автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Методология повышения экологической безопасности двигателей автотранспортных средств в условиях эксплуатации

На правах рукописи

Шапошников Юрий Андреевич

МЕТОДОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат, диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ,докгор

технических наук, профессор

ЛилКпп илйДнлш(| опкиласБИЧ

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Николаенко Анатолий Владимирович;

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических неук, профессор Кулешов Алексей Алексеевич;

доктор технических наук, профессор Иванченко Александр Андреевич

Ведущая организация: ООО «Центральный научно-исследовательский

дизельный институт»

Защита состоится 27 июня 2006 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д 212.223.02 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190103, Санкт-Петербург, ул. Курляндская, дом 2/5, ауд. 340 Факс (812) 316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкг-Пе-тербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан «_» мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.223.02,

кандидат технических наук, доцент

Репин С. В.

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ- " -:.', •.':

' 'Актуальность-темы.'На современном'этаперазвитияобтестия несгнгамр:-римос другими отраслями вьфос вклад а^мобильнот

ниеокружающей среды.' Правительство Российской Федерации своим-Постанов-лением от 12Л0.2005г/№ б09 утвердило специальный технический регламент «О Требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой вобращение на ;, территории РоссийскойФедерации, вредных (загрязняющих)веществ>>. '

Последние десятилетия'XX века отличались-небь!валой;данамичностью научно-техническогогтрогресса: Научныеоткрытия,"современные техника и технология имеютинтернациональный характер й быстро распространяются по всем регаонам;годната>люболф:п6зитивнЬму 'пр и негативные яв-

ления. Одним из таких последствий стало обострение противоречий, возникающих между необходимостью охраны природы: и интенсивным использованием ее рёсурсов: Эжспфименггшшошойот необратимые. изменения-значений <

параметров окружающей среды/,что все чаще привддиг к экологическим кризисам и кетастрофам на локальном уровне (фотохимический смоц ;Кисл6тнь1е осадки; другие виды загрязнений) 'й в глобальном масштабе (образование парниково--гоэффекта,разрушение озоновогослояв стратосфере).

Автомобильные двигатели дают зиаютяьное количество выбросив, схида-т ющих химическое итешювое загрязнение окружающейереды, они служат'также источником'шума й вибрации. Известно^что-около 60% загрязнений воздушного ' . бассейна большинства стран вызвано работой транспорта. До недавнего времени в совершенств«^ ра^

мощностным и^отйвно-эгономическим 'показателям.1 На,современном, этапе; развития автомобильных ДВС' на первый план выступают критерий; характеризующие их отрицательное ¡'воздействие, на 'окружающую .среду, .требования, сни-жёшш ювдёнгршдо! тта компонентов* ОГ, уменыоешцуровней шуод и-вибрации, а также теплового излучения. Решение каждого из этих вопросов_явля-ется самостоятельной; сложной и весьма актуальной научно-технической проблемой, требующей для своего решения в условиях.эксш1уатации-новЬ1х научных подходов." ' . ... , . . .; . ..... ..,.

, Задача рационального расходования приходных ископаемыхэнергоресур--сов год от года становится все актуальней. Несмотрянадлительныйпериод развития ДВС, их коэффициент полезного действия (КПД) остается довольно низким; Одна йз причин;- значительные потери .теплотыс О Г.: Снижения- потребле--ния топлива^ досрмь.непро«те,.кроме ,того,;это может, оказать неблагоприятное; влияние ..».

,.На современном этапе развития ДВС перспективы традиционных схем пре-т допределены:тем,,что резервыих.дальнейшего совершенствования по выше от- -меченным проблемным направлениям исчерпываются, втом числе; и по такому, -как повышение .топливной экономичности.-; Сегодня; и в ближайшейперспективс\ конкурентоспособность; поршневых автомобильных* ДВС может;эффективно

обеспечиваться новыми комбинированными конструктивно-технологическими решениями, основанными как на использовании известных традиционных их преимуществ, так и альтернативных технологиях: аккумулирования тепла, вторичного его использования в системах смесеобразования альтернативных смесевых горючих, в теплоутилизационных схемах, каталитического теплового конвертирования ОГ в системах газовыпуска, что в конечном итоге приводит к повыше-шлш тлппинипй эффективного ^ГГТДд Д1ЛМ1.ССТ*. II тс:с

сичности отработавших газов.

Однако реализация таких концептуальных конструктивно-технологических подходов, основанных на сочетании (комбинировании) традиционными и новейшими технологиями, достигших сегодня достаточно высокого технического уровня, требует качественно нового научно-прикладного осмысления в теории и практике эксплуатации автомобильных ДВС.

В настоящей диссертационной работе предлагается новый обобщенный научно обоснованный многофакторный подход решения обозначенных проблем применительно к условиям эксплуатации автомобильных ДВС, обеспечивающий комплексное снижение отрицательного воздействия транспортных средств на окружающую среду при одновременном улучшении их топливно-экономических показателей. На основе анализа и системного подхода к обозначенным проблемам сформулированы научные принципы совершенствования конструкции и технического состояния двигателей автотранспортных средств. Сформулированы практические рекомендации по повышению экологической безопасности и эффективности работы существующих и имеющихся в эксплуатации автомобильных двигателей на основных режимах работы. Разработаны методики оценки их экологической, эксплуатационной и экономической эффективности.

Объекты исследования: новые и находящиеся в эксплуатации конструкции автомобильных поршневых двигателей внутреннего сгорания, модернизированные дополнительным оборудованием в системах впуска и выпуска, использующие многокомпонентное топливо на основе спиртовых добавок, каталитические нейтрализаторы и утилизаторы тепловой энергии ОГ.

Предмет исследования; комбинированные рабочие процессы, сочетающие новые концептуальные принципы формирования многокомпонентного топлива, нейтрализации отработавших газов и утилизации их тепловой энергии с целью повышения экологической безопасности автомобильных ДВС и экономии расхода топлива в эксплуатации.

Целью исследования является: разработка методологии повышения показателей экологической безопасности ДВС автотранспорта, обеспечивающей путем обоснования, разработки и внедрения в эксплуатацию комплекса новых технических решений по использованию многокомпонентного топлива на основе спиртовых добавок, совершенствованию систем впуска и выпуска, каталитической нейтрализации и утилизации энергии ОГ, снижение химического и физического загрязнения окружающей среды транспортными средствами до уровня природоохранных требований, предписанных Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года.

■■-: Научная; новизна - исследования. На основании; анализа доминирования факторовзагрязненияокружающей средытранспортнымисредствамиобоснова-на новая методология повышения экологической безопасности поршневых ДВС в эксплуатации; разработана методика расчета многокомпонентного топлива,- для формирования которого обосновано ггрименениеиспарителя.использующего тепловую энергию ОБ; созданы математические модели "и инженерные методики рас- -чета основныхиарамегров впускных канапов ДБС с целью ■ повышения, коэффи-циента.наполнения цилиндров; обоснованы и созданы новые конструкции каталитических нейтрализаггоров и утилизаторов тепловой энергии ОГ; получены новыефезультаггы экспериментальных исследований и опыта внедрения систем формирования многокомпонентного топлива,' нейтрализации -и -утилизации тепловой энергии ОГ применительно !кусловиям эксплуатации;'

;■ Назащитувыносятся: ":-.■■■•.- ч >■ >

■, - новая методология; включающая исследование и прогнозирование свойств экологической безопасности- автотранспортных средств в эксплуатации на основе анализа, рабочегопроцессапоршневогодвигателя/функционирующих в рам-ках'замкнутой динамической системы «автомобиль*- водитель - окружающая среда» и сочетающая одновременную комплексную ¿реализацию рациональных,' с точки: зрения;экологической ¡продуктивности,-- новых' конструктивно-технологических решений;, !: ;;>. - • .

•Ь: - расчетная.методикаформирования ^топливной'смеси;* в том числе многокомпонентной," включающая распиливание,' испарение топлива иг процессы тепло • - массопередачи, определяющие динамику смесеобразования; -.• • г - методика:анализа состава продуктов,сгорания^топлива; разработаннаяна основе термодинамического расчета, показывающая влияние свойств топлива на токсичность.ОГ;. : . . - ••-. • •••• , ¡1^!' I." . . '.

- методика определения рациональных геометрических параметров и конфигурации ¡впускного трубопровода^;разработанная • по?математической'модели формирования траектории движения потока! при; его поступлении в цилиндры1ДВС;

- термодинамическая моделк расширения цикла.рабочего процесса ДВС в область увеличения »доли: полезно использоватош теш1а за етет-вторичной утилизации ¡остаточной-энергии;;. ' ■ ..•::•.'•.•>. •■'. ■:■' -г ■':■ •-,•••*'

• -1, - модернгоироваш1ая юнструкции ДВС, обеспечивающая его работу по новому термодинамическому циклупутем установки новых конструктивных элементов систем впуска;и выпуска ДВС, позволяющих формировать многокомпонентный состав топлива и нейтрализовать токсичные компонента отработавших газов.

•. Практическая'значимость»реализация работы;'•••'

. 1^Вьшолненные исследования диссертационной работы сошасуются сПо-становлением Правительство РоссийскойФедерации от:12.10:2005г. № 609, кото-.рымутвержден специальный .технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой,^выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации;'вредных (загрязняющих) вещеста» в части обеспечения рекомсн-дуемьк норм в ОГ-ДВС'автотранспорта.' Предложенные в диссертации разработ-

ки позволяют посредством конструктивной модернизации систем ДВС обеспечить установленные требования на эксплуатируемых и вновь выпускаемых автомобилях.

2. Тематика диссертационной работы соответствует городской комплексной Программе «Здоровье Барнаула», утвержденной решением Барнаульской городской Думы 16.06.99 г., №401, в рамках которой разработаны:

- рекомендации владельцам ЭлСшдуаТируЬлмим аБТОТрйНСПОрТНЬТс СредСиза

в отношении технического состояния подвижного состава, позволяющие улучшить городскую экологическую обстановку;

- каталитические нейтрализаторы, обеспечивающие снижение токсичности ОГ и представляющие собой недорогие конструкции, доступные к производству на городских машиностроительных предприятиях.

3. Выполнена работа по оптимизации конструктивных параметров впускной системы двигателей многоцелевого назначения, для чего на основании математической модели формирования траектории движения потока, при его всасывании в цилиндр, разработаны методика определения рациональных геометрических параметров и конфигурация впускного трубопровода. Результаты разработок приняты к внедрению на ОАО «Алтайдизель».

4. Разработаны методики определения термических свойств многокомпонентных топлив, анализа состава продуктов сгорания топлив, совершенствования цикла ДВС за счет увеличения количества теплоты, превращаемой в механическую работу, утилизации теплоты отработавших газов, процессов каталитической очистки ОГ. Результаты внедрены на ОАО «Барнаултрансмаш» для проведения научно-исследовательских и конструкторских работ при создании новых моделей дизелей.

5. Новизна конструктивных решений подтверждена патентами на изобретения:

а) Образцы каталитических нейтрализаторов (патенты № 2163300, № 2163675) и испарителя топлива (патент № 2168094), разработанные в ходе научных исследований, эксплуатируются на автомобилях автотранспортных предприятий г. Барнаула: ЗАО «Автобаза № 1», ОАО «Автоколонна 1245».

б) Конструкторские разработки, созданные по изобретениям (патенты № 2119073, № 2156362, № 2153085), используются в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова в научных исследованиях и учебном процессе.

Апробация работы.

Основные положения диссертации представлялись на международных, всероссийских, региональных научно-технических конференциях и семинарах, в том числе: Межвузовской научно-практической конференции с международным участием «Транспортные средства Сибири (состояние и проблемы)» (Красноярск, 1995); Межвузовской научно-технической конференции «Современные транспортные проблемы» (Харьков, 1996); Международной научной конференции «Проблемы безопасности транспортного средства» (Липецк, 1998); II, III и IV Между-

народ1ШХ-научно-технических конференциях-«Решение:Экологических проблем , в автотранспортном-комплексе» (Москва, ,1998;;-1999, ¡2000); Международных заочных н^ных конференциях «Безопасность XXI века» (Санкт-Петербург, 1999, 2000);: И; Международной .нонф^нщга/.вСо^щенсповаше'СИСтемУавггомоби-лей, -гракторов и агрегатов» (Барнаул,-2000); Всесоюзной-научно-практической ■конференции-«Проблемы энергосбережения! и энергобезопасности в Сибири» Барнаул - 2003; Международной научни-ирактической конференции «Реконст-рукция—Санкт - Петербург. - 2005; 1-й-II Международных научно-технических конференциях-«Проблемы-качества и эксплуатации автотранспортных средств» . (Пенза, 2000,2002); 52тй, 53-й; 55-й, 56-й, 57-й, 58-й научногтехнических конференциях Алтайского государственного технического университета им.' И'.й: Поленова (Барнаул; Д994,1995, ;1997, 1998,1999и 2000).-. ; /;••. -

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в монографии и 48 печатныхработах,-¡по результатам исследований получено 9 патентов на изобретения;,-,,! : > .- . г: " • ;:

-,-• Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения;'шести гпяИ общих выводов,.списка использованной литературы состоящего из 228 наименований." Общий объем работы 437 страниц, включающих 89 рисунков, 53 таблицы

..-.,,. . СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

,, . 'Введение;уРассмотрены; основные,положения диссертационной1 работы, , обоснована актуальность,рассматриваемой проблемы^исследований,тдана краткая аннотация работы.- . ..> : "..:.-..• V- ■ • ■

„ . В первой главе «Состояние проблемы и ее анализ. Концепция; цель^и задачи исследования» дан анализ источников загрязнения окружающей среды. Приведена оценка влияния-деятельности человека на потребление природных ресур-, сов.иобразование.отходов. _ • .- .•■ г... .■ V.:.•-.-,■■ •.;. .-., г

. Приведены сведения о необрагимых:изменениях-значений параметров ок-.ружающей среды, приводящих к экологическимкризисам и катастрофам на локальном уровне (фотохимический смог, кислотные осадки, другие виды загрязне-. ний).ги, в глобальном ^масштабе; (образование парникового эффекта,; разрушение ~ озонового.слоя в стратосфере), >.также данные распада' генетических:программ человека,-другие проявления экологического кризиса. Все это привело к тому.что . в, большинстве стран мира .вопросы .обеспечения экологического благополучия выходят за рамки принятия конкретных инженерно-технических программ и решений и все более, приобретают социально - экономическое звучание,- формиру-•ютновые стереотипы поведения^нормы;морали; : ч .

.- , На основании анализа источников загрязнения выявлена высокая значимость .процессов горения,-в ре^льтаге которых примеси,-содержащиеся в топливе; слиш-комвысокая или низкая температуры горения,'неполное сгорание топливаприво-

дят к образованию побочных токсичных продуктов. Транспортные тепловые двигатели дают значительное количество выбросов, создают химическое и тепловое загрязнение окружающей среды, служат источником шума и вибрации.

Состав ОГ автомобилей и количественное соотношение в них отдельных компонентов зависят от сжигаемой рабочей смеси и степени завершенности реакции горения в ДВС. При идеальном сгорании углеводородного топлива ОГ должны cuciUMib и J уишлл^лши 1<иа и парии ьиДы. ОдпаКО й рссШЬНЫХ усЛОЬНЛХ ОГ

дополнительно содержат продукты неполного сгорания и термических реакций, соединения неорганических веществ, присутствующих в топливе.

Снижению уровня загрязнения окружающей среды путем повышению экологической безопасности двигателей автотранспортных средств посвящены труды Р.В. Малова, В.Н. Ерохова, В.А. Звонова, В.И. Битколова, В.Е. Васьковского, В.Н. Вздыхалкина, В.А. Вагнера, А.Б. Дьякова, О.И. Жегалина, В.Н. Ложкина, В.Н. Луканина, Ю. Мацкерле., A.B. Николаенко, С.Д Погорелова, В.И. Смайлиса.

Основные исследования в области перспективных транспортных средств направлены на разработку силовых установок, энергия в которых преобразуется с минимальными потерями и загрязнением среды побочными продуктами, а также на использование в двигателях нетрадиционных видов топлива.

Наряду с использованием углеводородных топлив можно ожидать в будущем широкого применения искусственных или синтетических топлив не нефтяною происхождения (как в чистом виде, так и в качестве добавок к углеводородным топливам).

На протяжении всего периода совершенствования моторных топлив предлагались различные добавки и смеси с целью улучшения работы двигателя. Из многочисленных композиций смесей, разработанных и исследованных, практический интерес представляют водотопливные эмульсии, смеси бензинов с высокооктановыми добавками, бензометанольные смеси, смеси на основе высокоэнергетических компонентов.

Основной концепцией долгосрочного энергообеспечения автотранспорта является переход на синтетические энергоносители, к которым относятся некоторые спирты, водород и аммиак, удовлетворяющие этим требованиям и одновременно характеризующиеся достаточной термодинамической и эксплуатационной совместимостью с автомобильными двигателями.

К практике использования синтетических спиртов в качестве моторного топлива неоднократно обращались на всем протяжении развития ДВС. В последние годы появились новые аспекты применения спиртов - снижение токсичности ОГ ДВС автопарка и расширение его топливно-сырьевой базы. Активизировалась работа по использованию водорода в качестве добавки к нефтяным и основного топлива, как способа снижения выброса токсичных и канцерогенных веществ с ОГ.

Исследованию свойств топлив, влияния добавок к основному топливу и применения альтернативного топлива с целью снижения токсичности отработавших газов посвящены работы В.М. Иванова, В.Н. Ложкина, E.H. Невструева, В.П. Носова, Е.Д. Радченко, A.M. Обельницкого, К.И. Генкина, А.Н. Подгорного,

В.В;. Робусова;' А';А": Муталибова,' ОШ? Маркова^ JT.Bl: Сергеева,;Ф.В.' Смаль,

A.П1 Хмельницкого. ''. . ^' ' "' "•J " - •■. .....

Для целей снижения содержания вредньк вещеста в OF в настоящее время известны и проверены прамйкой различные способы обезвреживания ОГ, жидкостная, пламенная и каталитическая нейтрализации! Последняя из которых является: наиболее эффективной.' ; :'• • ' - Вопросам обезвреживания отработавших газов посредством их нейтрализации. давлено вни^ BiEi Васьковского, Л.С. Золоторевского, ПЩ: Лупачева, А. Л; Новоселова]^ .М.'Бродянского, P.M. По-повйчейко:' • ;' ■ '••• '-''' ■' ■:.'.' • ;

' В ДВС термохимическая энергия'топлива в результате процесса окисления превращаетсяв теплоту; одначаетекоторой расходуется на преодоление сил трения,- инфцйонньгг сил/оставшаясяпередается на коле^^

пользуется на приводтрансмиссийи в различных агрегатах,' обеспечивающих функционирование' как силовой установки, так и всего объекта тр анспорта в целом. • •' - Другая?часть теплота .теряется; уносимая с ОР, передается'В систему охлаждения, смазочную систему; и заггем рассеивается в окружающую среду также теплота уходитс нару^ой поверхносга двигателя?- ^ " ' ;

•' Тепло^ теряемая с OF, п0ступившая"в системы омаждёнйя'и смазки,-может бытьйспользовЕша'дояобогрёва;а также д^ гфризводства работьг в дополнительном оборудовании.' Анализ приведенных данных показывает, что независимоот{¿жимов работыпоршневьпе ДОС большая часть эне]^ выносится с ОГ. Данное ртверяедение свидетельствует о перспективности использования остаточнойэнёртии;ОГ*для^ получения'допогаппельнойработьь v l: ..Сдфживающим:фактором на пути развития/дополнительного оборудова-нияисподьзующего теплоту ОГ являются переменные режимы работы ДВС. Вследствие чего эффективность работы утилизационного оборудования будет зависеть от мощности вырабатываем ой ДВС и доли теплоты переданной им ОГ. Для целей выравнивания температурного р^^ма применяют стабилизир^щйе устройства в'вйде тепловых аидт^лйоррв,^^сглажквающихжменение.температурьгОП'* "- Вопросам! использования 0статотаой*энё)ргии ОТ

B.С.Кукиса,Я.В, Груданова,Л.В.Тусятникова,'И.В.Тоннова>Л;М. Жмудяка, А.П. 'Зайцева; С.И. Ефимова,:В:В; Шульгина/; : -. '

'Внастоящее'время'^^разработаны'многочисленные criocoöbi ¿ конструктивные решеши повышенияпоказателейэкотогачёской безопасности автотранспортных средств, а также рекомендации и устройства обеспечивающие реализацию 'этой проблемы;-' - •.' '■''•" '' : ■ " "•' ' . "V"' ",;цельнз'разработай методологий^^ ш основе многосторбн-' нейГоцён1Ш,%харакгерйзующей^различные, способыснижения загрязнения;окружающей' среды двигателями автомобилей в условиях эксплуатации, автором дйс-сёртаций совместнос друтми специалистами выполнено,всестороннее исследование "на примере дизельньк'^С Исследование проводилось' по'."следующимШагфавпениям —^ факторов экологического загрязнёния ДВС авггомобилей окружающей,среды, оценка при..... 9 '

менения многокомпонентного топлива, оценка гидродинамической обстановки впускного гракта ДВС, обоснование комбинированной системы нейтрализации и упилизации отработавших газов ДВС.

Проблема повышения экологической безопасности двигателей автомобилей за счет снижения токсичности и утилизации теплоты ОГ, может быть успешно решена оперативными и доступными путями, путем внедрения на ДВС испа-

"""" ' ■ ' ■ гГУ ЦрГИПЪ'ПЧ^Х^нС шиО| ЧПилииииСИТиОГО >0>1Л1[ии) у СТШХСПАС!!

комбинированных нейтрализаторов, позволяющих обезвреживать О Г и утилизировать их тепловую энергию.

