализации такой стратегии сегодня препятствует то, что:

- отечественные и зарубежные методики расчета автомобильных КН основаны, преимущественно, на моделировании бругго-процессов, протекающих в объеме, а не в пограничном слое пористого катализатора, а фундаментальные исследования гетерогенного катализа адаптированы к гранулированному катализатору, который, практически, перестал использоваться в автомобильных КН;

- применяемые в эксплуатации методы инструментального контроля технического состояния двигателей автомобилей по ГОСТ Р 52033-2003 и ГОСТ Р 52160-2003 (Правилам № 24 ЕЭК ООН) не в полной мере реализуют диагностические возможности анализа состава ОГ для идентификации аварийных режимов работы ТКС, вытекающей из анализа физики отказов.

На основании проведенного обзора формулируются цель и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе «Общая методика диссертационного исследования»

обосновываются место прогнозирования аварийных режимов эксплуатации ТКС в системе существующего контроля безопасности ТС; методика теоретических и экспериментальных исследований; выбор объектов теоретических и экспериментальных исследований; дается оценка предполагаемой достоверности результатов исследования с учетом погрешностей измерения 1 диагностических параметров.

I В качестве объектов теоретических исследований были приняты процессы, протекающие в блочных КН на ленточных металлических носителях, разработанных для конкретных транспортных двигателей. Такой методический выбор обуславливался перспективностью данных конструкций, возможностью распространения результатов на сотовые керамические матрицы и позволял делать экспериментально-теоретические обобщения в рамках протекания комбинированного рабочего процесса, как единого физико-химического явления в системе «двигатель - каталитический конвертор».

Экспериментальные исследования закономерностей катализа выполнялись на полноразмерном двигателе КамАЗ-740.10 со встроенным в систему выпуска отработавших газов КН в соответствии с ГОСТ 14846-81. Для оценки состава I ОГ использовались газоаналитическая система ЛСГА-Т и дымомер МК-3 стендового исполнения. Системы отбора проб, пробоподготовки и метрологического обеспечения газового анализа соответствовали Правилам № 49 и № 24 ЕЭК ООН.

В качестве объектов экспериментального и экспертно-аналитического исследований причин и последствий аварийных (по экологической и пожарной опасности) режимов эксплуатации ТКС были выбраны современные автомобили Nissan x-trail, Toyota Aventis, Ford focus 2, Ford monde и Hyundai sonata fee classic с типичными отказами для ТКС новейших конструкций, в частности, - в «Common Rail System». Работы выполнялись на станции инструментального контроля ТС (рис. 2). Газоанализатор «Инфракар» и дымомер MD02 германской фирмы МАХА имели действующие свидетельства о поверке ФГУП «ВНИИМ им Д.И. Менделеева».

Приводится оценка ошибок измерения и анализ погрешностей результатов, полученных в процессе расчета диагностических параметров. При этом допускалось наличие только систематических ошибок, появление случайных погрешностей не принималось во внимание. При подсчете суммарной ошибки опыта учитывался неблагоприятный вариант, когда все частные ошибки имели знак «+».

В третьей главе «Теоретические обоснования методики прогнозирования эффективности и пожарной безопасности эксплуатации систем каталитической нейтрализации ОГ» приводится аналитическое обобщение представлений о кинетике процессов, протекающих в термокаталитических системах; обосновывается уточненная математическая модель физико-химического процесса нейтрализации ОГ и выделения тепла в блочном КН с допущениями и рабочими гипотезами.

После общего описания процесса катализа в блоке КН (рис. 3) для условий полной химической завершённости, представляемом аналитической моделью вида:

к, ]

Рис. 3 Схема блочного КН сотовой конструкции на металлическом носителе 1 - входной патрубок; 2 - диффузор; 3 - каталитический блок; 4 - полость расширения; 5 - выпускной патрубок; 6 - металлическая фольга (50 мкм);

О с!1 с с/с

-;--СО---

сИ2 с/1

■к-№

с граничными условиями:

/=0 D^ = <y.(C-C„);

(3)

Л— = соС,(Т-Тн) = 0;

(4)

где С - концентрация реагирующего вещества; С„ - начальная концентрация реагирующего вещества; Cv - теплоёмкость реакционной смеси ОГ; D - коэффициент диффузии; f(c) - функциональная зависимость скорости реакции от состава реакционной смеси ОГ; к - константа скорости химической реакции; кр - константа химического равновесия (для обратимой реакции); / -длина блочного катализатора до рассматриваемого сечения; 1к - полная длина канала; Т - температура; Тн - начальная температура реакционной зоны; q -тепловой эффект реакции; 5 - поверхность теплоотвода; а - линейная скорость реакционной смеси ОГ; а - коэффициент теплопередачи; Л - коэффициент теплопроводности; д(с) - выражение закона действия масс для числа молекул, входящих в состав активного комплекса.

Делается вывод о необходимости детального анализа и моделирования физико-химических явлений, протекающих непосредственно в пористом слое и в области, пограничной с «ядром» потока ОГ (рис. 3, поз. 3, 6 и 7) сотового канала.

В результате проведения аналитической оценки возможности моделирования процесса классическим аппаратом физической химии («истинной» кинетики), делается вывод о том, что допущение о «равнодоступности активной поверхности» в каналах пор катализатора модификации у-А1203 нельзя считать корректным (высокая пористость, до 150 м2/г, с нерегулярной ориентацией пор). Обосновывается гипотеза о целесообразности применения комплексной кинетической модели (для «ядра» потока ОГ и слоя катализатора) и рассматривать задачу для слоя так, как если бы химическая реакция протекала во всём объёме, занятом пористым материалом (в «псевдообъёмной» постановке), с результирующей «макроскопической» скоростью:

(5)

для реакций и-порядка, а для реакций 1-го порядка

где Nud - диффузионный критерий Нуссельта, определяемый гидродинамическими условиями течения ОГ в канале; D - коэффициент диффузии в объёме; d3xs - характерный линейный размер, эквивалентный диаметру канала матрицы КН; с, - концентрация реагирующего вещества у поверхности активного слоя со стороны ядра потока ОГ; Со - концентрация реагирующего вещества в «ядре» потока ОГ; D},p - эффективный коэффициент диффузии, определяемый таким образом, чтобы уравнение диффузии для массы пористого слоя имело вид:

dc/dt — £>3ф ■ Дс — VV"(c) , (7)

где с - концентрация реагирующего вещества в некоторой точке внутри массы пористого слоя; Д - оператор Лапласа, IV'(с) - эффективная скорость реакции, определяемая «истинной» кинетикой; ка - константа «псевдообъёмной» реакции, определяемая зависимостью Аррениуса.

В характере протекания результирующего процесса выделяются четыре предельные области:

I) При JD3*, - к' и ¿»Я , где 1= Ц^с?"1 - глубина

^u N *

проникновения реакции внутрь пористого слоя, Н - толщина пористого слоя -«внутренняя кинетическая область».

II) При » ф - к' и Н » L» 6, где <5 - средний диаметр

отдельных пор, - «внутренняя диффузионная область».

III) При ^ скорость суммарного процесса определяется

^ же

диффузией в объеме, - «внешняя диффузионная область».

IV) Наконец, при L S <5 и N"n D))k, где к - «истинная» константа

скорости реакции на поверхности, - «внешняя кинетическая область».

Далее, в соответствии с принятой рабочей гипотезой выводятся расчетные соотношения для решения «внешне диффузионной» задачи и, гипотетически наиболее существенной, «внутри диффузионной» задачи, с уточнениями (адаптацией) к реальным конструкциям и условиям эксплуатации ТКС автотранспорта.

