автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Повышение безопасности эксплуатации транспортных средств путем изменения состава и структуры водно-топливных эмульсий

МЧС России Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы

На правах рукописи

Гавкалюк Богдан Васильевич

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ВОДНО-ТОШШВНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

05.26.03 - пожарная н и ром ы тленна н безопасность (транспорт)

Автореферат диссертации на соискание ученой стенсни кандидата технических наук

ООЗОВЬ

Санкт-Петербург - 2007

003066163

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

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации Ложкин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Ивакммж Григорий Константинович; кандидат технических наук, доцент Степанов Владимир Николаевич;

Ведущая организации

Новгородский Государственный университет им. Я. Мудрого

Защита состоится <í¿3j> _ О 2007 г. в /у часов на заседании диссер-

тационного совета Д 205.003.01 по защите диссертаций па соискание ученой степени доктора наук в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу 196105, Санкт-Петербург, Московский пр.. 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета Г17С МЧС России.

Автореферат разослан *" I/ ' 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.01 кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы Безопасность автомобильного транспорта специального и гражданского назначения сегодня в значительной степени определяется пожароопасностью (способностью к возгоранию) используемого топлива и эмиссией в окружающую среду с продуктами горения топлива в цилиндрах ДВС вредных (загрязняющих) веществ - требования Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года

Автомобильный транспорт специального и гражданского назначения, вследствие применения топлива нефтяного происхождения, обладает пожарной и взрывоопасностыо В конструкциях современных электронно-управляемых транспортных средств появились новые источники мощного инфракрасного (теплового) излучения - пламегасители, системы термокаталитической нейтрализации ОГ, каталитически-регенерируемые сажевые фильтры и т д Пожарные автомобили при выполнении боевых задач по локализации и тушению пожаров, порою, должны находиться в непосредственной близости с зонами огневого воздействия - в области интенсивного инфракрасного (теплового) облучения

Для таких условий, а, тем более, при чрезвычайных экстремальных ситуациях, желательно, чтобы применяемое на транспортных средствах топливо обладало более высокими значениями температуры вспышки и, одновременно с этим, при сгорании выделяло в окружающую среду меньше токсичных и канцерогенных веществ, по сравнению с традиционным топливом нефтяного происхождения

Таким требованиям отвечают водно-топливные эмульсии (ВТЭ) Однако, несмотря на значительное количество проведенных исследований ВТЭ и положительного опыта их применения в ДВС, теоретические и экспериментальные сведения об их эффективности во многом противоречивы и не позволяют надежно использовать как рекомендуемое оборудование, так и предлагаемые рецептуры ВТЭ, которые бы обеспечивали одновременное удовлетворение требованиям безопасности и эффективности использования ВТЭ

Обоснование актуальности рассматриваемой проблемы определило выбор темы, объекта, предмета, цели и задач диссертационного исследования

Объект исследования - показатели безопасной эксплуатации и эффективности применения транспортных двигателей, в частности, дизеля Д21А1 при работе на ВТЭ, обладающих пониженной пожарной опасностью в сравнении с традиционными топливами нефтяного происхождения (дизельное, бензин, мазут)

Предмет исследования - выявление закономерных связей между параметрами безопасности (температура вспышки, выброс с ОГ токсичных и канцерогенных веществ), эффективности (мощность, топливная экономичность) применения на двигателе транспортных средств и молекулярной структуры ВТЭ с составом ВТЭ для обоснования методов, оборудования и рецептур приготовления ВТЭ (включая ПАВ) в условиях реальной эксплуатации.

Цель исследования состоит в повышении безопасности эксплуатации транспортных средств путем изменения состава и структуры ВТЭ с учетом применяемых конструкций и регулировочных возможностей топливной аппаратуры (ТА) двигателей (прежде всего, - цикловой подачи ВТЭ) для обеспечения более высоких значений температуры вспышки альтернативного топлива,

требований к дымности и токсичности ОГ и основным показателям эффективности - мощности, топливной экономичности ДОС, при учете эксплуатационных свойств ВТЭ. То есть, - обосновании и разработке технических решений по повышению безопасности применения транспортных средств гражданского и специального назначения.

Поставленная цель достигалась за счет решения следующих задач- систематизация современной информации и теоретическое (феноменологически - на уровне гипотез) обоснование эффективности применения ВТЭ, обладающей пониженной пожароопасностью (более высокими значениями температуры вспышки), на ДОС транспортных средств,

- разработка и изготовление оборудования для приготовления и контроля влагосодержания ВТЭ в стационарном и бортовом применении,

- обоснование рецептуры ПАВ в зависимости от вида основного топлива (дизельное, бензин, мазут),

- проведение лабораторных и стендовых (на полноразмерном транспортном двигателе Д21А1) экспериментальных исследований по определению температуры вспышки, молекулярной структуры рекомендуемых ПАВ, седимента-ционной стойкости ВТЭ и оптимальных рецептур в отношении одновременного достижения эффектов пожарной и токсикологической безопасности в пределах требований на мощность и топливную экономичность транспортных энергетических установок

Методы исследования: теоретический анализ кинетики влияния ВТЭ на образование токсичных веществ в цилиндрах ДВС, ИК — спектральный анализ молекулярной структуры ПАВ и ВТЭ; экспериментально-расчетный анализ показателей седиментационной стойкости ВТЭ, безопасности и эффективности применения ВТЭ в лабораторных и стендовых условиях по оригинальным и стандартизованным отечественным и международным методикам

Научная новизна результатов определяется обоснованными феноменологическими гипотезами воздействия воды ВТЭ на смесеобразование и сгорание основного топлива в части уточнения температурных условий процессов образования вредных веществ (сажи и оксида азота) и газификации сажи в цилиндрах транспортных ДОС, выявленными отличиями молекулярной структуры ПАВ от молекулярной структуры дистиллированной воды, которые объясняют свойство седиментации (устойчивости) и гипотезы механизма воздействия ВТЭ на процесс сгорания основного топлива в цилиндрах ДОС, полученными закономерностями изменения показателей безопасности по Техническому регламенту Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года (в отношении дымности и токсичности ОГ) в зависимости от состава ВТЭ, теоретически и экспериментально обоснованными рекомендациями по технологии приготовления и составу ВТЭ для двигателей транспортных средств применительно к эксплуатационным условиям

Обоснованность и достоверность результатов исследований.

Результаты диссертации обоснованы применением современных широко апробированных теоретических представлений о кинетике процессов горения углеводородных топлив в цилиндрах ДОС; сопоставлении первых с данными исследований других известных отечественных и зарубежных авторов и научных школ, положительными экспериментальными проверками на двигателе

Д21А1 в лабораторных стендовых условиях, в том числе, при ресурсных испытаниях Их достоверность подтверждена экспериментальными исследованиями ИК-спектров ПАВ и ВТЭ, данными экспериментальных исследований на двигателе Д21А1, использованием аттестованных и поверенных газоанализаторов и контрольно-измерительных приборов с оценками погрешностей измерения и расчета соответствующих параметров

Практическая значимость научных результатов определяется соответствием уровня предложенных технических решений по безопасности ВТЭ требованиям Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005, доступностью разработанных технологий к применению в реальных условиях эксплуатации, она подтверждена актами внедрения результатов в эксплуатации и учебном процессе

Апробация результатов исследования Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Проблемы взаимодействия МВД и МЧС России в сфере обеспечения безопасности дорожного движения» (Санкт-Петербург, С -Петербургский университет ГПС МЧС России, 16-17 марта 2006 г), Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» (Санкт-Петербург-Пушкин, С -Петербургский Государственный аграрный университет, 22-24 марта 2006 г), IV Международной научно-практической конференции «Новые топлива с присадками» (Санкт-Петербург, С -Петербургский Научный Центр РАН, 30 мая-2 июня 2006 г)

Реализация работы. Результаты диссертационного исследования использованы при проведении научно-исследовательских работ на кафедре «Пожарная, аварийно-спасательная техника и автомобильное хозяйство» Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, внедрены в ПТЦ ГПС Санкт-Петербурга и Ленинградской области, применяются в учебном процессе автомобильно-дорожного факультета СПбГАСУ

На защиту выносятся:

1 Физико-химические гипотезы механизма воздействия ВТЭ на процесс образования сажи и окислов азота и вытекающие рекомендации по применению формул для расчета температуры пламени и скорости газификации сажи при использовании ВТЭ в двигателях транспортных средств

2 Выявленные отличия молекулярной структуры ПАВ от молекулярной структуры дистиллированной воды, объясняющие седиментацию (устойчивость) ВТЭ и ее специфические свойства воздействия на процесс сгорания в двигателях транспортных средств

3 Теоретически и экспериментально обоснованные рекомендации по технологии приготовления и составу ВТЭ для транспортных средств в эксплуатационных условиях применения

4 Закономерности комплексного влияния состава ВТЭ на показатели мощности, топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ транспортного ДВС Д21А1 по стандартизованным процедурам испытаний

5 Рекомендации по расширению применимости ВТЭ совместно с конвертированием системы выпуска ОГ в целях удовлетворения требованиям безопасности применения транспортных средств по специальному техническо-

му регламенту, утвержденному Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 трудов, из них 3 научных доклада, один из которых опубликован в Трудах Красноярского государственного технического университета и 6 научных статей, одна из которых опубликована в отраслевом научно-техническом журнале «Автотранспортное предприятие», рекомендованном ВАК РФ (по транспорту)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений Общий объем работы 177 страниц Она содержит 27 таблиц и 28 рисунков Список использованной литературы включает 323 наименования

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Обосновывается актуальность темы диссертационного исследования с точки зрения повышения безопасной эксплуатации транспортных средств на основе научного обоснования целесообразности применения ВТЭ, что позволит увеличить температуру вспышки топлива и его детонационную стойкость, то есть снизить пожарную и взрывную опасность, а также значительно сократить эмиссию с ОТ сильнейших токсичных и канцерогенных веществ (окислов азота и дисперсных частиц сажи) при сохранении показателей эффективности - мощности и топливной экономичности ДВС Говорится о том, что для решения этих вопросов необходима целенаправленная оптимизация состава и структуры ВТЭ в зависимости от вида основного топлива и с учетом технических особенностей применяемых конструкций и регулировочных возможностей ТА двигателей Излагаются основные положения, выносимые на защиту

В первой обзорной главе «Состояние проблемы, цель и задачи исследования» на основе изучения и анализа факторов, определяющих опасность топлив нефтяного происхождения, альтернативных топлив, сведений об использовании присадок воды в топливо, методов приготовления ВТЭ делаются выводы о целесообразности постановки дополнительных исследований ВТЭ применительно к транспортным двигателям

Топливо (соляровое масло, бензин) является пожаро-взрыво опасным веществом, которое способно гореть управляемо в цилиндрах автомобильных ДВС или неуправляемо в форме пожара, если подвести к нему кислород воздуха и тепловой инициатор воспламенения Топливо, находящееся на борту транспортного средства, определяет главную составляющую его потенциальной пожарной нагрузки Пожарная опасность топлива связана с его испаряемостью, детонационной стойкостью и температурой вспышки, которые, в свою очередь, определяются углеводородным составом и теплотехническими характеристиками горючих элементов

Проблема опасного воздействия продуктов сгорания топлива в транспортных средствах на окружающую среду и человека достаточно подробно исследовалась в трудах И Л Варшавского, Ю Б Свиридова, С А Батурина, Р В Малова, В А Звонова, В И Смайлиса, В 3 Махова, Т Р Филлипосянца, Куте-нева В Ф, Ю Якубовского, Б С Стефановского, В Н Луканина, В Н Ложкина,

Н Я Говорущенко, А В Николаенко, В А Лиханова, А Я Хесиной, J Sachse. М Torge, А Peters, М Heier и многих других исследователей