Концепцией диссертационного исследования является изучение и прогнозирование свойств экологической безопасности двигателей автотранспортных средств в условиях эксплуатации на основе анализа новой усовершенствованной модели рабочего процесса комбинированного поршневого двигателя, действующей в рамках замкнутой динамической системы «автомобиль - водитель - окружающая среда» и сочетающей одновременную комплексную реализацию рациональных, с точки зрения экологической безопасности, основных конструктивно-технологических факторов.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели работы решались следующие основные научно-технические задачи, определившие методологический подход повышения экологической безопасности ДВС автомобилей в •эксплуатации:

1. Теоретический анализ доминирования факторов экологического загрязнения окружающей среды при эксплуатации ДВС в системе «Водитель — Автомобиль—Дорога-Окружающая среда», в рамках которой оценивалось влияния технического состояния ДВС на выброс загрязняющих веществ с ОГ, проводился анализ влияния процессов газообмена и реакций горения на состав отработавших газов.

2. Разработка теоретических основ подготовки, формирования и применения многокомпонентного топлива для ДВС применительно к условиям эксплуатации, включающая в себя расчет состава ОГ при использовании в ДВС многокомпонентного топлива, научно-техническую концепцию подготовки и применения многокомпонентного топлива.

3. Научно-техническое обоснование систем нейтрализации и утилизации отработавших газов ДВС, с разработкой теоретических основ процессов нейтрализации, и оценкой работоспособности и практического использования теплоты отработавших газов.

4. Экспериментальное обоснование концептуальных положений методологии повышения экологической безопасности ДВС на стендах и в эксплуатации, с разработкой методик исследования, подбором необходимого оборудования, анализом экспериментального материала с выявлением перспективных направлений результатов исследования.

5. Практическая реализация научных разработок исследования, посредством конструктивного совершенствования ДВС, путем создания необходимого оборудования, расчет экономического эффекта от внедрения в эксплуатацию.

Во второй главе «Теоретический анализ доминирования факторов экологического загрязнения окружающей среды при эксплуатации ЛВС» выполнена оценка факторов, оказывающих первоочередное влияние на экологическую безопасностьДВС.* ;

Характер воздействия;автотранспортныХ;средств на окружающую среду определяетсявходными и вьтходньгми потоками на протяжении всего жизненного цикла объектов транспорта.1 Входными потоками являются извлеченные из Земли сырьевые и энергетическйересурсы, которые возвращаются после использования в виде отходов и теплоты.; : •' ■

Двигатели автомобилей оказывают основное экологическое воздействие на окружающую среду, в процессе реализации потребности в автомобильных перевозках при выполнении транспортной работы. Исследование экологических показателей работы двигателей осуществлялось в рамках системы «Водитель — Автомобиль ^ Дорога - Окружающая среда» (рис. 1), эта модель позволила учесть многостороннюю взаимосвязь между рассматриваемыми элементами системы,

Оценка уровня экологической безопасности двигателей АТС основывается на принципе системного подхода^к формализации описания взаимодействия эксплуатируемых двигателей с; окружающей средой I с помощью, показателей, объединяемыхвгрупповыеизмерители^^ (эксплуатационные свойства) и далее в обобщенные комплексные показатели; - Анализ обобщенных показателей $ позволяет провести экологическую эксперта^, двигателей- АТС при принятии! решения о " первоочередных мерах-по улучшению эксплуатационных свойств и его последующей модернизации.*•■: ' ; "•

Обобщенную функцию взаимодействия двигателей АТС с окружающей средой можно представить'в виде: .--.....

- : • - • (1) где г/;- частные функции взаимодействия, выраженные через оценочные показатели в безразмерном виде; у,- весовые коэффициенты, характеризующие ценностные соотношения»между, показателями; } - вариант АТС; номер показателя

В!рассматриваемой методике одиночные функции и, отражают уровни газообразных загрязнений (присвоен индета100);:Энергегшческж загрязнений (200); жидких загрязнений (300); 'загрязнений твердыми частицами:(400). •. .

Уровни значимости рассматриваемых показателей в зависимости от назначения автомобиля,;условий эксплуатации, объемов,транспортной работы и других могут изменяться в широких диапазонах. Так, для массовых АТС с дизельными двигателем полной массой 14 тонн, по результатам расчетно-экспертной оценки было установлено, что значимость рассматриваемых четырех обобщенных измерителей составляет соответственно 60,20/10 и 5% (табл. 1).

Окружающая среда

Система выпуска (С,СО,.Щ,СИ,СО,)

I _ _

! т I

I < 1

1 I

I

Двигатель азтомойпля

Т

Система яитавям

Водятся» автомобиля

Траясмиссвв автомобиля

Ходжа* чаль шомобндх

к<гЛА)

Кузов автомобиля кР,)

I. .

Дорога

(Л'.й.ЕЛ.м,)

Воздух окружающей среды

_(ftJy.Pl]_

Дорожим ябсгами»я

Рис 1 Структурная схема управления эксплуатационными параметрами двигателя

Силовые связи ............ Каналы ) праменм -----Информационные каалпы------- - Кавалы обмена аещестеом

........Кинематические саязи

Каналы} праменм _ Каналы подчинения

.,-.',- . - ',. Таблицами,

: . Уровни значимости показателей^ частнькфун^й 100,200,300, .

* 1Ш "г, =-20%' ■"• 200 Уж -10%': • • ;■■■

Уров иера| НИ;. ЭХЙИ Уровни:., ¡иерархии* .Г,. •Уров иера] ни;-, эхии %

I. . п :. •г-

100- 110 200 < ,2101 300 у ЗЮг .5- ■

120 16 220- 6 320: -З-Ч

130 12". V . - — .230^ .4 . -. < •. 330. 2..

140 . 240 5.

150 6

'• ■ ^ Приоритет отдается показателям;^определяющим выбросы вредных веществ сотрабтшштш-'газд^

жидкие загрязнения ^, ¿5%), атакжевыбрось!'твёрдыхчастящ:(з5.%);':','' "Таким образом; "с использованием системного подхода разработана методика оценкиуровня экологической безопасности дизелей автотранспортных средств, в которой:исп<шь^ется об<^щенпий]1фИ1ер11й'эшо1тес1юй безопасности кон-струкида, "отражающий'уровень антропогенногх)' воздействия ,ДВС на окружаю' ш^ю средщоснованной%а-сверстке оценочны5с технических показателей в групповые: измерители;1-,-'- > .'■-;>- • .. . Анализ полученных результатов свидетельствует,.что ^наибольший вклад в загрязнение окружающей среды вносят отработавщие газы ДВС. Для реализации цели, исследования, необходимо сконцентрировать внимание на актуальной проблеме эксплуатации автомобшьного,* транспорта,*, заключающейсягв снижении концет^ац'ии.вредаьрсвеществ-выбрвдываемьк

Эксплуатация автомобиля как правило сопровождается рядом характерных неисправностей, в том числе в виде нарушения"' регулировок или; отказов систем * двигателя, влияющих насостав ОГ. Выявление ■ неисправностей,если они сопровождаются изменением протекания рабочего процесса сгорания, может быть связана конкретной причиной или комбинацией причин неисправностей проявляющих- . ся проявляющихся в виде свойсгиенного сочега1шя компонентного, состава ОГ.

Какизвестно,.при оценки технического состояния дизельного ДВС в условиях эксплуатации АТС наибольший интерес представляет режим свободного ускорения (СУ);

Данный подход в отношении вьмвлёниянёисправностейсистемдвигателя по отклонению состава ОГ может решаться в два этапа:

: 1 1) установить характер связи в-форме множественных уравнений регрессии основных регулировочных параметров топливной аппаратуры (ТА) при их варьировании в.пределах экспл^ационныХ отклонений по однофакгорному плану,, с составом на режиме СУ. " ->-■-V— >•• '••. • •-••-:• ;•......

2) Разработать алгоритм выявления неисправностей, отклонения регулировок от нормированных значений параметров систем дизеля.

На основании полученных зависимостей была построена номограмма для определения наиболее вероятных значений регулировочных параметров топливной системы дизеля КамАЗ-740 по результатам анализа состава отработавших газов.

Разреши 1 анион нимшрамма I км и или с 1 на основе аиаЛиЗа ьиыава ОГ дизелей КамАЗ-740 оперативно диагностировать значения регулировочных параметров топливной системы: установочного угла опережения впрыскивания топлива, средней цикловой подачи, давления начала впрыскивания топлива форсунками, а также определять часовой расход топлива.

На состав отработавших газов существенную роль оказывает степень наполнения цилиндра двигателя воздухом, которое принято оценивать коэффициентом наполнения пг. Однако этот коэффициент, в свою очередь, зависит от степени удаления из цилиндра сгоревших газов, оставшихся от предыдущего цикла (остаточные газы). Следовательно, коэффициент наполнения является оценочным параметром процессов газообмена в целом.

Величина коэффициента наполнения ^ зависит от ряда факторов, основными из которых являются: давление в конце наполнения р„, коэффициент остаточных газов у,. давление и температура остаточных газов р, и '/;, и температура смеси Тс, поступившей в цилиндр за процесс наполнения.

Давление в конце наполнения ра - фактор, сильно влияющий на коэффициент наполнения в четырехтактных двигателях и полностью зависящий от аэродинамических потерь во впускной системе.

Потеря давления при наполнении Др, может бьггь найдена из уравнения Бернулли, если допустить, что процесс поступления заряда в цилиндр является установившемся. Тогда, если пренебречь разницей удельных весов свежего заряда во всех сечениях впускного тракта, получим

и г„ 2г ^

где №0 - начальная скорость потока при входе в патрубок; - скорость потока у клапана при давлении р„;

£ - коэффициент сопротивления впускной системы, приведенной к скорости №„ .

Пренебрегая начальной скоростью , найдем, что

= ~(1 + кГ/см2. (3)

Как видно из выражения (3), потеря давления Лр„ пропорциональна скорости движения заряда во второй степени.

14

По упрамению с1Иошностй мгновенные значения скорости потока смеси в клапане..и'л;1могут.быть выражены в зависимости:от числа оборотов:,. . , ...

' ' ■ ■ (4)

-л'".

где С^'- средняя скорость поршня; • " ' .■'.-'■'

л - число оборотов; ',..,.. . . , , .

- соотаетстЦшо'ходи'га^ сечения поршня.

. - . Подстшшм'значение из выражсния;(4) в,(3),.получим:«'«. • ,

... • . ■ ®

таким образдм;'потеря дакпёния'фямо прбпорвдон^на квадрату числа оборотов и обратно пропорциональнаквадратуплощади'проходного сечения в клапане.

: ^ - Следовательно,;^и конс^)^овании системы впуска нужно (Щемиться к уменьшениюкоэффициента г £. путём'; создания деталей и трубопровода впу ска обтекаемых форм^.выбора максим^ньпс сечений'подлине впусшого'.тракта и Доходных сечений' клапанов.1 Сйёдуетизбегатъ лишних поворотов (шлён) во впускном трубопроводе.". ~Г. - '. .'

" * '' Вредные итоксичные веществ^Гсодержащиёся в отработавших газах дви-гамей,~ в зависимоста от^ разделить на группы:

* "-*"'^ а)' ушёродосодержащйе'вёщестю —п^ сгора-

ния топлива (С02-, СО,углеводороды, в том числе полициклические ароматические, сажа); ./,,,.„.;. ... .. ',"'. ^ • ' . . .......

... ... ^увещества,"механизм,обр^овшга которых га^ с

гфоцессом'сшранга.тош1ЙваХо"ксидь1' азота — по термическому'механизму);, • в) вещества, выброс которых'связан с примесями, содержащимися в топливе (соединения серьг, свинца, другж тяжельк металлов), воздухе (кварцевая пыль, аэрозоли)^а такжеобразующимися''^

лов).- '. ./ ' ' ., ^ ' « ...

^Рассмотримподобнее механизмы";6бразо'йнш .тех из веществ 'ние которьк в:^ .и .,., .'

* СО 'V б^рй^кя "в отдб .{цмдпламённых рёайшй,, при

.сгораний'утаевододо некоторым недостатком воздуха, а также при

' диссоциадаи СО/ (прй те'мперат^фах более 200 К); С^разование СО является одним из принципиально»возможных; направлений реакций в механизме горения (окислеш)'^^^!)«^^* юто^&м^о^ф^с^ста.как:'-...... г ..

Л-• 'Г -г'' ■•>;:•.'^ . . (б)

... , .В<дизелях,р^бот^

во фронте пламени'гма11а:и;В10тработадших;газаХ|Содерж1^ но ;в

, цшршдрах находягадожытт^^ . -.о -,, -.

..'».-.Ллгаивлёш^иурныеучастки;пламени■ стадии воспламенения«топлива;;>. - капли топлива, поступающие в камеру на поздних стадиях впрыска и сго-■ ' 15

рающие в диффузионном пламени при недостатке кислорода;

- частицы сажи, образовавшейся в период распространения турбулентного пламени по гетерогенному заряду. В котором при общем избытке кислорода могут создаваться зоны с его дефицитом и осуществляться реакции типа:

2С + 02 —> 2СО (7)

Углеводороды CJ1 — несколько десятков наименований веществ, образую-

щилия в pejyjibiaie.

- реакций цепочно-теплового взрыва - пиролиза и синтеза (полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), альдегиды, фонолы);

- неполноты сгорания в результате нарушения процесса горения (из-за прекращения реакций окисления углеводородов при низких температурах, неоднородности топливо-воздушной смеси, пропусков зажигания в отдельных циклах или цилиндрах двигателя (несгоревшие компоненты топлива и масла).

Твердые частицы включают нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты, асфальты, соединения свинца) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нага, тяжелые фракции, содержащиеся в топливе и масле) вещества.

Твердые частицы в отработавших газах дизелей с наддувом состоят на 68 -75% из нерастворимых веществ, на 25 - 32% - из растворимых.

Сажа (твердый углерод) является основным компонентом нерастворимых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе (термическом разложении углеводородов в газовой или паровой фазе при недостатке кислорода). Механизм образования включает несколько стадий;

- образование зародышей;

- рост зародышей до первичных частиц (шестиугольных пластинок графита);

- увеличение размеров частиц (коагуляция) до сложных образований — конгломератов, включающих 100 - 150 атомов углерода;

- выгорание.

Выделение сажи из пламени происходит при а = 0,33 - 0,7. В отрегулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием (бензиновых, газовых) вероятность появления таких зон незначительна. У дизелей локальные переобогащенные топливом зоны образуются чаще и в полной мере реализуются перечисленные процессы сажеобразования. Поэтому выбросы сажи с отработавшими газами у дизелей больше, чем у двигателей с искровым зажиганием. Образование сажи зависит от свойств топлива: чем больше отношение С/Н в топливе, тем выход сажи выше.

Важный процесс, определяющий уровень эмиссии сажи при горении, - ее выгорание в высокотемпературном турбулентном газовом потоке при температуре 850 - 920 К. В процессе выгорания являются значимыми диффузия и сорбция на поверхности конгломератов сажи твердых иглообразных образований ПАУ, что относит ее к классу опасных загрязнений.

Выполненный теоретический анализ процессов горения углеводородного топлива необходимо учитывать при расчете и исследовании применения много-

компонентного комбинированного топлива,- процессов ¿утилизации отходящей теплоты отработавших газовдвигагелей. • •. • - '' / .

В третьей главе «Теоретические основы подготовки. Формирования и применения многокомпонентного топлива для ДВС применительно к условиям эксплуатации», приведена теоретическая, физико7химическая модель расчетов состава мисгоксмгтолситного .топлиоа в Заьйсимосчи от содержания.вред-нЫх веществ в ОГ, рщрабртана:научная концепция технологического.оборудования домцелей;фррмиров;ания и тдошенения многогампонентного топлива; исследовалось влияние конфигурации впускного канала ДВС на параметрыдвижения потока многокомпонентной смеси;- . .- г ,, :. г,

При^анапизе возможностей использования ,в -ДВС перспективных многокомпонентных топлив, одной из важнейших задач; является расчет состава продуктов сгорания, позволяющий, оценивать -эффективность использования исследуемых компонентов топлива'с точки зрения снижения токсичности ОГ._ •

При формировании многокомпонентных топлив его состав как'правило задается элементарным весом компонентов (¿¡У; при этом эквивалёнтную химическую формулу записываем- Для условного'молекулярного веса (/и.= 100) в виде: • "■' (8)

всв^очередь:т'=—•100;'б=-^Г .. • ,

т„ /я, т•------- ' - - ■ •

'до^-шт;-, етонные веса элеметх>в, входящих в топливо.. •

При эксплуатации ДВС действительное соотношение между окислителем и горючим отличается от стехиометрического й учитывается коэффициентом избытка окислителя (а): , (, ,

<* = -= (9)

где .г и .дг.-—действительное и стехиометрйче'ское соотношения между(окислите-лем и горючим.

Расчет равновесного состава продуктов сгорания исходной топливной смеси произвольного состава производиться по условной формуле:

N ЛЛааВьСс^,:)' ■ ■■ (10)

где — количество молей топлива, исходного состава, содержащего ш - элементов; А; В; С; Ь — элементы входящие в топливо, а^ Ь0; с0; <10 - число атомов этих элементовсоотаетствешю. . . ¡- , . . _ •■. . : - ■ ■ , : , ' '

В ходе реакции сгорания; диссоциации и возможной ионизации образуется г веществ, втом числе: — электрически нейтральных молекул и атомов, нахо-. дящихся в газообразном состоянии, Ъг - электрически нейтральных молекул и атомов в конденсированном состоянии, ^ — положительных ионов, — свободных электроновиЩОтрицательныхпионов/ ' •' •

Условная реакция образования всех з?их£ вещеста из .исходного топлива в. общем виде, с учетом -возможной ионизации может быть записана следующим образом: •

Для определения состава продуктов реакции необходимо вычислить Z неизвестных, характеризующих концентрации или парциальные давления компонентов (Ы1 или Р), а также неизвестное количество молей исходного топлива - Л^. Таким образом, количество неизвестных равно 2+1, и для решения поставленной задачи необходимо составить систему из 7.+1 независимых уравнений.

В систему этих уравнений войдут :

1. Уравнение баланса элементов:

(12)

Число этих уравнений равно числу элементов - т.

2. Уравнение баланса электростатических зарядов при ионизации:

(о)

характеризующее электростатическую равновесность ионизированного газа.

3. Уравнение диссоциации и ионизации в форме уравнения при расчете на /V - молей исходного вещества:

- для газов:

к Р,___Л/,

- для конденсированных веществ:

К 1 = 1

- для положительных ионов:

Р.Р

^ = (16)

- для отрицательных ионов:

Р

к„=- -

Р.Р. '

(17)

4. Уравнение суммарного числа молей для веществ в произвольном агрегатном состоянии:

(18)

или уравнение суммарного давления смеси газовых компонентов (для газов) в форме закона Дальтона:

Уравнения (12) ;.. (19) в совокупности образуют систему из Z+I уравнений, содержащую искомое ¿+71нёизвестных. Необходимым и достаточным условием рёшенгаэтой системы является определение элементарного состава топлива,за-• даваемого содержанием в нем химических элементов (или заданием тех же условий для некоторой исходной смеси, находящейся в промежуточном состоянии). То-есть, задается: а0 г, содержание грамм-атомов элемента - А\ Ь0 ,- содержание грамм-атомов элемента -.8 и так далее. . . .

Давление; (Р); и температура: (Г), при которых определяется равновесный

состав смеси,* являются^гранйчньп^ условиями. . .....,

" Система уравнений (12)/... (19) представляет собой обыкновенные алгебраические уравнения, часть из которьгх (уравнения'диссоциации и ионизации) могут быть нелинейными.

Представляется целесообразным систему алгебраических уравнений решить методом пошедоватсяьнж приблйжений-относитмьно поправок,^ в

последующие приближения. Такие системы обеспечивают.возможность создания: унифицированной методики вычислений на ПЭВМ.

' Призтомдля расчетасостава продуктов сгорания на каждом .такте работы даигегега'.нео(ж^ ..... ... .

.'-''"\;:\вьгаиш81п«;да^^ конце каэвдого.такга;..

' ^нахождение равновесного состава гфодукгов сгорания..

" ."' Из наиболее 'часто :применяемых методов: расчета.равновесного,состава продуктов сгорания выбран метод исключения неизвестных из системы.с.последующим ее решением методом Якоби.. .

' Для целей формирования многокомпонентного топлива в работе применен, испаритель; использующий тепловую энергию ОГ. Ооновным элементом испарителя топлива, как энергетического блока является теплообменный'апшраъ в виде двухфазного термосифона (ТС);'Он относится ¿категории поверхностных теплообменников, у, которых тсплообменивающиеся среды разделены твердой стенкой теплообменной;поверхности;.;.,.(,: •. . г ■ ■.. ■.. •. -г'

При. выборе материалов и геометрических характеристик.поверхностей нагрева и теплообменника в.целом руководствуются необходимостью повышения удельных мощностных показателей при обеспечении требуемых показателей надежности, что следует из анализазависимо'сти: ' * ,'j ;, . . ,

где Т7 - поверхность: нагрева,*теплообменника,ч:м'; б?- тепловая,мощность теплодбменнйка^кВт; к - 1юэффициеэт тёш1Ь6тдачи от первичного теплоносителя к вторичному, ,кВт/(м2-К);.средний'логарифмический:напор между

теплообмёнивйощимися средами, К: " ' .....• ■......

•V-'*?. В свою очередь: " -1 • ■ -

где at и ац - соответственно коэффициенты теплоотдачи по стороне первичного и вторичного теплоносителя, кВт/(м2-К); Scm - толщина стенки поверхности нагрева, м; - коэффициент теплопроводности материала поверхности нагрева, kbt/(M-KJ.

