автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение экологической безопасности автотракторных дизелей путем разработки и совершенствования методов и технических средств очистки отработавших газов

На правах рукописи

СТРЕЛЬНИКОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Специальность 05.20.03. - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов - 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И.Вавилова.

Научный консультант ■

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук,

профессор Цыпцын Валерий Иванович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Рудик Феликс Яковлевич доктор технических наук, профессор Стрельцов Владимир Васильевич доктор технических наук, профессор Уханов Александр Петрович ФГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет

Защита состоится 25 июня 2004г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И.Вавилова по адресу: 410056, г.Саратов, ул. Советская 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «: 21 » мая 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.П.Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время во многих регионах РФ сложилась крайне сложная экологическая обстановка, обусловленная тем, что масштабы хозяйственной деятельности человека формируют существенное превышение допустимых экологических нагрузок на природные комплексы, а восстановление нарушенных экосистем происходит крайне медленно.

Одним из главных источников загрязнения атмосферы является автотракторная техника. В целом ее доля превышает 60% от общего объема выбросов загрязняющих веществ. Это крайне неблагоприятно сказывается на здоровье человека, приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животноводства, ухудшению качества кормовых растений, мясо-молочной продукции, снижению ценности садовых культур, преждевременному разрушению строительных материалов, повышенным концентрациям вредных веществ в кабинах тракторов и помещениях цехов.

Величина ежегодного экологического ущерба от функционирования транспортного комплекса РФ составляет 3,4 миллиарда долларов США или около 1,5% валового национального продукта России. Отсюда видна необходимость разработки и внедрения эффективных методов и средств очистки отработавших газов (ОГ) мобильной техники с повышенным ресурсом, не снижающих топливно-экономические показатели двигателя. В настоящее время это является одной из важнейших проблем отечественного и зарубежного двигателестроения.

Актуальность работы подтверждается также и тем, что исследования проведены в соответствии с Федеральной программой №04.01.06. на 2001-2005г.г.,выполняемой совместно с Всероссийским научно-исследовательским и проектно технологическим институтом по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН, г.Тамбов), научным направлением 1.2.9 "Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в АПК Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010г."(№ гос. регистрации 840005200), региональной научно-технической программой "Повышение уровня механизации АПК Саратовской области","Концепцией развития АПК Саратовской области до 2005 г.", а также в соответствии с комплексной темой №5 НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова "Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве".

Цель работы. Повышение экологической безопасности автотракторных дизелей путем разработки и совершенствования методов и технических средств очистки отработавших газов, обеспечивающих значительное снижение вредных выбросов мобильной техники.

Объект исследований. Дизель Д-240 и его модификации, оборудованные термическими и термокаталитическими нейтрализаторами отработавших газов.

Методика исследований основана на использовании современных методов и измерительных приборов.

В основу методики изучения объектов исследования положен системный подход, комплексные и сравнительные экспериментальные исследования. Системность подхода заключается в том, что дизель с нейтрализатором ОГ рассматривается как сложная система, состоящая из подсистем, взаимодействующих друг с другом, с увязкой требований к отдельным элементам и системе в целом. Комплексность подхода заключается в том, что факторы, влияющие на эффективность очистки ОГ, рассматривались не изолированно, а при учете их взаимного влияния на процессы, протекающие в нейтрализаторе при работе дизеля. При этом анализировались механические, физические, химические, тепловые и другие процессы, оказывающие влияние на эффективность очистки ОГ. Теоретические исследования велись на основании законов газовой динамики и тепломассообмена, современной теории многомерного статистического анализа, математического моделирования, данных физического эксперимента. Теоретическое решение поставленных задач полностью определило круг экспериментальных работ, необходимых для выполнения поставленной цели работы. Оптимизация параметров нейтрализаторов проводилась на основании математических моделей стоимостного критерия и комплексного критерия эффективности нейтрализатора. Замер концентраций токсичных компонентов, при экспериментальных исследованиях, проводился высокоточным газоанализатором «TESTO-350» (Германия), дымность регистрировалась дымомером «Смог-1». При исследовании эффективности глушения шума выпуска дизеля нейтрализаторами-глушителями использовался измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2. Математическое моделирование процессов, протекающих в нейтрализаторах, оптимизация конструктивных параметров и обработка результатов эксперимента проводились с помощью современного програмного обеспечения и процессора «Intel Pentium III».

Научная проблема заключается в систематизации и обобщении основных закономерностей процессов, протекающих в нейтрализаторах для термической и каталитической очистки ОГ дизелей и на этой основе разработке и оптимизации эффективных технических средств, повышающих экологическую безопасность дизелей, имеющих длительный ресурс работы и не снижающих при этом мощностных и топливно-экономических показателей двигателей.

Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению проблемы экологической безопасности дизелей, анализу и обобщению теоретических положений и закономерностей, в результате которых:

- теоретически обоснованы способы совершенствования процесса очистки ОГ дизелей;

- разработаны математические модели процессов, протекающих в устройствах для термической и каталитической очистки (нейтрализации) ОГ при работе дизеля и дано теоретическое обоснование разработанных конструкций нейтрализаторов;

- определено влияние процесса вращения потока ОГ в нейтрализаторе с закручивающим устройством (ЗУ) на степень очистки ОГ от токсичных компонентов и динамику движения сажевых частиц, определяющую их сепарацию;

- получены экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализаторами ОГ дизелей;

- разработаны теоретические основы оптимизации основных параметров устройств для уменьшения токсичных выбросов дизелей;

- предложен комплексный критерий эффективности рабочего процесса нейтрализатора, учитывающий степень очистки ОГ дизеля от токсичных компонентов (сажи, N Ох И СО), газодинамические и тепловые потери в элементах нейтрализатора;

- разработана методика оценки эффективности способов и устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата.

На основе выполненных исследований в работе определены и выносятся на защиту следующие научные положения :

1. Теоретическое обоснование способов совершенствования процесса очистки ОГ дизелей и конструкций нейтрализаторов;

2. Математические модели процессов, протекающих в устройствах для термической и каталитической очистки ОГ при работе дизеля;

3. Экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализаторами ОГ дизелей;

4. Теоретические основы оптимизации основных параметров устройств для уменьшения токсичных выбросов и обоснование комплексного критерия эффективности каталитического нейтрализатора;

5. Методика оценки эффективности способов и устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата;

6. Результаты экспериментальных исследований разработанных нейтрализаторов отработавших газов дизелей.

Практическая ценность работы заключается в совершенствовании технологии очистки ОГ и в конструкции термических и термокаталитических нейтрализаторов-глушителей, которые позволяют снизить выбросы СО и СН на 60...70%, N0^. - на 35...40%, сажевых частиц - на 30...40% и отказаться

от использования штатного глушителя шума выпуска дизеля. Нейтрализаторы обладают малым (1,5...2,5%) газодинамическим сопротивлением и значительным (доЗОООм-ч) ресурсом службы. Применение их на мобильной технике позволит значительно уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду и выполнить действующие и перспективные нормы допустимых выбросов токсичных веществ.

Конструкции разработанных нейтрализаторов защищены патентами РФ №№2105165,2119065,2174184,2184249.

Разработанные математические модели процессов, протекающих в нейтрализаторах при работе дизелей, и предложенные теоретические основы оптимизации могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при создании современных антитоксичных устройств для мобильной техники с целью улучшения ее экологических параметров. Предложенный в работе комплексный критерий эффективности рабочего процесса нейтрализатора и методика оценки работы нейтрализатора на различных эксплуатационных режимах позволят оценить степень совершенства любых типов нейтрализаторов.