При выводе уравнений эффективности в условиях «квазигомогенной» модели исходили из допущения об изотермичности и концентрационной однородности во всем капиллярном объеме пористой структуры Т = Т{~ Т0, с = С[ ~ с0 (предполагая, при этом, наличие нормальных градиентов в активном материале каналов пор), а при определении температуры стенки канала матрицы, - существование температурного и концентрационного градиентов (рис. 4). Перенос реагирующих веществ и продуктов реакции внутри пор

допускался молекулярно-конвективнои, кнудсеновской и, условно, фольмеровской миграцией молекул.

Так, в окончательной нормализованной форме для реакций 1-го порядка градиент концентраций рекомендуется оценивать выражением: ¿(с/с.)

¿х г I ск(хр) .

Н-н(с) _ /д Ь'-сСх)4х

эффективность пористого катализатора Ц = ^ ^ ^ ^ с решением (9) для «полубесконечной пластины»: 7 /ц , 1'с [к/

(8)

(9)

(10)

модуль Тиле; ¡И Ц - его гиперболический тангенс; с, -

где Ф =

концентрация в центре слоя; .уй, сИ - функции гиперболического синуса и косинуса, Ус, 5'с - объем и поверхность пористого слоя.

Далее рассматриваются условия и приводятся расчетные уравнения для более строгого анализа процесса катализа, с учетом реакций выше 1-го порядка и модели глобулярного, в частности, бидисперсного строения пористого катализатора на основе у- А120} с учетом его удельной каталитической активности (УКА), зависящей от химического состава и кристаллической структуры.

з

7/

£ М \1 а

Т ЛТ С Т1

С ¿С \С]

Рис. 4. Схема пористого активного слоя для расчёта температуры матрицы КН 1 - внешняя поверхность активного слоя; 2 -текущая поверхность; 3 - поверхность контакта активного слоя с металлическим ленточным носителем.

Я

Перенос тепла через поверхность а при каталитическом реакции, определяется по уравнению:

¿с

а.г

' ¿1

л

после его интегрирования

АТ = Т-Т, =--^(С]-С);где

(И)

Т - температура в любой точке активного слоя, К; с - концентрация реагента в той же точке, моль /м3; Н- изменение энтальпии при каталитической реакции, кДж/моль; - коэффициент теплопроводности пористой структуры

катализатора, Вт / (М К); с/ и Г/ - значения концентрации реагента и температуры на внешней поверхности активного слоя.

В заключение, принимая во внимание принципиальное значение разработанного метода для конструирования эффективных и безопасных КН для автотранспорта, делается вывод о необходимости создания удобных для инженерного применения методик расчета и диагностики параметров в условиях применения.

В четвертой главе «Результаты экспериментально-расчетных исследований по обоснованию методики прогнозирования эффективности и безопасности эксплуатации КН» приводятся данные экспериментально-расчетных исследований по апробированию математической модели прогнозирования эффективности и тепловой напряженности КН, а также экспертных исследований по обоснованию технических причин аварийных режимов работы ТКС.

Расчет параметров процесса катализа, необходимых для определения области и характера протекания процесса катализа в каналах блочного реактора (уточнения физико-химической и математической расчетной модели) производился на основе данных экспериментальных испытаний платинового КН промышленной конструкции (диаметром 220 мм, длиной 180 мм, площадью канала матрицы 2,9-10"6 м2), встроенного в выпускную систему двигателя КамАЗ-740.10 для трех режимов стандартного цикла Правил № 49 ЕЭК ООН: 1 (холостого хода); 6 (максимальная нагрузка при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту); 8 (максимальная нагрузка при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей номинальной мощности).

Для данных режимов были рассчитаны: скорости течения ОГ в каналах реактора; значения критерия Рейнольдса; значения молекулярно-конвективных и эффективных коэффициентов диффузии для всех вероятных режимов переноса в порах катализатора по СО, CnHm, 02; концентрации данных веществ; продолжительности контакта ОГ с каталитической поверхностью в реальном масштабе времени; значения эффективной константы скорости реакции, в том числе, для СО во влажном состоянии, СН4 и СзН8; глубины проникновения реакции в каталитический слой; значения критериальных параметров и комплексов, определяющих область и характер протекания процесса катализа; значения эффективности (степени использования) пористого материала катализатора; тепловые эффекты окислительных реакций в реакторе КН.

Значения молекулярно-конвективных коэффициентов диффузии рассчитывались по уравнению Энскога и Чемпена и значениям потенциала Леннарда-Джонса для межмолекулярных сил; тепловые эффекты и развиваемые

тепловые нагрузки рассчитывались по данным газового анализа содержания в ОГ СО, СпНш и частиц сажи (в пересчете, - по измерениям дымности ОГ).

По результатам экспериментально-расчетного исследования на КН двигателя КамАЗ-740.10 были сделаны следующие выводы:

- значения критерия Рейнольдса Кек в каналах матрицы КН изменяются в диапазоне 100 - 280. Как следует из проведенного анализа режима течения ОГ (острые входные кромки и треугольный профиль, способствующие вихреобразованию, асимметричность каналов сопрягаемых матриц и, наконец, вибрация стенок толщиной 50 мкм, вносящая радиальные возмущения потока) это соответствует турбулентному течению ОГ в каналах реактора;

- при среднем значении эффективного коэффициента диффузии 0Эф = 4,5-10"7 м2/с, глубина проникновения каталитической реакции внутрь пористого активного слоя блочного носителя (¿) в зависимости от значений эффективной константы скорости реакции А7 может принимать значения от 8,8-10"5 до 0,0850,808 мм;

- в пределах оценочных значений эффективной константы скорости реакции к'2 < к*< к\ выполняются условия I » 5 (10"4 ... 10"6 мм - размер пор для катализатора на у - АЬ03), но Ь « Я (0,02 до 0,06 мм - толщина пористого слоя Н в зависимости от технологии нанесения АЬ03 на металлическую фольгу) и, следовательно, определяющей является диффузия в порах, а процесс нейтрализации описывается зависимостью (5);

- можно ожидать достаточно широкий диапазон изменения эффективности работы пористого катализатора (? ) 20...95% (меньшие значения соответствуют полной нагрузке, большие значения - режиму холостого хода без нагрузки);

- для технически исправного состояния двигателя КамАЗ-740.10 тепловой эффект в порах КН составляет 203-28167 КДж. Меньшие значения соответствуют режиму холостого хода, большие, - режиму номинальной мощности. Как показали расчеты и ходовые испытания КН на автобусах ИКАРУС, при неисправности ТА и износах ЦПГ, тепловые нагрузки могут в 10-ки раз превышать эти значения, что приводит, буквально, к «испарению» и «выдуванию» матричного жаропрочного носителя при том, что температура ОГ не превышает значений 500-600 °С.

Анализируются результаты экспертных исследований аварийных режимов работы ТКС. Констатируется, что, к сожалению, аварийные автомобили по известным причинам, как правило, не выявляются в дилерских Центрах и при прохождении ТО. Поэтому 4-ре автомобиля были отобраны по описанию владельцами симптомов неисправностей, сопряженных с опасностью возгорания ТС.

Проведенный анализ показал, что аварийные режимы работы ТКС могут наступить в разное время, но по весьма характерным причинам. На Ford Mondeo с двигателем TDCi и встроенным сажевым каталитическим фильтром - после, приблизительно, 5000 км с начала эксплуатации, NISSAN X-TRAIL с дизельным двигателем YD22 - 43000 км, Hyndai Santa Fe с дизельным двигателем D4EA - 4700 км, «TOYOTA AVENSIS» с бензиновым двигателем L4 - 46000 км. Причинами могут быть конструктивные недостатки ТКС. Отмечается, что вероятность возгорания сажевого фильтра стала основанием к отзыву компанией Ford в 2006 году 8285 автомобилей Ford с двигателями TDCi. В наших случаях причиной оказались условия эксплуатации (в частности, -длительное время работы двигателя на холостых ходах и малых нагрузках) и качество топлива.