Таким, образом при Q~const и Athg - const (т.е. при заданных параметрах теплоносителей) на F можно повлиять интенсификацией теплоотдачи и снижением термического сопротивления стенки - ScJ Хст.

Объем теплообменника при конкретной требующейся поверхности нагрева будет зависеть от величины удельной насыщенности единицы объема теплообменника поверхностью нагрева:

f. fiv , (22)

где У - объем поверхности нагрева теплообменника, м3.

Значение/ - зависит от геометрических характеристик элементов поверхности нагрева.

Будем исходить из того, что в ТС имеет место расслоенное течение жидкости по нижней образующей трубы и встречного потока пара в паровом канале.

Математическая модель составлена на основании уравнений материального и теплового баланса, а также теплопередачи в тепло-массообменнике с тепловой трубой. Схема тепло-массообменника с тепловой трубой представлена на рис. 2.

Тепловой баланс определяет:

- количество теплоты, отданное выхлопными газами:

Q, - -О - Г.рМ -О, кВт (23)

где ¡'г- температура газов на входе, град; t",- температура газов на выходе, град; С, - средняя изобарная теплоёмкость газов в интервале температур от t't до t" кДж/(кг град); г. - плотность газа, кг/м3; Vt - объемный расход газов, м3/с; ¡'Г -энтальпия газа на входе, кДж/кг; i" - энтальпия газа на выходе, кДж/кг;

- количество теплоты, затраченное на испарение воды и выделяющееся при конденсации водяных паров:

Q^G^G^r, кВт (24)

где г - теплота парообразования, кДж/кг;

количество теплоты, затраченное на нагрев удаляемого спирта:

е; = е;„с„(С-0.кВт (25)

где Ссп - теплоёмкость спирта. кДж/(кг град); t"cn - температура спирта на выходе, град; t' n - температура спирта на входе, град;

количество теплоты, затраченное на подогрев и испарение спирта:

Й"Г - -0+СГ>, кВт (26)

• тейлота'

шрообразовашм спирта^-кДж/ю^/^'- тёмпераз^к'спиртана^в^^ ; .

• • - кототествотеотсп^

" V : "'......" ' кВТ ' . . ; _ (27)

хде-'^'т.обМ5Цный:рася«.в<мте^а, м3/с; г'с- те^ературавоздуха на втоде,,град;.. г" ; темперахура воздуха на выходе, град: С - средняя изобарная тештобмюсть в оздуха в ингервалетемператур от С, до ^Цж/(кг град); плотность воздуха, кг/м3.

Принимая, .что потери тепла в окружающую среду незначительны, приравниваем ихкнулю: •■-.-:.. V •; • ' •• '..-.■. •

\ Л • ••• ^■ .^-о: • ' •■■ ■ (28).-

Таким образом, тепловой баланс в теппо-мас'сообменникё с тепловой трубой составляется:' ' ' г-' •••••• • - -'л - . . '

:: (29)

'.. .. •• ; : ' '.<' -г,. ; , '.: -г • s- .

■ . Рисунок 2-Схема теппо-массообкенника с тепловой трубой: . . -t....

1 - корпус тспло-массообменника; 2 - воздуховод; 3 ♦ фильтр из пористого материала; г 4 - труба для подвода горячих газов; 5-теплоноситель для тепловой трубы

Для описанной математической модели сформулированы граничные условия. Кроме того, модель описывает гидравлические характеристики испарителя. По модели разработаны алгоритм и программа расчета для ЭВМ.

Разработанная математическая модель и алгоритм пористого испарителя позволяют производить исследования и инженерные расчеты испарителей для системы питания двигателей.

ИрОЦСССЫ ТСПЛО-маССОПсрСДаЯи, иПрсДсЛЯЮилис 5 СОБОХуЛКОСи* ДйЪлмику

смесеобразовашш многокомпонентного топлива, в большой степени зависят от гидродинамической обстановки, в которой они протекают. Существенными для смесеобразования являются такие параметры потока, как его скорость, давление и температура. Для макропереноса вещества важное значение имеют вихревое и турбулентное движения воздуха в коллекторе, определяющее перенос вещества и энергии в потоке

Конфигурация впускного трубопровода предопределяет сложный вид траектории потока.. Распределение скоростей и давлений в двух даже близко отстоящих один от другого сечениях может значительно отличаться. Пульсирующий характер движения потока, шероховатость труб, повороты, местные сужения и расширения способствуют усилению турбулентности.

Интенсивность турбулентности обычно оценивают величиной отношения средней квадратичной скорости пульсаций (IV') к средней скорости потока (№ср), тта величина служит мерой пульсаций в точке потока и называется критерием Кармана (К):

К- IV'/ ГУср . (30)

Использование компьютерного моделирования движения смеси по коллектору на базе метода конечных элементов (МКЭ) оптимизирует проектные разработки на ранних стадиях, вследствие чего снижается стоимость продукции.

В общем случае алгоритм МКЭ состоит из четырех этапов:

1. Выделение конечных элементов.

1. Определение аппроксимирующей функции для каждого элемента. На данном этапе значение непрерывной функции ф(с)в произвольной точке е-го конечного элемента аппроксимируется полиномом:

где А"1 - вектор-строка коэффициентов полинома; Ав-свободный член; Я=(х.у,х) — векгор координат в рассматриваемой точке.

Задача этапа далее заключается в определении неизвестного вектора А'"1 и свободного члена Л0. Для этого, используя условие непрерывности функции в узлах, коэффициенты полинома выражают через вектор Ф<с> узловых значений функции и координаты узлов и, проделав эквивалентные преобразования, получают:

ф(е> = у(с> Д(с> (32)

где \:(е> - матрица-строка, элементы которой называют функциями формы конечного элемента.

.-.-! . Функции фррмы !легео!вь1числяютсягв;каждой?точкё1конёчн6го через ксюрдннатм caмoйлx)чra•.иiнcюpдинam••yзлoвадeмeiria;>?•,- V •

■ , "1 ЗЮбьединение.конечныхэлементовв'систему алгебраических уравнений: -

.=.••..•'. • •• , = - ' ' : ■■ (33)

■ •Система (ЗЗ)'является моделью искомой!непрерывной функции/ 4. Определение вектора узловых значений функции.;В"об£цем'сцучае вектор - Ф в

■ (33). Бначалсшеизвеетен; Его; опредслеьие яюыется наиболее сложной процедурой в^МКЭа;) •-.:•..<. ■ ■ >у< ;

• ■.:Конечно-элементное представление системьтуравненийдляполнбстью связанной задачи движения сплошной среды имеет'вид: < •

кхх, Кху. ^хг:-. ' 0..

0'-

Кгу;- -С, :• ОЙ

Стх Су с 1- О'Ч 0".

.К'тх- К^у', К-Т? ' ОА

¿в*

(34)

Векторы-Ру Р, 73 представляют собой пять основных степеней свободы в узлах: скорости потока, давления и температуры соответственно. В глобальной матрице коэффициентов подматрицачЯ", относится к взаимовлиянию процест , сов адвекции (мехашмёского переноса среды) и диффузии. Мвдицы.О. образованны опертадевд-гда^ё^ -раггорамй давергенции с^юррсти'. Нашнец; векторы Е в правой.части системы относятся к вкладу пбверхностньгх'потоков';, объемнымсилам, а в случае нестационарного течения - к; влиянию предшестаующей;истории изменения параметров потока... " . .. ,...';,„,.,.. , ;•,'...; :--., . . •• -

' ' Для пощюспю'связанной -ища™ общая система уравнений решается одновременно для всех узловыхнеизвестных. Если используется модель турбулентности'. то расчетная модель требует включения в число основных переменных тур-рентнойкинетической энергии.км веа^таы коэффициента т^б^ентаой вязкости е.' _ .... ... .... ...... .,..-,- ,.-

^Имеется возможность отслеживать движение совокупности.отдельных потоков, каждый из кото'рых обладает индивидуальными сврйствами. .'.,, .

" Можно таюке заесть влияние на пароде^ыяогок&препят^ ющих; двйжёние среда, тшбо у<^ойств,; ускоряющих поток. Сопротивление мо: жет быть задано вформе коэффициента лрен^мип^^^

' На'основании анализа движения сплошных сред в .трубопроводах устадав-ливаются. значения давлений, скоростей^и п^^е^ы теплообмена в.з^ютутых

системах.

В четвертой главе «Научно-техническое обоснование систем нейтрализации и утилизации теплоты-отработавшихгазовДВС при использовании многокомпонентного топлива» выполнен анапизвлиянияприменения-много-

компонентного топлива на каталитическую нейтрализацию отработавших газов ДВС в эксплуатации, на основе физико-химических расчетов. Проведены теоретические исследования использования теплоты отработавших газов для подготовки многокомпонентного топлива в испарители ДВС, дополнительно встраиваемом в топливную систему двигателя и позволяющем увеличить количество теплоты, превращаемой в работу.

В нт-Тилщсс ирсмл идипм пз ишшмыА иремоиз, иисьисчииашщил ^ффек-

тивное снижение количества СО, СпНт и ЫОк в ОГ являются каталитические нейтрализаторы, позволяющие без значительных изменений в конструкции двигателя существенно снизить токсичность ОГ.

Сущность процессов каталитической нейтрализации заключается во взаимодействии токсичных компонентов ОГ между собой или с избыточным кислородом, в результате чего вредные соединения переходят в нетоксичные. Основным итогом процессов являются окисление СО и С Н :

С0+//2О, = С02; ° Ш (35)

СНт + Ст+п/4)0, = тСО:+ п/2Н:0. (36)

а также восстановление ЫОч продуктами неполного сгора-ния топлива, главным образом СО:

2ЫО+2СО=Ы2+2СО} (37)

В настоящее время достаточно полно изучены физико-химические процессы протекающие на каталитических нейтрализаторах при использовании в ДВС штатных топлив. В свою очередь многокомпонентные топлива вносят определенные корректировки в рабочий процесс двигателя, с соответствующим изменением параметров отработавших газов.

В случае подачи присадки в виде паров воды, спирта и др. к всасываемому двигателем воздуху изменяется характер процессов самовоспламенения и сгорания топлива, снижается максимальная температура цикла. В частности водяные пары присутствующие в камере сгорания непосредственно воздействуют на механизм и кинетику окисления углеводородов топлива, а также вследствие высокой удельной теплоемкости вода влияет на термодинамику рабочего процесса.

Поскольку целью создания математической модели каталитического нейтрализатора является изучение и описание физико-химических процессов, происходящих вне ДВС и приводящих к снижению уровней его вредных выбросов, выделение связей параметров окружающей среды с условиями эксплуатации, то модель, в основном, необходима для решения задач анализа и синтеза.

Модель, описывающую явления и процессы, происходящие в сложной системе - каталшическом нейтрализаторе, необходимо считать динамической, поскольку мы рассматриваем ее во времени процессов каталитической очистки. Модель имеет вид «серого ящика», поскольку часть подсистем известна и описывается математическими выражениями, а часть - полуэмпирическими уравнениями и регрессионными зависимостями.

Особенностью рассмотрения процессов в каталитическом нейтрализаторе является то, что необходимо учитывать одновременно идущие процессы расши-

рения и теплоотдачи газов, прохождения газов через слои фильтра и пористые стенки, процессы окисления и восстановления, внезапного сужения потока газов. Все эти особенности учтены при описании математической модели, схема на рис. 3.

Рисунок 3 — Схема многоступенчатого каталитического найгралкзагора I . 31 — конструктивные -элементы, Уп, У0 - скорости газа,

I, II, III, IV, V, VI, VII-зоны нейтрализатора

В соответствии с моделью каталитический нейтрализатор разбивается на семь зон, дающих представление о протекающих процессах. При увеличении числа ступеней, количество зон может увеличиться.

Основными реагирующими компонентами в реакторе каталитического нейтрализатора являются: СО, С02, Н,0, 02, Ы2, N0, ЫН3, сажа, СпНга.

Основываясь на работах И.Л. Варшавского, О .И. Жегалина и других исследователей были получены изменения концентрации этих веществ на основании кинетических уравнений:

(¿СОШ)у~ -Яч-Я^+П^-Я¥+Я^(1/6)Я^+Ячо+2Ячу (38)

(¿СНШ), - Д., где Д- СпНт-С%; (39)

(<10/с[т;)х - -0,5Я ^~(х+0,25у) (40)

где = К^ Н,си5; = К^С^. С0,; К.,, = К+1,С/у •С„

,-.,, . с;',.-. •;,;.:,(41).

К-,о = К-,оССОсН2. ; . ■ .

N . . ....... • ■ - • ' (43)

:гае.к!,,=к^ I": ■

• (44)

.даI;' ' :•"' .4.;' ^пл:.-: -

V . '.; . >'; ' . | " (45).

.■'' ? / V 7 , . ^с^^-л^+л^+л.^+л^,, . •¡ .- (47)

гдеК^К^СО., __ /.../. Л.". /;'

Решение системы.уравнений с учетомтекущих значений концентраций ве-ществ:обеспечивает1шучение:процёссов;вл наконцентрациивредных вредныхвеществ.

' ■ Расчет идет на эффективность снижения вредных выбросов путем решения системыдифференциальных-уравнениШот^

веществ в:нёйтрЁшизагоре,-с делью-'подбора каталитических! ступеней ¿очистки^ с; приемлемыми гидравлическими сопротивлениями с цепью снижения концентрации вредных веществ в ОГ ДВС. - '

. .. Продукты сгорания,, выбрасываемые в виде;ОГ"ДВС;; можно: представить "йк потоквещёства с; термическими, параметрами «Г^ и /?^.Лри работе: ДВС-Т^.^ 7Г,,а .Р^. > Яо, где Т^ и ^ являются параметрами окружающей среды.'Наличие перепада температур и давлений обеспечивает, принципиальную возможность получения работы изэнергии ОП Теплота ОГ ^ определяется: - = •.. . ;г

где т^ - масса; с£ог- изобарная^фёдняядаёлькая теплоемкость ОГ; Яо(, энтальпия ОБ"и окружающе^среды соответственно.; ,

V' Эксергия тепловой энергии потока ОГ при термическом взаимодействии с окружающей средой (термическая составляющая эксергии);определяется:

£0ТГ =тог[Ср;г(7'ог - Т0) — Т0 • А5 = АН - (тог •Г0.Д5) = ДЯ^1° (49)

гдёЛ5 - изменение удельной'"энтропии; 'А/зГ;- изменение; энтальпии; -Ж— средняя температура процесса передачи,теплоты.:' •<.- . ■ •'■ ' •"'.•'•'.' .

' ; 26 ' ■ ' '

Наличие перепада давлений между Р__и Р. дает возможность получить дополнительное количество работы, которая представляет собой механическую составляющую энергии ОГ - ££. Так как ата работа получается при изотермическом расширении, то:

Р

и = £прг = тог • Хог • Г0 ■ Ь(501 * п

где /?ог - индивидуальная газовая постоянная ОГ.

В настоящее время технически возможным является использование термической и механической составляющих энергии. Оценим возможности использования энергии потока теплоты ОГ с целью получения из нее полезной работы при помощи испарителя топлива ДВС.

Задача сводится к следующему: в испаритель подается жидкость общей массой - т/ с удельной внутренней энергией - ир которая затем испаряется Требуется найти равновесную абсолютную температуру (7) и давление (Р.), устанавливающиеся в полученной парогазовой смеси.

В основе используемой для решения этой задачи математической модели лежит уравнение теплового баланса для двухфазной системы в объеме испарителя, атакже допущения о квазистатичности процесса испарения жидкости и о термической идеальности парогазовой смеси. Кроме того, предполагается, что объем впрыскиваемой жидкости пренебрежительно мал но сравнению с объемом испарителя.

Пусть и - внутренняя энергия газового компонента, {У - внутренняя энергия парового компонента смеси. Тогда, в силу закона сохранения энергии и предположения о квазистатичности процесса, в объеме испарителя должен соблюдаться баланс внутренней энергии компонентов, который для любого бесконечно чалого промежутка времени можно записать в форме равенства:

<Ш + йи( - и} йт^ (51)

где - приращение массы (т^ пара в испарителе: иг - удельная внутренняя энергия впрыскиваемой жидкости.

Для вычисления парциальных давлений компонентов и давления смеси в ходе процесса вдали от насыщения можно использовать соответствующие термические уравнения состояния для смеси идеальных газов:

?г-ти1М,Я^Т1У. (52)

Р^т^^Т/Г; (53)

+ (54)

где Р у Р^Р- парциальное давление газа, паров жидкости и полное давление смеси соответственно; Л/г, Л/у -молярные массы газа и паров жидкости соответственно; Яв - универсальная газовая постоянная.

Равенства (52)... (53) позволяют найти равновесное давление Р - Р.,, устанавливающееся в смеси после полного испарения жидкости.

В соответствии с этими равенствами:

Р2 = (т8 I Ме + тп, / М¥)До7; / V . (55)

.. -Изнихже•

"V; г' . . .. . ,,(5ё)-

в ^котором7 давление газа в испарителе :перед . впрысшм жидкости определяется как::: ' '' 1

,-. , Р^т^ЩЯ^/у-., - (57>

Для дальнейшего анализа удобно ввести:" ■'-'_ • '" ••""'"

"-безразмерные переменные:-" ■ - ' '■■ ч'|; :-' ' - . '

■• -х^т^тр, уг.= '/ . ;(58>

' -безразмерные;комплексы:- • ';• ■ • . . ■<■ •■•

а-(»,} г и/0^, 2^)!-1> ■ _ ] 0~ЩСфАМусф 1-,

- В соответствйи'с соотнощёнием (55) безразмерное давление в смеси в процессе испарения порции впрьюнутрй жидкости при этом определяется по формулёг

Решение задачи Кошидаетследующеевыражение'для безразмерной температуры газа-в процессе иотареэтн'жидюст: ' : . •'•• :"••'

• . Подсадоовкавырюкашя;до

формулы для безразмерного! доения (59)гприводит к-сшедующёыу^въфажевнюг " ' ■ + а)рх.,(62);

. Используя.эти выражения; в* соответствии!с: определением; безразмерных' переменных иконстангг (57), (58), получаем следуюЁцие выражения для абсолют- -ной темперазуры-н давлеш1я:парогазовой смеси в зависимости от количества йс-парешой-жидкосгас. '""•''.''..; .• • '• : . '-.■' ■• • • -•• : :

'•'•V- ^ ; (64) <

.;' Из-этих формул шидно,^что;в*рамках;используемого приближения: .термо^ динамичес1ш-равновесноё; состояние парогазовой;смеси, устанавливающееся;в испарителе после'полного испарения впрыснутой жидкости,- о1фёд<^етсяначаль-ньш^состоянием-содержавшегося-в' испфщеде'газ'аи'з^ постоянных-критериев подобия.,-'' """■■'• ■-••*■ •'•_-

.," Как видно из равенства (63), конечная температура в испарителе всегда окажется тем меньше, чем больше было подано в него жидкости. Однако, как'следует из анализа равенства (64), в принципе, насчитьюается13 качественно различных типовзависимостейдавления.от.количествавпрыснутой-жидкост Типзависи-мости установившегося .посйё полного испаренйд'жидкости давления; в испарителе определяется1 знаками , бйразмёрныхг параметров а и Д а при одинаковьгх • знаках .этих; параметров - соотношением-между.их^-велигаинац№:;Шестъ из -них устойчивьшб отношению^шшм "воз&ущенйям -параметров] а остальные - неус^ .тойчивы и поэтому, тфактачески'не рёштзуё^!1^слЬвия, тоотаетствующие шести устойчивым по отношению к малым?вЬзмущенйям пфаметрам типам, описы-ваюгтся плоскостью параметров ОаД рис. 4:, •■■ •

Сектор 2

СекктЗ

Монотонный рост давления

Монотонный рост давления

Ш

(5<а

Падение давления до минимума

0 Сектор 1

Сектой 6

Монотонное падение давления

Монотонное падение давления

Сектор 5

IV

Сектор 4

Рисунок 4 - Характер зависимости давления в испарителе от массы испарившейся жидкости для разных областей плоскости параметров

Сектор 1 - зависимость не монотонна - давление сначала растет с увеличением количества испаренной жидкости, пройдя через максимум, убывает.

Сектор 2 - давление монотонно растет с увеличением массы испаренной жидкости, однако скорость этого роста постепенно снижается, стремясь к постоянному значению.

Сектор 3 - давление монотонно растет с увеличением массы испаренной жидкости, но скорость роста давления при этом постепенно повышается, асимптотически стремясь к постоянному значению.

Сектор 4 - зависимость не монотонна - давление сначала падает с ростом количества испаренной жидкости, пройдя через минимум, возрастает.

Сектор 5 - давление монотонно падает с ростом массы испаренной жидкости, причем скорость этого падения постепенно снижается, асимптотически стремясь к постоянному значению.

Сектор б - давление также монотонно падает с ростом массы испаренной жидкости, но скорость падения давления при этом постепенно повышается, асимптотически стремясь к постоянному значению.

Полученные результаты позволили оценить возможность использования тепловой энергии ОГ для подготовки многокомпонентного топлива посредством испарителей встраевымых в выпускную систему ДВС.

В пятой главе «Экспериментальное обоснование концептуальных положений методологии повышения экологической безопасности ДВС на стендах н в эксплуатации» приведена методика проведения экспериментальных исследований, основывающаяся на планирование эксперимента; описаны стенды,

оборудование. и режимы испытаний;. приведены результаты экспериментальных исследований/ .;!•.•-:..•', - — ...