Предложены рекомендации по снижению вредных выбросов при эксплуатации мобильной техники, которые будут полезны для инженерно-технических работников.

Реализация результатов исследований. Экспериментальные нейтрализаторы, установленные на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82 и ДТ-75, прошли производственную проверку и приняты к внедрению в ряде хозяйств Саратовской области: ООО "Интеграл", 0 00 "Агро-МТС", ТОО "Ударник" Лысогорского района, 0 0 0 "Степная Нива" Перелюбского района, ТОО им.Кирова Калининского района, АО "Маяк" Федоровского района, ТОО имЛенина Татищевского района. За разработку и внедрение термокаталитических нейтрализаторов ОГ дизелей настоящая работа была отмечена дипломом Российской агропромышленной выставки "Золотая осень" (г.Москва, октябрь 2003 г., ВВЦ). Термокаталитические нейтрализаторы ТКН-2, а также разработанные рекомендации по малотоксичной эксплуатации дизельного автотранспорта одобрены и приняты Департаментом автомобильного транспорта Минтранса России к внедрению на дизельном грузовом автотранспорте.

Результаты исследований могут быть использованы на сельскохозяйственных предприятиях аграрно-промышленного комплекса (АПК) , научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке нейтрализаторов ОГ для любых типов дизелей, а также в учебном процессе вузов.

Результаты исследований включены в учебное пособие (с грифом УМО) "Методы и системы снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей" для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по специальности 311300 "Механизация сельского хозяйства", а также в монографию "Моделирование процессов и разработка технических средств и способов, повышающих экологическую безопасность

автотракторных двигателей" (Саратов, 2003 г.). Указанные издания используются в учебном процессе СГАУ им. Н.И.Вавилова при чтении курсов дисциплины "Тракторы и автомобили", курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова (1992-2003г.г.), на межгосударственных научно-технических семинарах "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ' (1993-2003г.г.), проводимых ИМЭСХ Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова, на. Международной научно-технической конференции "Поддержание и восстановление работоспособности транспортных средств" (г.Саратов, СГТУ, 1995г.), на заседании научно-технического совета Государственного комитета по охране окружающей среды (г.Саратов, 1997г.), на 3-й Международной конференции "Экология. Экологическое образование. Нелинейное мышление" (г.Воронеж, ВГУ, 1997г.), на 2-й Всероссийской конференции по проблемам газовой промышленности России (г.Москва, МГАНГ, 1997г.), на Российской научно-практической конференции, посвященной 200-летию Саратовской губернии "Экология, здоровье и природопользование"(г.Саратов, Саратовская государственная сельскохозяйственная академия, 1997г.), на Всероссийской конференции "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии"(г.Саратов, СГУ, 1997г.), на научно-технических конференциях СГТУ (г.Саратов, 1998-2002г.г.), на научной конференции, посвященной 275-летию Российской академии наук (г.Саратов, 1999г.), на Международной научно-технической конференции "Сельскому хозяйству - техническое обеспечение XXI века" (г.Москва, ВИМ, 2000г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию МГАУ им.В.П.Горячкина "Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики" (г.Москва, 2000г.),на Международном конгрессе "Автомобили и двигатели - новейшие достижения" (Германия,г.Аахен, 2000г.), на научно-технических конференциях "Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей" (г.Санкт-Петербург, СПбГАУ, 2002-2003г.г.), на научно-техническом совете Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (г.Тамбов, ВИИТиН, 2002-2003г.г.), на научной сессии Россельхозакадемии "Научно-технический прогресс в АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года" (г.Москва, ВВЦ, 2003 г.), на техническом совете Департамента автомобильного транспорта Министерства транспорта Российской Федерации (г.Москва, Минтранс России, 2004г.).

Результаты настоящей работы в виде натурных образцов разработанных нейтрализаторов-глушителей были представлены на выставке научных достижений Саратовской области, посвященной 275-летию Российской

академии наук (г.Саратов, 1999г.) и на выставке научных достижений АПК, посвященной научной сессии Россельхозакадемии "Научно-технический прогресс в АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года" (г.Москва, ВВЦ, 2003г.), где работа была отмечена дипломом министра сельского хозяйства Российской Федерации за разработку и внедрение термокаталитического нейтрализатора ОГ дизеля.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 59 работах, в том числе в монографии, учебном пособии с грифом УМО, 4 патентах. Из указанных работ 7 опубликованы в изданиях, поименованных в "Списке..." ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 30,8 печл., из них лично автору с учетом долевого участия в коллективных публикациях принадлежит 18,6 печл.

В работе использованы материалы исследований автора и результаты, полученные совместно с сотрудниками кафедры «Тракторы и автомобили»

СГАУ им. Н.И.Вавилова * .

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 381 странице машинописного текста, состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературы, и приложения, содержит 10 таблиц и 110 рисунков. Список литературы включает в себя 263 наименования, из них 29 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность исследований, их практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Постановка проблемы. Цель н задачи исследований"

на основе анализа научных работ сформированы научная проблема, цель и задачи исследований.

Проблеме повышения экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследователей. Большой вклад в направлении технической экологии внесли отечественные и зарубежные ученые: ИЛ.Варшавский, Ф.Ф.Магульский, В.АЛиханов, В.В.Горбунов, Р.И.Жегалин, А.М.Сайкин, В.Д.Дудышев, Н.Н.Патрахальцев, В.А.Звонов, П.ДЛупачев, А.В.Николаенко, Т.Ю.Салова, В.И.Смайлис, В.И.Панчишный, Г.Е.Эндрюс, М.Муссави, К.Хюго, В.Ф.Кайзер, Р.Брюк, С.Пишингер и др. В результате проведенных ими исследований опубликованы обширные материалы по количественному

В решении отдельных вопросов, в основном связанных с проведением экспериментальных исследований, принимали участие аспиранты, ныне кандидаты технических наук, В.ААмельченко, С.В.Истомин, М.Д.Сухиташвили, А.П.Гришин.

и качественному составу отработавших газов ДВС различных типов, обобщены данные по структуре и величине экологического ущерба, разработаны методы по снижению токсичности вредных выбросов ДВС, дана технико-экономическая оценка эффективности данных мероприятий.

Анализ проведенных исследований показал, что в настоящее время не разработан универсальный метод снижения токсичных выбросов и дымности ОГ дизелей. Меры по снижению токсичных выбросов путем изменения конструкции дизелей, применения специальных антитоксичных регулировок и альтернативных топлив дают определенный эффект, однако высокозатратны и, как правило, приводят к ухудшению мощностных и топливно-экономических показателей двигателей.

Подробный анализ работ многих авторов показал, что проведенные ими исследования не раскрывают до конца сущность процессов, протекающих при работе термических и каталитических нейтрализаторов ОГ ДВС. Поэтому создание эффективной конструкции нейтрализатора требует оптимизации его элементов на базе разработки и реализации современных динамических математических моделей, реально описывающих процессы в электротермокаталитическом нейтрализаторе (ЭТКН) при работе дизеля. В настоящее время также не разработан комплексный критерий оценки эффективности устройств для снижения токсичных выбросов дизелей, а также методика оценки эффективности таких устройств на различных режимах работы машинно-тракторного агрегата (МТА) в эксплуатации.