Явно выраженные технические проблемы безопасной эксплуатации ТКС с сажевыми фильтрами потребовали провести анализ специфических особенностей конструкции и режимов работы «Common Rail System», качества топлива и дефектацию элементов конструкции. В табл. 1 представлены результаты испытаний автомобиля Ford Mondeo по оригинальной программе.

Таблица 1

Результаты испытаний автомобиля Ford Mondeo с двигателем TDCi

№ измерения Значение Хм, Среднее значение Норма,

м"1 Хм, м"1 (%) м"1 (%)

Измерения дымности ОТ после регенерации сажевого фильтра (лтах х х)

1 1,65 1,34(44) 0,4 (15)

2 1,35 *> по ГОСТ 21393-

3 1,10

4 1,25 75 ДЛЯ «max х.х.

Измерения дымности ОГ на режимах свободного ускорения (СУ)

1 5,92 = 4,0(82) 1,6 (50)

2 4,28

3 3,37

4 3,48

5 3,73

6 3,32

Лабораторный анализ проб топлива, отобранных из топливного бака и корпуса фильтра тонкой очистки, показал их несоответствие установленным требованиям (содержание воды в топливе из корпуса фильтра составляло 11 %. Для пробы топлива из бака, температура вспышки составляла 27 С вместо 62

°С; цетановое число 40,4 вместо 45; зольность 0,025 вместо 0,01; присутствие бензиновых фракций и воды более 0,05 %; повышенное содержание меркаптановой серы и сероводорода). Детали ТА имели явно выраженные коррозионные разрушения рис. 5.

Экспертные исследования автомобиля «TOYOTA AVENSIS» показали неработоспособность КН по причине «отравления» и частичного термическое разрушение керамических матриц, а также неисправности системы регулирования состава топливовоздушной смеси в результате выхода из строя X-зонда. В качестве системных причин аварийного состояния ТКС отмечаются высокая сложность конструкций, трудно адаптируемая к жестким условиям эксплуатации; несовершенство методов их диагностики; слабый контроль при ТО и гарантийном обслуживании; неудовлетворительное качество топлива.

В пятой главе «Обоснование рекомендаций по расширению применимости методики прогнозирования эффективности и пожарной безопасности КН в условиях эксплуатации» обосновываются инженерная методика расчета безопасного автономного электрического разогрева матриц КН и методика инструментального диагностирования эффективности функционирования и аварийных пожароопасных режимов эксплуатации КН транспортных средств.

Первая задача решалась на основе уравнения теплового баланса, выражающего закон сохранения энергии процессов в КН:

Мклт = АQkat ± AQor - AQOKP н АQHarp, (11)

где Ukat ~ требуемое изменение внутренней энергии КН, соответствующее режиму максимальной эффективности; Окат ~ количество теплоты, выделяемое в реакторе КН при катализе; Qoi— количество теплоты, привносимое (или уносимое) с ОГ; Qokp ~ количество теплоты, выделяемое в окружающую среду; Qt/лгр ~ количество теплоты, поступающее в матрицу КН при ее электроразогреве.

На основе применения разработанной физико-химической модели объемного гетерогенного катализа (раздел 3 диссертации), представления

Рис. 5. Коррозионное разрушение форсунки (1). корпуса распылителя (2), гильзы(3)

металлической матрицы КН «электрическим нагревателем сопротивления», выводится уравнение для оценки тепла, суммарно получаемого потоком ОГ в процессе электроразогрева

<2' = согсрог{тогшх-тогш)=рм, (12)

где С0г ~ расход ОГ, кг/с; С - теплоемкость ОГ, Дж/(кг К); Тог„х,

ТОГшх - температура ОГ, соответственно на входе и выходе из КН, К; .Г -поверхность КН, м2; /? - отношение количества тепла, отданного ОГ, ко всему количеству образовавшегося тепла; ц = а (Ткп - Тог) - тепловая нагрузка на поверхность КН, Вт / м2; - эквивалентный коэффициент теплоотдачи от поверхности КН к ОГ, Вт / (м2 К), учитывающий все возможные виды теплообмена между поверхностью КН и отработавшими газами (теплоотдачу, излучение и теплопроводность).

По мере того как будет расти температура ОГ при их продвижении по каналам КН, будет расти и температура поверхности КН, достигая максимума при выходе нагретых ОГ из КН. Если найденная для этих условий температура поверхности КН будет безопасна для него, то тем более она будет надежной и при меньших температурах ОГ.

Методика и технология диагностирования аварийных режимов работы ТКС основана на анализе состава продуктов горения углеводородного топлива (диагностические критерии) и закономерных их связей с конкретными неисправностями тех устройств и систем двигателя и ТА, которые обеспечивают качество приготовления топливовоздушной (горючей) смеси, полноту ее сгорания в цилиндрах двигателя и нейтрализации вредных веществ в КН (на основе теории рабочих процессов ДВС).

Основными диагностическими параметрами и расчетными характеристиками являются:

- концентрация в ОГ оксида углерода (СО), газообразных углеводородов (СН), диоксида углерода (С02), кислорода (02), окислов азота (ИОх), дымности ОГ (К) в режиме СУ по ГОСТ Р 51709-2001, Правилам №№ 24, 49 и 83 ЕЭК ООН;

- частота вращения коленчатого вала двигателя (и) по ГОСТ Р 52033-2003;

- воздушно-топливное соотношение (X) по ГОСТ Р 52033-2003;

- удельная цикловая подача топлива gц, (г/цикл л), часовой СТ (кг/час) и удельный эффективный ge (г/кВт-час) расходы топлива;

- часовой расход воздуха Св (кг/час).

Все диагностические параметры измеряются приборами, газоанализаторами и дымомерами, являющимися обязательными инструментальными средствами контроля технического состояния автомобилей

при проведении их ТО по ГОСТ Р 51709-2001, или включены в системы бортовой диагностики современных ТС.

В данном разделе диссертации приводится описание качественных связей между составом ОГ и идентифицируемых по ним конкретных неисправностей и отказов ТКС (физики отказов), а также расчетные уравнения, выведенные на основе детерминированных закономерностей или математической обработки опытных данных, имеющих универсальный или конкретный характер применимости.

Общие выводы по диссертации

1. В последние годы в России и зарубежных странах наблюдается резкое увеличение количества транспортных средств, оснащаемых сложными электронно-управляемыми ТКС, неисправность которых приводит к потере экологической эффективности и аварийным пожароопасным режимам работы.

2. При неисправности ТКС опасность воздействия ОГ на человека и среду обитания связана с потерей эффективности работы по основной экологической функции и выбросом в воздушную среду с ОГ веществ 1, 2 и 3 - го классов опасности.

Пожарный риск обусловлен тем, что при износах или залегании колец ЦПГ двигателей, аварийных режимах работы ТА, системы зажигания или электронного управления по сигналам А-зондов, систем регенерации сажевых фильтров и т. д., - ТКС способны стать источником повышенного выделения тепла, привести к возгоранию ТС.

3. Недостатком применяемых сегодня методик контроля безопасности эксплуатации ТКС является отсутствие унифицированных методологий диагностирования, вытекающих из анализа «физики отказов», основанных на фундаментальных исследованиях гетерогенного катализа.

4. Разработанная уточненная для блочного конвертора математическая модель физико-химического процесса нейтрализации ОГ и выделения тепла в активном слое катализатора позволяет:

- производить оценки комплексных показателей эффективности работы пористого активного слоя;

- осуществлять расчет температур катализа, развиваемых как в каналах реактора, так и по глубине активного слоя катализатора вплоть до стенки «носителя», что имеет принципиальное значение в оценках как пожарной нагрузки (определяемой массой и теплотворной способности реагирующих веществ), так и максимальных температур окислительно-восстановительных реакций.