На основе ранжирования опасных факторов эксплуатации автомобилей установлено, что не менее 30 % риска приходится на химическое загрязнение воздушной среды отработавшими газами (в том числе NOx - 8,3 %, ПАУ — 7,4 %, твердые частицы - дымность - 5,6 %) При общей доле опасности физического загрязнения (шум, электромагнетизм) - 8,9 %, параметров технического состояния АТС, влияющих на ДТП, - 6,5 % Данная проблема контролируется Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и для ее решения в РФ в 2006 году осуществлено прямое введение европейских стандартов безопасности ДВС и транспортных средств, работающих на углеводородном топливе Правила № 24, № 49 и № 83 ЕЭК ООН

Применение на автомобильном транспорте существенно менее опасных альтернативных топлив (газового, спиртов, водорода) связано со значительными конструктивными доработками двигателя и топливной аппаратуры и, по этой причине, их конвертирование непосредственно в условиях эксплуатации трудно осуществимо При этом пожарная и взрывная опасность этих горючих не сильно отличается от базовых товарных топлив На протяжении всего развития автомобиле и двигателестроения исследователей привлекало использование воды в качестве присадки к топливу, вначале - для понижения тепловой напряженности деталей ДВС, а затем, - как эффективного средства понижения пожарной н токсикологической опасности

Наличие воды в топливе в форме «линз», т е в макрообъемах, недопустимо по действующим отечественным и международным стандартам В такой форме вода

- не обладает смазывающей способностью, как соляровое масло, необходимой для нормальной работы плунжерных пар ТНВД,

- коррозионно и биологически агрессивна в отношении применяемых в ДВС металлов, наконец, попадая в цилиндры двигателя,

- приводит к пропускам воспламенения топлива и, как следствию, - неустойчивой работе двигателя, а также повышенному выбросу с ОГ опасных углеводородов

Совершенно другие свойства проявляет вода, составляющая с топливом коллоидную систему (ВТЭ) - водно-топливную эмульсию (суспензию) При этом наилучшей смазывающей способностью и эффективностью сгорания обладают, так называемые в теории растворов, «обратные» эмульсии, в которых частички воды микронных размеров находятся в топливных оболочках (пленках) и не вступают в контакт с металлическими поверхностями топливных баков, топливопроводов, ТНВД, форсунок Такие частички разрушаются только при попадании в цилиндры двигателя в процессе испарения и смесеобразования в форме «микровзрыва»

При сгорании I кг дизельного топлива среднего состава образуется, примерно, 1,17 кг водяных паров, которые должны интенсифицировать процесс сгорания Еще примерно такая же масса водяных паров на 1 кг топлива может поступать в цилиндры двигателя с атмосферным воздухом Добавка 0,1- 0,3 кг воды с ВТЭ может существенно не повлиять на ход основных химических реакций, но изменить локальный температурный режим образования сажи и оки-

си азота (N0) в пламени При этом эффект «микровзрывов» способен интенсифицировать локальные диффузионные процессы внутри пламени

Как показывают отечественные и зарубежные исследования ВТЭ имеют значительно более высокие детонационные характеристики, температуры вспышки по сравнению с традиционными топливами, т. е обладают пожаробе-зопасностью и, одновременно с этим, изменяют кинетику горения основного топлива таким образом, что в окружающую среду выбрасывается меньшее количество токсичных и канцерогенных веществ (окислов азота и сажи) Относительно же таких важнейших показателей работы двигателя, как максимальное давление сгорания, эффективный удельный расход топлива, содержание СО и СН в ОГ, экспериментальная информация неоднозначна и весьма противоречива

Большинство предложенных механизмов влияния воды на процесс окисления топлива основано на классических представлениях о сгорании углеводородного топлива и влиянии влаги на кинетику цепных реакций, изложенных в работах Н Н Семенова, А.Н Воинова, А.Г Гейдона, А С Соколика и других авторов. При этом, как правило, вне рассмотрения остается самая последняя информация о специфичности температурных условий и динамики образования вредных веществ непосредственно в КС ДВС аномально высокие значения локальных температур пламени и давления в рабочем цикле при диффузионном сгорании топлива

Анализ технологий приготовления ВТЭ и используемых для ее получения устройств показал, что ни один из предлагаемых способов не решает проблему получения дешевых и устойчивых ВТЭ, содержащих ПАВ в малой концентрации Устойчивость достигается, в основном, за счет высокой концентрации сложных композиций эмульгаторов из весьма дорогих химических компонентов В современной научной литературе отсутствуют надежные рекомендации по выбору ПАВ, технологии приготовления ВТЭ и оптимизации ее состава

Все выше отмеченное определило границы формулирования цели и задач диссертационного исследования.

Во второй главе «Анализ и обоснование физико-химических гипотез влияния диспергированной воды на механизмы окисления топлива в цилиндрах ДВС» параллельно с описанием и критическим анализом механизмов образования оксида азота (N0) и сажевых частиц в цилиндрах ДВС (как веществ, представляющих наибольшую опасность) проводится анализ вероятных механизмов участия воды ВТЭ на подавление этих процессов (в форме феноменологических гипотез) и, на основе обработки данных более ранних экспериментальных исследований, даются рекомендации по уточнению методики расчета равновесных концентраций N0 и результирующего сажеобразования в части более достоверных оценок температуры пламени и скорости газификации сажевых частиц при окислении топлива ВТЭ

Вероятные механизмы воздействия воды на физику и кинетику процессов смесеобразования и горения топлива анализировались по наиболее устоявшимся теоретическим воззрениям на природу образования N0 и сажи в цилиндрах ДВС путем сопоставления этих механизмов с теми установленными феноменами (фактами) воздействия воды на выход N0 и сажи, которые доминируют в современных экспериментальных исследованиях - подавление

выхода N0 и сажи с определенным ростом выхода СО и СН по мере увеличения содержания воды в ВТЭ

Согласно современным экспериментальным данным, в локальных объемах КС ДВС в течение процесса окисления (сгорания) топлива, могут наблюдаться температуры в диапазоне от 700-800 (в пристеночных зонах) до 3200-3500 К (последние характерны для дизельного процесса - как следствие окисления промежуточного продукта пиролиза топлива ацетилена) В этой связи, на разных стадиях процесса горения и в разных участках (зонах) КС вероятно образование как «термических», так и «топливных» окислов азота.

Сегодня в расчетах образования оксидов азота в КС ДВС используют не только цепной механизм Я Б. Зельдовича, но и иные кинетические механизмы. Сопоставление результатов расчета равновесных концентраций N0 с данными непосредственных измерений концентрации N0 в ОГ ДВС, с последующими непосредственными измерениями температуры пламени показали необходимость введения корректировок в классические схемы расчета N0 по локальным значениям температуры пламени с использованием температурной функции окисления топлива

в = = 1,2а03 +2 Т.

Л

\05

ехр-

2,4

г л0333 «г.

&Х(М

5,5<р1%

Ж

у

(1)

где Т„ - температура пламени, К, Тг - средняя термодинамическая температура, рассчитанная по индикаторной диаграмме, К, а - коэффициент избытка воздуха, Р„ с„„ gц - соответственно, среднее индикаторное давление, МПа, средняя скорость поршня, м/с, цикловая подача топлива, мг/цикл, Р,„, с,„„ - то же для номинального режима работы ДВС, - для режима максимального крутящего момента, <р0- текущий угол ПКВ, у>2тах — угол в ПКВ от начала «видимого» сгорания (по индикаторной диаграмме) до момента достижения второго максимума скорости тепловыделения (с1хМ{р)тах2.

Кислород ВТЭ может принимать участие в цепных реакциях образования N0 (что подтверждается обнаружением в молекулах С02 изотопа 18О), но определяющим моментом в расчетах выхода NО является температура пламени, значение которой целесообразно рассчитывать по формуле (1,)так как оно «автоматически» через параметры рабочего процесса учитывает как химические, так и физические (например, испарение, турбулентный массообмен от «микровзрывов» и т п) факторы воздействия воды ВТЭ)

Выполненный далее анализ физико-химических условий пиролиза топлива в цилиндрах ДВС, в том числе, при работе на ВТЭ показал, что при температурах менее 1500 К образование сажи может протекать по низко температурному фенильному механизму (НТФМ), при котором химическим зародышем сажевой частицы является углеродный радикал С6Н5 — фенил. При температурах свыше 1500 К - высокотемпературный ацетиленовый механизм (ВТАМ), разработанный П А Теснером с соавторами

Для расчета выгорания сажевых частиц с учетом влияния воды ВТЭ следует применять уравнение, полученное на основании обработки статистики данных экспериментальных исследований результирующего процесса сажеоб-разования, полученные применительно к дизелям различной быстроходности, уровня форсирования по среднему эффективному давлению и реального профиля температуры пламени.

йф

: 0,47285уУ,?

уд

2 {¡С ехр

к' ехр

КГ.

) +

-(1-^7)

}П

(2)

_ щ„ т

где [й?Л7ф]в - скорость выгорания сажи в пламени ДВС, кг/град ПКВ, N - текущее значение сажесодержания в цилиндрах ДВС, кг, Буя - удельная поверхность сажевых частиц, м2/кг, а - коэффициент избытка воздуха, х - доля выгоревшего топлива, Кц - текущее значение объема цилиндров, м3; к* = 10 м/с, 7" = 2500 К - координаты полюса химических реакций по зависимости Арре-ниуса, Е\ = 40000 кал/моль, Е2 — 44000 кал/моль - значения энергии активации для реакций газификации сажи- С + 02 = С02 и 2С + 02 = 2СО, Т„,~ среднемас-совая температура пламени, К, Я — универсальная газовая постоянная, кал/моль град, В = 1,5 2,0 10~3 - эмпирический коэффициент, п - частота вращения коленчатого вала ДВС, мин"1, £„- цикловая подача воздуха, кг/цикл

Экспериментально обнаруженный характер существенного воздействия воды ВТЭ на процесс образования сажи подтверждает влияние «водородного» и «физического» торможения — за счет уменьшения локальных температур

о

пламени Расчет выгорания сажи среднего диаметра 500 А применительно к двигателю ЯМЭ-238 НБ показал удовлетворительную сходимость расчетных и экспериментальных данных результирующего сажеобразования

В третьей главе «Постановка экспериментальных исследований, объекты испытаний, лабораторно-стендовое оборудование» обосновывается общий план подготовки и проведения испытаний ВТЭ, приводится описание разработанного оборудования для приготовления и контроля влагосодержания ВТЭ, данные лабораторных испытаний разработанных поверхностно-активных веществах (ПАВ) и сравнительных испытаний по определению температуры вспышки ВТЭ, приводятся методики проведения лабораторных исследований молекулярной структуры ПАВ и ВТЭ, стендовых сравнительных и ресурсных испытаний ВТЭ на полноразмерном ДВС с описаниями технических и метрологических характеристик специального оборудования, измерительной аппаратуры, газоанализаторов, с анализом погрешностей измеряемых и расчетных параметров

Разработанная технология приготовления ВТЭ основана на механической виброкавитационной гомогенизации исходных компонентов в дискретном и непрерывном режимах работы при непрерывном контроле влагосодержания ВТЭ при помощи диэлькометрического метода (рис 1) Она обеспечивает получение седиментационно-стойких микроэмульсий, количество поверхностно-активных веществ (ПАВ) в которых существенно меньше, чем в известных эмульсиях и составляет (0,2-1,0) % (масс ) на общую массу раствора,

с количеством воды от 5 до 40 и более % (масс.) и размером частиц (капель), как правило, не превышающих 2 мкм (рис. 1).

Работа на установках приготовления и подачи ВУЗ разработанных конструкций не требует какой-либо модернизации топлиеньк систем ДВС. Как показали эксперименты, вязкость ВТ') практически не отличается от вязкости дизельного топлива. Технологически оптимальным вариантом оказалось предварительное централизованное приготовление

концентрированной эмульсин с содержанием поды, приблизительно, 60% масс, с последующим вводам ее в топливо централизованно или непосредственно на месте использования.

ПАВ должно обеспечивать стойкость обратных эмульсий, оказывать минимальное влияние на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания (ДВС), не давать нагар, быть дешевым и доступным. В данном исследовании применялись ПАВ «АМФОРА» (табл. I) - новый тигг маслорастворимых IIАВ, впервые синтезированных специально для обратных эмульсий. Принципиальной отличительной особенностью их является щ что н процссгс направленного синтеза образуется равновесная смесь традиционных неиойогенных ПАВ (малополярных) н маслорастворимых ионогенных ПАВ (более полярных).