На основании проведенного анализа в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Проанализировать социально-экологические аспекты воздействия токсичных выбросов двигателей внутреннего сгорания на организм человека и окружающую среду, провести анализ существующих способов и устройств, снижающих вредные выбросы дизелей и обосновать пути совершенствования процесса очистки отработавших газов.

2. Разработать математические модели процессов, протекающих в устройствах для термической и каталитической очистки отработавших газов дизелей. Получить экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализаторами ОГ.

3. Разработать теоретические основы, позволяющие рассчитать оптимальные параметры устройств для уменьшения токсичных выбросов дизелей и обосновать комплексный критерий эффективности нейтрализатора.

4. Обосновать и разработать конструкции термических и каталитических нейтрализаторов-глушителей дизелей, повышающих эффективность очистки отработавших газов.

5. Разработать методику оценки эффективности устройств для снижения токсичных выбросов дизеля на различных режимах работы машинно-тракторного агрегата.

6. Провести стендовые и эксплуатационные исследования экспериментальных нейтрализаторов и дать экологическую и технико-экономическую оценку результатов испытаний.

Во второй главе "Общая методика инструктура исследований" на

основе поставленных в работе цели и задач обоснована и разработана программа и методика теоретических и экспериментальных исследований, выбрано необходимое оборудование.

Основу проводимых теоретических исследований составляет метод математического моделирования физических процессов в элементах термических, каталитических и термокаталитических нейтрализаторов. Одна из главных задач проводимых теоретических исследований заключалась в разработке общей структурной схемы моделируемой системы - нейтрализатора отработавших газов, которая описывает основные процессы, протекающие в нем, характерные как для термической так и каталитической очистки ОГ. Впоследствии математические модели процессов, заложенных в общей структурной схеме, дополнялись и видоизменялись из-за особенностей конкретных конструкций разработанных нейтрализаторов.

Математические модели, описывающие процессы, протекающие в нейтрализаторах, формировались в соответствии с основными законами и зависимостями газовой динамики, теории подобия, теории пограничного слоя и теории цепей.

Математические модели (ММ) газодинамического сопротивления элементов формируются на основе теории газодинамики пограничного слоя, теории гидравлики и на основе методов регрессии по экспериментальным данным. ММ динамики движения сажевых частиц в потоке ОГ за закручивающим устройством (ЗУ) разрабатывалась на основе теории динамики движения твердого тела, с учетом теории дисперсных частиц, в форме нелинейной системы дифференциальных уравнений.

Формирование оптимизационных математических моделей производилось в следующей последовательности:

- выбор принципов оптимальности;

- выделение значимых целей, их формализация и ранжирование;

- формирование критериев качества и оптимизации, целевой функции;

- выбор основных процессов в изучаемой системе;

- разработка ММ процессов, подлежащих оптимизации;

- выделение варьируемых переменных и параметров, а также ограничений (в форме равенств или неравенств);

- выбор или разработка алгоритма поиска оптимального решения методами линейного или нелинейного программирования (или с помощью разрабатываемого численного метода вычислительной математики).

Оптимизация исследуемой конструкции нейтрализатора производилась с целью выявления наилучших показателей очистки ОГ и эффективных

показателей работы дизеля. На основании проведенного анализа были выделены наиболее важные критерии качества работы нейтрализатора.

Экспериментальные исследования дизеля Д-240, оборудованного разработанными нейтрализаторами ОГ проводились в лаборатории испытаний двигателей кафедры "Тракторы и автомобили" ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ имени Н.И.Вавилова" в соответствии с ГОСТ 18509-88. Для испытаний применялся обкаточно-тормозной стенд КИ-5543 ГОСНИТИ с электрической машиной АКБ-82-443 мощностью 55 кВт, предназначенный для испытания двигателей типа Д-240, подключенный к системе отвода ОГ. Замеры производились по нагрузочным характеристикам и характеристикам холостого хода согласно ГОСТ 18509-88. Схема испытательного стенда приведена на рис. 1.

Дымность ОГ определялась с помощью дымомера СМОГ-1. Концентрация токсичных компонентов СО, NO, N02, NOA-, температура ОГ в, до и после ЭТКН, температура окружающего воздуха определялись с помощью высокоточного газоанализатора TESTO-350 (Германия), имеющего температурный зонд.

Перепад давления, которое создает ЭТКН, определялся с помощью U-образных манометров (пьезометров), путем замеров на входе и на выходе из ЭТКН. Часовой расход топлива определялся весовым способом с помощью прибора АИР-50, а расход воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, с помощью прибора, состоящего из дифманометра ДСС-712-М1 и диафрагмы ДКС 10-50-А/Б-П, соответствующих ГОСТ 26969-86.

Для измерения уровня шума при исследовании эффективности глушения шума выпуска нейтрализатора-глушителя на тракторе МТЗ-80 использовался измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2. Полученные результаты испытаний обрабатывались на основании известных методов математической обработки экспериментальных данных на ПЭВМ "Intel Pentium-Ill".

Третья глава"Теоретическое исследование и моделирование процессов, протекающих в нейтрализаторах для термической и каталитической очистки ОГ дизелей" посвящена разработке и реализации математических моделей процессов, определяющих эффективность работы нейтрализаторов и теоретическому обоснованию их конструкции.

Анализ положительных и отрицательных сторон термического и каталитического способа очистки ОГ потребовал их подробного теоретического изучения на основе математического моделирования процессов, протекающих в нейтрализаторах при работе дизеля и создания комбинированных устройств, сочетающих в себе положительные стороны того и другого способа очистки ОГ, т.е. термокаталитических нейтрализаторов (ТКН). Разработанные в результате теоретических исследований ТКН снабжены дополнительными устройствами, повышающими эффективность очистки ОГ. Основные этапы работы и их последовательность представлены на рис. 2.

Рис. 1. Функциональная схема испытательного стенда со специальным оборудованием и измерительными приборами для исследования нейтрализатора ОГ: ВМ - весы маятниковые; ЭН - электрическое нагрузочное устройство; ЭБМ - электрическая балансирная машина; ЭТ - электронный тахометр; РВ - расходомер воздуха; ДМ -дифференциальный манометр; ПИТ - потенциометрический измеритель температуры; ЗУ - закручивающее устройство; ЭТКН - исследуемый нейтрализатор ТК ОГ; D1,D2 -датчики давления ОГ; D3,D4 - датчики температуры; ПУ1 - пульт управления стендом; ПУ2 - пульт управления TESTO; УВО - управляющие воздействия оператора.

Рис. 2. Этапы разработки конструктивных схем нейтрализаторов

На первом этапе работы были выбраны схемы и разработаны конструкции термического (УСТ) и каталитического (КН) нейтрализаторов. Следующим шагом было теоретическое обоснование, выбор схемы и разработка конструкций ТКН (НОГД и ЭТКН).

Одна из главных задач проводимого исследования заключалась в разработке общей схемы моделируемой системы - нейтрализатора отработавших газов, которая описывает основные процессы, протекающие в нем, характерные как для термической, так и для каталитической очистки ОГ. Впоследствии математические модели процессов, заложенных в структурной схеме, дополнялись и видоизменялись, из-за особенностей конкретных конструкций разработанных нейтрализаторов.