При проведении экспериментов с целью уменьшения количества опытов и увеличения объема информации;: получаемой от каждого эксперимента применен - метод математического1 планирования," заключающегося в том; что искомая функция 'задана в виде аппроксимирующего , многочлена. Экспериментальные пгппрдлйяшм гйпдидигь к определению коэффициентов данного многочлена из минимального количества опытов.-: ' •

В соответствии с решаемыми/задачами содержание основных этапов, составили, исследования индикаторного процесса рассмотренного цикла работы : ' . • ДВС при использовании многокомпо-

;., нентного топлива, влияние " добавок к основному топливу. на[ снижение вред-

П

грол 27 24 -21 18 15

■ кг/V

- 43

'••; г 1

■ 0.69 0.59 0.49

0.39Ь.

., № ОЛЬ.

Л - . г/иЗтц ВЖ, . 190.. , 160 < ■130. ■

ных веществ в' ОГ, влияние конфигурации впускного коллектора ДВС на параметры потока топливной смеси, эффективности работы каталитических нейтрализаторов по снижению токсичности ОГ, процессов в системе передачи :теплоты от ОГ к нагревателю испарителя.. . ; , , ......' .. . ..... ■ ,

_ . Установки „оборудованы измери— 1 тельной аппаратурой и приборами для испытания ДВС согласно Правил № 24, ЕЭКООН и дооборудовались специальной измерительной аппаратурой; в том ' ': числе, по Правилам 83 и 49 ЕЭК ООН, ' для измерешы дьшности и токсичнос-

' *''• Вь1бдр тагов используемой изме-

' ж/циклР1"^®110® аппаратуры • осуществлен-. с 0,0001'' У46™" соответствия диапазонов измере-г ния регастрируёмого параметра и изме-: ртелыюй базы приборов из расчета до. стижения наиболее высокой точно сти измерения--: ' ;;

• Использование современного на';' грузочного оборудования,' автоматизи-; рованньк- измёрительньк комплексов-ща для индицирования индикаторного про- -^Цесса;1спецйализированной?измери-1 . • : . ' •тельной:алпаратурьгобёспечил№высог Рисунок 5 - Нагрузочная характеристика; ~ -. . кую достоверность полученных резуль-дизель 1Ч.13/14;.п~, 1750 Ы1ш"!. ., г татов. •• ;<'-■ '' ' ■

А

Оборудование стендов системами питания топливом, воздухоснабжения, газоудаления, охлаждения и смазки обеспечило требуемые условия проведения испытаний для широкого диапазона изменения скоростных и нагрузочных режимов работы ДВС.

Методика замера содержания токсичных компонентов в ОГ соответствовала требованиям действующих стандартов и проводилась по 13-ти режимному ис-ПиГТмТСЛЬНОяГу ЦИКйу.

Сравнительные исследования параметров рабочего процесса основывались на физико-химических свойствах многокомпонентных топлив, предопределяющих характеристики топливоподачи, смесеобразования и сгорания.

Для дизельных ДВС при проведении моторных испытаний были избраны многокомпонентные топлива с содержанием дизельного топлива 80, 90 и 95%, а также спиртовыми и водными добавками.

При использовании исследуемых видов альтернативных топлив можно отметить (см. рис. 5), что повышенный удельный расход топлива (^) объясняется меньшей теплотой сгорания многокомпонентных топлив, но сравнивая экономичность процесса можно увидеть, что ц, изменяется в небольших пределах и равен индикаторному КПД при использовании дизельного топлива.

Изменение физико-химических свойств альтернативных топлив и процессов, происходящих в цилиндре двигателя будут весьма значительно сказываться на образовании вредных веществ.

Результаты экспериментальных исследований токсичных выбросов (рис. 6) показывают, что эмиссия окислов азота МОх, для многокомпонентных топлив на основе спиртов несколько увеличивается или остается на уровне характерном для стандартного топлива. Это объясняется большей максимальной температурой цикла Ч\

Содержание сажи в ОГ снижается и составляет 0,13-0,20 г/м3 для номинального режима. Наиболее значительное уменьшение достигается при использовании топлива с 20%-ным содержанием спирта - 0,2 г/м5, что в 3,5 раза меньше, чем при работе на дизтопливе.

При работе на многокомпонентных топливах отмечается рост выбросов оксида углерода, на режимах, близких к холостому ходу выбросы окиси углерода имеют максимальное значение, достигающее 4-6 г/м3. По мере роста нагрузки содержание СО в ОГ уменьшается.

Спиртовые присадки снижают уровень выбросов Сх Ну на 28% чем при использовании дизтоплива. В то же время подача паров воды в качестве присадки к дизтопливу приводит к увеличению концентрации Ся11т в пределах 5...7%.

С целью повышения эффективности очистки ОГ, в совокупности с топливными добавками применялись каталитические нейтрализаторы с блоками изготовленными из пористой металлокерамики, что позволяет выполнить их с раз-влетвленными поверхностями, в виде дискретных ребер.

Указанный нейтрализатор прошел испытания по нагрузочным и внешней скоростной характеристикам (рис. 7, 8) с каждым блоком отдельно. Эффектив-

ность, каталитическойзочистки'.ОП. достигаете по, выбросам; СхН^". в пределах 50¡г..70%; СО --70 .. ,72%,*N0^- 1-7.30%, ТЧ^ 12*^.. 15%;>.:... ... г.... • ■ ■ ; •

.-1 г 1 1 . г , . * *1. . • ^ *■ > . ■ .

' Рисунок б - Экологические показатели; нагрузочная характеристика^ . . , ...

.....; дизель 14.13/14; п=1750 шпг';;.

Испытания;проведенные ■ по' нагрузочной;характеристике дизеля'КамАЗ-•740 (рис;1 9,* 10) при 2600 мйнг1,показали,1чт6 приисполи^ с, пористыми каталитаческимй;блоками;' выбросы/оксидов' Р'**-0,03 ."..0,55:;.0,7ХМПа снижаются 'со'6таетственно'дбЗ,6Г.;..6^ примерно'■■ваШ-АЪ>.АЬ%.\' ' ■ ■ ■ • •

' При использовании многоступенчато каталитического нейтрализатора по патенту' РФ^№" '2166104'выбросы оксидов • азота;по' нагрузочной характеристике снижаются'- при- тех- жё- значениях среднего эффективного давления ^ до З^Л.б552!.Дб1'г/м?.'соотае1*явенно,-,.Ч11б составляет примерно 13.-.'.44.;".53 %..

юоо моо 18оо ггоо п,,

Х-вез КН * — сКН

юоо 14оо ¡аоо ггоо

а - без кн ■ - о кн

Рисунок 7 — Эффективность очистки ОГ дизеля КамАЗ-740 в нейтрализаторе из блоков с продольными цельными ребрами по патенту № 2163675 РФ по внешней скоростной характеристике

Рисунок 8 - Эффективность очистки ОГ дизеля КамАЗ-740 в нейтрализаторе из блоков с продольными полыми ребрами по патенту X» 2163675 РФ по внешней скоростной характеристике

Уменьшение выбросов твердых частиц (ТЧ) на соответствующих нагрузках составляет для нейтрализатора с пористыми проницаемыми блоками: 50...28...6! %, а многоступенчатого каталитического нейтрализатора: 75...45...63 %. Уменьшение выбросов углеводородов наблюдается для нейтрализатора с пористыми каталитическими блоками и составляет: 64...33...27 %, а многоступенчатого каталитического нейтрализатора: 72...53...54 % при соответствующих нагрузках.

Даже при достигнутых уровнях снижения вредных выбросов, разработанные нейтрализаторы обеспечивают выполнение норм стандарта ЕВРО-3. Дополнительное использование многокомпонентного топлива позволит уверенно говорить о выполнении норм стандарта ЕВРО — 4 по вредным выбросам с отработавшими газами.

Одним из ключевых вопросов является вопрос о времени работоспособности каталитических нейтрализаторов отработавших газов. В настоящем исследо-

вании; проведены испытания:некоторых конструкций нейтрализаторов в частности на стенда предприятий ОАО; «Алтайдизель» и ОАО «Барна^лтрансмаш».,

: ^ ' . "* - сКНш>пат.2ГббТ04+ ' ''

: '.' '/ .Рисунок 9 -Ис11Ьгган'ия, прюведенныепо ч. " Рисунок Ю - Испьгтания дюеля 5Д6-192 нагрузочной характеристике дизеля ! ; .'.!'■ по внешпейскоростной характеристике КамАЗ-740при/2600мин"1:. ;. . • ••••"•: • "•'.•¡'(IV-п, "«'

•,' .••:. ¡.Основным-критерием';"определяющим работоспосс^ность- не1^агшзатора,' является пролгаодавлёниё, .'создаваемое на 'выпуске-доиеля,'так как оно': оказывает решающее'влияниё нападение мощности и увеличение удельного расхода топлива.. Результатыисследования эффективности гкэтал^ : рализаторах,'проведенныё сдизелемД-461показаг1И;что:за120чработы возрастает, противодавление с 5001до 530 мм вод:5 столбаг Сню^^ ■ очисткиютшродуетовнеполногосгормия::ГЧл ос-

новном за хчетснижения эффективности очистки от сажи;: Разбор1Ш'нёйтралй-заторрв'и;их осмотр показалй^что за 1-20-часов эксплуатации пояагюётся науглероживание-поверхностикатализа,гора!на;носитёле-в*с^^

рализатора встык с турбокомпрессором. Именно раскаленный углерод на поверхности носителя способствует увеличению эффективности очистки от оксидов азота практически в восемь раз.

Нейтрализатор по патенту № 2163300 РФ содержал пористый проницаемый каталитический блок окисления и блок восстановления покрытый катализатором. Было отмечено, что при эксплуатации дизеля в течение 600 часов противодавление выпуску возрастало с 540 до 605 мм вод. столба, эффективность же очистки снизилась по твердым частицам с 85 до 63 %, по бенз(й)пирену с 47 до 28 %, по оксиду углерода с 73 до 36 %, по оксидам азота с 59 до 35%

Таким образом, каталитические нейтрализаторы необходимо периодически регенерировать. Регенерация нейтрализаторов или их блоков должна включать в себя очистку поверхностей катализаторов от оксидов серы и твердых частиц, включая сажу.

Использование нейтрализатора как системы подвода теплоты ОГ к нагревателю испарителя вызывало изменение энергетических характеристик. Система подвода теплоты от нейтрализатора позволила увеличить количество теплоты и эксергии, передаваемой во внутренний контур испарителя. Так, при учете рабочих диапазонов по нагрузке в среднем возросло при п ~ 1500 мин"' - на 52,3%, при п = 2000 мин"1 - на 61,4%, при п = 2200 мин'1 - на 74,5%, при п = 2500 мшг1 -на 81,6%.

Сравнение значений характеристик, полученных при установке нагревателя испарителя в нейтрализаторе и непосредственно в выпускной системе с учетом диапазона нагрузки, показывает:

- увеличение количества теплоты, передаваемое от ОГ во внутренний контур утилизационного испарителя топлива. При частоте вращения коленчатого вала до 2500 мин-1 в диапазоне нагрузок Рг = 0,4 ..0,8 рост составил около 90%;

- увеличение количества эксергии в передаваемой во внутренний контур теплоте. В указанных ранее условиях коэффициент качества увеличился в 1,8 раза;

- рост в 2,6 раза эксергии, поступающей во внутренний контур утилизационного испарителя. Увеличились поверхностная плотность потока эксергии и эк-сергетическая напряженность внутреннего контура;

- исчезли температурные перекосы в нагревателе испарителя и вызываемые ими напряжения, что открывает возможность получения дополнительной тепловой энергии.

В тестой главе «Практическая реализация разработок. Экономический эффект от их внедрения в эксплуатацию» приведено описание конструктивных разработок, повышающих экологические показатели ДВС, снижающие тепловые потери с ОГ и их экономический эффект от внедрения.

Совершенствование топливной системы. Для целей использования топливных многокомпонентных смесей проведено совершенствование топливной системы с включением в нее испарителя топлива.

Принцип действия • испарителя основан на- способе работы .тепловой трубы путем подачи тепловой энергии от внешнего'источника. к зойейспадени^ тепло-' вой трубы для нагрева техшоносителя до^емпературы кипения (йспаренм) ло-массопёреносу по зоне трансформирования тепловой'трубы', конденсирования паров'теплоносителя в: зоне - конденсации тепловой трубы й возврата 'теплоносителя в зону, испарения. При этом зону конденсации тепловой трубы-нагрева-, ютэнергиейфазовши перехода тсилиноеитсля из жидкого в ГаЗООироЗНОс состояние.'-' ' ■"" ■■ ■ ' ", .•'"....'..'. .

Способ работы испаритом осуществляется-подачей топлива в ¡юнуйспарё-ния для образования газообразнойфракции, при; этом его.нагревают энергией фазового перехода теплоносителя из жидкого в газообразное состояние, подогревая теплоноситель' в испарительной камере до темпераяуры парообразования/Для подогрева.теплоносителяиспользуют ОГ ДВС. Испарение топлива осуществляется из слоев пористой¡^ует^ы испарительного^ фракция топлива поступает с воздухом по впускному коллектору в цилиндры ДВС, а неиспарившуюся чаелгь.жидкбй фракции тошшва возвращают в тогшивный бак..

• Каталитические нейтрализаторы отработавших газов пртдставденыне'сшль-¿шми-конструктивнымиразработками: .. . ',,"..' ' .' "

- каталитический нейтрализатор с утилизацией теплоты ОГ, принцип действия которого основан на каталитической нейтрализации ОГ и термической обработке топливной присадки, что обеспечивает снйжение~'концёт-рации .токсичных компонентов в отработавших газах, и испарение жидкой фракции топливной -; присадки с подачей ее. вр в^скной шллектор-ДЩС;'

• • - каталитический нейтралйзатор стгработавших газов, блоки'которого имеют пространствейрую форму. Внешние поверхности сажевого металлокерамйчес-кого пористого ^Ъкай;меташ1окерш«ическ6го:пористого^восстановительного каталитического блока образованы продольными цельными ребрами,"и как вариант этиблокиюбразованьгпродольнымишолымиребрами; : • ' .ч'.. .

-•.-■ - многосл7пенчатый1каталитический нейтра11изатор дизеля", реактор которого разделен 2-мя блоками;:2-мя фильтрами и перегородкой: на шесть полостей: приемную, выгорания • сажи, ■ окислительно-восстановительную, окислительно-восстановительную,'дожигания сажи, выходную. Полости имеют функциональные сообщающиеся окна в перегородках. Вспомогательный газ поступает в полость через канал в стенке корпуса. В нейтрализатор устанавливается;фильтр'с нитами композитного утаеродистого материала, что позволяет качественно очистить ОБдшеля^лвердькчастиц.'.."■.;/. • .:: . .'*

;-Исполь^емые в настоящее-времЯ-в двигателестроешт-методьг снижения:, токсичности ОБ можно; с^едишйъв:следующие фупгш: ? ■ • • ■

1) изменение конструкции-рабочегопроцессаитехнологии пройзводства; 1 'применение альтернативиогохвидагтоплива или^изменеййё его физико-

ХИМИЧескЙХ!СВОЙСТВ;,*!'. ::,'•;■' ••«> ■ .»•>•;;••> •': . . : ■>■ - ■>•' •::;:..-.

3):очистка выбросов.ОГ от вредныхвеществ с помощью:дополнительных устройств - нейтрализаторов..

Для первой группы мероприятий социально-экономический эффект можно определить по формуле:

Эс.э=[Цб(Вн/В6 ■(Р|+Е„)/(Р:+Е11)-1 )+Э к ьус_л_здЧ, (65)

где Ц5 - цена базового двигателя, руб.; Вв/В6- коэффициент учета роста производительности автомобиля с новым (усовершенствованным) двигателем по сравнению с базовым; В^, В6 - годовые объемы работ, выполняемые автомобилем при использований, соотбстствскко, базового и пивши диша»ели, 1км ^пасскм, км платного пробега); (Р,+Е11)/(Р2+Ев)=ф - коэффициент учета изменения срока службы нового двигателя по сравнению с базовым; Рр Р2 - коэффициенты, учитывающие долю отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию), соответственно, базового и нового двигателя (рассчитываются как величины, обратные срокам службы двигателей); Эм - экономия автотранспортного предприятия на текущих из-держках эксплуатации и отчислениях от сопутствующих капитальных вложений за весь срок службы нового двигателя по сравнению с базовым, руб; Успр - сумма предотвращенного экономического ущерба при эксплуатации автомобиля с новым двигателем за время его срока службы, руб; Зпр - дополнительные приведенные затраты в расчете на один новый (усовершенствованный) двигатель, которые позволили уменьшить токсичность ОГ, руб; Ыг - годовой объем внедрения мероприятия по снижению токсичности ОГ в расчетном году (количество новых двигателей, установленных на автомобилях данной модели), ед.

Уменьшение потребности в нефтяном топливе и загрязнения атмосферного воздуха достигают за счет замены традиционных альтернативными видами топлива. Расчет годового народнохозяйственного социально - экономического эффекта от реализации второй группы мероприятий по сокращению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автомо-бильным транспортом выполняем по формуле:

+ЕНК\ *ЕНКУВЖ, (66)

где А8т - уменьшение (повышение) себестоимости единицы транс-портной работы по изменяющимся статьям затрат себе-стоимости перевозок при использовании нового топлива, руб/ткм; УБ', Ун' - социально-экономический ущерб за год от загрязнения окружающей среды при эксплуатации автомобиля, соот-ветственпо, на базовом и новом топливе, руб; Са - изменение себестоимости единицы дооборудованного двигателя и автомобиля на заводе, руб; К/, Кпу - дополнительные капитальные вложения в расчете на один автомобиль при использовании им нового топлива соответственно, на заводе и у потребителя (автотранспортно-го предприятия), руб; Ма - количество автомобилей, работавших на новом топливе, ед.

Эффективным путем снижения токсичности выбросов автомобилей является применение системы нейтрализации ОГ и устройств, обеспечивающих экономию топлива (далее в тексте называемых просто устройством). В этом случае, т.е. для мероприятий третьей группы, расчет народнохозяйственного социально-экономического эффекта годового выпуска и использования устройств за весь срок их службы при эксплуатации автомобилей, когда сопутствующие капитальные вложения не изменяются, следует рассчитывать по формуле:

37

3,9 ~Зг+- -

Рг+^и ■

л'!

(67),

вде 3,, 32 - приведенные затраты на производство базовош и ново-го устройства, руб; Чр'- коэффициент, учета изменения срока службы нового, устройства по сравнению с базовым; ДБ'- уменьшение (повышение) себестоимости единицы транспортной работы по изменившимся статьям затрату себестоимости V перевозок при ¿эксплуатации автомобиля с испсшиованием нового устройства, руб/ткм; годовой социально-эюномичес^йдщерб .от за^язнения окружающей; среды при эксплуатации автомобиля с использованием, соответственно,, базового и нового устройства,-, руб; р2'-'доля отчислений от балансовой сторшости на полное.восстановление нового устройства; N¿1- количество автомобилей, работавших с новыми устройствами,

'.1'. Расчет совокупной экономической эффективности мероприятий уменьшающих загрязнения окружающей среды;от- использования; предложенных- мероп-рштий.приведенвтаблице: .'V; :: :

. ■■; '„', .,': . .;■,..-. Г :■..: У- •:■ "■ ■ , ... .. :. .Таблица 2

" ', Снижение экономического ущерба в результате общих экономической эффективности мероприятий,направленных.-па снижение .токсичности' . •

,,, ...,,:..,,. автомобильных двигателей •;.■•,• л .г- .- .

>■:•••■ VI

Категория автомобиля.- Оценка экономического -ущерба; руб/1000км«"-.•.;.-:'.<■ <

До-, внедрения! ^мероприятий«, ;...• Послеу; внедрения мероприятий-'. ¡Снижение экономического -' ущерба*.-, • >.•

Шегковой а/м .... 760?." ■„. 560 • 200; .4

Автобус- ■ 1650 1230 • .420

Грузовой а/м ■1350- ' " 4060 290

' - Выполненные исследованияпозволилй'сформулировать основные результаты и выводы^ '. ••■■"-■•■'- • •. - ^ .! ,.* . ■:1т В - настоящее время автомобильный транспорт^оказывает существенное воздействие' на1 загрязнение: окружающей среды. Транспортные^тёпловью двигатели, в основе работы'которых лежит процесс горения ушеводородного топлива, дают значительную часть химического и теплового загрязнения окружающей срё-до^: сл^эт-источником ■ н^

слишком высокая или: низкая '-температуры горения, неполное" сгорание; топлива приводят кобразованию 'токсичны* компонентов выбр^ываемьк с ОЕ ! .

'-' Проведенные*йсслёдования:в рамках городской"комшгексной П^граммы «Здоровье Ш^н^а^/ута^я^ннбй^'раш)»^«^' Барнаульской' городской -16.06.99 г.; №40 Г показали,: что' центральным звеном в цепи организационных и .теэгаичёс1а1х:м^1филий'по снижению водействия двигэтед^^ ных 'средств-на'окружающдо средо. являютсяг ко^^

ние и техническое состояние эксплуатируемых автомобилей, которые в свою очередь являются определяющими факторами их экологической безопасности. При этом существующие системы и устройства снижения загрязнения окружающей среды являются односторонними, не обеспечивающими решение задач определенных Постановлением Правительства РФ от 12.10.2005г. № 609.

Разработана и апробирована новая методология оценки и выбора инженерных средин* повышения .жили! ической безопасности автотранспортной техники, позволившая с высокой достоверностью определять стратегии в решении научно-технической проблемы с учетом эксплуатационных режимов работы, на основе модернизации конструкции ДВС путем создания и установки дополнительных устройств, позволяющих уменьшить вредные выбросы с ОГ, и осуществлять утилизацию теплоты ОГ.