В ходе данных исследований были определены температуры вспышки в открытом и закрытом тиглях ВТЭ на основе дизельного топлива (табл. 2) и октановые числа ВТЭ на основе бензинов А И-7 6 и АИ-92. Исследованные свойства непосредственно свидетельствовали о снижении пожарной и взрывной опасности ЙТЭ.

V "'■.■<■/| к-/! -А- гг;' ■■л..'. <¡1

щ&Щштт^Н

1ШШ

ШЙЖ:

Рис. I. а) Устройство приготовления ВТЭ и подачи ее в топливную систему ДВС производительностью 300 кг/ч; б) Микрофотография НТЭ с концентрацией воды 20% (масс.)

Таблица 1

Результаты лабораторных испытаний обратных эмульсий на основе дизельного _топлива Л-0,5_

№ п/п Наименование ПАВ Результаты испытаний

1 АМФОРА-3 Через 2 месяца без изменений. Через 4 месяца - начало осветления верхней части

2 АМФОРА-ЗЯ Через 10 дней без изменений. Через 2 месяца осветление верхней части

Таблица 2

Значения температуры вспышки горючих_______

Наименование горючего Температура вспышки в открытом тигле, °С Температура вспышки в закрытом тигле, °С

ДТ Л-0,5 48 42

ВТЭ прямая 81 54-61

ВТЭ обратная 78 52-58

Молекулярная структура ПАВ и ВТЭ исследовалась на ИК-спектрофотометре 8ресогс1 75 Ш на экспериментальной базе ФТИ им АФ Иоффе (Санкт-Петербург)

В основу методики проведения стендовых испытаний был положен сравнительный метод оценки показателей при работе двигателя на ВТЭ и на дизельном топливе по методикам действующих отечественных и международных стандартов и правил В качестве объекта испытаний был выбран дизельный двигатель Д21А1 (24 10,5/12,0) с исходными регулировками топливоподачи. 0аПр = 24 град п к в. до ВМТ; Рф = 17,5 МПа. Испытания проводились на экспериментальной базе ОАО ЦНИТА в соответствии с Правилами № 49 ЕЭК ООН на дизельном топливе марки Л-0,5 по ГОСТ 305-82 Для определения состава ОГ использовалась комплексная ГС АСГАТ, оптической плотности ОГ - ды-момер МК-3 «Наг1пс^»

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» излагаются результаты исследования молекулярной структуры лабораторных образцов водотопливных эмульсий и результаты моторных испытаний ВТЭ

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) используется в качестве присадки к горючему в форме 5 % раствора в воде Нами был исследован ИК -спектр 5 % раствора ПАВ в воде, имеющего следующую химическую формулу СН3(СН2)7СН=СН (СН2)7СООКа. Анализ ИК-спектров ПАВ в диапазоне 400 -4000 см"1 показал, что частоты полос поглощения чистой воды и раствора ПАВ близки

Однако полуширины полосы, относящихся к ОН валентным и деформационным колебаниям в ИК - спектрах воды с ПАВ меньше полуширин этих же полос в спектрах чистой воды Кроме того, в ИК - спектрах раствора ПАВ в воде в области 3750 - 3770 см"1 появляется слабая полоса, которая относится к ОН валентным колебаниям молекул свободной воды При анализе спектров необходимо учитывать, что в воде олеат натрия диссоциирует на ионы

СН3(СН2)7СН=СН (СН2)7СОО" и Ыа+ В свою очередь, группировка СОО" вступает в водородную связь с молекулами воды

Различие полуширин полос поглощения чистой воды и раствора ПАВ показывает, что в растворе ПАВ водородные связи между молекулами воды ослабевают Появление полосы 3770 см"1 показывает, что в растворе появляются молекулы воды, не связанные друг с другом водородными связями

Далее были проанализированы ИК-спектры ВТЭ на основе ДТ Л-0,5. Состав эмульсий был следующий ДТ ~ 75 %, вода - 25 %; ПАВ - 0,7 % (по воде), ДТ ~ 70 %; вода - 30 %, ПАВ - 0,5 % (по воде) На рис 2 показан вид одной из записанных спектральных диаграмм

Рис 2. ИК-спектр эмульсии на основе ДТ Л-0,5 с содержанием воды 30 % в диапазоне от 2200 до 4000 см"1

Анализ показал, что по сравнению с ИК-спектрами ДТ в РЖ -спектрах эмульсий на основе дизельного топлива Л-0,5 появляются новые полосы вблизи 3400 см'1, 1650 см'1, 2125 см'1 и 700 см"1 Они относятся к колебаниям молекул воды В таблице 3 приведены значения полуширин полос поглощения эмульсий, отнесенных к колебаниям молекул воды

Таблица 3

Влияние концентрации воды в эмульсиях на основе ДТ на полуширину

и положение полос колебаний молекул воды.

Концентрация воды, % ОН валентные колебания ОН деформационные колебания

Частота полосы, см" 1 у -1 Г, см Частота полосы, см1 Г, см'1

25 3400 500 1650 130

30 3400 600 1650 140

100 3000-3600 930 1650 170

Как видно из табл 3 в спектре эмульсий на основе ДТ, как и в спектрах эмульсий на основе бензина, по мере уменьшения концентрации воды,

полуширины полос валентных колебаний уменьшаются и при концентрации воды < 30 %, полоса приобретает почти симметричную форму с положением максимума около 3400 см"1 Одновременно наблюдается уменьшение полуширины и частоты максимума полосы деформационных колебаний молекул воды Эти данные говорят об ослаблении водородных связей между молекулами воды приуменьшении ее концентрации в эмульсиях на основе ДТ

Механическая обработка топлива в виброкавитационном гомогенизаторе при приготовлении эмульсии вызывала уменьшение концентрации «вытянутых» 0Т„>40 конформеров. Однако, через 10 часов исходная концентрация конформеров (конформационная структура) восстанавливалась

На ВТЭ, стабилизированных ПАВ были проведены моторные испытания на 2 цилиндровом дизельном двигателе воздушного охлаждения Д21А1 (24 10 5/12 0) Исследования предусматривали

- предварительные испытания ВТЭ с различным содержанием воды (15, 20, 30,40 % (масс)) на контрольных режимах работы дизеля;

- испытания дизельного топлива Л-0 5 ГОСТ-82, ВТЭ с присадкой цик-логексилнитрата (ЦГН), активизирующей воспламенение топлива (69 5% дизельного топлива Л-0.5 ГОСТ 305-82 + 30% воды с присадкой ПАВ + 0 5% ЦГН) в объеме Правил № 49 ЕЭК ООН,

длительные испытания ВТЭ с добавкой ЦГН (69 5% дизельного топлива + 05% ЦГН + 30% воды с присадкой ПАВ) по ГОСТ 18509-86 в течение 200 часов

Результаты испытаний ВТЭ на контрольных режимах работы двигателя Д21А1 приведены в табл 4.

Таблица 4

Результаты сравнительных испытаний ВТЭ на контрольных режимах работы

двигателя Д21А1 (ввт,= 26 град п к в до ВМТ, Рф = 17 5 МПа)

Наименование показателя, Диз ВТЭ ВТЭ ВТЭ ВТЭ

единица измерения топл 15% 20% 30% 40%

1 2 3 4 5 6

1. Режим частичной нагрузки, п = 1800 мин"1, Мкр = 80 н м

Часовой расход - 4 47 4 82 5.48 6 42

ВТЭ/топлива, кг/ч 3 92 3 80 3 85 3 83 3 86

Эффективная мощность, кВт 15 1 15 1 15 1 15 1 15 1

Удельный эффективный рас- - 296 319 363 425

ход ВТЭ/топливо, г/ кВт.ч 260 252 255 254 256

Температура отработавших 420 415 380 370 360

газов, °С

Дымноеть ОГ, % 18-20 15-16 8-9 3-6 2 5-4

Концентрация в ОГ

СО, млн'1 550-570 510-530 350 420 520

Углеводородов, СН, млн"1 105-110 96 72 65-70 88

1 2 3 4 5 6

>Юх, млн"1 900-950 850 725 588 462

С02, об % 7.92 8 12 8 08 8 06 7.92

2 Режим эксплуатационной мощности

Частота вращения коленчатого вала, п, мин"1 1800 1800 1800 1800 1800

Эффективный крутящий момент, Мкр, н м. 96 96 96 94 84

Часовой расход ВТЭ/топливо, кг/ч - 5 31 5 55 6 28 6 74

4 55 451 4.43 4.39 4,05

Эффективная мощность, кВт 18 18 18 17 7 15 8

Удельный эффективный расход ВТЭ/топлива, г/кВт ч - 295 303 354 426

253 251 246 248 256

Температура отработавших газов, °С 445 425 410 400 375

Дымность ОГ, к , % 25 5 19 5 150 80 40

Концентрация в ОГ

СО, млн"1 625 573 440 520 590

СН, млн"1 118 108 97 86 98

1ЧОх, млн'1 800 760 730 507 425

С02, об % 10 1 97 96 96 82

3 Режим максимального крутящего момента

Частота вращения коленчатого вала, мин"' 1300 1300 1300 1300 1300

Эффективный крутящий момент, н м 106 106 106 106 95

Часовой расход ВТЭ/ топлива, кг/ч. - 4 22 4 57 5 10 5.44

3 61 3 58 3 54 3 56 3 27

Эффективная мощность, кВт 14 4 14 4 14 4 14 4 12 9

Удельный эффективный расход, ВТЭ/топлива, г/кВт ч - 292 317 353 421

250 248 245 247 255

Температура ОГ, °С 435 425 417 410 380

Дымность ОГ, % 41 38 32 25 17

Концентрация в ОГ

СО, млн"1 1870 1720 1690 2100 1320

СН, млн"1 196 181 178 291 135

МОх, млн"1 1037 963 825 755 523

С02, об % 10 3 102 103 10 5 90

Анализ приведенных в табл 4 результатов испытаний позволил отдать предпочтение композиции ВТЭ с содержанием воды 30%, на которой двигатель прошел испытания по Правилам № 49 ЕЭК ООН (рис 3) и длительные 200 часовые испытания Частичная разборка двигателя показала, что после работы на ВТЭ огневые поверхности распылителей форсунок, элементов цилиндропорш-невой группы (ЦПГ), проточных элементов выпускных каналов оказываются практически без нагара

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 О

МОх, млн(-1) ДТ 1ЧОх, млн(-1) ВТЭ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

60 50 40 30 20 10 0

----------д---------------------

/ \ /\ К, % ДТ к, % ВТЭ

у* л\ / \

.ж^ / \\/

в—в—-т^* —

1-1-;-1---------г- .......г -------------г.....-.......]-5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Рис. 3. Изменение дымности ОГ (К) и концентрации ЫОх по 13-режимному нагрузочному циклу при работе дизеля Д21А1 на ДТ и ВТЭ

В рамках данного исследования была показана принципиальная возможность устойчивой работы дизеля на ВТЭ с добавкой более дешевых мазутных фракций переработки нефти Результаты испытаний ВТЭ с добавкой мазута (по массе 70% дизельного топлива Л-0 5, 15% мазута №0-180, 15% воды) показали стабильную работу дизеля Д21А1 с параметрами, близкими к параметрам работы на стандартном топливе Л-0,5 ГОСТ 305-82

В пятой главе «Обоснование эффективности внедрения результатов диссертационного исследования» на примере Санкт-Петербурга производится оценка предотвращенного ущерба (внешних издержек), в результате перевода транспорта на ВТЭ

Примененная в диссертации методология стоимостной оценки предотвращенного ущерба, в результате перевода транспортных средств Санкт-Петербурга на ВТЭ, учитывала основные принципы подходов (моделирования),

используемых сегодня в Европе и отечественной практике Получаемая в результате моделирования стоимостная оценка ущерба от выбросов представляется в виде показателей стоимостной оценки ущерба (в Евро или руб), приходящегося на 1 кг выбросов вредных (загрязняющих) веществ)

Получение стоимостных оценок ущерба выполнялось последовательно в три этапа На первом этапе производилось «определение масштабов воздействия», далее осуществлялся «переход от воздействия к ущербу» и, наконец, выполнялся «перевод натуральных измерителей в стоимостные».