В качестве основных в структурной схеме необходимо выделить следующие процессы: кинетику химических реакций, связанных с изменением концентрации СО, СН, КОх и сажи; тепло - и массообмен в конструкции; газодинамические процессы; сепарация и последующее выжигание сажи. Выбор указанных процессов обусловлен необходимостью совершенствования показателей очистки ОГ на всех режимах работы дизеля.

В процессе моделирования подмодели системы (рис.3) объединяются в одну общую модель, дающую целостное описание всей изучаемой системы. На схеме рассматриваемые процессы представлены соответствующими блоками. Выходные параметры определяются особенностями скоростных и нагрузочных режимов работы дизеля, особенностями МТА, взаимодействующего со средой (почвой, дорогой) и управляющих

воздействий оператора. Связи в структурной схеме описывают потоки энергии или вещества.

^НАГРЕВАТЕЛЬ*

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

ТЕПЛОМАССООБМЕН

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ВЫЖИГАНИЕ САЖИ

со2

02

а/2

Н,0

2 ш

е о о

н огд

Рис. 3. Структурная схема моделируемой системы

Тепловой баланс и теплоизоляция корпуса нейтрализатора

В результате протекания химических реакций каталитического окисления, дополнительного подвода тепла от электронагревателя и теплоизоляции корпуса, температура ОГ в реакторе нейтрализатора повышается. Структурная схема моделируемых процессов приведена на рис.4.

За основу модели была принята методика теплового расчета ДВС.

Рис.4. Тепловые потоки в нейтрализаторе ОГ дизеля (НОГД)

Количество теплоты Qi и Q3 на входе и на выходе из нейтрализатора можно определить по формуле:

Q1 = GtMiVlcpT1, 0)

Q2 = GtM2]x£pT2, (2)

где Gt - расход топлива двигателем, кг/с;

Mi, М2 - количество продуктов сгорания на входе и на выходе из нейтрализатора соответственно, моль/кг;

цср - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания, Дж/моль-К; - температура продуктов сгорания на входе и на выходе из нейтрализатора соответственно, К.

Количество теплоты, эквивалентное механическим потерям на трение ОГ о внутренние стенки нейтрализатора:

Qm = Ар Gor, (3)

где Ар - перепад давления в нейтрализаторе, Па; Gor - объемный расход ОГ, мэ/с. Тепловые потери в окружающую среду:

Qa„=XF(tcp-te), (4)

где X - коэффициент теплопередачи, Вт/м2-°С;

F- площадь теплоотдающей поверхности нейтрализатора, м2; - средняя температура ОГ, °С; - температура окружающего воздуха, °С. Потребную мощность электрического нагрева можно рассчитать по формуле:

Q™ = СрогМог (h - ti) у, (5)

где срог - удельная теплоемкость ОГ при постоянном давлении, Дж/кг-°С; Мог - массовый расход ОГ, кг/с;

tfr tj - температура ОГ на входе и на выходе из НОГД, °С; \|/ - поправочный коэффициент на нагрев встроенных деталей (vjz = 1,1...1,5).

Количество теплоты, выделяющееся при каталитическом превращении рассчитывается по формуле:

где cpi - теплоемкость i-ой компоненты смеси, Дж/кг-°С.

Уравнение теплового баланса нейтрализатора выражается следующим образом:

Qi-Q2 + QMn-Q<m + Q31,+ZAHi = 0, (7)

Для эффективного функционирования катализатора, реактор должен быть нагрет до температуры не ниже 2ОО...ЗОО°С. Поэтому корпус нейтрализатора должен быть надежно теплоизолирован. Кроме того, тепловая изоляция должна предельно снизить температуру внешних стенок для сокращения тепловой нагрузки на детали выпускной системы двигателя. Нейтрализаторы, разработанные автором данной работы имеют двойные стенки со слоем теплоизолирующего материала между ними.

Передача тепла через теплоизолирующий слой к внешней поверхности НОГД может быть определяться одним из трех механизмов теплопередачи: теплопроводностью (кондукцией), перемешиванием (конвекцией) и излучением (радиацией).

Тепловой поток через изоляцию определяется по следующей формуле:

Q = XF(tp-tcm), (8)

где X, - полный коэффициент теплопередачи, Вт/м2 -°С;

F - средняя площадь теплоотдающей поверхности, м2; tр — температура стенок реакционной камеры,; °С; tcm - температура внешних стенок НОГД, °С.

F = 2nlp(rp - rcJ / In (rcm / Гр), (9)

где - радиус реакционной камеры нейтрализатора, м; fem - радиус внешних стенок нейтрализатора, м; 1Р - длина реакционной камеры нейтрализатора, м. Общий коэффициент теплопередачи может быть рассчитан по формуле:

где - коэффициент теплопередачи теплопроводностью и

перемешиванием, Вт/м2 -°С;

Х„ - коэффициент теплопередачи излучением, Вт/м2 -°С.

Xmn=NuXor/s, (11)

где - число Нуссельта;

- коэффициент теплопроводности ОГ;

5 - толщина изоляции, м.

Кинетика химических реакций, протекающих в реакторе нейтрализатора ОТ дизеля

Количество токсичных выбросов дизеля определяется протеканием различных реакций образования оксидов азота и продуктов неполного сгорания (СО, СН, С). Данные реакции протекают как при движении ОГ по выпускному коллектору двигателя, так и в процессе нейтрализации в реакторе нейтрализатора. Условия протекания таких реакций можно изучить на основе тщательного термодинамического анализа.

В нейтрализаторе отработавших газов дизеля (НОГД) возможно протекание химических реакций, приведенных в табл.1.

Все рассмотренные в табл.1 реакции являются экзотермическими вследствие первого закона термодинамики:

(13)

где Qp - теплота, выделяемая при реакции, Дж/моль; АН - тепловой эффект реакции, Дж/моль.

Таблица 1

_Химические реакции в НОГД_

реакция ЛН°298» кДж/моль АО°29Е, КДж/моль АС°573, КДж/моль кр(573)

СО+ 1/202 = С02 -282,4 -257,3 -233,9 2,5-1021

N0= 1Ш2+ 1/202 -90,4 -84,1 -78,2 1,4-107

С+ N0 = 002+ 1/2Ы3 -373,6 -341,8 -312,5 3,5-1028

СЕ, + 4Ы0 = С02 + 2Н20+2Ы2 -1164,0 -1149,0 -1134,0 -

СН4 + 202 = С02 + 2Н20 -801,2 -800,8 -800,4 -

с + о2 = С02 392,9 -394,6 -395,8 1,6-1036

Ы02 =1/2Ы2 + 02 -33,5 -51,5 -68 1,7-106

2СО + N0? = 2С02 + 1/2Ы3 -599,1 -568,2 -593,3 -

В результате экзотермических реакций, протекающих на поверхности катализатора, происходит превращение токсичных компонентов в нетоксичные и малотоксичные компоненты. Процессы такого каталитического превращения характеризуются заметным тепловым эффектом.

Тепловой эффект реакции рассчитывается по уравнению:

(11пкр/(1Т=М{/Шг,

(14)

где - константа химического равновесия;

Т- температура реакции, К;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль-К.

Константа равновесия является функцией температуры.

С повышением температуры растет и скорость протекающих реакций в соответствии с законом Аррениуса:

(15)

где ку, - константа скорости реакции в единице объема;

ку,о - исходная константа скорости реакции в единице объема;

Е - энергия активации, Дж.