5. Значения критерия Рейнольдса для каналов блочного реактора Яек изменяются в диапазоне 100 - 280. Принимая во внимание специфичные

физические условия в реакторе КН, это соответствует турбулентному течению ОГ в каналах матрицы каталитического реактора.

6. При среднем значении эффективного коэффициента диффузии Оэф =4,5-10"7 м2/с, глубина проникновения каталитической реакции внутрь пористого активного слоя блочного носителя (¿) в зависимости от значений эффективной константы скорости реакции к1 может принимать значения от 8,8-10"5 до 0,085-0,808 мм.

7. Оценка области и характера протекания термокаталитического процесса в блочном реакторе показала, что в пределах оценочных значений эффективной константы скорости реакции определяющей является диффузия в порах, а процесс нейтрализации описывается зависимостью (5). При этом внешняя диффузия реактантов из ядра потока к активному слою не может тормозить протекание химической реакции в порах каталитического слоя.

Если бы процессы в реакторе определялись исключительно внешним массообменом в ядре потока, то скорость суммарного процесса слабо зависела бы от химической активности катализатора. В экспериментальной практике это не подтверждается, поэтому используются платина и другие благородные металлы.

8. В зависимости от скорости химической реакции можно ожидать достаточно широкий диапазон вероятных реализаций эффективности использования пористого материала активного слоя катализатора (? ) 20...95% (меньшие значения отвечают полной нагрузке, большие значения - режиму холостого хода без нагрузки).

9. Отмеченное в п. 5, 6, 7, 8 общих выводов имеет прямое отношение к пониманию специфических механизмов (природы) экзотермических процессов в блочных КН сотовой конструкции, что приобретает принципиальное значение в установлении причин аварийных режимов работы КН при прогнозировании и пожарно-технических экспертных исследованиях по установлению места горения, источника и причин воспламенения ТКС автотранспорта.

10. Для исправного двигателя КамАЗ-740.10 суммарный тепловой эффект каталитического процесса в порах КН может изменяться в диапазоне значений 203-28167 КДж. Меньшее значение соответствует режиму холостого хода, большее, - режиму номинальной мощности. При неисправностях, отмеченных в п. 2 общих выводов, тепловая напряженность может возрасти в 10-ки раз за счет повышения пожарной нагрузки в КН.

11. Как показали результаты экспертных исследований на автомобилях отечественного и зарубежного производства основными причинами работы ТКС в аварийных режимах применительно к условиям эксплуатации в РФ являются: встречающиеся отклонения качества топлива от требований

стандартов при его реализации, значительная доля неблагоприятных для ТКС >ежимов работы ТС (холостые хода, малые нагрузки), встречающиеся нарушения в системах контроля технического состояния, гарантийного и сервисного обслуживания ТКС.

12. Разработанные теоретические положения методики технического иагностирования ТКС нашли применение в инженерной методике расчета пожаробезопасного и эффективного автономного электрического разогрева матриц КН, инструментальной методике диагностирования эффективности и пожарной безопасности эксплуатации ТКС, практических рекомендациях по адаптации КН к технологиям ВТЭ и ТАФП.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Осипов Д.В., Ложкина О.В., Гавкалюк Б.В. К теории пожаровзрывоопасного разогрева каталитических матриц нейтрализатора, устанавливаемых в транспортных средствах // Проблемы управления рисками в техносфере: СПб -2010. -№ 1[13].-0,6/0,2 п.л.

2. Осипов Д.В., Ложкина О.В., Новиков В.Р., Ложкин В.Н. Прогнозирование воздействия двигателей автомобилей на атмосферу городов (на примере Санкт-Петербурга) / Двигателестроение. - 2010. - 0,1/0,03 п.л.

Публикации во всероссийских, региональных и ведомственных научных журналах и изданиях:

3. Осипов Д.В., Ложкин В.Н, Гавкалюк Б.В. Повышение эффективности работы нейтрализаторов при эксплуатации автомобильного транспорта / Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень, № 1 (39), СПб., НПК «Атмосфера» при ГГО им. А. И. Воейкова. - 2009. - 1,6/0,6 п.л.

4. Осипов Д.В., Ложкин В.Н., Буравцов В.А., Гавкалюк Б.В. Диагностика эколого-технических и топливно-экономических показателей автомобильных двигателей с использованием анализа состава отработавших газов / Измерения в современном мире - 2009 : сборник научных трудов Второй междунар. науч,-практ. конф. - СПб.: изд-во Политехи, ун-та. -2009. - 0,4/0,1 п.л.

5. Осипов Д.В., Ложкин В.Н., Гавкалюк Б.В., Пименов Ю.А. Перспектива использования КН и ВТЭ на дизельных двигателях / Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень, № 2 (40), СПб.: НПК «Атмосфера» при ГГО им. А. И. Воейкова. - 2009. - 0,5/0,13 п.л.

6. Осипов Д.В., Ложкин В.Н., Гавкалюк Б.В., К оптимизации теплового процесса катализа в матрицах автомобильных нейтрализаторов / Технико-технологические проблемы сервиса: Научно-техническое издание НИИ техники и технологии сервиса СПб ГУСЭ, СПб. - 2010. - № 1 (11). - 0,5/0,17 п.л.

7. Осипов Д.В., Ложкин В.Н., Ложкина О.В., Голубихин Ю.А. К теории кинетико-тепловых процессов, протекающих в автомобильных нейтрализаторах отработавших газов / Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный бюллетень, № 1-2 (41-42), - СПб.: НПК «Атмосфера» при ГГО им. А. И. Воейкова. - 2010. - 2,5/1,27 п.л.

Формат 60><84 1/16 Тираж 100 экз.

10.10.2011 Объем 1,3 п.л.

Подписано в печать Печать цифровая

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.

1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования.

1.1. Характеристика опасных факторов воздействия автомобильного транспорта на человека и окружающую среду.

1.2. Особенности применения на автомобильном транспорте современных конструкций топливно-каталитических систем.

1.3. Характеристика топливно-каталитических систем как источников повышенной пожарной опасности на транспортном средстве.

1.4. Современное состояние моделирования процессов нейтрализации ОГ в системах выпуска транспортных средств.

1.5. Методы диагностирования параметров эффективности и безопасности эксплуатации топливно-каталитических систем.

1.6. Выводы по обзору. Цель и задачи исследования.

2. Общая методика диссертационного исследования.

3. Теоретические обоснования методики прогнозирования эффективности и пожарной безопасности эксплуатации систем каталитической нейтрализации ОГ.

3.1. Аналитическое обобщение представлений о кинетике процессов, протекающих в термокаталитических системах.

3.2. Уточненная математическая модель физико-химического процесса нейтрализации ОГ и выделения тепла в блочном каталитическом нейтрализаторе, допущения и гипотезы.

4. Результаты экспериментально-расчетных исследований по обоснованию методики прогнозирования эффективности и безопасности эксплуатации КН.

4.1. Результаты экспериментально-расчетных исследований по апробированию математической модели прогнозирования эффективности и тепло-напряжености КН.

4.2. Результаты экспертных исследований по обоснованию технических причин аварийных режимов работы ТКС.

5. Обоснование рекомендаций по расширению применимости методики прогнозирования эффективности и пожарной безопасности КН в условиях эксплуатации.

5.1. Инженерная методика расчета безопасного автономного электрического разогрева матриц КН автомобилей.

5.2. Методика инструментального диагностирования эффективности функционирования и аварийных пожароопасных режимов эксплуатации КН транспортных средств.

Безопасность эксплуатации автомобильного транспорта сегодня в значительной степени определяется, во-первых, надежностью и экологической эффективностью работы [1, 2, 16, 49, 86], а во вторых, свойствами пожаро-опасности (способностью к возгоранию) [123-125] топливно-каталитических систем (ТКС), которыми оснащаются современные транспортные средства (ТС) в соответствии с Правилами №№ 87 и 49 ЕЭК ООН [66] для удовлетворения требований Евро-3, Евро-6.