Оценки производились по воздействию на благополучие жителей города Санкт-Петербурга окислов азота (ЫОх) и сажи (частиц, содержащих на поверхности сильнейшие токсичные и канцерогенные вещества), для трех категорий транспортных средств - ТС (легковые, автобусы и грузовые) с использованием статистических данных о численности транспортных средств, зарегистрированных в ГИБДД, среднем пробеге транспортных средств в течение календарного года и удельных показателей массовых выбросов с ОГ вредных (загрязняющих) веществ, приходящихся на один км пробега транспортных средств Полный предотвращенный ущерб составил 578,4 млн руб /год

Оценка расширения применимости разработанной в диссертации технологии перевода транспортных средств на альтернативное топливо - ВТЭ, показала возможность удовлетворения транспортом, находящимся сегодня в эксплуатации, требованиям Евро-2 в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года

Общие выводы по диссертации

1 Исследованиями последних лет установлено, что основную пожарную нагрузку автотранспорта составляет бортовое топливо, а основной причиной воспламенения являются топливные подтеки и топливные испарения, опасность возгорания которых на современных автомобилях возросла в связи с появлением в конструкциях новых источников мощного инфракрасного (теплового) излучения - пламегасители, системы термокаталитической нейтрализации ОГ, ка-талитически-регенерируемые сажевые фильтры, турбонаддувные агрегаты с изменяемым противодавлением выпуску ОГ и т д

2 Риск опасного воздействия отработавших и картерных газов, топливных испарений на человека и среду обитания связан, прежде всего, с содержанием в них полидисперсной сажи, на поверхности которой адсорбируются сильнейшие токсичные и канцерогенные вещества, в частности, - бенз(а)пирен и содержащие серу водные кислотные растворы, которые определяют дымность ОГ, оксиды азота, газообразные углеводороды и оксид углерода (угарный газ)

Отмеченные негативные обстоятельства привели сегодня к проблеме чрезвычайного загрязнения ОГ атмосферного воздуха автотранспортом и, как следствию, - нарастающему ухудшению состояния здоровья, прежде всего, городского населения, а также значительного роста числа возгораний при эксплуатации автомобилей

3 Для таких чрезвычайных, а порою экстремальных условий эксплуатации автотранспорта гражданского и специального назначения, желательно, чтобы применяемое топливо обладало более высокими значениями температуры вспышки и при сгорании выделяло в окружающую среду меньше токсичных и

канцерогенных веществ, по сравнению с традиционным топливом нефтяного происхождения Таким требованиям удовлетворяют ВТЭ

4 Теоретический анализ участия воды ВТЭ в кинетике образования окиси азота и сажи, а также выгорания последней в диффузионном дизельном пламени позволил сделать следующие выводы.

4 1 В камерах сгорания доминирует образование N0 по «термическому» механизму Данный вид N0 образуется за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания из молекулярного азота во время горения подготовленной топливо-воздушной смеси

При горении в таких условиях значительное влияние на образование N0 оказывает неравномерность температурного поля в зоне продуктов сгорания, зафиксированная новейшими экспериментальными исследованиями Присутствие паров воды ВТЭ оказывает своеобразное ингибирующее воздействие на скорость протекания цепной реакции окисления JV? через понижение значений интегральной термодинамической температуры рабочего цикла и локальных температур горения непосредственно в пламени (дополнительные затраты тепла на испарение воды)

Кислород ВТЭ может принимать участие в цепных реакциях образования NO, но определяющим моментом в расчетах выхода NO является температура пламени В расчетах равновесного количества N0 по уравнениям формальной кинетики (в реальном масштабе времени или по углу поворота коленчатого вала двигателя) в качестве определяющей предлагается использовать среднюю температуру пламени ТП, значения которой следует определять по формуле (1) через температурную функцию в по температуре газов Т,, рассчитываемой по индикаторной диаграмме

4 2 Анализ характера экспериментальных кривых сажевыделения, являющегося результатом одновременно идущих процессов образования сажи и ее выгорания, позволил сделать важные для понимания рабочего процесса выводы о том, что быстрое сгорание хорошо подготовленной смеси сразу после воспламенения обусловливает и высокую скорость образования сажи, которая значительно превосходит скорость ее выгорания В дальнейшем процесс идет с преобладанием скорости выгорания сажи над скоростью ее образования. К концу сгорания последних порций топлива образование сажи прекращается, а выгорание ее продолжается вплоть до открытия выпускных клапанов

Основная причина интенсивного сажевыделения при диффузионном сгорании неоднородной смеси в камере сгорания ДВС заключается в существовании локальных физических условий для протекания реакций пиролиза углеводородов топлива Работа ДВС на ВТЭ приводит к существенному уменьшению сажесодержания на протяжении всего рабочего цикла и во всем диапазоне нагрузки Это говорит о том, что вода ВТЭ оказывает воздействие, как на процесс образования сажи, так и на процесс ее выгорания

Выявленный характер воздействия воды ВТЭ на результирующее саже-образование в рабочем цикле подтверждает ее влияние через физическое уменьшение локальных температур пламени и «водородного» торможения, а также химическое (в связи с обнаружением в молекулах СО? изотопа >нО) и физическое - за счет турбулентной интенсификации процессов смесеобразо-

вания в результате эффекта «микровзрыва» Для расчета выгорания сажевых частиц с учетом влияния воды ВТЭ следует применять уравнение (2), полученное на основании обработки статистики данных экспериментальных исследований скорости результирующего процесса сажеобразования в рабочем цикле

5 Разработана технология дискретного (периодического) и непрерывного приготовления ВТЭ путем перемешивания и гомогенизации исходных компонентов ВТЭ при помощи механического виброкавитационного гомогенизатора (ВКГ) при непрерывном контроле влагосодержания диэлькометрическим методом В результате обеспечивается получение седиментационно-стойких микроэмульсий, количество поверхностно-активных веществ (ПАВ) в которых существенно меньше, чем в известных эмульсиях и составляет (0,2 - 1) % (масс) на общую массу раствора Технология позволяет получать ВТЭ с количеством воды от 5 до 40 и более % (масс ) Размер капель воды, как правило, не превышает 2 мкм Как показали эксперименты, вязкость ВТЭ практически не отличается от вязкости дизельного топлива.

Специально для приготовления обратных эмульсий впервые бьш синтезирован новый тип маслорастворимых ПАВ - АМФОРА В результате проведенных исследований показано, что наилучшим на настоящий момент следует признать ПАВ АМФОРА-3, позволяющий получить эмульсию воды в дизельном топливе стабильную в течение, по крайней мере, двух месяцев Отдельные композиционные составы ПАВ ставятся на промышленное производство

6 Исследования ИК - спектров ПАВ и ВТЭ на основе дизельного топлива Л-0,5 показали следующее

В растворе ПАВ водородные связи между молекулами воды ослабевают Обнаруженные полосы 3770 см"1 указывают на то, что в растворе появляются молекулы воды, не связанные друг с другом водородными связями

В спектре эмульсий на основе ДТ, как и в спектрах эмульсий на основе бензина, по мере уменьшения концентрации воды, полуширины полос валентных колебаний уменьшаются и при концентрации воды < 30 %, полоса приобретает почти симметричную форму с положением максимума около 3400 см"1 Одновременно наблюдается уменьшение полуширины и частоты максимума полосы деформационных колебаний молекул воды

Эти данные говорят об ослаблении водородных связей между молекулами воды при уменьшении ее концентрации в эмульсиях на основе ДТ, что объясняет экспериментально обнаруженную многими исследователями закономерность изменения седиментации ВТЭ в зависимости от концентрации в ней диспергированной воды

В ИК-спектрах эмульсий на основе дизельного топлива Л-0,5 появляются новые полосы вблизи 3400 см"1, 1650 см"1, 2125 см 1 и 700 см"1 Они относятся к колебаниям молекул воды В спектре эмульсий на основе ДТ, как и в спектрах эмульсий на основе бензина, по мере уменьшения концентрации воды, полуширины полос валентных колебаний уменьшаются и при концентрации воды < 30 %, полоса приобретает почти симметричную форму с положением максимума около 3400 см"1. Одновременно наблюдается уменьшение полуширины и частоты максимума полосы деформационных колебаний молекул воды

Эти данные говорят об ослаблении водородных связей между молекулами воды при уменьшении ее концентрации в эмульсиях на основе ДТ (при этом,

в воде, входящей в состав эмульсий на основе бензина, водородные связи ослаблены сильнее, чем в воде, входящей в состав эмульсий на основе ДТ) Что объясняет также экспериментальные результаты и подтверждает гипотезы влияния воды ВТЭ на процессы образования N0 и сажи

7 На основании выполненных моторных исследований можно сделать следующие выводы

Оптимальным, с точки зрения уменьшения выбросов с ОГ окислов азота и сажи, для транспортного двигателя Д21А1 содержание воды в ВТЭ на основе ДТ Л-0,5 следует считать до 30 % (масс) Это позволяет в пределах заводских регулировок цикловой подачи топлива, то есть без изменения конструкции топливной аппаратуры иметь возможность снизить содержание концентрации Ж)х в ОГ на эксплуатационных режимах работы на 240 млн"1 (в 1,46 раза), эффективной мощности на 4,0%, удельного расхода топлива на 3,8%, окиси углерода на 430 млн"1 (в 1,34 раза), углеводородов на 14 млн"1 (в 1,04 раза) - на режиме номинальной мощности На режиме максимального крутящего момента удельный расход топлива увеличивается на 1,0% при снижении эффективной мощности на 1,4%, концентрации N0* на 144 млн"1 (в 1,3 раза), окиси углерода на 393 млн"1 (в 1,32 раза) и углеводородов на 25 млн"1 (в 1,09 раза) Дымность ОГ не превышала требований ГОСТ Р 52160-2003

При этом значительно понижается тепловая напряженность рабочего процесса сгорания (по температуре ОГ на 6 - 12 %) при сохранении и явно выраженной тенденции улучшения (до 2-3%) показателей топливной экономичности (в случае присадки ЦГН) В холодное время года целесообразно предусмотреть использование присадки - активатора горения ЦГН, которую достаточно вводить в ВТЭ в количестве 0,2 - 0,4 % для улучшения воспламеняемости ВТЭ

На данной топливной композиции двигатель прошел длительные 200 часовые испытания Частичная разборка двигателя показала, что после работы на ВТЭ огневые поверхности распылителей форсунок, элементов ЦПГ, проточных элементов выпускных каналов оказываются практически без нагара

В рамках данного исследования была показана принципиальная возможность устойчивой работы дизеля на ВТЭ с добавкой более дешевых мазутных фракций переработки нефти Применение разработанного при участии автора диссертации комплексного метода ВТЭ и окислительного катализа позволит удовлетворить требованиям Технического регламента в соответствии с требованиями Правил № 24 и № 49 ЕЭК ООН (Евро-2)

8 Работа двигателя с установками приготовления и подачи ВТЭ разработанных конструкций не требует какой-либо модернизации топливной аппаратуры, а незначительное усложнение в целом системы питания двигателя на транспортном средстве или системы автономного приготовления ВТЭ окупается существенным снижением вредных (загрязняющих) выбросов Ожидаемый предотвращенный ущерб от внедрения результатов диссертационного исследования в расчете на парк транспортных средств Санкт-Петербурга может составить 578,4 млн руб/год

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Ложкин В Н, Гавкадюк Б В, Пименов Ю А, Витегрень В И Требования экологической безопасности к двигателям большегрузных автомобилей и возможности их реализации применительно к условиям АТП / Отраслевой ежемесячный научно-производственный журнал «Автотранспортное предприятие», Минтранс России, НПП «Транснавигация», № 3, М., - 2007 С 50-52 0 5/0 3 п л

2 Ложкин В Н, Сморыго В В , Гавкалюк Б В. Конвертирование дизеля КамАЗ-740 10 пожарной автоцистерны АД 4-40 (43202) мод 186 с целью удовлетворения требованиям экологической безопасности Евро-2 // Виртуальный межотраслевой научно-технический и производственный журнал Международной академии прикладных исследований «ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Теория и практика получения и применения» № 8, февраль 2006 г : htp.//www.apris.ru. 0 4/0.2 п л.