Время пребывания (контакта) х„ объема газов, равного объему V катализатора:

т„ = ЗбОО/У, (16)

Чем меньше время пребывания, и, соответственно, выше скорость прохождения ОГ сквозь слой засыпки, тем большее количество газа по объему может быть обработано на катализаторе в единицу времени.

При относительно невысоких температурах скорость процесса на катализаторе зависит от концентрации реагирующих компонентов. Кинетика окисления оксида углерода описывается следующим образом:

(17)

где - константа реакций окисления оксида углерода.

Константа , определяется в первую очередь природой катализатора, влагосодержанием и в меньшей степени концентрацией углеводородов в реакционной смеси, которые влияют на адсорбцию реагентов на поверхности катализатора. Катализаторы на основе переходных металлов менее чувствительны к влаге и углеводородам в потоке ОГ, чем платино-палладиевые катализаторы. В разработанных нейтрализаторах использовался никельсодержащий катализатор тройного действия (т.е. эффективно снижающий выброс основных токсичных веществ), не содержащий драгоценных металлов, созданный в НИИ химии Саратовского государственного университета (патент РФ №2162011).

Скорость окисления углеводородов:

где к2 - константа реакций окисления углеводородов.

Для достижения максимальной скорости процесса необходимо увеличить температуру за счет дополнительного подвода тепла (например, на режимах малой нагрузки двигателя или холостого хода).

Газодинамические процессы в нейтрализаторе ОТ дизеля

Определяющим фактором рационального проектирования конструкции является минимизация газодинамического сопротивления, т.к. газодинамические процессы в нейтрализаторе определяют величину противодавления (Др) при выпуске ОГ, что существенно ухудшает процесс газообмена в двигателе, увеличивает коэффициент остаточных газов, и, как следствие, ухудшает протекание процессов смесеобразования и сгорания. В результате ухудшаются мощностные и топливно-экономические показатели двигателя и увеличивается содержание сажи в ОГ.

Перепад давления в нейтрализаторе определяется по формуле:

Др=4р<о2/2,

(19)

где

\ - коэффициент газодинамического сопротивления НОГД; р — плотность ОГ, кг/мЗ; О — скорость потока ОГ, м/с.

где Ке - число Рейнольдса

а и q - константы, определяемые по экспериментальным данным.

Величина полного коэффициента газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализатором (на примере НОГД - схема на Рис.5), с учетом основных элементов конструкции, при заданных геометрических параметрах может быть представлена в следующем виде:

(20)

где индексы Д,Б,С,3,С,К - означают соответственно зоны диффузора (расширяющаяся часть), блока концентрических теплоотражающих экранов, обеспечивающих тепловое экранирование и, соответственно, снижение тепловых потерь из реактора нейтрализатора, сеток, разделяющих зоны, засыпки катализатора, конфузора (сужение в концевой части).

Потери давления при внезапном расширении сечения даже при равномерном поле скоростей очень велики и тем значительнее, чем больше степень расширения потока. Специально для плавного перехода от меньшего сечения трубы (канала) к большему (преобразования кинетической энергии потока в энергию давления) с минимальными потерями полного давления и необходим плавно расширяющийся участок - диффузор (рис.6).

Общие потери давления в диффузоре можно представить в виде суммы:

Ара = АРтр + АРрасш, где Артр - потери на трение ОГ о стенки, Па;

Арраои - потери на расширение потока ОГ, Па.

(21)

Рис.6. Геометрические параметры диффузора 18

Коэффициент газодинамического сопротивления (потерь) диффузора представляет собой отношение потерянного давления к скоростному давлению в узком сечении:

^д = Ард/ (р®02/2) = + ^раоц, (22)

где ©о - начальная скорость потока ОГ, м/с;

- коэффициент сопротивления трения диффузора; \расш - коэффициент сопротивления расширения диффузора. Коэффициент сопротивления трения диффузора:

^тр^Артр/(р(й02/2)=Х(1-1/п^2/85тад/2, (23)

где X. - коэффициент сопротивления трения единицы длины диффузора и определяется в зависимости от числа Яе и относительной шероховатости стенок Д по соответствующим кривым;

- степень расширения диффузора.

Переход от большего сечения к меньшему через плавно сужающийся участок - конфузор - также сопровождается сравнительно большими невосполнимыми потерями полного давления. Коэффициент сопротивления конфузора с прямолинейными образующими (рис.7) зависит от угла сужения ак и степени сужения пк ~ / а при малых числах Рейнольдса также и от Яв.

Чем больше угол а и меньше им тем значительнее отрыв потока от стенок и больше сопротивление конфузора. По длине сужающегося участка также имеют место потери на трение.

Общий коэффициент сопротивления конфузора равен:

Ъ=Арк/ (р&о2 / 2) = + \тр, (24)

Коэффициент местного сопротивления конфузора:

Ъ, = Дрм/(ра>02/2) = - 0,0125 пк4 + 0,0224 пк3 - 0,00723 пк2 + + 0,00444 пк - 0,00745(ар3 - 2кс1р2 - 10(Хр), (25)

где ар = 0,01745 а* рад, а,в°;

с1р - диаметр реактора НОГД, м.

Коэффициент сопротивления трения конфузора:

\тр = ДРтр / (ра>о/2) =Х(1- 1/п/ / 8 «иа,/2, (26)

В пределах 10 < ак < 40° общий коэффициент сопротивления конфузора с прямолинейными образующими имеет минимум при Яв £ ](/, остается практически постоянным и равным ¡;» 0,05.

При проектировании каталитических нейтрализаторов одной из основных задач является определение длины каталитического слоя, через который проходят ОГ в нейтрализаторе, т.к. каталитический блок оказывает наибольшее газодинамическое сопротивление среди всех элементов конструкции нейтрализатора.

Если пренебречь влиянием условий входа и выхода, шероховатостью поверхности и сжимаемостью газа, то соотношение между коэффициентом трения /и падением давления Ар может быть выражено в виде:

Ьртр = 4/(рит2)1/В = 2/ит21/рО, (27)

где I - длина, на которой давление падает на величину Ар, м; Б - эквивалентный гидравлический диаметр трубы, м; ит - средняя скорость потока, м/с; р - плотность ОГ, кг/мэ;

Коэффициент трения определяется из следующего выражения:

/=2тст/рит2 =/(Ке), (28)

где - касательное напряжение (сила трения на единицу поверхности) на

поверхности, Н/м2.

Сопротивление активной зоны нейтрализатора (в качестве одного из вариантов рассмотрен случай использования гранулированного катализатора) можно вычислить по формуле:

Ap=fc(Svl/£3)Gs2/2q2p, (29)

где fc - коэффициент местного сопротивления;

Sv - относительная поверхность катализатора, имеющего единичный объем (удельная поверхность гранул);

- характерный размер (длина слоя катализатора), м;

- величина порозности слоя катализатора; Gj- - расход ОГ, кг/с;

- поперечное сечение потока газов (трубы), м; р - средняя плотность ОГ, кг/м3.

Удельная поверхность гранул определяется по выражению:

Sv = 6(l-z)/dK, (30)

где - диаметр отдельной гранулы, м.

fc = 2Apdk/pu4 =f(IQ, (31)

Слой катализатора ограничивается подвижной и неподвижной решетками (сетками), поэтому в расчет общих газодинамических потерь должны входить и коэффициенты сопротивления сеток, определяемые по формуле:

Imp = kc(l- F,/Ft)2 + (1+Fi/FJ2, (32)

где - коэффициент степени загрязнения сетки;

- живое сечение сетки (площадь поперечного сечения отверстий сетки), м2;

- сечение трубы (площадь канала за отверстием), м2.