2. Теоретический анализ доминирования факторов экологического воздействия автотранспортных ДВС на окружающую среду, основанный на принципе системного подхода, учитывающий показатели объединенные в групповые эксплуатационные свойства, выявил градацию (значимость) видов загрязнений. Полученные результаты свидетельствуют, что наибольший вклад в загрязнение окружающей среды вносят отработавшие газы ДВС.

Следует принять во внимание, что в процессе эксплуатации автомобиля проявляются неисправности как правило увеличивающие вредные выбросы с ОГ ДВС. Выполненные с применением теории планирования многофакторных исследований эксперименты позволили на основании номограммы установить зависимость состава отработавших газов от технического состояния топливной аппаратуры дизеля.

3. Теоретический анализ процессов газообмена и горения в ДВС на основе протекания термодинамического цикла, при учете конструктивных особенностей впускного тракта, условий образования отдельных токсичных компонентов показал, что необходимо стремиться к уменьшению коэффициента сопротивления впускной системы, путем выбора максимальных сечений и обтекаемых форм впускного трубопровода, а также проходных сечений клапанов, в той или иной степени влияющие на коэффициент наполнения. Величины вредных и токсичных веществ отработавших газов ДВС зависят от физико-химических и теплофизичес-ких свойств топлив, их расхода, неполноты сгорания (углеводороды), реакций цепочно-теплового взрыва (альдегиды и др.), термического разложения углеводородов в газовой или парогазовой фазе (сажа), термического окисления азота (оксиды азота).

4. Проведенные научные исследования подтвердили, что перспективным направлением защиты окружающей среды от ее загрязнения ОГ является использование в ДВС многокомпонентных топлив. Термодинамический расчет многокомпонентных топлив позволяет определить основные термохимические свойства топлив произвольного химического состава, а также составов продуктов сгорания, что дает возможность составить условную химическую формулу соответствующую заданным условиям и требованиям процесса горения и оценить эф-

фективность использованияисследуемыхтоплив дляцелейснижения токсичности ОГ. ■■ .•■._■.■•...■;- - •. "'у- ■•' Л.;"."-,' .■:

5; Разработаны теоретические основы использования * о статочной ^теплоты ОН в испарителе, который обеспечивает формирование многокомпонентного топлива.. У ■■'.-■: IV • :. ■.-■■•■ -■.о . ^ ; Наличие перепада температур обеспечивает принципиальнуювозможность

пППИТТаиПЛ " Т 1 Т ■ ') - щмпгап ■ С к I . и 1 пигакмпиптп л.".. ■ . . ■ ч д т» . _

а^у ^иииим'ш ^ии^Д ПП ^ I . 011 1 Ч, 1 ии^^дипа*

- ниикаковымявдяется-испарительосновньщфактором, определяющим интенсивность тешообмена;-является шнвеьстим

.лоотдачи определяется геометрией поверхностинагрева,теплофизич'ескими свойствами вещеспва итидродинамикой' погока. Тепловой лоток в испарителе должен оставапъся'ло '-возможности" стабильш^ независимо от изменешкя во 'времени количествамитемпературы-ОР;;.иметь: высо1фо плотнбсте'й обеспечивать^равномерное темперагтурное поле в зоне^теплосъема?' ' ■■ 'Расположение нагревателя испарителя непосредственно в потоке ОГ обес-

- печиваеТ использование теплоты,' передачуеевовнутреннийконтуриспарителя, в пределах б...8 .%' от тегшоты уносимой с ОГГИспользованиё утилизационного нейтрализатора д ля подвода теплоты ОГ-к нагревателю испарителя позволило уве-,личить долю теплоты,' передаваемую в его внутренний контур в 2,8 раза,: . : биПроизведенонаучное'обоснование-формированиями^

топливной смесив начинающееся с подачи компонента топлив'а'в испаритель, его ■ дальнейшего исйарения-пЬддоздейэтием-тетюты'ОГ^^^

топлива с воздухом во;впускном трубопроводе,:завершается процесс в цилиндре при взаимодействии топливовоздушной смеси с основной порцией'тошшва:-- - ; ' На основании расчетной'схемы разработана математическаяМодельпорис-тогоиспарителя, включающего описание процессов нагрева й испарения жидкого компонентам-то плива.из пористой > структуры, а также процессы тёплбобмена> первичного и'.вторичнотр теплоносителей;. - •■ ' '•' * •. •'■■■■ '■"'• .. -Созданажаггемэтическая'модель^да^

впускному.коллектору,которая с: помощью метода конечных элементов позволяет . рассчитать>давлениёдорасход,>рабочеготелашгкаждом узле'пространственной модети коллектора.'Распределение скоростей и давлений в потоке при ёго движе-нии!0предёляется.;конфйгура1Шей-;впускного,труб6пров6да.;Пр тельно а1абмчетрубная».турбулеш'ность',:обязаш1ад'СвЬим зарождением градйен-ту скоростей вблизи стенок и взаимодействию вихрей,'которая существенно усй-ливается интенсивной объемной 1урбулентностьк>,'связаннойснёставдонарным; (пульсирующий) движением потока; В "зависимости от скорости потока^ вязкости смеси^.формы иразмеров-коллектора движение может- бьггь-ламййарнь1м илитур-^лентным.\В'конечномгсчете'дв1шение потока'определяётся'критическим'чис-лом'Рейнольдса; которое'изменяется:*в»зависим0стй'0т;формы;, протяженности канала и других условий; -ч "-1 г. • " ' • '-""'■"' '■"•'.' ' '•"" '•'.'•'• '■'•.'■..;--"'

71Н^ведена! оценка'-показателейфаботы^ДВе "и содержания'вредных' ве-щесгв.в ОК-по рёзультатам'примёиения'многбкомпонентного топлИва'йа основе

спирта в зависимости от фракционного состава.

Элементный состав многокомпонентного топлива отличается снижением доли углерода и значительно большим количеством кислорода, доля водорода сохраняется почти неизменной. Повышенная скрытая теплота испарения, в совокупности с пониженным цетановым числом увеличивает период задержки воспламенения, для чего необходимо изменить регулировки топливной аппаратуры. При лом ирияшшсп 1>я нелнач тельное, на 1-2% отклонение индикаторного КПД.

Многокомпонентный состав топлива обеспечивает снижение содержание сажи в ОГ в зависимости от количества подаваемого спирта в среднем в 2,5 раза, уровень выбросов Сх Ну уменьшается на 28% чем при использовании дизтоплива, отмечается незначительное на 5 - 8% увеличение выбросов МОх.

Использование в качестве присадки к многокомпонентному топливу воды приводит к повышению содержания сажи и СО, с повышением их концентраций в 01" дизеля в зависимости от увеличения количества воды, поступающей с всасываемым воздухом.

8. Выполнены научные исследования эффективности каталитического обезвреживания ОГ ДВС, работающих на многокомпонентных топливах. Для этих целей разработаны многоступенчатые нейтрализаторы с каталитическими блоками, изготовленными с применением ресурсосберегающих СВС - технологий. Экспериментальные исследования блочных многоступенчатых нейтрализаторов, на которые получены 4 патента Российской Федерации, обеспечивают очистку ОГ дизелей от оксидов азота до 4,5г/(кВт-ч), оксида углерода до 1,8г/(кВт-ч), от углеводородов до 0,5г/(кВт-ч), от твердых частиц и сажи до 0,14г/(кВт-ч) и обеспечивает снижение соответствующих веществ на 40%, 65%, 55% и 80%.

Применение разработанных многоступенчатых блочных нейтрализаторов в совокупности с использованием многокомпонентного топлива обеспечивает выполнение норм стандарта ЕВРО-3 при незначительных регулировках топливной аппаратуры.

На последующие годы переход на выполнение требований стандартов ЕВРО-4 возможно достигнуть путем более точного дозирования многокомпонентного топлива в совокупности с совершенствованием каталитической нейтрализации ОГ, что обеспечит существенное снижение по выбросам оксидов азота и твердых частиц.

9. Экспериментальные исследования диссертационной работы, результаты внедрения и дальнейшей эксплуатации систем формирования многокомпонентного топлива совместно с каталитической нейтрализации ОГ подтверждшот обоснованность и достоверность разработанных математических моделей и методик.

10. Положительный опыт внедрения образцов испарителя топлива и многоступенчатых блочных каталитических нейтрализаторов свидетельствуют о практической возможности достижения в условиях эксплуатации автотранспортных средств норм стандарта ЕВРО-3, посредством модернизации ДВС.

И. Выполненные расчеты экономического эффекта от внедрения предложенных в работе практических разработок показывают, что усредненный эконо-

мический ущерб от эксплуатации, автотранспортных средств снизится.(в руб./ 1000км пробега) для легкового автомобиля — на 200 руб/I 000км,городского автобуса- на 420 руб/1000км, грузового автомобиля — на290;руб/1000км: ■ ■ ... ....

Основное содержаниедиссертации опубликовано в работах: , ïi'. Ц^ейсэдж-ЮА:.^^ BbrôpooJB ^адрязня-

ющих; веще с i а ■■ автотронспсртсм / IO.A:, Цехмейструк: (IG. Л. Шапошников)// • Мввдунадоцвд-.шутаодо "

" ные !фо&емы>>: тезисы докладов^ Харьрвский;гос^арстаеншлйгакгом0бипь-

.'нодорямсныйTC3CH№eçKHtt,>mBqx»ie^,1996:'.C.,50i<, ■. ■ - .,.■•;,-, 2. ЦехмейсгфукЮ.А,;(Шапоштоков,ЮА^

ции автотранспорта в современных условиях /Ю.А. Цехмейструк (Ю;А. Ша-пЬшников)^,A.C. Панлюк //.Сборник научныхтрудов международнойнаучной , конференции «Проблемы безопасности .транспортного пространства»./ JU 1У и ЛЭГИ. Липецк, Í998. - 14 с. .. . . , л..,

3'. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников,Ю.А.)/Автомобиль кад-фактор; экологичес-. кого загрязнения / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А.Шапошников)1А.С. Павлюк //,Ре-V шение- экологических проблем в. акютранспортном комплексе: тезисы : докла-.. : дов 2-й Международной научно^хническойконференции.: - М.: ■ Московский ' государственный' автомобнльнотдорожный .инстшут (технический универю

;'; ;те10г199^'-С:84;-8бЛ; .. "'V... .. . ■ •'., У.- --^V ' ".„

4.-;Цехмейструк Ю.А..(Шапошников IO.Aï) Методы сщркения-токсичности.авто-. мобипышсдвигателс&У

ние экологической безопашости автотранспортной техники: сб. статей /под ред. ,. д.т:н:, профессора, академика AJI. Новоселова7Академия транспорта1>Ф, Алт-' '„' 141.С. . , . ' ,, ^ " V.V

5. , Цехмейструк Ю.А. (ШапоШни1рв.Ю.А.):Повышение экологической безопас-

.....ности и эффективности работы двигателя внутреннего сгорания / Ю.А. Дех-

, .J мейструк (Ю.А^Шапошшш>в),;АЛ^

ции безопасности ХХГвека». Выпус^ 2 / Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности..- Санкт — Петербург: Иэ№ВО:'МА-

^ Л 106,^116^1999.^ / .Л "..' ч, , - J , 'У- • У ".'У

6. Цехмейструк KD.Á. (Шапошников Ю.А.) Шеститакгаый двигатель внутреннё-го сгорания / Ю.А; Цехмей(^ук>(Ю-А- Д1апошников), А.С. .Павлюк /А Совер-

' шенствованйё системы.а^мобилей^тракгоров^ агрегатов: сб.?стагей.;В 2-х;ч.,. f ч. 2 /Под'ред. д.т.н., проф.', академика AJÍ. Новоселова /.Академия -транспорта / ' Р'ф.АлтГТУ и'м. И.Й; Ползунова^ Барнаул :Изд-воАлтЩУ,1999. - С.78-83. ' 7.' Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Моделирование рабочих прсщессов двигателя внутреннего сгорания на 1ЮМПьютер«у,Ю.А. Цетейстр)« (Ю;А. Шапош-. никрв), : В .BI Больдт; Алт. гос. техн. ун-т им. .И. И. Ползунова. Барнаул. 2000.-— " 19 с. У ил. -. Библиогр.: 2 h¿b. т Рус. - Деп.: в ВИНИТИ 31,03.00, № 871-ВОО., 8. Цехмейструк КХА. (Шапошников Ю.А.)^^ Моделирование процесса при впрыс-' "" ке жидкости в цилиндр двигателя внутреннего, сгорания /.-Ю.M Цехмейструк

(Ю.А. Шапошников), А.Г Гроссман., Г.П. Пронь; Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова,- Барнаул. 2000. - 12 с.: ил. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 23.05.00, № 1481-BOO.

9. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Пути снижения отрицательного воздействия двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников) // Материалы II Международной конференции «Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов», Ьарнаул: изд-во Алт. университета, 2000. - С. 48-54.

10. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Снижение загрязнения окружающей среды путем совершенствования рабочего процесса ДВС / IO.A. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников) //Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе: тезисы докладов 4-й Международной научно-технической конференции. — М.: Московский государственный автомобилыю-дорожный институт (технический университет), 2000. - С. 90-91.

11. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Моделирование движения потока топливо - воздушной смеси по коллектору ДВС / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников), И.В. Левкин, A.M. Стрельцов; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул. 2000. - 54 с.: ил.-Рус. - Деп. в ВИНИТИ 20.10.00, № 2676-ВОО.

12. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Снижение токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников) // Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Безопасность XXI века. Материалы заочной конференции. Выпуск 3. -Издательство МАНЭБ, СПб, 2000. - С. 113-115.

13. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Повышение экологической безопасности двигателя внутреннего сгорания при использовании в качестве топлива синтетических спиртов / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников) // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: материалы I международной научно-технической конференции. Ч. 2.- Пенза: ПГАСА, 2000. - С. 37-42.

14. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Исследование движения потока свежего заряда в коллекторе ДВС / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников) // Повышение экологической безопасности автотранспортной техники: сб. статей / под ред. д.т.н., проф., академика A.JL Новоселова /Академия транспорта РФ, АтГТУ им. И.И. Ползунова Барнаул. -2000. - С. 33-40.

15. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Организационные и конструктивные методы повышения экологической безопасности автомобиля: [Монография]. / Ю.А. Цехмейструк (Ю.А. Шапошников), Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2001. - 237 с.

16. Шапошников Ю.А. Физические процессы смесеобразования в ДВС / Ю.А. Шапошников // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: материалы II международной научно-технической конференции. 4.1. - Пенза: ПГАСА, 2002. - С. 138-146.

17. Шапошников Ю.А. Совершенствование рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания /Ю.А. Шапошников // Известия высших учебных заведений. Ка-

занский ■ государственный энергетическийуниверситет.Проблемыэнергетики. -.у 2002.5№ 9?10 - С. 43-51;. -. • ;; . о .; ...^'J .:-.;-:,. ... -.. --'-.v; •!

18. ШапошниковЮ.А. Перспективные инструкции нейтрализаторов отрабйтав-,.■;ших газовдвигателей внутреннего сгоранИя;/Ю.А; Шапошников://;ISSN 0321-■. I 2653: Известия высших- учебных заведений./ Северо-Кавказский регион; Тех-

...нические науки. 2003. Приложение К» 1. - С. 142-147. . \ , . •; :-;.•-.

19. Шапошников Ю.Л.Исследспаггиа антропогенного загрязнения городской среды /Ю.А. Шапошников // Ползуновский вестшж №1-2: Исследование модели. /рованиеиуправление в техническихсистемахиприродной среды. .— Барнгул.

.2003; —С.61г69: V . ..-„,',.... J-.'- ..,,:.-

20. Шапошников Ю.А. Исследованиехаракгеристик утилизационного нейтрали. затора отработавших газов:/-Ю.А. Шапошников // Проблемы энергосбереже-

• ния; и; энергобезопасности в Сибири^ материалы ¿Всесоюзной .научно-практической конференции /Алт. гос. .техн. ун-т им/И.И.'Ползунова:.— Бгфн^лгИзд-

-/•ВО:АлтПЩ!2003;—.С;'159-168:Ь; • . ..•..-;•;:..?.> V, .

21. Шапошников Ю.А". Моделирование свойств многокомпонентных топливДВС •/•Ю.А. Шапошниюв // ISSNr0321r2653;H3BecTiw высших учебных заведений.

. . .Северо-Кавказский регион. Технические'науки.2003; Спецвыпуск^.>121-124.

22.% Шапошников ro;Av; Расчетная.модель>испарителя-,тошивагДВС . /Ю.А:;Ша-, пошников //^Известия; высших учебных? заведений;. Казанский государствен.. 1шй энергетичес1а1й университет.«Проблемы энергетики. 2004.-Х» 1-2V С. 3 - 9.

23.-Шапошников Ю.А. Повышение экологической безопасности дорожно - транспортных средств ЛО.А. Шапошников;// ISBN 5-87821-110-6 Вестник Сибирс-кой'государственной автомобильно-дорожной академии (СибДИ) (выпуск 2),

.. Омск 2005. - С.' 123-131. : у - , ; • :, .

24. Ложкин В.М. Новая концепция повышения экологической безопасности авто,, , транспортных средств / В.М. Ложкин, Ю. А. Шапошников // В кн.: «Улучшение

• : эксплуатационных показателей двигателей„тракторов и автомобилей»: .Сб.; на-.;учн.тр.мевдунар.науч.'■— техн: конф;апрель,\СПб:,.2005;а:, .• i

25: Ложкин В.М. Методолошя проектирования и безопасной эксплуатации, авто--¡^транспортаых средств-по : критериям техногенного воздействия на окружаю-:щую среду,и человека /,В.Мг Ложкин,* Ю.А;:Шапошников// Сборник докладов Международной научно-практиЧескойконференции: «РЕКОНСТРУКЦИЯ -.-.. CAHK1Y- 1ШТЕРБУ Plf/—2005»,,ЧАСТЬЮ - СПб^ Л9-21? октября;,-. 2005.

26. Ложкин BiMJ'HoBbie конструкции каталитических нейтрализаторов отработавших газов для автотранспорта / В.М. ЛожкшуЮ.А. ШапошниковУ/Информационный бюллетень' № 1 (31):.«Вопросы:охраны атмосферы от загрязнения»,

•. НПК/«Атмосфера» при FFOим. А;И. Воейкова, СПб.; 2005; - С. 92-98;

27. Ложюш В .М. Обоснование.-альтернативных:направлений.повышения экологической безопасности автотранспортных средств / В.М. Ложкин, Ю.А. ТПя-

.. ..поитиков//,Научно-технич'еский?журнал. «Вестник, гражданских -.инженеров», . №1(2), СПб.— 2005. —С.¡72-82.- ■.-'. •: .. ■ • . : . ••;.-:--

28. Пат. 2119073 Российская Федерация, МПК C16F02B75/02. Способ работы шсститактиого двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания (его варианты) / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Павлюк A.C., Павлюк С.А.; № 96106551/06 заявл. 01.04.96; опубл. 20.09.98, Бюл № 26. - С. 12.

29. Пат. 2153087 Российская Федерация, МПК C17F02B55/00 Шеститактный роторно-поршневои двигатель внутреннего сгорания / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Павлюк A.C.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. унт им. И.И. Ползунова. - № 98122285/06 заявл. 07.12.1998; опубл. 20.07.2000, Бюл. №20. - С. 12

30.Паг. 2153085 Российская Федерация, МПК C17F02B47/02, 75/10 Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и четырехтактный двигатель внутреннего сгорания / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Павлюк A.C., Шенкнехт Ю.И.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - № 99101517/06 заявл. 26.01.1999; опубл. 20.07.2000, Бюл. №20.-С. 19.

31. Пат. 2156362 Российская Федерация, МПК C17F01N3/10 Каталитический нейтрализатор с утилизацией теплоты отработавших газов двигателя внутреннего сгорания / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Новоселов A.JL, Павлюк A.C.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. -№ 99102453/06 заявл. 09.02.1999; опубл. 20.09.2000, Бюл. № 26. - С. 12.

32. Пэт. 2162950 Российская Федерация, МПК C27F02 В75/02 Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с утилизацией энергии отработавших газов / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Павлюк A.C., Беляев А.И., Щадрин А.Г.; заявитель и патентообладатель Алт, гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - № 99106116/06 заявл. 22.03.1999; опубл. 10.02.2001, Бюл. № 40.- С. 6.

33. Пат. 2163300 Российская Федерация, МПК C17F01N3/28 Многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля / Шапошников Ю.А., (Цехмейструк Ю.А.), Новоселов А.Л., Павлюк A.C.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - № 90112031/06 заявл. 15.06.1999, опубл. 20.02.2001, Бюл. №5.-С. 6.

34. Пат. 2166104 Российская Федерация, МПК C27F01N3/28 Многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля / Шапошников Ю.А. (Цехмейсгрук Ю.А.), Новоселов А.Л., Павлюк A.C.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. унт им. И.И. Ползунова. - № 99112879/06 заявл. 15.06.1999, опубл. 27.04.2001, Бюл.№12-С. 6.

35. Пат. 2163675 Российская Федерация, МПК C17F013/28 Каталитический нейтрализатор отработавших газов / Шапошников Ю.А. (Цехмейструк Ю.А.), Новоселов А.Л., Павлюк A.C.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. - №99113318/06 заявл. 15.06.1999, опубл. 27.02.2001, Бюл. № 6 - С. 6.

36. Паг,-2168054 Российская Федерация, МПК- G27F02M31/18 Способ ¡работы ис-. парителя топлива и испаритель топлива двигателя внутреннего сгорания (варианты) /Ю.А. Шапошников, (Цехмейструк Ю:А.), Евстигнеев В.В., Гончаров . В.Д., Павлюк А.С., БеляевА.И;заявитель ипатентообладательАлт.гос. тех. ун-т им. И;И. Ползунова;-™№ 99115850/06> заявл: 19.07.99; опубЛ 27.05.2001, Бюл. №15.-С. 6; .. . . .. ..... , ' .