3 Водно-эмульсионные топлива для дизельных двигателей гражданского и специального назначения // Ложкин В Н, Гавкалюк Б В, Пименов Ю А , Акодес А Ю, Ефимова Н Л, Мазур АС / Виртуальный межотраслевой научно-технический и производственный журнал Международной академии прикладных исследований «ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Теория и практика получения и применения» № 8, февраль 2006 г htp //www apris ru 0 8/0 2 п л

4 К технологии применения водноэмульсионных горючих с пониженной пожаро-опасностью для автомобильных двигателей гражданского и специального назначения // Ложкин В Н., Гавкалюк Б В , Сморыго В В., Пименов Ю.А , Акодес АЮ, Ефимова НЛ, Покровский А В / Журнал «Химическая промышленность», том 83, №2, СПб , 2006 - С 83-88 0,5/0,08 п.л

5 Ложкин В Н, Пименов Ю А, Гавкалюк Б В Результаты совместного применения водно-топливной эмульсии (ВТЭ) и каталитического конвертора на дизельном двигателе Д21А1 / Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции «Новые топлива с присадками» (30 мая - 2 июня 2006 г), АПИ, СПб , 2006 - С 255-257 0,4/0,2 п л.

6 Технология применения водоэмульсионных горючих с пониженной пожаро-опасностью для инжекторных автомобильных двигателей // В Н. Ложкин, Ю А Пименов, А Ю Акодес, Б В Гавкалюк, В.В Сморыго, Н Л Ефимова, А В Покровский / Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции «Новые топлива с присадками» (30 мая - 2 июня 2006 г ), АПИ, СПб, 2006 -С 260-265 0,3/0,1 п л

7 Ложкин В Н, Шапошников Ю А, Гавкалюк Б В Анализ состояния проблемы проектирования и эксплуатации экологически чистых автотранспортных средств гражданского и специального назначения / Информационный бюллетень №1 (33) «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения», НПК «Атмосфера» при ГТО им А. И Воейкова, СПб, 2006 - С 38-87 2,5/0,5 п л

8 Гавкалюк Б В О применении рециркуляции отработавших газов и водно-топливных эмульсий (ВТЭ) в двигателях внутреннего сгорания / Информационный бюллетень №1 (33) «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения», НПК «Атмосфера» при ГГО им А И Воейкова, СПб , 2006 -С 106-137 1,5 п л

9 Ложкин, В H Мероприятия по совершенствованию рабочих процессов дизелей с целью выполнения требований по ограничению дымности и токсичности отработавших газов / В H Ложкин, Р Н. Сафиуллин, Б В Гавкалюк // Труды Краснояр. гос техн. ун-та - 2006 - №2-3 - С. 291-298 0,5/0,2 п л

Подписано » печать 20-04,2007 Формате »<84 Ш(

Печать 1рафарешая_Объем 1,0 пл._Тираж 100 экз.

Отпечатано н Санкт-Петербургском университете I TIC МЧС России [96105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149

ПМ - дисперсные частицы, содержащиеся в ОГ ДВС; ПАВ - поверхностно активные вещества; СО - оксид углерода;

СН - содержание в отработавших газах углеводородов; ТНВД - топливный насос высокого давления; ТА - топливная аппаратура; ЦЧ - цетановое число;

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.

1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования.

1.1. Анализ факторов, определяющих опасность применения топлив нефтяного происхождения на автомобильном транспорте.

1.2. Современные топлива для автотранспорта и требования к их безопасности

1.3. Анализ исследований, посвященных разработке альтернативных топлив, в частности ВТЭ, для ДВС транспортных средств.

1.4. Анализ исследований по изучению физико-химических основ воздействия воды на процесс сгорания углеводородных топлив.

1.5. Анализ методов приготовления и применения ВТЭ в ДВС.

1.6. Выводы по обзору. Цель и задачи исследования.

2. Анализ и обоснование физико-химических гипотез влияния диспергированной воды на механизмы окисления топлива в цилиндрах ДВС.

3. Постановка экспериментальных исследований, объекты испытаний, лабо-раторно-стендовое оборудование.

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Результаты исследования физических характеристик ВТЭ на лабораторных установках.

4.2. Результаты моторных испытаний ВТЭ.

5. Обоснование эффективности внедрения результатов диссертационного исследования.

Безопасность автомобильного транспорта гражданского и специального назначения сегодня в значительной степени определяется во первых, пожароопасностыо (способностью к возгоранию) используемого топлива [63, 98] и во вторых, эмиссией в окружающую среду с продуктами горения топлива в цилиндрах ДВС вредных (загрязняющих) веществ [1, 2, 20, 37, 41, 50, 99, 105], опасных для здоровья как гражданского населения (особенно в крупных городах), так и личного состава боевых расчетов, находящихся длительное время в зоне выброса отработавших газов и топливных испарений: СО, СН, NOx, БП, РМ [41, 48, 51, 57, 85].

В последние годы в крупных городах России наблюдалось резкое увеличение количества транспортпых средств [56, 57, 62]. Так, в городе Санкт-Петербурге с 1980 года по настоящее время количество транспортных средств возросло более чем в восемь раз, примерно, с 200 тыс. до 1 млн. 700 тыс. единиц.

По состоянию на начало 2006 года [69, 70] только в городе Санкт-Петербурге было зарегистрировано за физическими лицами 1 279 493 единицы транспортных средств. Из них: 1 013 764 легковые автомобили, 104 841 грузовые, 18 735 автобусы и 58 158 единиц мототранспорта. Если учесть еще и транспортные средства в количестве 441 068 единиц, принадлежащих юридическим лицам, то общее количество ТС, зарегистрированных в Санкт-Петербурге, составило 1 720 561 единиц.

Автомобильный транспорт, благодаря наличию топлива, обладает пожарной опасностью [63, 98]. В конструкциях современных электронно-управляемых транспортных средств [57, 64, 68] появились новые источники мощного инфракрасного (теплового) излучения - пламегасители, системы термокаталитической нейтрализации ОГ, каталитически-регенерируемые сажевые фильтры и т. д.

Отмеченные обстоятельства привели сегодня к глобальной проблеме загрязнения ОГ атмосферного воздуха автотранспортом [43, 52, 56, 72, 75] и значительного роста числа возгораний автотранспорта, основную пожарную нагрузку которых составляет бортовое топливо, а основным источником воспламенения - топливные подтеки и топливные испарения.

Рассмотренные проблемы самым непосредственным образом касаются безопасности пожарных автомобилей (ПА) [63, 64, 98] и личного состава, в течение продолжительного времени подвергаемого опасному воздействию токсичных и канцерогенных веществ ОГ. ПА при выполнении боевых задач по локализации и тушению пожаров, порою, должны находиться в непосредственной близости с зонами огневого воздействия - в области интенсивного инфракрасного (теплового) облучения. Для таких чрезвычайных экстремальных условий желательно, чтобы применяемое топливо на ПА обладало более высокими значениями температуры вспышки и при сгорании выделяло в окружающую среду меньше токсичных и канцерогенных веществ, по сравнению с традиционным топливом нефтяного происхождения.

Уровень современного развития техники и технологии позволяет управлять отмеченными негативными явлениями [4, 6, 20, 40, 60, 70, 91, 99, 106, 121], способными приводить к опасным чрезвычайным ситуациям. Теоретическими предпосылками управления процессами образования вредных веществ является изучение физики и химии (кинетики) воспламенения и горения смесевых топлив в естественных условиях [1, 19, 54, 73, 79, 89, 90] и их сгорания непосредственно в цилиндрах ДВС [13, 38, 58, 59, 74, 75, 76, 84, 104, 120].

Эффективным способом решения обозначенных проблем является применение нетрадиционных, альтернативных топлив, обладающих необходимыми свойствами. Так, показана возможность создания стабилизированных ВТЭ на основе дистиллятного топлива [22, 33 и др.]. Таким образом, мы сталкиваемся с вопросом управления свойствами топлива. Он может решатся заменой топлива на нетрадиционное горючее ( водород, биологическое сырье и т. д.) [20, 71, 81, 95] или «легированием» традиционного топлива специальными присадками. Последние целенаправленно изменяют свойства топлива, например, температуру вспышки, или, одновременно с этим, изменяют кинетику окисления основного топлива таким образом, чтобы в результате его сгорания отработавшие газы содержали меньшее количество вредных веществ [23,33,48,55,61, 108].

То есть весьма актуальным становится решение задач понижения пожарной опасности и токсичности сгорания топлива путем «легирования» традиционного топлива такими присадками, которые бы одновременно приводили к росту температуры вспышки (уменьшения опасности возгорания топлива в естественных и экстремальных условиях пожара) и уменьшению эмиссии в окружающую среду с ОГ вредных (загрязняющих) веществ. Но, при этом данные задачи должны решаться компромиссно с минимизацией риска ухудшения эффективных энергетических показателей транспортных средств - мощности и расхода традиционного (основного) топлива ДВС.

Заметным событием, повышающим актуальность решения данных проблем для отечественной автомобильной промышленности, которое уже коснулось и ПА, стало принятие Правительством РФ специального Технического регламента «О требованиях к выбросам вредных (загрязняющих) веществ колесных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации» (Постановление правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года) [82]. В соответствии с данным Постановлением определен порядок и сроки поэтапного введения требований ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года до 2014 года (Евро-5). «Экологической планкой» для базовых шасси ПА становится, начиная с 2006 года, уровень нормативов Евро-2, что требует научно-технического поиска не только общих, но также и специфичных, применительно к особенностям боевой работы ПА, новых конструктивно-технологических решений.

В настоящее время на вооружении частей ГПС МЧС России находится значительная часть техники, оснащенная ДВС технического уровня Евро-0 и Евро-1. Это связано с тем, что, во-первых, на полное перевооружение частей ГПС существенно более дорогой новой техникой не хватает финансовых средств, во-вторых, ПА за 10-15 лет эксплуатации, как правило, нарабатывают ресурс от 50 до 70 тыс. км пробега, что позволяет их эффективно использовать по основному назначению в течение данного и, даже, более отдаленного периода времени.

В связи со сказанным, применительно к условиям реальной эксплуатации ПА, становится актуальным их перевод на альтернативные топлива.

На ранних этапах технического развития двигателестроения (первая половина прошлого века) в камеры сгорания ДВС автотракторного назначения могла подаваться вместе с топливом вода [76, 94]. В те годы необходимость добавок (впрыска) воды определялась исключительно снятием температурной напряженности деталей, ограничивающих камеру сгорания ДВС, так как применяемые конструкционные материалы имели сравнительно низкую температурную стойкость. По мере использования в двигателестроении жаропрочных сталей ослабевал интерес к применению воды, как доступного и относительно дешевого средства снижения тепловой напряженности двигателей. Однако в последние деся тилетия новь возрос интерес к применению в ДВС воды, но уже по причинам пожарной опасности и токсичности сгорания топлива [66, 85, 92, 93, 96, 110, 110, 116, 121-123]. Например, по ранним исследованиям фирмы СЕМТ Пилстик [42] использование воды на дизельных двигателях рассматривалось в качестве безальтернативного, главным образом с коммерческой точки зрения, способа борьбы с окислами азота.

Известно, что наличие воды в топливе в форме «линз», т. е. в макрообъемах, недопустимо по действующим отечественным и международным стандартам [30-32, 82]. В такой форме вода - не обладает смазывающей способностью, как соляровое масло, необходимой для нормальной работы плунжерных пар ТНВД;

- коррозионно и биологически агрессивна в отношении применяемых в ДВС металлов; наконец, попадая в цилиндры двигателя,

- приводит к пропускам воспламенения топлива и, как следствию, -неустойчивой работе двигателя, а также повышенному выбросу с ОГ опасных углеводородов [33].