После подстановки выражений, определяющих соответствующие слагаемые полного газодинамического сопротивления нейтрализатора выражение (20) примет вид:

\ = X (1 -1 / пд)2 / 8 s in а /2 + XIZ [1/D, ((2 D,-s)/ (2 (1 -s / D.) + + (s/D,)2 (I + I/In (1-s/D,)) + 2(kc3 (1-F,/Frf + (1 + F,/FJ2) + +fc (S„ l/г3) G//2<fp- 0,0125 nK4 + 0,0224 nK3- 0,00723 nK2 + +0,00444 nK-0,00745(aps - 2nd/ - 10ap) + 1(1- 1/nJ2 /8 sina/2, (33)

Электротермокаталитический нейтрализатор ОГдизеля (ЭТКН) с закручивающим устройством лопаточного типа.

Анализ последних научных публикаций, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором, показали, что термокаталитические нейтрализаторы должны быть снабжены дополнительными устройствами, повышающими эффективность очистки ОГ. В результате была разработана конструкция электротермокаталитического нейтрализатора ЭТКН (патент РФ2184249), снабженного устройством для закручивания потока ОГ (ЗУ) с целью увеличения времени пребывания токсичных компонентов в реакторе нейтрализатора и сепарации сажевых частиц с последующим их электровыжиганием.

Для проведения математического моделирования процессов, протекающих в ЭТКН при работе дизеля, была разработана функциональная схема (рис.8), включающая в себя пять последовательно связанных между собой зон: кольцевой диффузор (КД); закручивающее устройство (ЗУ); рециркуляционная зона (РЗ); носитель катализатора (НК), конфузор (КФ).

Рис.8. Функциональная схема для моделирования процессов в ЭТКН:

КД - кольцевой диффузор; ЗУ - устройство закрутки потока ОГ; Р З -рециркуляционная зона; НК - зона с носителем катализатора; КФ -конфузор; ЭН - электрическое нагревательное устройство; R -газодинамическое сопротивление; F - химические процессы; q - тепловые потоки.

Зависимость времени пребывания частиц в слое катализатора от угла установки лопаток ( а) и угла поворота потока ( в) за ЗУ имеет следующий вид:

(34)

(35)

где

- угол поворота потока за ЗУ, град; - угол установки лопаток ЗУ, град; Бл - расстояние между лопатками (шаг установки лопаток), м; Ъ„ - длина хорды лопатки, м;

т - время пребывания частиц ТК в слое катализатора без ЗУ, с. При сохранении показателей степени очистки (времени пребывания) с увеличением угла наклона лопаток можно уменьшить длину цилиндрического слоя катализатора на следующую величину:

А£ = 1-(\-cosd),

(36)

Это снижает массу используемого катализатора и способствует снижению стоимости блока с катализатором.

Для изучения движения и сепарации сажевых частиц после ЗУ была использована математическая модель (ММ) в виде нелинейного дифференциального уравнения движения, составленная на основании второго закона Ньютона:

тч-с1\Уск = Сх-£ (\у - V,)2 + + шч-Я-юц2,

(37)

где - скорость потока ОГ, м/с

- скорость сажевой частицы, м/с Сделав допущение, что все сажевые частицы имеют сферическую форму, рассчитаем массу частицы:

Шч = р-Л(1'/6,

(38)

где с1ч - диаметр частицы, м; р - плотность сажи кг/м\

Площадь диаметрального сечения сферической частицы -Для шара коэффициент (лобового) сопротивления определяется по формуле Стокса:

Сх = 24/Ле,

(39)

где Яе = 2-г,-Уч/у - число Рейнольдса;

Гч — (У2 - радиус частицы, м;

V - коэффициент кинематической вязкости ОГ, м2 /с.

В области больших чисел Рейнольдса в расчетах можно применить формулу Сх = С-Ке": в диапазоне Яе = 10... 1000 коэффициент С = 12,5 и п = 0,5, если Яе > 1000, то п = 0 и Сх = 0,48.

Спроектируем векторные составляющие уравнения динамики движения сажевой частицы на координатные оси (х,у и z) декартовой системы координат (ось симметрии ЭКТН расположена в горизонтальной плоскости). Получим систему дифференциальных уравнений:

т^У^ЛК = СХ Г (\уу - Учу)2 + /Я - т^,

тч-<1Учг/ск = - V«)2 + тч -ч/и /Л,

(40)

(41)

(42)

где У,,х, УЧ¥, Уч2 - проекции вектора скорости частицы V на оси х,у и z, 'И'*, wy, wz - проекции вектора скорости потока ОГ w на оси х,у и z.

проекции вектора тангенциальной скорости вращения потока

ОГ Wt на оси у и z.

Для оценки динамики изменения во времени координат частиц и мгновенных скоростей их движения полученная система дифференциальных уравнений интегрируются с использованием численных методов решения.

Для изучения диффузии и кинетики химических реакций в термической и каталитической зонах ЭТКН была использована двухпараметрическая диффузионная математическая модель. В этой модели учитывается перенос вещества и тепла в продольном и радиальном направлениях, поэтому модель характеризуется коэффициентами продольной и радиальной диффузии и теплопроводности. При этом делаются следующие допущения: имеется цилиндрическая симметрия; профиль скорости плоский; коэффициенты

- не зависят от координат расчетной точки по оси г и входа а также от температуры Т; перепад давления в слое незначителен.

Материальный баланс по 1-му компоненту для стационарного режима:

82С1 ' 8\г

д г т д. д.

(43)

где С, - концентрация 1-ой ТК в ОГ, ррт (частиц на миллион); - длина и радиус слоя, м;

- эффективные коэффициенты продольной и поперечной диффузии выражаются как функции критерия Пекле (отношение конвективного переноса к диффузионному).

Реь = У£ШьРея = Уа/Ок,Реь = 2, (44)

Рассмотренное диффузионное уравнение имеет решение при допущении об условиях изотермичности режима работы во всех сечениях

слоя носителя катализатора. Тогда зависимость показателя степени очистки (К) на выходе ЭТКН от температуры ОГ (Тог) и времени пребывания ОГ в реакторе нейтрализатора (т) можно представить следующим уравнением:

К = 1-4 Ч/((1+С1)2-ехр(-К (1-Ч))-(1-ч)2-ехр(-Ы (1+Ч))), (45)

где 4 = ^(1 +2-т-к/М);

к = к0-ехр(Ь,/(с1(Т+1)));

т - время пребывания в рабочих зонах ЭТКН, с;

к - скорость химической реакции каталитического процесса окисления; к„ - константа скорости химической реакции; Т - температура ОГ, °С;

N = Ре/2 - параметр ММ, определяющий эффективную диффузию процесса и число Пекле (Ре).

Результаты расчета представлены на рис. 9.

О 400

Рис.9. Зависимость степени очистки (К) ОГ в ЭТКН от температуры Т К ОГ и времени пребывания ОГ в реакторе т,с (расчет произведен по математической модели). Тепловые потоки, а также распределение температур в ЭТКН на установившемся режиме работы дизеля Д-240 определялось на основе разработки математической модели (ММ), которая базировалась на балансе потоков тепла, представленном на функциональной схеме ЭТКН (рис.8).