Г.Я.! Г' ПП . * . Т/1 Г. . -----М----_ Л.-------!---- k I I II/.. rtl РЛЛЛ ЛЧ.ЛЛ" ПЛЛ1 rr\ е try's •—•___ . I-

j/. иаи ^хнни^ гии^иискам ч^сдерация, ivunv \_iruz.D4/;uz., ru^ivi^j/uj л-иииии

работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания / Шапошников Ю. А; ■ (Цехмейструк Ю.А;),- Прозоров Д.В.; заявитель ^ патентообладатель* Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова; - № 2003110179/06 заявл. 09.04.2003 i. опубл. ... 10.01.2005^Бюлг№'Ь-С.,6^л - ... :!■;•■ . : .

Подписано к иечати 17.05.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 120 экз. Заказ 100.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 4.

Отпечатано на ризографе 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЕЕ АНАЛИЗ. КОНЦЕПЦИЯ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общая характеристика контроля автотранспорта как источника загрязнения окружающей природной среды и потребителя ее энергетических ресурсов.

1.2 Современные представления о природе образования и способах уменьшения вредных выбросов применительно к автомобильным ДВС

1.2.1 Воздействие основных параметров организации рабочего процесса на образование вредных веществ в цилиндрах ДВС.

1.2.2 Воздействие состава топлива на токсичность и дымность отработавших газов ДВС.

1.2.3 Взаимосвязь конструктивного исполнения ДВС с эмиссией вредных веществ в атмосферу.

1.2.4 Методы обезвреживания отработавших газов ДВС в гозовыпускном тракте.

1.3 Анализ возможностей для рационального использования тепла, сбрасываемого в окружающую среду.

1.4 Выводы, концепция, цель и задачи диссертационного исследования.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДОМИНИРОВАНИЯ ФАКТОРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВС АВТОТРАНСПОРТА

2.1 Оценка загрязняющих факторов двигателей автотранспортных средств.

2.2 Исследование влияния технического состояния дизельного ДВС на дымность отработавших газов.

2.3 Влияние процессов газообмена на состав рабочей смеси и отработавших газов ДВС.

2.4 Расчет реакции горения углеводородных топлив и их влияние на состав ОГ.

2.4.1 Материальные балансы при сжигании топлив.

2.4.2 Образование токсичных веществ при горении топлива.

2.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОДГОТОВКИ, ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ДВС ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1 Расчет состава продуктов сгорания при использовании в ДВС многокомпонентного топлива.

3.2 Применение испарителя в топливной системе ДВС.

3.3 Моделирование движения потока по впускному коллектору.

3.4. Моделирование работы установки газодинамических испытаний.

3.5 Выводы но главе.

Глава 4 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ТОПЛИВА

4.1 Исследование влияния применения многокомпонентного топлива на каталитическую нейтрализацию отработавших газов ДВС.

4.1.1 Модель каталитического нейтрализатора.

4.1.2 Процессы изотермического дожигания продуктов неполного сгорания.

4.1.3 Адиабатный процесс каталитического превращения.

4.1.4 Выбор основных параметров активной зоны нейтрализаторов.

4.2 Использование теплоты отработавших газов для подготовки и формирования многокомпонентного топлива.

4.2.1 Анализ работоспособности отработавших газов.

4.2.2 Расчет эффективности работы испарителя ДВС.

4.3 Выводы по главе.

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ МЕТОДОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДВС НА СТЕНДАХ И В ЭКСПЛУАТАЦИИ

5.1 Планирование эксперимента.

5.2 Испытательные стенды, оборудование и аппаратура

5.2.1 Испытательный стенд индицирования ДВС.

5.2.2 Стенды для испытания каталитических нейтрализаторов, испарителя и оценки потерь теплоты ОГ.

5.2.3 Установка для газодинамических испытаний, приборы.

5.3 Оценка погрешности определения параметров.

5.3.1 Измерение параметров индикаторного процесса.

5.3.2 Измерение теплоты отработавших газов.

5.4 Методика проведения экспериментов.

5.4.1 Индицирование ДВС.

5.4.2 Процесс утилизации теплоты ОГ.

5.4.3 Испытание нейтрализаторов.

5.4.4 Работа ДВС с испарителем.

5.4.5 Газодинамических испытаний впускного и выпускного трактов.

5.5 Экспериментальные исследования применения многокомпонентного топлива на примере дизеля.

5.5.1 Сравнительные исследования параметров рабочего процесса и анализ индикаторного КПД при использовании многокомпонентных топлив.

5.5.2 Исследование экологических показателей ДВС при работе на многокомпонентных топливах.

5.6 Оценка эффективности работы каталитических нейтрализаторов.

5.7 Ресурс каталитических нейтрализаторов с пористыми проницаемыми блоками.

5.8 Утилизация теплоты отработавших газов.

5.9 Выводы по главе.

ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТОК. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ИХ ВНЕДРЕНИЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

6.1 Конструктивные решения, повышающие экологические показатели

6.1.1 Совершенствование топливной системы.

6.1.2 Нейтрализация отработавших газов.

6.1.2.1 Каталитический нейтрализатор с утилизацией теплоты ОГ.

6.1.2.2 Каталитический нейтрализатор отработавших газов.

6.1.2.3 Многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля.

6.1.2.4 Многоступенчатый каталитический нейтрализатор.

6.2 Экономический эффект результатов работы.

6.2.1 Оценка экологического загрязнения окружающей среды ДВС автомобилей.

6.2.2 Анализ мероприятий направленных на снижение вредных веществ в ОГ.

6.2.3 Расчет экономического эффекта от уменьшения загрязнения окружающей среды.

6.3 Выводы по главе.

Ежегодно в атмосферу нашей планеты более 500 млн. автомобилей, самолетов и других транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) выбрасывают порядка 300 млн. т оксида углерода (СО), 60 млн. т углеводородов (CnHm), 30 млн. т оксидов азота (NOx). Дальнейший рост урбанизации и огромное увеличение парка транспортных средств с ДВС порождает опасность значительного загрязнения воздушного бассейна, в первую очередь густонаселенных районов. Поэтому проблема охраны окружающей среды столь же важна, как обеспечение человечества продуктами питания или энергией. Она приобретает острый глобальный характер, привлекая внимание мировой общественности, государственных органов, международных организаций.

В последние десятилетия ведется активная работа в направлении снижения токсичности отработавших газов (ОГ) автомобилей с целью снижения загрязнения воздушного бассейна населенных пунктов. В этой связи проводятся исследования посвященные изучению механизма воздействия транспортных средств на окружающую среду в процессе реализации их "жизненного цикла". Для этого рассматриваются энергетические затраты, объемы выбросов вредных веществ, потребление природных ресурсов, связанных с добычей сырья, изготовлением автомобилей, их эксплуатацией, ремонтом, обслуживанием и прочими факторами экологического загрязнения.

Поэтому целью большинства исследований является изучение и разработка эффективных технологических процессов и конструкций автомобилей, обеспечивающих повышение экологических показателей, при этом в качестве основной характеристики исследований используются величины выбросов, затраты энергии и материалов.

Исследования, направленные на снижение токсичности и повышение эксплуатационной экономичности транспортных ДВС, важны для решения проблемы защиты окружающей среды от загрязнения и потому актуальны.

Разработка новых моторных топлив, в том числе синтетических, изыскание эффективных и надежных систем нейтрализации вредных составляющих ОГ, а также повышению полноты сгорания топлива в двигателях, особенно на неустановившихся режимах, остаются наиболее приоритетными направлениями изысканий инженеров, конструкторов, ученых.

С конца 70 - х и в начале 80-х годов прошлого столетия, параллельно с внедрением бифункциональных каталитических нейтрализаторов и систем электронного дозирования топлива в замен этиловой жидкости стали применять антидетанационные присадки в виде различных металлоорганических, азотосодержащих и других элементоорганических соединений. Затем - окси-ганатные кислотосодержащие соединения (спирты, эфиры и их производные) и т.д. Однако названные присадки далеко не идеальны, как в отношении экологии, так и негативного влияния на двигатели. В этой связи в мировой практике уделяется внимание внедрению технологий производства автомобильных бензинов с высокооктановыми компонентами.

Снижение токсичности и повышение экономичности двигателей транспортных средств достигаются также улучшением качества регулирования состава топ-ливно-воздушной смеси, в первую очередь на неустановившихся режимах, характеризующихся повышенными удельными расходами топлива и выбросами вредных веществ с ОГ. Эффективным методом воздействия на рабочий процесс двигателя с целью снижения токсичности ОГ является совершенствование системы то-пливоподачи и ее управление в соответствии с режимом работы двигателя, для чего применяются системы управления топливоподачи.

В России 70 - 80 -х годов (СССР) не уделялось должного внимания широкомасштабному внедрению систем термокаталитической нейтрализации ОГ. В связи с неблагополучным состоянием окружающей среды в Российской Федерации органы государственной власти проводят политику улучшения экологических показателей автотранспортных средств. Известно, что одним из основных методов обезвреживания ОГ ДВС автомобилей является их каталитическая нейтрализация, осуществляемая путем пропускания ОГ через каталитический нейтрализатор (КН). В настоящее время в большей части применяются окислительно-восстановительные КН, обеспечивающие нейтрализацию одновременно по трем компонентам - СО, CnHm, NOx.

Шум является одним из наиболее распространенных и агрессивных факторов среды, воздействующих на здоровье человека. Основным источником шума в жилой среде является автомобильный транспорт, шум от которого на примагист-ральной территории наблюдается 15. 18 ч в сутки. Акустический дискомфорт от автотранспортного шума испытывают 30. .50 % городского населения.

Исследователи акустических характеристик современного автомобиля выделяют ряд источников его шума, основными из которых являются: двигатель, впускное и выпускное устройства, вентилятор системы охлаждения, шины и элементы трансмиссии. Определяющее значение при совершенствовании акустических качеств автомобиля отводится воздействию на шум двигателя. Рациональный путь борьбы с шумом автомобильных двигателей связывают с совершенствованием конструкции двигателя, его отдельных узлов, с применением дополнительных средств звукоизоляции и звукопоглащения.

Задачи рационального расходования природных ископаемых энергоресурсов год от года становится все актуальней. Основными потребителями топлив нефтяного происхождения являются ДВС, в том числе поршневые. Несмотря на длительный период развития поршневых ДВС, их коэффициент полезного действия (КПД) довольно низок. Одна из причин - значительные потери с ОГ теплоты, образовавшихся в цилиндрах двигателей в результате термохимических реакций окисления топлива. До настоящего времени наибольшее внимание в процессе совершенствования ДВС уделялось достижению максимальной мощности, малой массы и размеров двигателя, минимальных производственных затрат. Теперь на первый план как важнейший критерий оценки двигателя выступает минимизация потребления им топлива. Снижения потребления топлива достичь непросто, и, кроме того, оно может оказывать неблагоприятное влияние на другие параметры двигателя.

Перспективы развития поршневых ДВС традиционных схем предопределяют, что резервы их дальнейшего совершенствования по многим направлениям исчерпываются, в том числе и по такому, как повышение топливной экономичности за счет совершенствования процессов смесеобразования, горения, газообмена и т.д. поэтому весьма перспективным становится направление по использованию теплоты ОГ с целью получения из нее дополнительной работы, что в конечном итоге приведет к повышению топливной экономичности и эффективного КПД. Задача получения работы из теплоты ОГ может быть решена с помощью ряда утилизационных систем, среди которых на автомобильной технике наиболее перспективны паросиловые установки, термоэлектрогенераторы.

Каждый из таких вопросов, как снижение токсичности ОГ, уменьшение уровня шума и регенерация теплоты ОГ, с которой выбрасывается в атмосферу до 40% энергии сжигаемого топлива, является самостоятельной сложной и весьма актуальной научно-технической проблемой, напрямую связанной с технико-экологическими показателями автомобиля и требующей для своего решения специальных, увязанных между собой подходов.

На современном этапе развития автотранспортной отрасли практически отсутствуют методики расчета экологических показателей автомобиля, учитывающие конструктивные, регулировочные, эксплуатационные и другие параметры. Во многих имеющихся исследованиях рассматривается улучшение одного экологического параметра или показателя, например, снижение концентрации оксида углерода в ОГ, либо оксидов азота. При этом не учитывается то, что их содержание в ОГ взаимосвязано, добиваясь снижение одного компонента увеличивают второй и наоборот.

В предлагаемой диссертационной работе обосновываются пути повышения показателей экологической безопасности двигателя автомобиля на основе совершенствования рабочего процесса путем модернизации его конструкции, систем и элементов; установкой дополнительных устройств, обеспечивающих снижение содержания основных токсичных компонентов в ОГ, позволяющих осуществлять регенерацию теплоты ОГ. В качестве базы для теоретических и экспериментальных исследований положены отечественные дизельные двигатели.

Актуальность темы. На современном этапе развития общества несоизмеримо с другими отраслями вырос вклад автомобильного транспорта в загрязнение окружающей среды. Правительство Российской Федерации своим Постановлением от 12.10.2005г. № 609 утвердило специальный технический регламент "О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ".

Последние десятилетия XX века отличались небывалой динамичностью научно-технического прогресса. Научные открытия, современные техника и технология имеют интернациональный характер и быстро распространяются по всем регионам, однако любому позитивному процессу сопутствуют и негативные явления. Одним из таких последствий стало обострение противоречий, возникающих между необходимостью охраны природы и интенсивным использованием ее ресурсов. Экспериментально подтверждены необратимые изменения значений параметров окружающей среды, что все чаще приводит к экологическим кризисам и катастрофам на локальном уровне (фотохимический смог, кислотные осадки, другие виды загрязнений) и в глобальном масштабе (образование парникового эффекта, разрушение озонового слоя в стратосфере).

Автомобильные двигатели дают значительное количество выбросов, создающих химическое и тепловое загрязнение окружающей среды, они служат также источником шума и вибрации. Известно, что около 60% загрязнений воздушного бассейна большинства стран вызвано работой транспорта. До недавнего времени в совершенствовании рабочего процесса ДВС наибольшее внимание уделялось мощностным и топливно-экономическим показателям. На современном этапе развития автомобильных ДВС на первый план выступают критерии, характеризующие их отрицательное воздействие на окружающую среду, требования снижения концентрации токсичных компонентов в ОГ, уменьшения уровней шума и вибрации, а также теплового излучения. Решение каждого из этих вопросов является самостоятельной, сложной и весьма актуальной научно-технической проблемой, требующей для своего решения в условиях эксплуатации новых научных подходов.

Задача рационального расходования природных ископаемых энергоресурсов год от года становится все актуальней. Несмотря на длительный период развития ДВС, их коэффициент полезного действия (КПД) остается довольно низким. Одна из причин - значительные потери теплоты с ОГ. Снижения потребления топлива достичь непросто, кроме того, это может оказать неблагоприятное влияние на другие параметры двигателя, например, динамические.

На современном этапе развития ДВС перспективы традиционных схем предопределены тем, что резервы их дальнейшего совершенствования по выше отмеченным проблемным направлениям исчерпываются, в том числе и по такому, как повышение топливной экономичности. Сегодня и в ближайшей перспективе конкурентоспособность поршневых автомобильных ДВС может эффективно обеспечиваться новыми комбинированными конструктивно-технологическими решениями, основанными как на использовании известных традиционных их преимуществ, так и альтернативных технологиях: аккумулирования тепла, вторичного его использования в системах смесеобразования альтернативных смесевых горючих, в теплоутилизационных схемах, каталитического теплового конвертирования ОГ в системах газовыпуска, что в конечном итоге приводит к повышению топливной экономичности, эффективного КПД, снижению дымности и токсичности отработавших газов.

Однако реализация таких концептуальных конструктивно-технологических подходов, основанных на сочетании (комбинировании) традиционными и новейшими технологиями, достигших сегодня достаточно высокого технического уровня, требует качественно нового научно-прикладного осмысления в теории и практике эксплуатации автомобильных ДВС.

В настоящей диссертационной работе предлагается новый обобщенный научно обоснованный многофакторный подход решения обозначенных проблем применительно к условиям эксплуатации автомобильных ДВС, обеспечивающий комплексное снижение отрицательного воздействия транспортных средств на окружающую среду при одновременном улучшении их топливно-экономических показателей. На основе анализа и системного подхода к обозначенным проблемам сформулированы научные принципы совершенствования конструкции и технического состояния двигателей автотранспортных средств. Сформулированы практические рекомендации по повышению экологической безопасности и эффективности работы существующих и имеющихся в эксплуатации автомобильных двигателей на основных режимах работы. Разработаны методики оценки их экологической, эксплуатационной и экономической эффективности.

Объекты исследования: новые и находящиеся в эксплуатации конструкции автомобильных поршневых двигателей внутреннего сгорания, модернизированные дополнительным оборудованием в системах впуска и выпуска, использующие многокомпонентное топливо на основе спиртовых добавок, каталитические нейтрализаторы и утилизаторы тепловой энергии ОГ.

Предмет исследования: комбинированные рабочие процессы, сочетающие новые концептуальные принципы формирования многокомпонентного топлива, нейтрализации отработавших газов и утилизации их тепловой энергии с целью повышения экологической безопасности автомобильных ДВС и экономии расхода топлива в эксплуатации.

Научная новизна исследования. На основании анализа доминирования факторов загрязнения окружающей среды транспортными средствами обоснована новая методология повышения экологической безопасности поршневых ДВС в эксплуатации; разработана методика расчета многокомпонентного топлива, для формирования которого обосновано применение испарителя использующего тепловую энергию ОГ; созданы математические модели и инженерные методики расчета основных параметров впускных каналов ДВС с целью повышения коэффициента наполнения цилиндров; обоснованы и созданы новые конструкции каталитических нейтрализаторов и утилизаторов тепловой энергии ОГ; получены новые результаты экспериментальных исследований и опыта внедрения систем формирования многокомпонентного топлива, нейтрализации и утилизации тепловой энергии ОГ применительно к условиям эксплуатации.

На защиту выносятся:

- новая методология, включающая исследование и прогнозирование свойств экологической безопасности автотранспортных средств в эксплуатации на основе анализа рабочего процесса поршневого двигателя, функционирующих в рамках замкнутой динамической системы «автомобиль - водитель -окружающая среда» и сочетающая одновременную комплексную реализацию рациональных, с точки зрения экологической продуктивности, новых конструктивно-технологических решений;

- расчетная методика формирования топливной смеси, в том числе многокомпонентной, включающая распыливание, испарение топлива и процессы тепло - массопередачи, определяющие динамику смесеобразования;

- методика анализа состава продуктов сгорания топлива, разработанная на основе термодинамического расчета, показывающая влияние свойств топлива на токсичность ОГ;

- методика определения рациональных геометрических параметров и конфигурации впускного трубопровода, разработанная по математической модели формирования траектории движения потока при его поступлении в цилиндры ДВС;

- термодинамическая модель расширения цикла рабочего процесса ДВС в область увеличения доли полезно использованного тепла за счет вторичной утилизации остаточной энергии;

- модернизированная конструкции ДВС, обеспечивающая его работу по новому термодинамическому циклу путем установки новых конструктивных элементов систем впуска и выпуска ДВС, позволяющих формировать многокомпонентный состав топлива и нейтрализовать токсичные компоненты отработавших газов.

Практическая значимость и реализация работы:

1. Выполненные исследования диссертационной работы согласуются с Постановлением Правительство Российской Федерации от 12.10.2005г. № 609, которым утвержден специальный технический регламент "О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ" в части обеспечения рекомендуемых норм в ОГ ДВС автотранспорта. Предложенные в диссертации разработки позволяют посредством конструктивной модернизации систем ДВС обеспечить установленные требования на эксплуатируемых и вновь выпускаемых автомобилях.

2. Тематика диссертационной работы соответствует городской комплексной Программы «Здоровье Барнаула», утвержденной решением Барнаульской городской Думы 16.06.99 г., №401, в рамках которой разработаны:

- рекомендации владельцам эксплуатирующим автотранспортные средства в отношении технического состояния подвижного состава, позволяющие улучшить городскую экологическую обстановку;

- каталитические нейтрализаторы, обеспечивающие снижение токсичности ОГ и представляющие собой недорогие конструкции, доступные к производству на городских машиностроительных предприятиях.

3. Выполнена работа по оптимизации конструктивных параметров впускной системы двигателей многоцелевого назначения, для чего на основании математической модели формирования траектории движения потока, при его всасывании в цилиндр, разработаны методика определения рациональных геометрических параметров и конфигурация впускного трубопровода. Результаты разработок приняты к внедрению на ОАО «Алтайдизель».

4. Разработаны методики определения термических свойств многокомпонентных топлив, анализа состава продуктов сгорания топлив, совершенствования цикла ДВС за счет увеличения количества теплоты, превращаемой в механическую работу, утилизации теплоты отработавших газов, процессов каталитической очистки ОГ. Результаты внедрены на ОАО «Барнаултрансмаш» для проведения научно-исследовательских и конструкторских работ при создании новых моделей дизелей.

5. Новизна конструктивных решений подтверждена патентами на изобретения: а) Образцы каталитических нейтрализаторов (патенты № 2163300, № 2163675) и испарителя топлива (патент № 2168094), разработанные в ходе научных исследований, эксплуатируются на автомобилях автотранспортных предприятий г. Барнаула: ЗАО «Автобаза № 1», ОАО «Автоколонна 1245». б) Конструкторские разработки, созданные по изобретениям (патенты № 2119073, № 2156362, № 2153085), используются в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова в научных исследованиях и учебном процессе.