Совершенно другие свойства, противоположные отмеченным негативным признакам, проявляет вода, составляющая с топливом коллоидную систему - водно-топливную эмульсию (суспензию) [45, 46, 53, 65-70, 77, 112, 117-119]. При этом наилучшей смазывающей способностью и эффективностью сгорания обладают, так называемые в теории растворов, «обратные» эмульсии [17, 33, 35, 45, 46, 78], в которых частички воды микронных размеров находятся в топливных оболочках (пленках) и не вступают в контакт с металлическими поверхностями топливных баков, топливопроводов, ТНВД, форсунок. Такие частички разрушаются только при попадании в цилиндры двигателя в процессе испарения и смесеобразования, по некоторым известным гипотезам, - в форме «микровзрывов» [33, 97].

Однако, результаты апробации указанного метода, его широкое применение сдерживается рядом объективных и субъективных причин. Объясняется это все еще недостаточной изученностью теории данного явления и надежного подтверждения гипотез экспериментальной практикой. В частности, в случае присадки воды к топливу, все большее признание завоевывает точка зрения, что улучшение топлиппой экономичности и экологических параметров дизелей при сгорании ВТЭ связано с химическими аспектами воздействия воды на процессы в КС дизеля [42, 109 и др.]. Однако до сих пор существуют самые разнообразные версии механизмов воздействия воды, подтвержденные зачастую лишь косвенными результатами.

Следует отметить, что, несмотря на наличие значительного количества работ, подтверждающих целесообразность использования ВТЭ на транспортных двигателях, - как теоретические исследования, касающиеся объяснения природы (механизмов) воздействия топливных эмульсий на процессы окисления топлива в цилиндрах ДВС, так и результаты экспериментальных исследований, подтверждающих эффективность применения топливных эмульсий в ДВС, на сегодняшний день, разрозненны и во многом противоречивы. Они не содержат падежных (или универсальных) рекомендаций в отношении

- способов приготовления и применения эмульсий на транспортных двигателях;

- конструктивного исполнения оборудования для приготовления ВТЭ в стационарном и бортовом применении;

- методов и аппаратуры контроля влагосодержания в эмульсии;

- подбора ПАВ в зависимости от вида топлива (дизельное, бензин, мазут) и климатических условий его применения (для зимних условий - связанных с вопросом фильтрации ВТЭ);

- конкретных сведений об особенностях молекулярной структуры рекомендуемых ПАВ и седимептационной стойкости ВТЭ и, самое главное,

- оптимальных рецептур в отношении одновременного достижения эффектов пожарной и токсикологической безопасности в пределах требований на мощность и топливную экономичность транспортных энергетических установок.

Таким образом, на сегодняшний день становится весьма актуальным проведение изысканий по научному обоснованию и применению на транспортных средствах, в особенности, - специальных (ПА) альтернативного топлива - ВТЭ с целью уменьшения опасности и повышения эффективности их использования в реальных условиях эксплуатации.

Как было отмечено ранее, для решения этих вопросов необходима целенаправленная оптимизация состава и структуры ВТЭ с учетом применяемых конструкций и регулировочных возможностей ТА двигателей, прежде всего, - цикловой подачи ВТЭ. При этом для достижения отмеченной цели уменьшения опасности и удовлетворения эффективности применения транспортных средств в реальных условиях, необходимо обеспечить более высокие значения температуры вспышки альтернативного топлива, требования к дымности и токсичности ОГ и основным показателям эффективности - мощности, топливной экономичности ДВС, при учете эксплуатационных свойств втэ.

Таким образом, применительно к современному этапу эксплуатации транспортных средств, в особенности, - специальных (ПА), на которых установлены ДВС, становится актуальным решение следующих научно-технических задач:

- систематизация современной информации и теоретическое (феноменологически - на уровне гипотез) обоснование эффективности применения ВТЭ, априорно обладающей пониженной пожароопасностью (более высокими значениями температуры вспышки), на ДВС транспортных средств;

- разработка и изготовление оборудования для приготовления и контроля влагосодержания ВТЭ в с тационарном и бортовом применении;

- обоснование рецептуры ПАВ в зависимости от вида основного топлива (дизельное, бензин, мазут);

- проведение лабораторных и стендовых (на полноразмерном транспортном двигателе) экспериментальных исследований по определению температуры вспышки, молекулярной структуры рекомендуемых ПАВ, седимен-тационпой стойкости ВТЭ и оптимальных рецептур в отношении одновременного достижения эффектов пожарной и токсикологической безопасности в пределах требований на мощность и топливную экономичность транспортных энергетических установок.

Отмеченные цель и задачи легли в основу настоящего диссертационного исследования, экспериментальная часть которого была проведена на стендовой установке с транспортным двигателем Д21А1.

Научная новизна результатов диссертации определяется обоснованными феноменологическими гипотезами физико-химического воздействия ВТЭ на смесеобразование и ингибирование процессов образования вредных веществ (сажи и оксида азота) в цилиндрах транспортных ДВС; выявленными отличиями молекулярной структуры ПАВ от молекулярной структуры дистиллированной воды, которые объясняют свойство седиментации (устойчивости) и гипотезы о механизмах воздействия ВТЭ на процесс сгорания основного топлива в цилиндрах ДВС; полученными закономерностями изменения показателей безопасности по Техническому регламенту Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года (в отношении дымности и токсичности ОГ) в зависимости от состава ВТЭ; теоретически и экспериментально обоснованными рекомендациями по технологии приготовления и составу ВТЭ для двигателей транспортных средств применительно к эксплуатационным условиям.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Пожарная, аварийно-спасательная техника и автомобильное хозяйство» Санкт-Петербургского Университета ГПС МЧС России. Отдельные лабораторные и стендовые эксперименты проводились с участием автора на ПТЦ ГПС Санкт-Петербурга и Ленинградской области, в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе РАН, СПб. химико-технологическом Университете, ОАО ЦНИТА.

Результаты выполненного исследования внедрены в учебном процессе и использовались при выполнении научно-исследовательских работ по целевым программам СПб университета ГПС МЧС России, внедрены в ООО «Новгородское пассажирское автотранспортное предприятие-1» ДУ, внедрены в ОАО ЦНИДИ, СПбГАУ. Полученные результаты могут быть также использованы на предприятиях, эксплуатирующих двигатели и транспортные средства в условиях ограниченного воздухообмена, разработчиками присадок к топливу.

По результатам диссертационного исследования на защиту выносятся следующие положения.

1. Обобщенная феноменология физико-химических механизмов воздействия ВТЭ на процесс горения основного топлива, ингибирования образования сажи и окислов азота в цилиндрах транспортных ДВС.

2. Выявленные отличия молекулярной структуры ПАВ от молекулярной структуры дистиллированной поды, объясняющие седиментацию (устойчивость) ВТЭ и ее специфические свойства воздействия на процесс сгорания в цилиндрах ДВС.

3. Теоретически и экспериментально обоснованные рекомендации по технологии приготовления и составу ВТЭ для двигателей транспортных средств в эксплуатационных условиях применения.

4. Закономерности комплексного влияния состава ВТЭ на показатели мощности, топливной экономичности, дымности и токсичности ОГ транспортного ДВС по стандартизованным процедурам испытаний.

5. Рекомендации по расширению применимости ВТЭ совместно с конвертированием системы выпуска ОГ в целях удовлетворения требованиям безопасности применения транспортных средств по специальному техническому регламенту, утвержденному Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005.

Общие выводы по диссертации

1. В последние годы в крупных городах России наблюдалось резкое увеличение количества транспортных средств,- парк которых, в основном, пополнялся устаревшими в техническом отношении моделями при общем их неудовлетворительном техническом состоянии. Так, например, в городе Санкт-Петербурге с 1980 года по настоящее время количество транспортных средств возросло более чем в восемь раз, примерно, с 200 тыс. до 1 млн. 700 тыс. единиц. Такая чрезвычайная ситуация незамедлительно сказалась на обострении техногенного риска, связанного с эксплуатацией транспортных средств.

2. Из более двух десятков общего количества «измерителей опасности» транспортных средств гражданского и специального назначения около 30 % их ранговой весомости определяется во первых, пожароопасностью (способностью к возгоранию) используемого топлива. Во вторых, эмиссией в окружающую среду с продуктами горения топлива в цилиндрах ДВС вредных (загрязняющих) веществ, опасных для здоровья как гражданского населения особенно в крупных городах), так и личного состава боевых расчетов, нахо-* дящихся длительное время в зоне выброса отработавших газов и топливных испарений: СО, СН, Шх, БП, РМ.

Рассмотренные проблемы самым непосредственным образом касаются безопасности пожарных автомобилей (ПА), которые при выполнении боевых задач по локализации и тушению пожаров, порою, должны находиться в непосредственной близости с зонами огневого воздействия - в области интенсивного инфракрасного (теплового) облучения.

3'. Исследованиями последних лет установлено, что основную пожарную нагрузку автотранспорта составляет бортовое топливо, а основной причиной воспламенения являются топливные подтеки и топливные испарения. В конструкциях современных электронно-управляемых транспортных средств появились новые источники мощного инфракрасного (теплового) излучения - пламегасители, системы термокаталитической нейтрализации ОГ, каталитически-регенерируемые сажевые фильтры, турбонаддувные агрегаты с изменяемым противодавлением выпуску ОГ и т. д., повышающие опасность возгорания топлива.

4. Риск опасного воздействия отработавших и картерных газов, топливных испарений на человека и среду обитания связан, прежде всего, с содержанием в них полидисперсной сажи, на поверхности которой адсорбируются сильнейшие токсичные и канцерогенные вещества, в частности, -бенз(а)пирен и содержащие серу водные кислотные растворы, которые определяют дымность ОГ; оксиды азота, газообразные углеводороды и оксид углерода (угарный газ).

Отмеченные негативные обстоятельства привели сегодня к проблеме чрезвычайного загрязнения ОГ атмосферного воздуха автотранспортом и, как следствию, - нарастающему ухудшению состояния здоровья, прежде всего, городского населения, а также значительного роста числа возгораний при эксплуатации автомобилей.

5. Для таких чрезвычайных, а порою экстремальных условий эксплуатации автотранспорта гражданского и специального назначения, желательно, чтобы применяемое топливо обладало более высокими значениями температуры вспышки и при сгорании выделяло в окружающую среду меньше токсичных и канцерогенных веществ, по сравнению с традиционным топливом нефтяного происхождения. Таким требованиям удовлетворяют ВТЭ.

При этом наилучшей смазывающей способностью и эффективностью сгорания обладают, так называемые в теории растворов, «обратные» эмульсии, в которых частички воды микронных размеров находятся в топливных оболочках (пленках) и не вступают в. контакт с металлическими поверхностями топливных баков, топливопроводов, ТНВД, форсунок. Такие частички без труда проходят в порах топливных фильтров, не вызывая проблем фильтрации топлива, и разрушаются только при попадании в цилиндры двигателя в процессе испарения и смесеобразования, по некоторым известным гипотезам, - в форме «микровзрывов».

Однако, не смотря на положительные результаты использования в качестве горючего ВТЭ, его широкое применение сдерживается недостаточной изученностью теории данного явления и надежного подтверждения гипотез экспериментальной практикой. Так, теоретические исследования, касающиеся объяснения природы (механизмов) воздействия топливных эмульсий на процессы окисления топлива в цилиндрах ДВС, не учитывают новейшие сведения о температурном режиме диффузионного пламени и, связанной с этим, кинетики газификации сажевых частиц. Результаты экспериментальных исследований, подтверждающих эффективность применения топливных эмульсий в ДВС, на сегодняшний день во многом противоречивы. Они не содержат надежных (или универсальных) рекомендаций в отношении ■

- способов приготовления и применения эмульсий на транспортных двигателях;

- конструктивного исполнения оборудования для приготовления ВТЭ в стационарном и бортовом применении;

- методов и аппаратуры контроля влагосодержания в эмульсии;

- подбора ПАВ в зависимости от вида топлива (дизельное, бензин, мазут) и климатических условий его применения (для зимних условий - связанных с вопросом фильтрации ВТЭ);

- конкретных сведений об особенностях молекулярной структуры рекомендуемых ПАВ и седиментационной стойкости ВТЭ и, самое главное,

- оптимальных рецептур в отношении одновременного достижения эффектов пожарной и токсикологической безопасности в пределах требований на мощность и топливную экономичность транспортных энергетических установок.