К таким устройствам относятся: системы электронно-управляемого регулирования состава топливовоздушной смеси по сигналам ^-зондов, пламегасители, системы рециркуляции отработавших газов (ОГ), каталитические окислительно-восстановительные нейтрализаторы ОГ, керамические сажевые фильтры с электронно-управляемыми системами каталитической регенерации путем принудительного дросселирования потока ОГ в газовой турбине свободного турбокомпрессора (СТК), реакторы каталитического восстановления окислов азота с использованием мочевины и т.п.[31, 40, 52, 55, 68, 78, 95].

Эффективная работа перечисленных топливно-каталитических устройств и систем сопряжена с необходимостью подвода в каталитический реактор дополнительного тепла с ОГ [55, 117, 125] или электроподогревом [73, 96, 97, 120], а в последующем, - с реализацией мощных экзотермических окислительно-восстановительных процессов. При этом надежность и эффективность работы каталитического нейтрализатора (КН) по основной функции обезвреживания ОГ, а также по обеспечению пожаробезопасности основана на автоматическом диагностировании и регулировании (поддержании) предельно точного (прецизионного) состава топливовоздушной смеси (А- = 0,981,02) [92].

В условиях реальной эксплуатации автотранспорта по разного рода причинам [53-55], например, плохого качества топлива, неквалифицированного технического обслуживании или ремонта ТС, нарушениях правил эксплуатации, неудовлетворительного контроля технического состояния ТС при государственных технических осмотрах ТКС могут перейти в аварийный (по эффективности обезвреживания ОГ, а также пожароопасности) режим работы и стать источником повышенного выброса в окружающую среду СО, СН, МЭх, БП, ПМ, а также воспламенения ТС [123-125].

Автомобильный рынок России, после принятия специального технического регламента «О требованиях к выбросам вредных (загрязняющих) веществ колесных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации» (Постановление правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года) [67], стал насыщаться ТС зарубежной разработки (иномарками), на которых установлены ТКС. В соответствии с данным Постановлением определен порядок и сроки поэтапного введения требований ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года (Евро-2) до 2014 года (Евро-5). «Экологической планкой» для автомобилей, выпускаемых в обращение на территории РФ, начиная с 2006 года, стал уровень нормативов Евро-2.

Однако, в РФ, согласно данных реальной статистики возгораний на автомобильном транспорте, эксплуатация современных ТС зарубежной разработки (иномарок), оснащенных перечисленными ТКС и доля которых в общем парке ТС, регистрируемых на улицах и автомагистралях Москвы и Санкт-Петербурга, составляет сегодня не менее 60-70 %, [49, 77], оказалась, по целому ряду объективных причин [55], сопряженной с достаточно высокими рисками работы в ранее отмеченных аварийных экологических, а таюке пожароопасных режимах [54, 124].

Основной причиной этого противоречия стало объективное несоответствие требованиям европейских стандартов качества реализуемого топлива

46, 57, 63, 77, 123]. Не лучшим образом, при этом, сказываются нарушения регламента контроля конструктивной безопасности ТС при технических осмотрах в соответствии с введенными новыми стандартами европейского уровня - ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ Р 52160-2003, ГОСТ Р 52033-2003, ГОСТ Р 17.2.02.06-99 [19-22], низкое качество выполнения технического обслуживания и ремонта ТС, а также не укомплектованность предприятий автосервиса соответствующими по техническому обслуживанию и ремонту ТКС с электронным управлением высоко квалифицированными кадрами и диагностическим оборудованием.

Неудовлетворительное состояние решения данной серьезной проблемы в РФ основано на объективном непонимании и, как следствия, недооценки причин возникновения аварийных режимов работы ТКС при нештатных ситуациях эксплуатации ТС [53-55]. Ее решение требует понимания физико-химической природы данного явления с последующими разработкой и внедрением дополнительных мер безопасности в эксплуатации ТС. В свою очередь последнее станет возможным только на основе всестороннего научного анализа доминирующих причин (факторов), исследования физико-химической природы явления, приводящего к аварийным нештатным режимам эксплуатации ТКС и разработки на этой основе методики прогнозирования их возникновения применительно к условиям реальной эксплуатации ТС [63].

Решению данной актуальной научно-технической проблемы на базе научных заделов кафедры ПАСТ и АХ СПб университета ГПС МЧС Росси по исследованию систем термокаталитической нейтрализации ОГ автотранспорта и посвящается тема диссертационного исследования.

Научная новизна результатов диссертации определяется новой методикой расчетного прогнозирования эффективности обезвреживания ОГ, а также пожарной опасности ТКС на основе уточненной физико-химической модели процессов, протекающих в каталитических реакторах блочной конструкции; обоснованной теоретическими, а также экспериментально-расчетными исследованиями гипотезой доминирования внутри диффузионной модели кинетических процессов в блочном реакторе, что позволяет соответствующим образом конструировать эффективные и пожаробезопасные контактные аппараты; обоснованными диагностическими параметрами контроля аварийных (по эффективности и пожарной опасности) режимов работы ТКС по составу ОГ и алгоритмом их инструментально-расчетной оценки; научными рекомендациями по расширению применимости (внедрения) разработанной методики прогнозирования аварийных (по эффективности и пожарной опасности) режимов работы ТКС с учётом электроразогрева КН применительно к действующим системам контроля безопасности ТС в России и за рубежом.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Пожарная, аварийно-спасательная техника и автомобильное хозяйство» Санкт-Петербургского Университета ГПС МЧС России. Отдельные лабораторные и стендовые эксперименты проводились с участием автора на ПТЦ ГПС Санкт-Петербурга и Ленинградской области, ГОУ ВПО СПб ГАСУ, ООО ЦНИДИ.

Результаты выполненного исследования используются в учебном процессе СПб университета ГПС МЧС России по курсу «Надежность технических систем и техногенный риск», автомобильно-дорожном факультете ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по курсу «Экология», внедрены в ОАО «ЦНИТА». Полученные результаты могут быть использованы специализированными подразделениями МЧС России, осуществляющими контроль безопасной эксплуатации автомобильного транспорта.

По результатам диссертационного исследования на защиту выносятся следующие положения.

1. Новый подход к решению проблемы обеспечения эксплуатационной безопасности ТКС автотранспорта путем изучения физико-химической природы, моделирования и диагностирования (прогнозирования) аварийных режимов протекания гетерогенного катализа, способных привести к возгоранию ТС и потере эффективности КН в эксплуатации.

2. Уточненная, на основе фундаментальных представлений гетерогенного катализа, аналитическая модель физико-химических процессов, протекающих в системе «ДВС - КН». Модель позволяет на общей научной основе (стратегии) по новому решать проблему повышения эффективности и обеспечения пожарной безопасности ТКС современных ТС.

3. Методика расчетного прогнозирования эффективности обезвреживания ОГ, а также опасности возгорания теплонапряженных ТКС на основе уточненной физико-химической модели процессов, протекающих в каталитических реакторах блочной конструкции, которая включает следующие новые научные элементы.

3.1. Результаты экспериментально-расчетных исследований на двигателе с КН, подтверждающих (доказывающих) гипотезу доминирования внут-ридиффузионной модели кинетических процессов в блочных КН, что имеет принципиальное значение в вопросах конструирования и диагностирования безопасных ТКС.

3.2. Уточненная на основе данных экспериментально-расчетного исследования физико-аналитическая модель и инженерная методика расчета (прогнозирования) эффективности и тепловой напряженности процесса катализа в блочном КН.

3.3. Расширение инженерной методики расчета в область прогнозирования допустимого (пожаробезопасного) автономного электрического разогрева матриц КН для обеспечения повышения экологической эффективности их работы в реальных условиях эксплуатации (низкие температуры ОГ на малых и средних нагрузках работы двигателя).