Основные положения диссертации представлялись на международных, всероссийских, региональных научно-технических конференциях и семинарах, в том числе: Межвузовской научно-практической конференции с международным участием "Транспортные средства Сибири (состояние и проблемы)" (Красноярск, 1995); Межвузовской научно-технической конференции "Современные транспортные проблемы" (Харьков, 1996); Международной научной конференции "Проблемы безопасности транспортного средства" (Липецк, 1998); II, III и IV Международных научно-технических конференциях "Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе" (Москва, 1998, 1999, 2000); Международных заочных научных конференциях «Безопасность XXI века» (Санкт-Петербург, 1999, 2000); II Международной конференции "Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов" (Барнаул, 2000); I и II Международных научно-технических конференциях "Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств" (Пенза, 2000, 2002); Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы энергосбережения и энергобезопасности в Сибири" Барнаул - 2003; Международной научно-практической конференции «Реконструкция - Санкт - Петербург - 2005; 52-й, 53-й, 55-й, 56-й, 57-й, 58-й научно-технических конференциях Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова (Барнаул, 1994, 1995, 1997, 1998, 1999 и 2000).

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в монографии и 48 печатных работах, по результатам исследований получено 9 патентов на изобретения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Наиболее существенные результаты и выводы по работе заключаются в следующем:

1. В настоящее время автомобильный транспорт оказывает существенное воздействие на загрязнение окружающей среды. Транспортные тепловые двигатели, в основе работы которых лежит процесс горения углеводородного топлива, дают значительную часть химического и теплового загрязнения окружающей среды, служат источником шума и вибрации. Примеси, содержащиеся в топливе, слишком высокая или низкая температуры горения, неполное сгорание топлива приводят к образованию токсичных компонентов выбрасываемых с ОГ.

Проведенные исследования в рамках городской комплексной Программы «Здоровье Барнаула», утвержденной решением Барнаульской городской Думы 16.06.99 г., №401 показали, что центральным звеном в цепи организационных и технических мероприятий по снижению воздействия двигателей автотранспорта ых средств па окружающую среду являются конструктивное совершенствование и техническое состояние эксплуатируемых автомобилей, которые в свою очередь являются определяющими факторами их экологической безопасности. При этом существующие системы и устройства снижения загрязнения окружающей среды являются односторонними, не обеспечивающими решение задач определенных Постановлением Правительства РФ от 12.10.2005г. № 609.

Разработана и апробирована новая методология опенки и выбора инженерных средств повышения экологической безопасности автотранспортной техники, позволившая с высокой достоверностью определять стратегии в решении научно-технической проблемы с учетом эксплуатационных режимов работы, па основе модернизации конструкции ДВС путем создания и установки дополнительных устройств, позволяющих уменьшить вредные выбросы с ОГ, и осуществлять утилизацию теплоты ОГ.

Разработана и апробирована методика оценки и выбора инженерных средств повышения экологической безопасности автотранспортной техники, позволившая с высокой достоверностью определять стратегии в решении научно-технической проблемы с учетом эксплуатации и режимов работы.

Создан метод оценки экологической безопасности автотранспортных средств, позволяющий по комплексному показателю, с учетом вредных выбросов в атмосферу, проводить оценку перспектив повышения экологической безопасности с учетом экономического ущерба, наносимого системе «человек - машина -среда».

2. Теоретический анализ доминирования факторов экологического воздействия автотранспортных ДВС на окружающую среду, основанный на принципе системного подхода, учитывающий показатели объединенные в групповые эксплуатационные свойства, выявил градацию (значимость) видов загрязнений. Полученные результаты свидетельствуют, что наибольший вклад в загрязнение окружающей среды вносят отработавшие газы ДВС.

Следует принять во внимание, что в процессе эксплуатации автомобиля проявляются неисправности как правило увеличивающие вредные выбросы с ОГ ДВС. Выполненные с применением теории планирования многофакторных исследований эксперименты позволили на основании номограммы установить зависимость сос тава отработавших газов от технического состояния топливной аппаратуры дизеля.

3. Теоретический анализ процессов газообмена и горения в ДВС на основе протекания термодинамического цикла, при учете конструктивных особенностей впускного тракта, условий образования отдельных токсичных компонентов показал, что необходимо стремиться к уменьшению коэффициента сопротивления впускной системы, путем выбора максимальных сечений и обтекаемых форм впускного трубопровода, а также проходных сечений клапанов, в той или иной степени влияющие на коэффициент наполнения. Величины вредных и токсичных веществ отработавших газов ДВС зависят от физико-химических и тсплофизических свойств топлив, их расхода, неполноты сгорания (углеводороды), реакций цепочно-теплового взрыва (альдегиды и др.), термического разложения углеводородов в газовой или парогазовой фазе (сажа), термического окисления азота (оксиды азота).

4. Проведенные научные исследования подтвердили, что перспективным направлением защиты окружающей среды от ее загрязнения ОГ является использование в ДВС многокомпонентных топлив. Термодинамический расчет многокомпонентных топлив позволяет определить основные термохимические свойства топлив произвольного химического состава, а также составов пролетов сгорания, что дает возможность составить условную химическую формулу соответствующую заданным условиям и требованиям процесса горения и оценить эффективность использования исследуемых топлив для целей снижения токсичности ОГ.

5. Разработаны теоретические основы использования остаточной теплоты ОГ в испарителе, который обеспечивает формирование многокомпонентного топлива.

Наличие перепада температур обеспечивает принципиальную возможность получения работы из энергии ОГ. В энергетическом теплооб-менном оборудовании каковым является испаритель основным фактором, определяющим интенсивность теплообмена, является конвективная теплоотдача. Интенсивность теплоотдачи определяется геометрией поверхности нагрева, теплофизическими свойствами вещества и гидродинамикой потока. Тепловой поток в испарителе должен оставаться по возможности стабильным. независимо от изменения во времени количества и температуры ОГ. иметь высокую плотность и обеспечивать равномерное температурное поле в зоне теплосъема.

Расположение нагревателя испарителя непосредственно в потоке ОГ обеспечивает использование теплоты, передачу ее во внутренний контур испарителя, в пределах 6.8 % от теплоты уносимой с ОГ. Использование утилизационного нейтрализатора для подвода теплоты ОГ к нагревателю испарителя позволило увеличить долю теплоты, передаваемую в его внутренний контур в 2.8 раза. зю

6. Произведено научное обоснование формирования многокомпонентной топливной смеси, начинающееся с подачи компонента топлива в испаритель, его дальнейшего испарения под воздействием теплоты ОГ, перемешивания фракций топлива с воздухом во впускном трубопроводе, завершается процесс в цилиндре при взаимодействии топливовоздушной смеси с основной порцией топлива.

На основании расчетной схемы разработана математическая модель пористого испарителя, включающего описание процессов нагрева и испарения жидкого компонента топлива из пористой структуры, а также процессы теплообмена первичного и вторичного теплоносителей.

Создана математическая модель движения топливно-воздушной смеси по впускному коллектору, которая с помощью метода конечных элементов позволяет рассчитать давление и расход рабочего тела в каждом узле пространственной модели коллектора. Распределение скоростей и давлений в потоке при его движении определяется конфигурацией впускного трубопровода. При впуске относительно слабая «трубная» турбулентность, обязанная своим зарождением градиенту скоростей вблизи стенок и взаимодействию вихрей, которая существенно усиливается интенсивной «объемной» турбулентностью, связанной с нестационарным (пульсирующим) движением потока. В зависимости от скорости потока, вязкости смеси, формы и размеров коллектора движение может быть ламинарным или турбулентным. В конечном счете движение потока определяется критическим числом Рейнольдса, которое изменяется в зависимости от формы, протяженности канала и других условий.

7. Разработана математическая модель процесса очистки ОГ от вред-пых веществ при сгорании многокомпонентного топлива, которая основана на современных представлениях о кинетике окислительных и восстановительных процессов в присутствии катализаторов.

Выполненные на математической модели расчеты позволили получить параметры пористых каталитических блоков нейтрализаторов с эффективностью очистки дк.м = 0.554.0,661 в диапазоне расходов газов 300.3600 м"'/ч с температурами 450.850 К, с объемами пористых проницаемых материалов в

2 2 3 блоках очистки в пределах 0,7x10" .4,76x10* м , создающих противодавления выпуску в пределах 600.650 мм вод. столба.

8. Созданы, экспериментально изучены и апробированы в условиях стендовых и транспортных работ устройства блочных многоступенчатых нейтрализаторов, на которые получены 4 патента Российской Федерации. Все указанные нейтрализаторы обеспечивают очистку отработавших газов дизелей от: оксидов азота на 32.48 %, оксида углерода на 60.70 %, от углеводородов на 50.60 %, от твердых частиц, включая сажу, на 75. .85 % при противодавлениях выпуску 600. 650 мм вод. столба.

9. Применение разработанных многоступенчатых блочных нейтрализаторов в совокупности с использованием многокомпонентного топлива обеспечивает выполнение норм стандарта ЕВРО-3 при незначительных регулировках топливной аппаратуры.

На последующие годы переход на выполнение требований стандартов ЕВРО-4 возможно достигнуть путем более точного дозирования многокомпонентного топлива в совокупности с совершенствованием каталитической нейтрализации ОГ, что обеспечит существенное снижение по выбросам оксидов азота и твердых частиц.

10. Экспериментальные исследования диссертационной работы, результаты внедрения и дальнейшей эксплуатации систем формирования многокомпонентного топлива совместно с каталитической нейтрализации ОГ подтверждают обоснованность и достоверность разработанных математических моделей и методик.

11. При расположении нагревателя испарителя непосредственно в потоке ОГ теплота, полученная внутренним контуром, составляет 6.8 % от теплоты, уносимой с ОГ. Использование нейтрализатора для подвода теплоты ОГ к нагревателю испарителя позволило увеличить долю теплоты, передаваемую к рабочему телу, в 2,8 раза.

12. Проведена оценка показателей работы ДВС и содержания вредных веществ в ОГ по результатам применения многокомпонентного топлива на основе спирта в зависимости от фракционного состава.

Элементный состав многокомпонентного топлива отличается снижением доли углерода и значительно большим количеством кислорода, доля водорода сохраняется почти неизменной. Повышенная скрытая теплота испарения, в совокупности с пониженным цетановым числом увеличивает период задержки воспламенения, для чего необходимо изменить регулировки топливной аппаратуры. При этом проявляется незначительное, на 1-2% отклонение индикаторного КПД.

13. Многокомпонентный состав топлива обеспечивает снижение содержание сажи в ОГ в зависимости от количества подаваемого спирта в среднем в 2,5 раза, уровень выбросов Сх Ну уменьшается на 28% чем при использовании дизтоплива, отмечается незначительное на 5 - 8%, увеличение выбросов NOx

14. Использование в качестве присадки к многокомпонентному топливу воды приводит к повышению содержания сажи и СО, с повышением их концентраций в ОГ дизеля в зависимости от увеличения количества воды, поступающей с всасываемыхм воздухом.

15. Разработана математическая модель процесса очистки отработавших газов от вредных веществ, которая основана на современных представлениях о кинетике окислительных и восстановительных процессов в присутствии катализаторов. Выполненные расчеты на математической модели позволили получить параметры пористых блоков нейтрализаторов с эффективностью очистки i]KII = 0,554.0,661 в диапазоне расходов газов 300.3600 м7ч с температурами 450.850 К, с объемами пористых проницаемых материалов 3 в блоках очистки в пределах 0,7x10"" .4,76х 10"" м , создающих противодавления выпуску в пределах 600.650 мм вод. столба.

16. Разработанные конструкции нейтрализаторов позволяют эффективно снижать токсичность ОГ, для бензинового ДВС - по СО па 12. 19 %, по NOx па

38.70 %, по СпНт на 15. .58 %; для дизельного ДВС - по N0, 15 до 20 %, по саже с ребристым элементом от 25 до 40 %, с фильтром от 50 до 69 %. Эффективность работы каталитического нейтрализатора по очистке ОГ от токсичных компонентов зависит от текущей нагрузки ДВС.

17. Положительный опыт внедрения образцов испарителя топлива и многоступенчатых блочных каталитических нейтрализаторов свидетельствуют о практической возможности достижения в условиях эксплуатации автотранспортных средств норм стандарта ЕВРО-3, посредством модернизации ДВС.

18. В результате проведенного расчета было выявлено, что применение предложенных в работе инженерных мер повышения экологической безопасности ДВС автотранспорта позволяет снизить суммарный экономический ущерб от легковых автомобилей па 200 руб/тыс. км, от грузовых автомобилей на 290 руб/тыс. км.

1. Автомобильные двигатели / под ред. М.С. Ховаха. - М.: Машиностроение, 1977.

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

3. Адлер Ю.Г1. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. М.: Наука, 1971.

4. Аксенов Н.Я., Транспорт и охрана окружающей среды. / Аксенов Н.Я., Аксенов В.Н. М.: Транспорт, 1986.

5. Алексеев И.В. Влияние способа компоновки двигателей автомобилей и тракторов на их акустические показатели // Снижение шума поршневых ДВС: сб. науч. тр. / МАДИ. М., 1984.

6. Анализ путей уменьшения токсичности дизелей / В.А. Звонов, Е.И. Бо-женок, А.П. Дядин, JI.C. Заиграев // Двигатели внутреннего сгорания. -Харьков: Вища школа, 1981. Вып. 33.

7. Андреев В.Н. Смесеобразование в карбюраторных двигателях /Андреев В.Н., Горячий Я.В. Морозов К.А. М.: Машиностроение, 1989.

8. Артамонов М.Д. Испарение капель топлива в газовом потоке во впускном тракте ДВС / Артамонов М.Д., Морин М.М., Обельнинкий A.M. // Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. М., 1977.

9. Артамонов М.Д. Практические задачи борьбы с загрязнением воздуха отработавшими газами автомобилей / Артамонов М.Д., Морин М.М., Обельпицкий A.M. // Снижение отрицательных воздействий автомобиля па окружающую среду: Межвуз. сб. М., 1977.

10. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов, А.В. Ильиицкая, А.Ф. Козьяков и др.; под обш. ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999.

11. Бсстугии С.10. Применение пластмасс для снижения шума автомобильных ДВС // Снижение шума поршневых ДВС: сб. науч. т. / МАДИ. М., 1984.

12. Битколов Н.З. Токсичность двигателей внутреннего сгорания и пути ееснижеиия // Токсичность ДВС и пути ее снижения. М.: Наука, 1966.

13. Битюков В.И. Исследование шумовых характеристик автотранспортных потоков в примагистральной застройке городов.: Дис. . канд. техн. наук. Полтава, 1981.

14. Бочаров Н.Ф. Пути снижения вибраций и уровня звукового давления автомобилей и тракторов // Проблемы совершенствования автомобильной техники: доклады семинара / МВТУ. М., 1986.

15. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. -М.: Энергия, 1973.

16. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения / Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. М.: Энергоатомиздат, 1988.

17. Варшавский И.Л. Гашение детонации обеднением смеси при работе двигателя на бензовоздушных и водородовоздушных смесях // Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств: сб. Харьков: Изд. ИПМ АН УССР. 1977. - Т. 1

18. Варшавский И.Л. Нейтрализация отравляющих веществ при использовании автомобильного транспорта в карьерах / Варшавский И.Л., Золога-ревский Л.С., Малов Р.В. // Горный журнал. 1967. - № 3.

19. Варшавский И.Л. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля / Варшавский И.Л., Малов Р.В. М.: Транспорт, 1968.

20. Васильев Л.Л. Тепловые трубы в системах с возобновляемыми источниками энергии / Васильев Л.Л. Гракович Л.П., Хрусталев Д.К. -Минск: Паука и техника. 1988.

21. Васьковский В.Е. Жидкостные очистители отработавших газов двигателя внутреннего сгорания // Механизация и автоматизация горных работ. -Караганда: Гипроуглемаш. 1971. -№7.

22. Васьковский В.Н. Опенка эффективности абсорбции оксидов азота из отработавших газов дизельного двигателя водными растворами окислителей / Васьковский В.Г., Федоренко В.И. // Известия ВУЗов. Горный журнал. -1982. № 11.

23. Влияние добавки воды к топливу и воздуху на процесс сгорания в дизеле // Поршневые и газотурбинные двигатели М., 1971. - (Экспресс -информация / ВИНИТИ; № 10).

24. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранительных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству, загрязнением окружающей среды, М., 1986.

25. Генкин К.И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977.

26. Генкин К.И. Развитие газовых транспортных двигателей / Генкин К.И., Хмельницкий А.П. // Поршневые ДВС: сб. М.: Изд. АН СССР, 1956.

27. Гопнов И.В. Теплообменники на основе тепловых труб для двигателей Стерлинга / Гоннов И.В., Ивановский М.Н., Логинов Н.И. // Ядерная энергетика в космосе: тез. докл. междунар. конф. Обнинск, 1990.

28. Гоннов И.В. Теплообменники с жидкометаллическим теплоносителем в двигателях Стерлинга: Аналит. обзор. /Гоннов И.В., Логинов Н.И., Локтионов Ю.В. М.: ЦНИИатоминформ, 1989.

29. Гросс, Мэрфи-мл. Влияние свойств дизельных топлив на характеристики двигателей, выбросы газов и дымность топлив // ЭК. 1979. - Т. 101, №4.

30. Груданов В.Я. Глушитель с утилизацией теплоты отработавших газов / Груданов В.Я., Пап В.Н., Ткачев Л.Т. // Автомобильная промышленность. 1987.-№5.

31. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / иод ред. проф. А.С. Орлипа.- М.: Машиностроение, 1971.

32. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / под ред. проф. А.С. Орлина.- М.: Машиностроение, 1970.

33. Дехтярев В.Л. Вопросы термодинамического анализа циклов энергетических установок // Теплоэнергетика. 1967. - № 12.

34. Дьяков А.Б. Экологическая безопасность автомобиля / Дьяков А.Б., Взды-халкин В.Н., Рузенин А.В. / МАДИ. М., 1983.

35. Дьяченко Н.Х. Теория двигателя внутреннего сгорания. / Дьяченко Н.Х., Костин А.К., Мельников Г.В. М. - Л.: Машиностроение, 1965.

36. Евенко В.И. Эксергетический анализ циклов тепловых двигателей // Изв. вузов. Энергетика. 1968. - № 11.

37. Елисеев В.Б. Что такое тепловая труба? / Елисеев В.Б., Сергеев Д.И. М.: Энергия, 1971.

38. Ерохов В.И. Экономичная эксплуатация автомобиля. М.: ДОСААФ, 1986.

39. Ефимов С.И. Распределение средних температур по длине трубки нагревателя двигателя Стерлинга при использовании в качестве теплоносителя расплава металла / Ефимов С.И., Диконов И.В. // Двигателестроение. 1982. -№ 12.

40. Жегалин О.И. Каталитические нейтрализаторы транспортных двигателей / Жегалип О.И. Китросский Н.А., Иапчишный В.И. М.: Транспорт, 1979.

41. Жегалип О.И. Снижение токсичности автомобильных двигателей. / Жегалин О.И., Лупачев П.Д. М.: Транспорт, 1985.

42. Зайдель A.M. Элементарные опенки ошибок измерений. М.: Наука, 1968.

43. Зайцев A.II. Исследование характеристик работы утилизационного термоэлектрического генератора при работе дизеля па различных режимах // Повышение уровня технической эксплуатации судовых дизелей. Мовосибирск, 1987.

44. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1981.

45. Звонов В.А. Клапан с гидравлическим приводом для отбора проб газа из цилиндра двигателя внутреннего сгорания / Звонов В.А., Стюарт, Старк-ман. // Приборы для научных исследований. 1968. - № 12.

46. Зубин А.В. Динамический распыл топлива во впускном тракте ДВС // Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. трудов / под ред. A.M. Обельницкого. М., 1977.

47. Иванов В.М. Топливные эмульсии,- М.: АН СССР, 1962.

48. Иванов И.А. Исследование работы транспортных дизелей на топливно-водяных эмульсиях, полученных с помощью акустического излучателя: Автореф. дис. канд. техн. наук. Ростов. Н/Д, 1967.

49. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. М.: Транспорт, 1979.

50. Ивановский М.И. Физические основы тепловых труб / Ивановский М.И., Сорокин В.П., Ягодкип И.В. М.: Атомиздаг, 1978.

51. Исаченко В.П Теплопередача. 4-е изд. /Исаченко В.Г1, Осипова В.А, Сукомел А.С. М.: Энергоиздат, 1981.

52. Кабаиьков О.Н. Экспериментальное исследование теплоотдачи к парожид-костному потоку при низких давлениях. Кабаиьков О.Н., Ягов В.В. / Теплоэнергетика, 1980, №5.

53. Камнсв В.К. Комплексная опенка эффективности системы подвода теплоты двигателя Стерлинга судового типа: Автореф. дис. . канд. техн. паук. Л., 1982.

54. Касандрова О.Н. Обработка результатов измерений / Касапдрова О.Н., Лебедев В.В. М.: Наука, 1970.

55. Кокорева И.А. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов / Кокорева И.А., Брылакии В.Г.; ВИНИТИ. -1969. X» 3.

56. Корчагин В.А. Эффективность затрат на охрану труда и защиту окружающей среды / Корчагин В.А., Луканин В.Ы.; МАДИ. М., 1986.

57. Котин А.Р. О физической сущности понятия эксергии // Энергетика. 1965. -№ 7.

58. Котин А.Ф. Роль энерго- и эксергобалансов в термодинамическом исследовании / Котин А.Ф., Шишкин В.И. // Сб. науч.-метод, статей по теплотехнике. М.: Высш. шк., 1977. - Вып. 2.