6. Теоретический анализ участия воды ВТЭ в кинетике образования окиси азота и сажи, а также выгорания последней в диффузионном дизельном пламени позволил сделать следующие выводы.

6.1. В камерах сгорания доминирует образование N0 по «термическому» механизму. Данный вид N0 образуется за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания из молекулярного азота во время горения бедной топливо-воздушной смеси и смеси, близкой к стехиометрическому составу.

При горении в таких.условиях значительное влияние на образование N0 оказывает неравномерность температурного поля в зоне продуктов сгорания, зафиксированная новейшими экспериментальными исследованиями. Присутствие паров воды ВТЭ оказывает своеобразное ингибирующее воздействие на скорость протекания цепной реакции окисления N2 через понижение значений интегральной термодинамической температуры рабочего цикла и локальных температур горения непосредственно в пламени (дополнительные затраты тепла на испарение воды).

Кислород ВТЭ может принимать участие в цепных реакциях образования N0, но определяющим моментом в расчетах выхода N0 является температура пламени. В расчетах равновесного количества N0 по уравнениям формальной кинетики (в реальном масштабе времени или по углу поворота коленчатого вала двигателя) в качестве определяющей предлагается использовать среднюю температуру пламени 7/7, значения которой следует определять по формуле (2.17) через температурную функцию в по температуре газов Тр, рассчитываемой по индикаторной диаграмме.

6.2. Анализ характера экспериментальных кривых сажевыделения, являющегося результатом одновременно идущих процессов образования сажи и ее выгорания, позволил сделать важные для понимания рабочего процесса выводы о том, что быстрое сгорание хорошо подготовленной смеси сразу после воспламенения обусловливает и высокую скорость образования сажи, которая значительно превосходит скорость ее выгорания (рис. 2.1).

В дальнейшем процесс идет с преобладанием скорости выгорания сажи над скоростью ее образования. К концу сгорания последних порций топлива образование сажи прекращается, а выгорание ее продолжается вплоть до открытия выпускных клапанов.

Основная причина интенсивного сажевыделения при диффузионном сгорании неоднородной смеси в камере сгорания ДВС заключается в существовании локальных физических условий для протекания реакций пиролиза углеводородов топлива. Работа ДВС на ВТЭ приводит к существенному уменьшению сажесодержания на протяжении всего рабочего цикла и во всем диапазоне нагрузки. Это говорит о том, что вода ВТЭ оказывает воздействие, как на процесс образования сажи, так и на процесс ее выгорания.

Как показал проведенный теоретический анализ, процессом, определяющим массовый выход сажи в цилиндрах ДВС, является высокотемпературный (более 1500 К) ацетиленовый механизм-(ВТАМ) по модели с образованием «зародышей» сажевых частиц, разработанной П.А. Теснером с соавторами.

Выявленный характер воздействия воды ВТЭ на результирующее сажеобразование в рабочем цикле подтверждает ее влияние через физическое уменьшение локальных температур пламени и «водородного» торможения,

18 а также химическое (в связи с обнаружением в молекулах СО2 изотопа О]) и физическое - за счет турбулентной интенсификации процессов смесеобразования в результате эффекта «микровзрыва».

Для расчета выгорания сажевых частиц с учетом влияния воды ВТЭ следует применять уравнение (2.28), полученное на основании обработки статистики данных экспериментальных исследований скорости результирующего процесса сажеобразования в рабочем цикле. Расчет выгорания сажи о среднего диаметра 500 А доказал удовлетворительную сходимость расчетных и экспериментальных данных результирующего сажеобразования.

7. Разработана технология дискретного (периодического) и непрерывного приготовления ВТЭ путем перемешивания и гомогенизации исходных компонентов ВТЭ при помощи механического виброкавитационного гомогенизатора (ВКГ) при непрерывном контроле влагосодержания диэлькометри-ческим методом. В результате обеспечивается получение седиментационно-стойких микроэмульсий, количество поверхностно-активных веществ (ПАВ) в которых существенно меньше, чем в известных эмульсиях и составляет (0,2 - 1) % (масс.) на общую массу раствора. Технология позволяет получать ВТЭ с количеством воды от 5 до 40 и более % (масс.). Размер капель воды, как правило, не превышает 1 мкм. Как показали эксперименты, вязкость ВТЭ практически не отличается от вязкости дизельного топлива.

Специально для приготовления обратных эмульсий впервые был синтезирован новый тип маслорастворимых ПАВ - АМФОРА. Принципиальной отличительной особенностью их является то, что в процессе направленного синтеза образуется равновесная смесь традиционных неионогенных ПАВ (малополярных) и маслорастворимых ионогенных ПАВ (более полярных). Изменяя соотношение компонентов при синтезе, можно регулировать относительные количества неионогенных и ионогенных ПАВ, получаемых в смеси, а, следовательно, общую степень полярности ПАВ.

В результате проведенных исследований показано, что наилучшим на настоящий момент следует признать ПАВ АМФОРА-3, позволяющий получить эмульсию воды в дизельном топливе стабильную в течение, по крайней мере, двух месяцев. Отдельные композиционные составы ПАВ ставятся на промышленное производство.

Работа дизеля на установках приготовления и подачи ВТЭ разработанных конструкций не требует какой-либо модернизации топливных систем дизеля, а их усложнение окупается многократным снижением вредных выбросов и уменьшением расхода топлива.

8. Как показали результаты испытаний, введение воды в топливо приводит к значительному повышению октанового числа (04) легких топлив, т. е. детонационной стойкости горючего, и температуры вспышки тяжелых дизельных топлив (в открытом тигле, в среднем, - на 30.33 °С). Оба исследованных свойства ВТЭ непосредственно свидетельствуют о снижении пожарной и взрывной ее опасности при применении на транспортных средствах.

9. Исследования ИК - спектров ПАВ и ВТЭ на основе дизельного топлива Л-0,5 показали следующее.

В растворе ПАВ водородные связи между молекулами воды ослабевают. Обнаруженные полосы 3770 см"1 указывают на то, что в растворе появляются молекулы воды, не связанные друг с другом водородными связями.

В спектре эмульсий на основе ДТ, как и в спектрах эмульсий на основе бензина, по мере уменьшения концентрации воды, полуширины полос валентных колебаний уменьшаются и при концентрации воды < 30 %, полоса приобретает почти симметричную форму с положением максимума около 3400 см*1. Одновременно наблюдается уменьшение полуширины и частоты максимума полосы деформационных колебаний молекул воды.

Эти данные говорят об ослаблении водородных связей между молекулами воды при уменьшении ее концентрации в эмульсиях на основе ДТ, что объясняет экспериментально обнаруженную многими исследователями закономерность изменения седиментации ВТЭ в зависимости от концентрации в ней диспергированной воды.

В ИК-спектрах эмульсий на основе дизельного топлива Л-0,5 появляются новые полосы вблизи 3400 см"1, 1650 см"1, 2125 см"1 и 700 см'1. Они относятся к колебаниям молекул воды. В спектре эмульсий на основе ДТ, как и в спектрах эмульсий на основе бензина, по мере уменьшения концентрации воды, полуширины полос валентных колебаний уменьшаются и при концентрации воды < 30 %, полоса приобретает почти симметричную форму с положением максимума около 3400 см"1. Одновременно наблюдается уменьшение полуширины и частоты максимума полосы деформационных колебаний молекул воды.

Эти данные говорят об ослаблении водородных связей между молекулами воды при уменьшении ее концентрации в эмульсиях на основе ДТ (при этом, в воде, входящей в состав эмульсий на основе бензина, водородные связи ослаблены сильнее, чем в воде, входящей в состав эмульсий на основе ДТ). Что объясняет также экспериментальные результаты и подтверждает гипотезы влияния воды ВТЭ на процессы образования N0 и сажи.

Механическая обработка топлива в виброкавитационном гомогенизаторе при приготовлении эмульсии вызывает уменьшение концентрации «вытянутых» GTn>4G конформеров. Однако, через 10 часов исходная концентрация конформеров (конформационная структура) восстанавливается.

10. На основании выполненных моторных исследований можно сделать следующие выводы.

Оптимальным, с точки зрения уменьшения выбросов с ОГ окислов азота и сажи, для транспортного двигателя Д21А1 содержание воды в ВТЭ на основе ДТ JI-0,5 следует считать до 30 % (масс.). Это позволяет в пределах заводских регулировок цикловой подачи топлива, то есть без изменения конструкции топливной аппаратуры иметь возможность снизить содержание концентрации NOx в ОГ на эксплуатационных режимах работы на 240 млн*1 (в 1,46 раза), эффективной мощности на 4,0%, удельного расхода топлива на 3,8%, окиси углерода на 430 млн"1 (в 1,34 раза), углеводородов на 14 млн"1 (в 1,04 раза) - на режиме номинальной мощности. На режиме максимального крутящего момента удельный расход топлива увеличивается на 1,0% при снижении эффективной мощности на 1.,4%, концентрации NOx на 144 млн*1 (в 1,3 раза), окиси углерода на 393 млн"1 (в 1,32,раза) и углеводородов на 25 млн"1 (в 1,09 раза). Дымность ОГ не превышала требований ГОСТ Р 521602003.

При этом, значительно понижается тепловая напряженность рабочего процесса сгорания (по температуре ОГ на 6 - 12 %) при сохранении и явно выраженной тенденции улучшения (до 2-3%) показателей топливной экономичности (в случае присадки ЦГН).

В холодное время года целесообразно предусмотреть использование присадки - активатора горения ЦГН, которую достаточно вводить в ВТЭ в количестве 0.2 - 0.4 % для улучшения воспламеняемости ВТЭ.

На данной топливной композиции двигатель прошел длительные 200 часовые испытания. Частичная разборка двигателя показала, что после работы на ВТЭ огневые поверхности распылителей форсунок, элементов ци-линдропоршневой группы (ЦПГ), проточных элементов выпускных каналов оказываются практически без нагара.

В рамках данного исследования была показана принципиальная возможность устойчивой работы дизеля на ВТЭ с добавкой более дешевых мазутных фракций переработки нефти. Результаты испытаний ВТЭ с добавкой мазута (по массе 70% дизельного топлива Л-0.5, 15% мазута №0-180, 15% воды), показали стабильную работу дизеля Д21А1 с параметрами, близкими к параметрам работы на стандартном топливе Л-0.5 ГОСТ 305-82.

11. Применение разработанного при участии автора диссертации комплексного метода окислительного катализа и ВТЭ позволит удовлетворить требованиям Технического регламента в соответствии с требованиями Правил № 24 и № 49 ЕЭК ООН (Евро-2).

12. Ожидаемый годовой экономический эффект (предотвращенный ущерб) от внедрения результатов диссертационного исследования в расчете на парк транспортных средств Санкт-Петербурга может составить 578,4 млн. руб.

1. Автомобильный справочник / Под редакцией В.М. Приходько. -M.: Машиностроение, 2004.

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

3. Безопасность жизнедеятельности / ,С.В. Белов, A.B. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ. ред. C.B. Белова. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999.

4. Батурин С.А., Лебедев О.И. Исследование процессов сажеобразо-вания и тепловыделения в судовом дизеле при работе на эмульгированном топливе / Труды НИИВТ. Новосибирск, 1975. т Вып. 100. - С. 40-46.

5. Батурин С.А., Звонов В.А., Фурса В.В. О величине локальных температур сгорания в цилиндрах дизеля // Двигатели внутреннего сгорания: Сб. науч. тр. Харьков, 1979. - № 29. - С. 38-45.