4. Результаты экспертно-аналитических исследований причин и последствий аварийных (по экологической и пожарной опасности) режимов эксплуатации ТКС новейших конструкций.

5. Расширение применимости разработанной методики в область инструментального прогнозирования (технического диагностирования) аварийных режимов эксплуатации ТКС на основе анализа состава ОГ. Обоснование диагностических критериев, параметров и характеристик, адаптированных к стандартным технологиям диагностики конструктивной безопасности двигателей ТС в эксплуатации по ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ Р 52033-2003 и ГОСТ Р 52160-2003. и

Общие выводы по диссертации

1. В последние годы в России и зарубежных странах наблюдается резкое увеличение количества транспортных средств, оснащаемых сложными электронно-управляемыми топливно-каталитическими системами (ТКС), неисправность которых приводит к потере экологической эффективности и аварийным пожароопасным режимам работы. Для РФ острота данной проблемы усугубляется объективными неудовлетворительными условиями эксплуатации, например, несоответствующим по качеству топливом, слабым контролем технического состояния, неудовлетворительным сервисным обслуживанием ТКС, которые представляют собой, по сути, изделия массового производства особо высокой сложности.

2. При неисправности ТКС риск опасного воздействия отработавших газов на человека и среду обитания связана потерей эффективности работы по основной* экологической функции и выбросом в воздушную среду с ОГ веществ 1, 2 и 3 - го классов опасности: полидисперсной сажи; на поверхности которой адсорбируются сильнейшие токсичные и канцерогенные вещества, в частности, — бенз(а)пирен и содержащие серу водные кислотные растворы, которые определяют дымность ОГ (РМ); окислов азота (ЫОх), газообразных углеводородов (СН), формальдегида и оксида углерода (СО — угарного газа).

Пожарный риск обусловлен тем, что при износах или залегании колец ЦПГ двигателей, аварийных режимах работы топливной аппаратуры, системы зажигания или электронного управления по сигналам ^-зондов, систем регенерации сажевых фильтров и т.д., — ТКС способны стать источником повышенного выделения тепла, привести к возгоранию транспортного средства.

3. Недостатком применяемых сегодня методик контроля безопасности эксплуатации ТКС является отсутствие унифицированных методологий диагностирования, вытекающих из анализа «физики отказов», основанных на фундаментальных исследованиях гетерогенного катализа.

4. Разработанная уточненная для блочного конвертора математическая модель физико-химического процесса нейтрализации ОГ и выделения тепла в активном слое катализатора позволяет:

- производить оценки комплексных показателей эффективности работы пористого активного слоя;

- осуществлять расчет температур катализа, развиваемых как в каналах реактора, так и по глубине активного слоя катализатора вплоть до стенки «носителя», что имеет принципиальное значение в оценках как пожарной нагрузки (определяемой массой и теплотворной* способности» реагирующих веществ), так и максимальных температур окислительно-восстановительных реакций.

5. Значения критериямРейнольдса для каналов блочного реактора ReK изменяются в диапазоне 100f— 280. Принимая во внимание специфичные физические условия в реакторе КН, это соответствует турбулентному течению ОГ в каналах матрицы каталитического реактора. 7

6. При среднем значении эффективного коэффициента диффузии,4,5-10" л м /с, глубина проникновения каталитической реакции внутрь пористого активного слоя блочного носителя (L) в зависимости от значений эффективной константы скорости реакции^1 может принимать значения от 8,8-10"5 до 0,085 - 0,808 мм.

7. Оценка области и характера протекания термокаталитического процесса в блочном реакторе показала, что в пределах оценочных значений эффективной константы скорости реакции определяющей является диффузия в порах, а процесс нейтрализации описывается зависимостью (5). При этом внешняя диффузия реактантов из ядра потока к активному слою не может тормозить протекание химической реакции в порах каталитического слоя.

Если бы процессы в реакторе определялись исключительно внешним массообменом в ядре потока, то скорость суммарного процесса слабо зависела бы от химической активности катализатора. В экспериментальной практике это не подтверждается, поэтому используются платина и другие благородные металлы.

8. В зависимости от скорости химической реакции можно ожидать достаточно широкий диапазон вероятных реализаций эффективности использования пористого материала активного слоя катализатора,(77) 20.95% (меньшие значения отвечают полной нагрузке, большие значения — режиму холостого хода без нагрузки).

9. Отмеченное в, п. 5, 6, 7, 8 общих выводов имеет прямое отношение к пониманию специфических механизмов (природы) экзотермических процессов в блочных КН сотовой конструкции, что приобретает принципиальное значение в установлении причин аварийных режимов работы КН при прогнозировании и пожарно-технических экспертных исследованиях по установлению места горения, источника и причин воспламенения ТКС автотранспорта.

10; Для исправного двигателя. КамАЗ-740.10 суммарный тепловой эффект каталитического процесса в порах КН может изменяться« в диапазоне значений 203 - 28167 КДж. Меньшее значение соответствует режиму холостого хода, большее — режиму номинальной мощности. При неисправностях, отмеченных в п. 2 общих выводов, тепловая напряженность может возрасти в 10-ки раз за счет повышения пожарной нагрузки в КН.

11. Как показали результаты экспертных исследований на автомобилях отечественного и зарубежного производства основными причинами работы ТКС в аварийных режимах применительно к условиям эксплуатации в РФ являются: встречающиеся отклонения качества топлива от требований стандартов при его реализации, значительная доля неблагоприятных для ТКС режимов работы ТС (холостые хода, малые нагрузки), встречающиеся нарушения в системах контроля технического состояния, гарантийного и сервисного обслуживания ТКС.

12. Разработанные теоретические положения методики технического диагностирования ТКС нашли применение в инженерной методике расчета пожаробезопасного и эффективного автономного электрического разогрева матриц КН, инструментальной методике диагностирования эффективности и пожарной безопасности эксплуатации ТКС, практических рекомендациях по адаптации КН к технологиям ВТЭ и ТАФП.

1. Автомобильный справочник. Первое издание. Перевод с английского. Издат-во «За рулём», М., 2000. — 896 с.

2. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Р.В. Малов, В.Н. Ерохов, В.А. Щетина, В.Б. Беляева. М.: Транспорт, 1982.

3. Блочные носители и катализаторы. Обзорная информация. Сер. "Азотная промышленность". М.: НИИТЭХИМ. - 1977. - 23 с.

4. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. — М.: Наука, 1986. —304 с.

5. Боресков Г.К. Катализ. Вопросы теории и. практики. (Избранные труды). Новосибирск: "Наука", 1987. - 874 с.

6. Беленький М.С., Алхазов Т.Г.// Кинетика и катализ, т.2, вып.З, 1961.-С. 368-373.

7. Батурин С.А. Физические основы-и математическое моделирование процессов результирующего сажевыделения и теплового излучения в дизелях. — Автореферат Дис. на соискание степени д.т.н. —Л., 1982. — 44 с.

8. Буренин Н.С., Соломатина И.И. Об определении вклада выбросов автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна городов.- Труды ГГО, 1975, вып. 352, С. 191-199.

9. Болгарский A.B., Голдобеев В.И., Идиатулин Н.С., Толкачев Д.Ф. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче. М.: Высшая школа, 1972. - 304 с.

10. Байбаков О.В., Бутаев A.A., Калмыкова З.А. и др. Лабораторный курс гидравлики насосов и гидропередач. М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.

11. Варшавский И.Л: Состояние работы по уменьшению токсичности автомобилей // Сб. трудов ЛАНЭ. 1969 - С.7-33.

12. Веденяпин Г.В. Общая • методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. — 199 с.

13. Вайсблюм М.Е., Гусаров А.П. Экологические требования к АТС: вчера, сегодня, завтра / журнал Ассоциации Автомобильных Инженеров (ААИ), № 2 (31), 2005. С. 48-52.

14. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей. В 3 томах,7-е издание, переработанное и дополненное. /Под ред. В.Н.Лазарева. — Л.: Химия, 1976 1977.

15. ГН 2.1.6Л983-05 и'Дополнение № 2 к ГН 2.1.6.1338-03 о предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест от 03.11.2005 г.

16. Гетманец Г.В., Лиханов В.А. Социально-экологические проблемы автомобильного транспорта. М.: Аспол, 1993. - 340 с.

17. Горбунов В.В., Патрахальцев H.H. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во РУДН, 1998. — 214 е., ил.

18. ГОСТ 17.2.1.03-84 Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. — 11 с.

19. ГОСТ Р 51709-2001 Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки / Госстандарт России, М.: Издательство стандартов, 2001.

20. ГОСТ Р 52160-2003 Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния. М.: Изд-во стандартов, 2004. - 7 с.

21. Гладков O.A., Лерман Е.Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Д.: Судостроение, 1990.-112,с.

22. Горшенин Д.С., Мартынов А.К. Руководство к практическим занятиям в аэродинамической лаборатории. М.: Машиностроение, 1967. - 224 с.

23. Демочка О.И., Ложкин В.Н. Пути снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей / ЦНИИТЭИ тракторо-сельхозмаш, Серия 1: Тракторы и двигатели, вып. 13, М. 1984.

24. Душин ТО.А. Работа теплозащитных материалов в горячих газовых потоках. Л.: "Химия", 1968 224 с. . •

25. Дейч M.E. Техническая газодинамика. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 670 с.

26. Жегалин О.И., Лупачёв П1Д:,Снижение токсичности.автомобильных двигателей. iyi.: Транспорт, 1985.-120 с.

27. Жёгалин О.И., Китросский H.A., Панчишный В.Н. и др. / Каталитические нейтрализаторы транспортных двигателей.- М: Машиностроение, 1979. 80 с.

28. Закон РСФСР «Об охране окружающей- природной среды» // Экологическое право России. Сборник нормативных правовых актов и документов. / Под ред. проф. А.К. Голиченкова. М.: Издательство БЕК, 1997. -816 с.

29. Закон РСФСР «Об охране атмосферного воздуха» // Экологическое право России. Сборник нормативных правовых актов и документов. / Под ред. проф. А.К. Голиченкова. М.: Издательство БЕК, 1997. - 816 с.

30. Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» // Экологическое право России. Сборник нормативных правовых актов и документов. / Под ред. проф. А.К. Голиченкова. М.: Издательство БЕК, 1997.-816 с.

31. Заболеваемость как критерий оценки влияния автотранспорта на здоровье населения Москвы /Филатов H.H., Аксенова О.И:, Волкова И.Ф. и др. М.: "Гигиена и санитария"," № 5, 1998. - С. 3-5.

32. Заводчиков В.М., Ложкин В.Н. Количественная оценка сажесо-держания отработавших газов автотракторных дизелей // Диагностика, повышение эффективности, экономичности и надежности двигателей. Сборник научных трудов ЛСХИ: Л., - 1985.

33. Исаченко* В.П. и др. Теплопередача. Учебник для вузов. М.: "Энергия?', 1975. - 488 с.

34. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям (коэффициенты местных сопротивлений* и сопротивления трения).- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. 464 с.

35. Конституция Российской Федерации // Экологическое право России. Сборник нормативных правовых актов и документов. / Под ред. проф. А.К. Голиченкова. М.: Издательство БЕК, 1997. - 816 с.

36. Кутенев В.Ф. Проблема создания и эксплуатации экологически чистого автомобиля:- М., 1989. — 40 с.

37. Котиков Ю.Г., Ложкин В.Н. Транспортная энергетика: учебное пособие / Под редакцией Ю.Г. Котикова. — М.: Академия, 2006.

38. Капустин A.A., Добрынин Ю.Г. Фильтры сажеуловители // Автомобильная промышленность. 1995. - № 8. - С.36 - 38.

39. Кратко А.П., Вихерт М.М., Грудский Ю.Г. Влияние фаз процессасгорания в дизеле на содержание канцерогенных компонентов в отработавших газах// Автомобильная промышленность. 1977. - № 6. - С. 9-12.

40. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пос. для высшей школы. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Академический Проект, 2004. — 400 с.

41. Краснов Ы.Ф., Кошевой B.Hi,. Данилов А.Н. и др. Прикладная аэродинамика. М.: Высшая школа, 1974. - 732 с.

42. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Научно-технические проблемы улучшения- экологических показателей? автотранспорта // Автомобильная промышленность.1998: № 11. - С. 7-11.

43. Каталитический^ нейтрализатор с электроразогревом. / BMW' // Automobiletechn. Z. 1995 - 97. №10. - С.708.

44. Катализаторы дожига газовых выбросов на основе высокопористых ячеистых материалов /А.М:: Макаров / Проблемы: современного матег риаловедения / Препринт. Пермь: РИ'ГЦПМ, 1994.

45. Ложкин В.Н. Опасные последствия автомобильного «прессинга» в крупных городах России. «Мост», №1-2 (22), февраль 1999, СПб., С. 90, 91. , • \ '

46. Ложкин В.Н. Об эффективности применения каталитических нейтрализаторов: на автотранспорте. В; кн.: Вопросы охраны атмосферы от загрязнений; Инф. бюллетень, №1, FFO hm. А.И: Воейкова; — СПб: 1994; С. 21-32; , .

47. Луканин В. Н. Промышленно-транспортная экология: учебник. -М.: Высшая школа, 2003.

48. Ложкин В.Н. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебник / B.C. Артамонов, Ю.Г. Баскин, В.Н. Ложкин, А.П. Чуприян, О.В. Ложкина: СПб. университет ГПС МЧС России, СПб., 2009. - 482 с.

49. Ложкин В. Н., Мигулев С. Е. АВТОМОБИЛЬ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА. Контроль эколого-энергетической .безопасности объектов транспортной энергетики. Проблемы и решения // Монография / НПК «Атмосфера» при ГГО им. А. И. Воейкова, СПб., 2008 320 с.

50. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: "Высшая школа", 1967.-599 с.

51. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.

52. Баумана, 2002. 376 е., ил.

53. Махов В.З. О признаках каталитического механизма действия антидымных присадок. В кн.: Автотракторные двигатели внутреннего сгорания. Труды МАДИ, 1975, № 92.

54. Марголис Л.Я. Окисление углеводородов на гетерогенных катализаторах. — М.: Химия, 1977 — 328 с.

55. Михеев М.А. Основы теплопередачи. -М.: Госэнергоиздат, 1956.I- 392 с.

56. Новиков В.Г., Дударев А.Я. Санитарная охрана окружающей среды современного города. — Л., 1987.

57. Основы практической теории горения / Под редакцией Померанцева В.В. Л.: Энергия, 1986. - 264 с.

58. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. -М.: Энергия, 1969 г.- 392 с.

59. Постановление Правительства РФ № 609 от 12.10.2005 г. «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ».

60. Попова Н.М. Катализаторы очистки выхлопных газов автотранспорта. Алма-Ата: Наука, 1987. - 224 с.

61. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. Учебн. пособие для теплофиз. и теплоэнергетич. спец. Вузов / Г. Н. Дульнев, В. Г. Парфенов, А. В.Сигалов. М.: Высшая школа, 1990. 207 с.

62. Перельман В. И. Краткий справочник химика / Под ред. В. В. Некрасова. М. - Л.: ГНТИ химической литературы, 1951. - 675 с.

63. Рид Р. К., Шервуд Г. К. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия,1971.-702 с.

64. Саттерфилд П.Н. Массопередача в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1976. -240 с.