Двухпараметрическая ММ теплопередачи для каждой локальной точки с координатами может быть представлена в следующем виде:

где Т- температура, К;

<1Н, - тепловой эффект ьтой реакции, Вт/кмоль;

Аь» Аи - эффективные коэффициенты продольной и радиальной теплопроводности (Вт/м-град);

г, 1 - продольная и радиальная координаты, м.

Для исследования динамики изменения температур в сечении закручивающего устройства (ЗУ) в любой момент времени после пуска двигателя и на установившемся режиме использован метод конечных элементов (МКЭ), который-позволяет с высокой точностью определить температурное состояние в деталях любой конфигурации. Температуру в любой выбранной точке исследуемой области легко оценить по степени затемнения в соответствии с имеющейся температурной шкалой.

На рис.10 и 11 показано распределение температур через 100с. (программа позволяет следить за изменением температур в режиме реального времени) и на установившемся режиме.

Т,К

О -0.5

Рис.10. Распределение мгновенных значений температур (Т) в сечении ЗУ ЭТКН через 100 с после пуска дизеля Д-240 (в переходном процессе), на горизонтальных осях - размеры ЗУ,

т,к

т,к

480 460 440 420 400 380 360

Рис.11. Распределение температур (Т) в сечении ЗУ ЭТКН дизеля Д-240 (на установившемся режиме), на горизонтальных осях - размеры ЗУ, 10 м.

Результаты решения уравнений ММ теплопередачи представлены на рис.12 графиками изотерм и равных значений градиентов температур в локальных расчетных точках всех элементов ЭТКН.

В четвертой главе "Теоретические основы расчетно-экспериментальной оптимизации параметров устройств для уменьшения токсичных выбросов дизелей" изложены разработанные методики оптимизации основных параметров нейтрализаторов и оценки их эффективности в эксплуатации. Сформулирован комплексный критерий эффективности нейтрализатора ОГ.

Одним из наиболее важных критериев эффективности является стоимостной критерий, определяющий суммарные затраты S, руб. на производство и эксплуатацию нейтрализатора:

S^np+Sj+S^o, (47)

где «9Пр - производственные затраты, руб; S3 - эксплуатационные затраты, руб.; S3K0- экологические выплаты, руб.

С учетом различных скоростных и нагрузочных режимов работы дизеля сумма затрат равна:

где т, п - индексы, определяющие соответственно нагрузочные и скоростные режимы двигателя, а - их количество.

Тогда процедура поиска экстремума от S состоит в минимизации общих затрат:

extr(S) -> min(<S).

Определим составляющие суммы общих затрат S.

Затраты на производство нейтрализатора:

S„p =a„Z,F, ^неучт, (49)

где - приведенные затраты на поверхности конструкции, руб./м2; F, — поверхность i'-ro элемента конструкции, м2; ^иеучт, -неучтенные затраты, руб.

Затраты на эксплуатацию, связанные с увеличением расхода топлива дизелем из-за роста противодавления в выпускной системе и работой электронагревателя для выжигания сажи:

где -приведенные затраты на топливо, отнесенные к затрачиваемой мощности за 1 ч работы, руб./кВт-ч; Арт,л - перепад давления в нейтрализаторе (разница давлений на входе и выходе) на нагрузочных и

скоростных режимах работы дизеля, МПа; - расход ОГ на

соответствующих нагрузочных и скоростных режимах работы дизеля, л/с; Qэл -мощность, потребляемая электронагревателем для выжигания сажи, кВт; - продолжительность работы, ч; 5нсу1ГГ 2 - неучтенные затраты, руб.

Экологические выплаты:

где - количество /-го токсичного компонента ОГ на выходе из

нейтрализатора, кг; - стоимость оплаты за выброс /-го токсичного компонента ОГ дизеля в единицу времени, руб./кгч; (т„- время работы, ч;

- неучтенные затраты, руб.

Экстремум (минимум) целевой функции определяется на ПЭВМ градиентным методом наискорейшего спуска.

На рис.13 и 14 приведены результаты оптимизации основных параметров на примере термического нейтрализатора (УСТ).

Можно видеть, что в результате проведенных на ПЭВМ расчетов получены следующие оптимальные размеры УСТ: диаметр циклона -0,16м; длина циклона Ь - 0,25 м

Предложенная методика параметрической оптимизации по стоимостному критерию (минимизация производственных и эксплуатационных затрат, а также экологических выплат) позволяет определить основные параметры нейтрализатора, однако не учитывает потери тепла через корпус нейтрализатора, в то время как температура в реакционной камере в значительной степени влияет на характер протекания химических реакций и, в конечном счете, на степень очистки ОГ от токсичных компонентов.

В современных нейтрализаторах отработавших газов (ОГ) ДВС осуществляется очистка по нескольким токсичным компонентам (ТК). Поэтому в математической модели оптимизационной задачи, в критерии эффективности нейтрализатора должен присутствовать обобщенный показатель эффективности очистки, учитывающий нейтрализацию каждого из рассматриваемых токсичных компонентов.

Сформировать обобщенный показатель степени очистки можно на основе принципа приведения токсичности каждого из компонентов к одному из них, например к оксиду углерода. Для учета суммарной токсичности используются коэффициенты относительной степени токсичности (значимости) каждого i - го компонента из всех рассматриваемых по отношению к оксиду углерода (СО). Таким образом для СО этот коэффициент равен ; для оксидов азота для сажи

После умножения этих коэффициентов на показатели степени очистки соответствующих компонентов, полученные при стендовых

Рйс. 13. Зависимость общих затрат 5 от диаметра Д, и длины Ь циклона УСТ

Рис.14. Оптимальное соотношение диаметра и длины циклона УСТ

испытаниях дизеля с нейтрализатором, появляется возможность их суммирования, для определения обобщенного показателя степени очистки, с учетом всех рассматриваемых токсичных компонентов в ОГ:

к=2аК. (52)

Тогда, при рассмотрении в ОГ оксидов углерода (СО), оксидов азота (N0^ и сажи (С), обобщенный показатель степени очистки, примет следующий вид:

к = ЭеоК«, + аЖ)хКЬЮх+ ЭсКс (53)

При варьировании значений переменных в оптимизационной задаче, оценивается максимум по К и минимум по суммарной мощности газодинамических и тепловых потерь в нейтрализаторе Тогда, при

определении минимума целевой функции, формирующегося сверткой нескольких критериев оптимальности в один критерий эффективности, суммарная мощность потерь должна, располагаться в числителе

простой дроби, а обобщенный показатель степени очистки К - в ее знаменателе. Таким образом, выражение для примет вид:

«>--

(54)

Очевидно, что чем меньше значение коэффициента Кэ, тем совершеннее (эффективнее) разработанная конструкция нейтрализатора, т.е. тем меньше суммарная мощность газодинамических и тепловых потерь, приходящаяся на единицу показателя степени очистки отработавших газов К. Учитывая выражение (53) для определения К, критерий эффективности (целевая функция) примет следующий вид:

(55)

Кэ =

а со К со "I" атхКцох

+ асКс

Полученное математическое выражение критерия эффективности удобно исследовать, применяя численные методы.

Таким образом, разработанный комплексный критерий эффективности учитывает показатели очистки ОГ (по саже, СО), газодинамические

и тепловые потери в элементах нейтрализатора и позволяет проводить сравнение и совершенствование конструкций различных нейтрализаторов ОГ дизелей.