59. Красников А.Н. Закономерности движения на многополостиых автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1988.

60. Кукис B.C. Потоки и потери эксергии в турбопоршневых ДВС // Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Иркутск, 1975.

61. Кукис B.C. Системно-термодинамические основы применения двигателей Стерлинга для повышения эффективности силовых и теплоисполь-зующих установок мобильной техники: Дис. . докт. техн. наук. Челябинск, 1991.

62. Ложкип В.М. Испытания автомобилей в условиях производства и эксплуатации /ЛожкинВ.Н., Ложкина О.В. «Испытание транспортных средств применительно к оценке экологических характеристик». Спра-вочиометодическое пособие. СПб.: HIIK «Атмосфера», 2005.

63. Лоскутов А.С. Снижение выбросов окислов азота дизелями в атмосферу / Лоскутов А.С., Новоселов А.Л., Вагнер В.А.; Алт. краевое правление Союза ИИО СССР. Барнаул: Б.И., 1990.

64. Лукапип В.И. 1Методика оценки уровня экологической безопасности автотранспортных средств / Лукапип В.П., Трофимепко Ю.В.// Совершенствование автомобильных и тракторных двигателей: сб. науч. т. / МАДИ.-М, 1992.

65. Луканин В.Н. Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания. -М.: Машиностроение, 1981.

66. Луканин В.Н. Снижение шума автомобиля /Луканин В.Н., Гудцов В.Н., Бочаров Н.Ф. -М.: Машиностроение, 1981.

67. Лукьянчиков B.C. Получение водородосодержашего газа для топливных элементов / Лукьянчиков B.C., Степанский А.И.; Киев, Наукова думка, 1970.

68. Малов Р.В. Выброс токсичных веществ двигателями карьерного автотранспорта и пути его уменьшения // Двигатели внутреннего сгорания / Малов Р.В., Звонов В.А.; Харьков, 1971. - Вып. 13.

69. Манн Л. Транспорт, энергетика и будущее / Пер. с анг. М.: Мир, 1987.

70. Марниров О.Л. Опыт перевода автомобилей на сжиженный газ / Марни-ров О.Л., Гарбузов С.И.; Реф. сб. / ЦБНТИ Минавтотранс РСФСР. М., 1976.

71. Мацкерле Ю. Современный экологический автомобиль / Пер. с чеш. В.Б. Иванова; под ред. А.Р. Бенедиктова. М.: Машиностроение, 1987.

72. Мельберт А.А. Разработка инженерных методов и технических средств снижения вредных выбросов дизелями, эксплуатируемыми в сельскохозяйственном производстве: Дне. . канд. техн. наук. Барнаул, 1993.

73. Мельцер Л.З. Применение диаграммы для термодинамических расчётов // Холодильная техника. / Мельцер Л.З., С гринивасан Р.В: -1962. № 5.

74. Радченко Е.Д. Метилтретбутиловый эфир как компонент автомобильных бензинов // Химическая технология топлив и масел. /' Радченко Е.Д., Чикош Р., Эпглип Б.А.; 1976. № 5.

75. Невструев Е.П. К вопросу применения воды в рабочем процессе двигателей внутреннего сгорания // Теплоэнергетика: сб. / Невструев E.IL, Степанепко Н.К., Цехапов А.С.- М.: Энергия, 1973.

76. Носов В.Г1. Исследование некоторых свойств эмульсий тина «моторное топливо вода» // Судовые установки и механизмы: сб. - М.: Машпностроение, 1973. Вып. 84.

77. Обельницкий A.M. Расчет термических свойств двухкомпоиентных топлив для поршневых двигателей внутреннего сгорания // Автомобиль и окружающая среда: Межвуз сб. науч. т. / под ред. проф. М.Д. Артамонова. М., 1976.

78. Обельницкий A.M. Термодинамический расчет продуктов сгорания и отработавших газов ДВС, работающего на двухкомпонентном топливе произвольного состава // Автомобиль и окружающая среда: Межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. М.Д. Артамонова. М., 1976.

79. Озимов Г1.Л. О проблемах и перспективах создания адиабатных дизелей // Автомобильная промышленность / Озимов П.Л., Ванин В.К. 1984. - № 3.

80. Орунов Б. Разработка комбинированного двигателя Стерлинга с рабочим поршнем двойного действия и оптимизация его теплообменников и привода: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1985.

81. Павлов Е.П. Методика расчёта тепловых труб // Улучшение топливо-энергетических и ресурсных показателей двигателей сельскохозяйственных тракторов в эксплуатации: сб. науч. тр. / под ред. А.В. Нико-лаенко. Л., 1983.

82. Пинский Ф.И. Измерение температуры элементов горения автоматически регистрирующими потенциометрами // Турбопоршиевые двигатели. -М.: Машиностроение, 1965.

83. Погорелов С.Д. Методы снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей / Погорелов С.Д., Сайкин A.M., Френкель А.И.// Исследование эксплуатационных качеств сельскохозяйственных тракторов: Межвуз. сб. Кишенев: СХИ, 1977.

84. Поповичеико P.M. Очистка выхлопных газов при разработке подземных месторождений: Дис. . канд. техн. наук. Караганда, 1970.

85. Поспелов II.И. Борьба с шумом на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1981.

86. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.:1. Энергия, 1978.

87. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара: Справочник / под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1978.

88. Подгорный А.Н. Применение водорода в качестве топлива для тепловых двигателей // Вопросы атомной науки и техники. / Подгорный А.Н., Варшавский ИЛ., Мищенко А.И. М.: Изд. ИАЭ АН СССР, 1977. -(Атомно-водородная энергетика; Вып. 2(3)).

89. Работа транспортного двигателя на водпо-топливных смесях // Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств /А.А. Муталибов, О.Д. Мурашов, Т.М. Махмудов. Харьков: Изд. ИПМ АН УССР, 1982. - Т. 2.

90. Равич М.Б. Газ и его применение в народном хозяйстве. М.: Наука, 1974.

91. Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М.: Высшая школа, 1978.

92. Рафалес-Ламарка Э.Э. Некоторые методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. / Рафалес-Ламарка Э.Э., Николаев В.Г. Киев: Иаукова думка, 1971.

93. Робусов В.В. Некоторые результаты исследования работы тракторного дизеля на эмульгированном топливе // Новые методы сжигания топлив и вопросы теории горения. / Робусов В.В., Запевалов ПЛ., Иванов В.М. М.: Наука, 1972.

94. Свойства жидкого и твердого водорода / Б.Н. Есельсон, Ю.П. Благой, В.II. Григорьев. М.: Изд-во стандартов, 1969.

95. Сергеев Г.Т. Тепломассообмен проницаемых сред при пористом вдуве. -Мн.: Наука и техника, 1981.

96. Сергеев Л.В. О работе дизелей па топливоводяных эмульсиях // Сжигание высокообводнепиого топлива в виде водоугольных суспензий: сб. / Сергеев Л.В., Иванов В.М. М.: Наука, 1967.

97. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. М.: Машиностроение, 1982.

98. Смаль Ф.В. Теоретические цикловые характеристики водородного двпгателя // Вопросы атомной науки и техники. / Смаль Ф.В., Арсенов Е.Е. М.: Изд - во. ИАЭ All СССР, 1977. - (Сер. Атомно-водородная энергетика; Вып. 2(3)).

99. Снижение токсичности и повышение эксплуатационной экономичности транспортных энергоустановок / под ред. А.А. Грунауэра. Харьков: Виша школа: Изд-во при Харьк. ун-те, 1981.

100. Снижение шума в зданиях и жилых районах / Г.Л. Осипов, Е.Я. Юдин, Г. Хюбнер и др. М.: Стройиздат, 1987.

101. Тепловые трубы и теплообменники с использованием пористых материалов под ред. Л.Л. Васильева: сб. науч. трудов.- Минск: Изд-во АН БССР, 1985.

102. Ю5.Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник /под общ. ред. чл,- корр. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд-М.: Эиергоатомиздат, 1988.

103. Тольский В.Е. Пути снижения ущерба, вызываемого шумом автомобилей // Техническая акустика. ИЗВ. Восточн. Ассоц. Акуст. СПб, 1992. -Т.1, Вып. 1.

104. Тольский В.Е. Против акустического загрязнения городов // Автомобильная промышленность. / Тольский В.Е., Воронцов С.А. 1988. - № 11.

105. Факторович А.А. Защита городов от транспортного шума. / Факторо-вич А.А., Постпиков Г.И. Киев: Будивельник, 1982.

106. Филиппов А.З. Токсичность отработавших газов тепловых двигателей. Киев: Вища школа, 1980.

107. Фрапк-Каменецкий Д.А. Испарение капель в потоке воздуха // Изв. АН СССР.-М., 1957.- Л» 5.

108. Хачияи А.С. Доводка рабочего процесса автомобильных дизелей. / Ха-чияп А.С. Галы'овский В.Р., Никитин С.Е. М.: Машиностроение, 1976.

109. Хачияи А.С. Исследования токсичности дизеля с наддувом // Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Междунар. сб. науч. тр. 'Хачияи А.С., Эсаулепко II.II., Романов О.В. М., 1977.

110. Хмельницкий A.II. Сравнительные исследования рабочего процессадвигателя с искровым зажиганием на сжиженном природном, коксовом газах и бензине // Труды Лаборатории двигателей АН СССР. / Хмельницкий А.П., Киселева В.А. 1960. - № 5.

111. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Автомобиль как фактор экологического загрязнения // Транспортные средства Сибири (состояние и проблемы): материалы межвуз. науч.-практ. конф. с междунар. участием / ответ, ред. А. И. Грушевский. Красноярск, 1995.

112. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Определение дымности отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999.

113. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Определение концентрации токсичных компонентов с применением газоанализатора универсального УГ 2 / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1995.

114. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников'Ю.А.) Определение концентрацииуглеводородов в отработавших газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999.

115. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Прогнозирование выбросов загрязняющих веществ автотранспортом // Современные транспортные проблемы: Междунар. науч.-техн. конф.: тез. докл. / Харьковский гос. автомобильио-дорожный техн. ун-т. Харьков, 1996.

116. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1995.

117. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Расчет выбросов загрязняющих веществ от производственных участков автотранспортного предприятия / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова,- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1995.

118. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Снижение отрицательного воздействия ДВС и других элементов транспортного средства на окружающую среду: учебное пособие / Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000.

119. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств / Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.), Крузе О.О.; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова . Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1995.

120. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Проблемы экологии автотракторного комплекса / Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.), Крузе О.О.; Алт. гос. техн. ун-т. им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд - во АлтГ-ТУ, 1996.

121. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Снижение токсичности отработавших газов совершенствованием конструкции ДВС и его процесса

122. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.), Пронь А.С., Козеев А.Н. // Тезисы докладов 56-й научно технической конференции / Алт. гос. техн. ун -т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1998.

123. Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.) Измерение и расчет характеристик шума и вибрации автомобиля / Цехмейструк Ю.А. (Шапошников Ю.А.), Савицкий А.А., Крузе О.О.; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994

124. Черняк Б.Я. Влияние рециркуляции отработавших газов на рабочий процесс и выброс NOx в двигателе с искровым зажиганием / Черняк Б.Я., Аршавский Е.Я., Шмяков М.Г. // Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Межвуз. сб. науч. трудов. М., 1977.

125. Чи С. Тепловые трубы: теория и практика / Пер. с англ. В.Я. Сидорова. -М.: Машиностроение, 1981.

126. Математика и САПР: В 2 кп. / II. Шенен, М. Коспар, И. Гардан; Пер. с франц. М.: Мир, 1988. - Кп. 1 - 2.

127. IIIokotob Н.К. Основы термодинамической оптимизации транспортныхдизелей. Харьков: Виша шк., 1980.

128. Экологическая безопасность транспортных потоков / А.Б. Дьяков, Ю.В. Игнатьев, Е.П.Коншин и др.; под ред. А.Б. Дьякова. М.: Транспорт, 1989.

129. Янг С. Измерение шума машин. / Янг С., Эллисон А. М.: Энергоатомиз-дат, 1988.

130. Additive solutions to diesel combustion problems / Cole R.D., Taylor M.S., Rossi F. // Int. Conf. Petrol. Based Fuels and Automot. Appl., London, 25 26 Nov., 1986 -London, 1986.

131. Alternative fuels for transportation (NH3) // Mech. Eng. 1974. - №7.

132. Atraffic assignueent model to reduce noise annoyahce in urban netrvorks / Houtman Vam Willem, Numerrg Ben H. // Transp. Res. Rec. 1987. —№ 1143.

133. Bernhard W., Lee W. Engine perfomance and exhast emission characteristic of a methanol fueled automobile // Future Automotive Fuels, New York - London, 1977.

134. Combined diesel organic Renkine cycle power - plant / H.E.Soin, P.S.Patel, D.T.Morgan and other // Proceedings of the 12-th. Inter - society Energy Conversion Engineering Conference. - Washington, 1977. - № 1.

135. Daugas Ir. Moteurs composites alternatives a combustion // Rev. M., 1986.-№3.

136. Ashley Steven. Designing for the environment // Mech. Eng. 1993. - № 3.

137. Veer H. Die Entwicklung der Gerauschemission son PKw und Ukw in Zeetraum Son 1970 dis 1990 /Veer LI., Ullrich S. // Strasse + Autobshn . -1991.-№11.

138. Essers U. Trends und Zukunft perspektiven bei der Zarmminderung an Kvaftfahrzeugen /Essers U., Wolf A. // VDI - Berichtc. - 1986. - № 587.

139. Ginn K.B. External noise from vehicles: sound source Location using the STSF techniguc / Ginn K.B., Maid J. // Noise 93: Proc. Noise and Vibr.

140. Fisterwalder G. Dentz Converts Air cooled Diesel To Multiliiel Operation by Adding High Tension Igrition System//The SAE loumal, 1971, vol. 79. - № 12.

141. Forlanct P. Urban traffic noise reduction: cost effi - ciency compromisestudies // J. of Sound and Vibration. 1975. - V 43(2).

142. Gaede G. Akustische Enturcklung des BMW 12 Zylinder - Motors // Automobil - Industrie. - 1987. - № 6.

143. Graham E. E. Methanol from natural gas engine fuel. Chem. Div. DepSci. and Ind. Res. Rept. 1976, - № 2215.

144. Gray J. T. Ammonia fuel engine compatibility and combustion. / Gray J. Т., Dimitroff E.; SAE Trans. - 1967. - № 660156.

145. Gregory D. P. Synthetic fuel for transportation and national energy needs. / Gregory D. P., Rosenberg R. В.; SAE Prepr. -1974. № 730520.

146. Hagen D.F. The Effects of Engine Operating and Design Variables on Exhaust Emissions. / Hagen D.F., Holiday G.M.; SAE paper 48GC. 1962.

147. Hilden D. L. A single cylinder engine study of methenol fuel - emphasis on organic emission. / Hilden D. L., Parks.; SAE Prepr. - 1976. - № 7603785.

148. Huls T.A. Spark Jgnition Engine Operation and Design for Minimum Exhaust Emission. / Huls T.A., Meyers P.S., Uyehara O.A. SAE Paper 660405, 1966.

149. Hulsing K.L. Diesel Stirling combination may improve effency // Auto-mot. End. - 1979. -№ 10.

150. Ingemaells J. C. Methanol as a motor fuel or a gasoline blending component. / Ingemaells J. C., Lndquist R. H.; SAE Paper № 750123, 1975. 16 p.

151. Jeaple F. Engines and cycles aim for efficiency // Product Engineering, 1977. -№ 1.

152. Jenuings F. A. The importance of gaseus fueled vehicles. /Jenuings F. A., Studhaiter W. R.; SAE Trans., 1974. № 730804

153. Jnone Maohiko // Yuatsu to kukiatsu = I. lap. Hydraul. And Pheum. Soc. -1992. -24. -№ 6.

154. Julian R. Combustion and emission characteristics of methanol, methanol -water and gasolin methanol blends in a spark ignition engine. / Julian R., Rodney T. J. - 11th Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf., 1976.

155. Koenig A. Technical and economical aspects of methanol as on automotiv efuel. /Koenig A., Lee W„ Bernardt W.; SAE Prepr., №760545, 1976.

156. Lee W. Versuche mit Methanol und Methanol Bensin - Mischkraftstoffen // Lee W., Koenig A., Bernardt W.; MTZ, 37, № 5, 1976.

157. Lee W. Labor und Fahrversuche mit Methanol Mischkraftstoffen. (teil 1) / Lee W., Reders К. H. // Automobiltechnische Zeitschrift. №11, 1976.

158. Low lead fuel with MTBE and C4 - alcohols. Hydrocarbon Processing, 1976, № 7. Aut.: Chicos R., Laky J., Radchenko E. D.

159. Lowus S. 0. Exhaust emission from a single cilinger engene fueled with gasolin, methanol and ethanol / Lowus S. 0., Devoto R. S. // Combustion Science and Technology, 12, 1976.

160. Morrision D. Automotive noise control // Noise and vibration., 1985 № 9.

161. Most W.J. Single cylinder engine evalution of methanol - improved euergy economy and reduced NOx. /Most W.J., Longwell J. P.; SAE Prepr. № 7501 19, 1975.

162. Nebel G.I. Some factors ffecting tne Concentration of Oxides of Nitrogen in Exhaust Gasesfrom Spark Ignition Engines. / Nebel G.I., Iackson M.W. // Iournal of APCA, vol. 8, № 3, 1958.

163. Noise emitted by accelerating vehic les / Svardsudd C. // Noise 93: Proc. Int. Noise and Vibr Contr. Con., 1993. Vol.4. - St. Petersburg, 1993.

164. Pefley R. K. Prefomance and emission characteristics using of methanol and dissociated methanol as an automotive fuel. Intersoc / Pefley R. K., Saad M. A., Sweeney M. A. // Energy Convers. Eng. Conf., Boston, 1971.

165. Peters B.D. Water gasoline fuels - their effect on spark ignition engine emission and pcrfomance. / Peters B.D., Stebar R. F.; SAE Prepr., № 760547, 1976.

166. Pilgrim R., Gregotsh K. Ichwingungstech nisch - akustisch Entwicklung am Iechszylinder - Triebwerk des Porsche Carrera 4 // Motar - technisehe Zeitschrift. - 1989. -№ 3.

167. Possible New Technology Toreca sted by Iapanese Specialists // Techno lap. 1992.- 25. -№ 12.

168. Primare und sekundare Mabnahmen zur Minderung des Stabenverkinslarms /lacker M., Stnschke R. 1992. - № 1 - 2.202. Profi Yteur. - 1989.-№5.

169. Reifen, Fahrwerk, Fahrbahn /Halm W.D. //TU. 1991. - 32, № 12.

170. Revue Techn Diesel. 1989. - № 159.

171. Schimmel I., Yalcher Z. ZKW Geransehemission im Fernverkehr // Os-terreich Ihgenienr - und Architekturreitchrift. - 1987. - № 10.

172. Seweryn D. Mozlwosci utilizacyjne silnikow Stirlinga w sieowni okretowej / Seweryn D., Kwiecien K. // But. orzed. 1982. - № 1. - 27 p.

173. Starkman E.S. Characteristics of the Expansion of Reactive Gas Mixture as Occurring in Jnternal Combusti br Engine Cycles. / Starkman E.S., Newhall H.K. SAE Paper 650509, 1965.

174. Tecnica fai da fe // Automondo. 1993. - № 5. - 30 p.

175. Torkir R.A. Application of Renkine bottoming diesel engines to merine ves-sele // SAE Tech. Paper Series, 1979. -№ 790644.

176. Umweltschutztechnikpreis geht an Yteur ZKWII Interna tionale transport revue. 1987. -№ 12.

177. Wentworth J.T. Flame Photographs of Light Load Combustion Point the Way To Reduction of Hydrocorbons in Exhaust Gas. / Wentworth J.T., Daniel W.A. - SAE Transactions, vol. 63, 1955.

178. Wooley R. L. Water induction in hydrogen powered ICE. Г' World Hydrogen Conf., / Wooley R. L., Henriksen D. L.; 1976.

179. Л.С. 958669, СССР, MKUF 02B19/10. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия / II.II. Гаврилснко., И.И. Васильев., Г.С. Кононов. (СССР); Опубл. 15.09.82 в Б.И., № 34.

180. А.С. 1501870, СССР, MKUF 02G1/043. Двигатель с внешним подводом теплоты / И.В. Гоппов, А.В. Добросоцкий, А.А. Журавель.; (СССР). Опубл. 24.08.89 в Б.И., jY«31.

181. Патент США. кл. 60 /616 (ОТК 23 /10, F. 026 I /04). Устройство для утилизации теплоты ДВС / с. Hanson. № 4070860; Заявл. 30.12.76; Опубл. 31.01.78.

182. А.С, 1254185, СССР, MKU F02B75/02. Способ работы двигателя внутреннего сгорания / Баковников В.П., Оранский Н.Н. (СССР); Опубл. 30.08.86 в Б. И., № 32.

183. А.С, 1090906, СССР, MKU F02B47/02. Способ работы теплового двигателя внутреннего сгорания / Коломейчук А.Г1. (СССР); Опубл. 07.05.84 в Б. И., № 17.

184. А.С, 826971,ФРГ, MKU F02B75/10. Способ снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением и устройство его осуществления / Фридрих Щоль (ФРГ); Опубл. 30.04.81 в Б. И., № 16.

185. Пат. 2163300 Российская Федерация, МГ1К C17F01N3/28 Многоступенчатый каталитический нейтрализатор дизеля / Шапошников Ю.А.,

186. Цехмейструк Ю.А.), Новоселов А.Л., Павлюк А.С.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. № 90112031/06 за-явл. 15.06.1999, опубл. 20.02.2001,Бюл.№ 5.-С. 6.