6. Батурин С.А. Физические основы и математическое моделирование процессов результирующего сажевыделения и теплового излучения в дизелях. Автореферат дисс. д. т. н. - Л., 1982.

7. Батурин С.А., Петриченко P.M., Степанов В.Н. Конвективный иtлучистый теплообмены в цилиндре дизеля при переходных процессах // Дви-гателестроение. 1980. - № 6. - С. 18-20.

8. Беденко В.Г., Чернин В.Н. и др. Методики оценки стабильности водотопливных эмульсий. БУ ВИГИтИ: Депонированные рукописи. - 1981. -№ 12.-99 с.

9. Бенуа Г.Ф., Горбачев Ю.А'. и др. Радиоиндикаторные исследования износостойкости деталей цилиндро-поршневой группы дизеля при работе на водотопливных эмульсиях / Трение и износ. 1990. - Т. 11, № 5. - С. 871-877.

10. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков JT.H. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432 е.: ил.

11. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с.

12. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: «Машиностроение», 1977.

13. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба / JI.B. Вершков, B.JI. Гроцев, В.В. Гаврилов и др. М. - 1999. -68 с.

14. 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. •

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

16. Воржев Ю.И. Применение водотопливной эмульсии в судовых дизелях / Двигателестроение. 1986. - № 12. - С. 30-35.

17. Гаврилов В.Г. О механизме действия присадок, улучшающих самовоспламеняемость и горение дизельных топлив / Ж. прикл. химии. 1980. - Т. 53, № 10.-С. 2397-2398.

18. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура / Пер. с англ Н.С. Чернецкого. Под ред. С.А. Гольдберга. М: Металлургиздат, 1959. - ЗЗЗ'с. ил.

19. Генкин К.И., Аксенов Д.Т., Струнге Б.Н. Газовые двигатели ГД-100 и агрегаты на их базе. Л.: Недра, 1970. - 238 с.

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

21. Гладков O.A., Бернштейн Е.В., Виноградов В.П. Характер воздействия водотопливной эмульсии на процессы сгорания топлива в дизеляе / Двигатёлестроение. 1989. - № 10. - С. 10-12.

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

23. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 11 с.

24. ГОСТ 17.2.1.03-84 Охрана природь!. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 11 с.

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

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

27. ГОСТ Р 52033-2003. Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния / Национальный стандарт Российской Федерации, М.: Издательство стандартов, 2003.

28. ГОСТ 27577-2000 Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 7 с.

29. ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1982.-6 с.

30. Гладков O.A., Лерман Е.Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990. - 106 с.

31. Гуляев С.А. Сжатый газ как моторное топливо // Автомобильная промышленность. 1995. - № 2. - С. 28-30.

32. Данилов A.M., Селягина A.A. и др. Противоизносные свойства водотопливных эмульсий для судовых дизельных двигателей / Хим. и технол. топлив и масел. 1987. - № 7. - С. 18-20.

33. Долганов К.Е. Автомобильные газодизели // Двигателестроение. -1995.-№5.-С. 6-10.

34. Демочка О.И., Ложкин В.Н. Пути снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей / ЦНИИТЭИтракторо-сельхозмаш, Серия1: Тракторы и двигатели, вып. 13, М. 1984.

35. Дьяченко Н.Х., Батурин С.А, Ложкин В.Н. Исследование температуры и излучательной способности турбулентного сажистого пламени в циклических процессах сгорания // Теплоэнергетика: Труды ЛПИ. Л., 1977. -№358.-С. 96-100.

36. Двигатели внутреннего' сгорания. Теория 'рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / под ред. проф. A.C. Орлина.-М.: Машиностроение, 1971.

37. Дьяченко Н.Х. Теория двигателя внутреннего сгорания. / Дьяченко Н.Х., Костин А.К., Мельников Г.В. М. - Л.: Машиностроение, 1954.41. 'Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985.,- 120 с.

38. Жено А. Применение воды для снижения содержания окиси азота выхлопных газов дизелей / Доклад фирмы СЕМТ Пилстик. Л., ЦНИДИ. -1980.-12 с.

39. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

40. Иванченко H.H.j Семенов Б.Н., Соколов B.C. Рабочие процессы дизелей с камерой в поршне. Л.: Машиностроение. - 1972. - 228 с.45. -Иванов В.М. Топливные эмульсии.- М.: АН СССР, 1962.

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

42. Испытания двигателей внутреннего сгорания / Б.С. Стефанов-ский, Е.А. Скобцов, Е.К. Кореи и др. М.: Машиностроение, 1972. - 368 с.

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

44. Карницкий В.В., Тер-Мкртичьян Г.Г. Газодизельные автомобили НАМИ // Автомобильная промышленность. 1993. - № 10. - С. 27-30.

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

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

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

48. Кустов В.Ф. Топливные суспензии. М.: АН СССР, 1942.

49. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. М.: Наука, 1971. - 275 с.

50. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. -М.: Химия, 1979.-224 с.

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

52. Ложкин В.Н., Грешных А.А., Ложкина О.В. Автомобиль и окружающая среда. Автомобильный транспорт, как источник загрязнения воздушной среды. Проблемы и решения: Справочно-методическое пособие. -СПб.: НПК «Атмосфера», 2007.

53. Ложкин В.Н., Артамонов B.C., Баскин Ю.Г., Сухоиванов А.Ю. Диагностика дизельных двигателей пожарных автомобилей с использованием анализа состава отработавших газов: Учебное пособие. СПб. Университет МВД России, 2000.

54. ТЕРИАЛЫ. Теория и практика получения и применения». № 8, февраль 2006 г.: htp://www.apris.ru.

55. Лиханов В.А. Природный газ как моторное топливо для тракторных дизелей. Киров: Вятская ГСХА, 2002. - 280 с.

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

57. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968.-592 с.

58. Малов Р.В. Механизм воспламенения низкоцетановых дизельных топлив // Автомобильная промышленность. 1994. - № 10. - С. 11-14.

59. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 376 е., ил.

60. Николаенко A.B., Шкрабак B.C. Энергетические установки и машины. Двигатели внутреннего сгорания: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2004.

61. Невструев E.H. К вопросу применения воды в рабочем процессе двигателей внутреннего сгорания // Теплоэнергетика: сб. / Невструев E.H., Степаненко Н.К., Цеханов A.C.- М.: Энергия, 1973.

62. Носов В.П. Исследование некоторых свойств эмульсий типа «моторное топливо вода» // Судовые установки и механизмы: сб. - М.: Машиностроение, 1973. - Вып. 84.

63. Новиков Л.А. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей // Двигателестроение. 2002. - № 2. - С. 23-27.

64. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергоатомиз-дат, 1986. 312 с.

65. Перспективы и проблемы перевода судовых дизелей на газовое топливо / Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Свйстунов H.H., Фомин H.H. // Двигателестроение. 1998. - № 1. - С. 8-9.

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

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

68. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. JL: Машиностроение, 1972. - 224 е.: ил.

69. Серковская Г.С. О канцерогенности нефти и нефтепродуктов // Химия и технология топлив и масел. 1996. - №, 1. - С. 39-45.

70. Система АСГА-Т. Руководство по эксплуатации. АЛИ 2.950.003РЭ. Смоленск, 1984.-81 с.

71. Система АСГА-Т. Нормативные требования. Смоленск, 1984.50 с.

72. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1972.- 128 с.

73. Соколик A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. -М.: Изд-во АН СССР, 1960. 427 с.

74. Франк-Каменецкий Д.А. Испарение капель в потоке воздуха // Изв. АН СССР. М., 1957. - № 5.

75. Филипосянц Т.Р., Кратко А.П., Мазинг М.В. Пути снижения вредных выбросов отработавшими газами автомобильных двигателей. М.: НИИНавтопром, 1979. - 64 с.

76. Хесина А.Я. Методы мониторинга бенз/а/пирена как индикатора канцерогенных ПАУ // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - С.249-258.

77. Ценев В.А. Особенности работы дизелей на воднотопливных эмульсиях / Хим. и технол. топлив и масел. -19$3. № 12. - С. 12 -13.

78. Чудаков Е.А. Основные проблемы сгорания топлива в автотракторных двигателях / Труды автомобильной лаб. института машиноведения АН СССР. Сгорание в транспортных поршневых двигателях. - М., 1951. - С. 7-28.

79. Шкаликова В.Н., Патрахальцев Н.Н. Применение нетрадиционных топлив в дизелях. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1993. - 64 с.

80. Школьный А.А., Сенчило В.В. Анализ процесса испарения водо-топливных эмульсий методами теории бинарных смесей / Двигателестрое-ние. 1987. - №8. -С. 6-8.

81. Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. М.: Наука, 1973.-218.

82. Яковенко Ю.Ф. Россия: пожарная охрана на рубеже веков. -Тверь: Сивер, 2004, 208 с.

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

84. Chen T.N., Alford R.N. Combustion characteristics of large gas engines//Pap. ASME. -1971.-P. 6-8. '

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

86. Ceccarelli V. Metti lyemulsistem nel tuo mot ore // Tecnol. Serv. pubbl. 1987. -5 - Pp. 52-54, 58-59, 61.

87. Diezelmotor und Luftreinhaltung / KFZ. -1997. 40, N 8, №9.

88. Daugas M. Pielstick tests on afb biogas diesels give promising results // Mod. Power Syst. 1983. - N 2. - P. 43-45.

89. Exposure to Traffic and the Onset of Myocardial Infarction // Peters A., Heier M., Hormann A., Wichmann E., Lowel H. / The NEW ENGLAND JORNAL of MEDICINE, vol. 351, no. 17, October 21, -2004. S. 1721-1730.

90. Einflub von Polyaromaten, Schwefelgenhalt und Viskosität auf die Abgasemmisionen moderner Mersedes Benz - Dieselmotoren / Gairing M., Schafer A., Naber D., Lange W., Graupner O., Stradling R. / MTZ: Motortechn. Z. - 1997.-58, N 9.-S. 528-536.

91. Few P.C., Newen H.A. Dual fuel combustion in a turbocharged diesel engine// SAE Techn. Pap. Ser. 1987. - N 871671. - 5 p.

92. Hiemesch O., Lonkai G. Das BMW Abgasreinigungskonzept fur Dieselmdelle / MTZ. - 1990. - N 5. - S. 196-200.

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

94. Harbach J., Agosta V. Effects of emulsified fuel o combustion in a four stroke diesel engine / J. Sein. Res. 1991. - N 4 - P. 356 - 363.

95. Heinrich G., Prescher K. u. a. Wasser und Methanol Zusätze bei dieselmotorischer Verbrennung / MTZ. 1984. - N 5. - S. 183-188.

96. Ishii V., Takeuchi P. Application of emulsified fuele for a small diesel engine / Trans. ASME. 1974. - N 5. - P. 864-866.

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

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

99. Mitsuhashi K., Takasaki K. Application of emulsified fuel on dieselengine / Japan Shipbilding and Marine Engineering. 1979. - N 1. - P. 34-44.

100. Mitsuhashi K. et al. Работа дизелей на эмульгированном водой топливе ' ' / Нихон хакуё кикан гаккайси. J. Mar. Jap. 1978. - № 8 - Р. 601-607.

101. Mollenhaner К., Zelenka Р. Zur Vererennung von Wasser -Kraftstoff- Emulsionen in stationar betrieben Dieselmotoren / MTZ 1986. - N 47. -S. 1,3-7.

102. Nakagawa H., Tateisci M. Влияние эмульгирования топлива на рабочие показатели дизеля / Нихон хакуё кикан гаккайси. J. Jap. Soc. Mech. Eng.1978.1. N720.-P. 1201-1207.

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

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

105. Thompson R, Katsoulakos P. The application of emulsified fuels in diesel engine desings: experimental results and theoretical preductions / Trans. J. Mar. Eng. 1985.-V. 97.-N 10.

106. Tsukahara M., Yoshimoto Y. Характеристики сгорания дизеля, работающего на топливоводяной эмульсии / Nainen Kikah. Intern. Combust. Engine. -1984.-N9. P. 27-36.