65. Системы ускоренного прогрева каталитических нейтрализаторов. КАТ Beschleunigungs - Sistem / Temes 01af//AMZ: Auto, Mot., Zubehör. -1997. — 85, № 9. - C.78-79.

66. Стернин Л. Е. Основы газовой динамики. М.: МАИ,1995. - 336с.

67. Системы пускового подогрева двигателей // Автомобильная промышленность США. 1996. - №1. С.7-9.

68. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. — Л.: Машиностроение,1972. 128 с.

69. Тюкова O.A. Катализаторы очистки выхлопных газов автомобилей. Обзорная информация. Сер. "Химическая промышленность за рубежом". -М.: НИИТЭХИМ. Вып. 10 (238). - 1982. - С.35-64.

70. Телегин A.C., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Термодинамика и тепломассоперенос. Учебник для студентов металлургических вузов. М.: "Металлургия", 1980. - 264 с.

71. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. — 502 с.

72. Фельдман Ю.Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха. М.: Медицина, 1975. - 159 с.

73. Филиппосянц Т.Р., Кратко А.П., Мазинг М.В. Методы снижения вредных выбросов с отработавшими газами автомобильных дизелей. Обзорная информация. М.: НИИН автопром. - 1979. - 64 с.

74. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.: «Наука», 1969.742 с.

75. Хьюз Р. Дезактивация катализаторов. — М.: Химия, 1989. 280 с.

76. Хоблер Т. Теплопередача и теплообменники. JL: Госхимиздат, 1961 -820 с.

77. Automotive Engeniring. 1989. - №9. С. 17- 23.

78. Bach С., Heeb N. Wirkungsorientierte Bewertung von Automobilabgasen / MTZ: Motortechn. Z. 1998. - 59, N 11. - S. 716-721.

79. Berlyand M.E., Burenin N.S., Genihovich E.L. Experimental investigation of atmospheric pollution due to motor vehicles. Proc. Sov. American. Symp on mobile sourses of air pollution. V.l. St. Petersburg, 1992, pp. 105-121.

80. Computergestutrer Entwurf von Abgas Nachbehandlungskonzepten. Teil 1. Ottomotor/Stamatelos A. M., Kolstakis G.C., Kandilas I.P.//MTZ: Motortechn. Z. -1999 -60, №2. C.l 16 - 124.

81. Chen T.N., Alford R.N. Combustion characteristics of large gas engines // Pap. ASME. 1971. - P. 6-8.

82. Churchill R.A., Smith J.E., Clark N.N., Turton R.A. Low-Heat Rejections Engines a concept review // SAE Techn. Pap. Ser. 1989. N 890153. P. 2536.

83. Die Verbrennung im Ottomotor und der Katalisator // Kraftfahrzeug Handwerks. 1992. - №3. C.105-109.

84. Day J.P., Vincezini P., Ceramics Today Tomorrows Ceramics, Elsevier, 1991.

85. Day J.P., Montierth M.R., Zink U., Proc. of European Ceramics Society, Augsburg, 1991.

86. Einspritztechnik fur abgas — und verbrauchsarme Diselmotoren / Krieger Klause // Polizei VerKehr + Techn. 1995. - 40, № 9. - C.270-271.

87. Electrically heatable catalist device using electrically conductive non-metallic materials: Пат.5480622 США, МКИ6 F01 N3/10 / Narula Chaltanya, Visser Jacobus, Adamczyk Andrew; Ford motor Co. —N270617; Заявл. 5.7.94; Опубл. 2.1.96; НКИ 422/174.

88. Elecktrisch beheizbarer Katalysator: Заявка 4434673 ФРГ, МКИ6 В 01 D 53/88/Maus Wolfgang и др.; EMITEC Ges. für Emissionstechnologe mbH. -№4434673.5; Заявл. 28.9.94; Опубл. 4.4.96.

89. Gandhi H.S., Narula C.K. История развития технологии блочных автомобильных катализаторов // Химия в интересах устойчивого развития. — №5. 1997.-С.311-323.

90. Hiemesch О., Lonkai G. Das BMW Abgasreinigungskonzept fur Dieselmodelle / MTZ. - 1990. -N 5. - S. 196-200.

91. Hiroyasu H., Yoshimatsu A., Arai M. Mathematical model for predicting the rate of heat release and exhaust emissions in IDI diesel engines // Diesel Engines Passenger Cars and Light Duty Veh. Conf. London, 5-7 Oct. 1982. — London, 1982.-P. 207-213.

92. Heated cellular substrates: Пат 5393499 США, МКИ6 F 01 N 3/10 / Badley Rodney D., Francis Gaylord L., Herczog Andrew; Corning Inc. -№161126; Заявл. 2.12.93; Опубл. 28.2.95; НКИ 422/174.

93. Heater unit and catalytic converter: Пат.5614155 США, МКИ6 F 01 N З/10/Abe Fumio и др.; NGK Insulators, Ltd. -№412279. 3аявл.28.3.95, Опубл.25.3.97. Приор. 16.6.94., №6 134701 (Япония); НКИ 422 - 174.

94. Innovattive Katalysatoresysteme / Hauber Thomas, Keck Mathias, Noring Thomas // MTZ: Motortechn.Z. -1999 60, №4. - C.216-219.

95. Instationerverhalten des Abgaskatalysators / Spicher Ulrich, Lepper-hoff Gerhard // MTZ: Motortechn. Z.-1995.-56, № 6 S.334-336, 345-348.

96. Kono Seiko, Nagao Akihito, Motooka Hiroaki. Prediction of in-cylinder flow and spray formation effects on combustion in direct injection diesel engines // SAE Techn. Pap. Ser. 1985. - N 850108. - 12 p.

97. Kroger C. Motorabgase und ihre Reiningung, Forschungsberishte des Landes Nordhein Westfallen. Köln, № 842, 1960.

98. Muller Matthias. Abgasoptimierung von Diselmotoren. // Eisenbahningenieur. -1996. 47. - №12. - C.37-40.

99. Montierth M.R. Проектные параметры сотового носителя для каталитических конвертеров // Химия в интересах устойчивого развития. №5. -1997.-С.293-302.

100. Monssavi М., Hughes К. The impacts of environmental legislation and vehicle emissions on the future of alternative fuels in the transportation industry / Transactions of the Nebraska Academy of Sciences. — 1992. 19. — P. 1-6.

101. Modelling electricaly heated converters // Automot. Eng. 1998. -106, №2-C. 76-78.

102. Nutrfahrzeug Dieselmotoren unter dem Aspekt reduzierter Emissionen / Rieck G. // Tiefban. - 2000. 112 - №9. - C.551-553.

103. Neuentwicklungen für Abgaskatalystoren// MTZ: Motortehn. Z. —1999. -60. №7-8.-0.461.

104. Principaux facteurs agissant sur temperature de mise en action des catalyseurs d'echappement / Prigent M., Mabilon G., Doziere R., Durand D. // S.L.A. 1990. - №89077. - C. 65-70.

105. Reducing truck emissions: a status report / Parrauto Bob, Adomaitis John, Tiethof Jack, Mooney John//Automotive Engeneering. 1992. - February. -C. 19-23.

106. Stamatelos A.M., Kolstakis G.C., Kandilas LP. Computergestutrer Entwurf von Abgas Nachbehandlungskonzepten. Teil 1. Ottomotor / MTZ: Mo-tortechn. Z. 1999, N 2. - S. 116-124.

107. Strömung und Verbennung bei Brennstofein Spritzung durch Mik-rodosierpumpen: Дис. Dokt.-Ing./ Zuck Bernhard. - München. —1998. - 130 c.

108. Stahlfolie fiir verbesserte Abgaskatalysatoren / Maschinenmarkt.2000. 106. № 50. - C.20.

109. Wirkungsorientierte Bewertung von Automobilabgasen / Bach Christian, Heeb Norbert // MTZ: Motortechn. -1998. 59, № 11. - C.716-721.