На рис.15 представлен трехмерный график зависимости коэффициента Кэ от угла установки а лопаток ЗУ и диаметра корпуса ЭТКН, на Рис.16 -горизонтальная проекция трехмерного графика, на котором можно видеть зону оптимальных значений а и й, м, равных а = 28,2° и й = 0,13 м. Сравнение с результатами, полученными при использовании предыдущей методики показало, что при использовании разработанного коэффициента эффективности К, точность оптимизации параметров возросла на 10... 15%.

Рис.15. Влияние на критерий эффективности (Кэ) ЭТКН диаметра корпуса (ё) нейтрализатора и угла установки лопаток ЗУ (а).

Рис.16. Зависимость равных значений критерия эффективности (Кэ) ЭТКН от диаметра корпуса ё и угла а0 установки лопаток ЗУ.

Оценить эффективность устройств для снижения токсичных выбросов в условиях эксплуатации можно по имеющимся данным годовой загрузки (времени работы ) трактора в составе машинно-тракторного агрегата (МТА) и результатам стендовых испытаний его двигателя на различных скоростных и нагрузочных режимах.

Исходные данные по загрузке трактора на различных сельскохозяйственных операциях в течение года (на примере трактора МТЗ-80) получены с учетом рекомендаций по эксплуатации машинно-тракторного парка, а также исследований, проведенных автором. В результате, были построены гистограммы годовой загрузки (частоты наработки) трактора МТЗ-80 с сельскохозяйственными агрегатами по нагрузочным и скоростным

режимам (т.е. в функции от Ne и иР)

Общее время, необходимое для выполнения всех заданных операций, определяется из следующего выражения:

годЛгеир

(56)

На основании полученных гистограмм был построен трехмерный график зависимости годовой загрузки машинно-тракторного агрегата. (МТА) от эффективной мощности двигателя Л^ и рабочей скорости агрегата ир (Рис. 17).

В задачах согласования рабочего процесса дизеля и разрабатываемого нейтрализатора требуется переход к переменным: крутящему моменту и частоте, вращения коленчатого вала двигателя пдв. Переход к новым переменным можно осуществить по формулам (57) и (58):

е 9550

(57)

При условии, что муфта сцепления и ведущие колеса трактора не буксуют, можно записать:

°'377*-"",км/ч

(58)

где - радиус качения ведущего колеса, м; - передаточное число трансмиссии трактора на рабочей передаче.

.... ..»ЦлОНАЛЬНЛЯ 1 БИБЛИОТЕКА | С Петербург } 03 МО акт !

Рис.17. Годовая загрузка МТА на различных режимах

В эксплуатации режимы работы коробки перемены передач МТА, определяющие передаточные числа трансмиссии трактора /„ являются также случайными переменными.

На основании данных по реальной годовой загрузке трактора МТЗ-80 в условиях эксплуатации составлена зависимость общего времени работы трактора с сельскохозяйственными агрегатами на каждой передаче в процентах от общего времени работы за год

Тогда общее время работы МТА на каждом из выбранных скоростных и нагрузочных режимов за год можно выразить через дизеля:

/

ГОДЛ/Я

п

дв,

)

1=1

(59)

Вычисление этих функций было выполнено по стандартным прикладным программам на алгоритмическом языке FORTRAN на ПЭВМ.

На основании результатов стендовых испытаний тракторного дизеля с учетом годовой загрузки трактора МТЗ-80, агрегатированного с различными сельскохозяйственными машинами, могут быть построены трехмерные графики годового выброса токсичных компонентов МТА в зависимости от момента и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Для этого годовой выброс /-го токсичного компонента в ОГ может быть рассчитан по формуле:

где С1тя - концентрация 1-го компонента в ОГ на соответствующих нагрузочном и скоростном режимах работы дизеля, ррт (частиц на миллион); Л/0Гм - массовый расход ОГ на соответствующих нагрузочном и

скоростном режимах работы дизеля, кг/ч.

На Рис. 18 представлен суммарный годовой выброс трех компонентов: СО, СН и сажи в зависимости от различных скоростных и нагрузочных режимов работы дизеля МТА с УСТ и без него. Из Рис.18 видно, что снижение токсичных выбросов дизеля Д-240 при использовании УСТ наблюдается во всем диапазоне загрузки двигателя, а также при различной частоте вращения коленчатого вала. Однако, можно видеть, что эффективность работы УСТ зависит от конкретного режима работы дизеля. Наибольшей эффективностью устройство обладает на режимах, близких к номинальному (Мш= 240 Н-м).

Рис. 18. Суммарный годовой выброс токсичных веществ на различных скоростных и нагрузочных режимах работы дизеля МТА

Предлагаемая автором данной диссертации методика оценки эффективности различных технических средств, снижающих токсичные выбросы ДВС, позволяет на основании характеристик токсичности, снятых с двигателя, работающего на лабораторном стенде, получить данные по токсичности МТА в условиях реальной эксплуатации, т.е. при различных сочетаниях момента и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Таким образом, с помощью предлагаемой методики можно моделировать условия, близкие к реальной эксплуатации МТА, и использовать ее при разработке новых методов и средств очистки ОГ ДВС.

В пятой главе "Результаты экспериментальных исследований"

представлены материалы экспериментальной проверки характеристик разработанных нейтрализаторов при испытаниях дизелей на стенде и в эксплуатации. На рис.19 представлена нагрузочная характеристика на которой показаны графики изменения величины противодавления Др, часового расхода топлива и коэффициента избытка воздуха дизеля Д-240 с различными экспериментальными нейтрализаторами.

Рис.19. Изменение часового расхода топлива коэффициента избытка

воздуха ( ) и перепада давления от

эффективной мощности (N6) при работе дизеля Д-240 по нагрузочной характеристике (п= 1800 мин"1).

На рис.20 приведена нагрузочная характеристика дизеля Д-240 на которой показано изменение концентрации оксидов углерода и азота при изменении загрузки двигателя. Можно видеть, что электротермокаталитический нейтрализатор (ЭТКН) эффективно снижает выброс данных токсичных компонентов, однако степень очистки зависит от нагрузочного режима.

<1> Рио,

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

10 20 30 40 N6, кВт

Рис.20 Изменение концентрации оксидов углерода Ссо и азота Сцо, Сио2> Очох ОГ дизеля Д-240 при работе по нагрузочной характеристике (п = 1800 мин-1): 1- на входе, 2 - на выходе из ЭТКН.

На рис.21 представлена зависимость степени очистки отработавших газов от и СО от температуры ОГ при установке НОГД на дизеле Д-240

(п=1800 ). При увеличении нагрузки температура повышается, что

способствует образованию однако, при этом, благодаря более

эффективной работе катализатора при повышенных температурах, процент очистки увеличивается. При дальнейшем росте температуры коэффициент очистки падает ввиду термического характера образования а также

тому, что температурные показатели работы катализатора стабилизируются. Очистка от оксида углерода (СО) с ростом температуры улучшается ввиду более полного его выгорания.

В целом, в результате проведенных исследований установлено, что разработанные нейтрализаторы ОГ (КН, УСТ, НОГД, ЭТКН ) обеспечивают эффективное снижение выбросов токсичных веществ с ОГ дизеля. Степень

очистки по основным ТК составляет в среднем: СО - на 60____70%, N0X - на

35....40%, сажевых частиц - на 30. ....40%. Причем наиболее эффективными являются нейтрализаторы НОГД и ЭТКН, обеспечивающие как термическую так и каталитическую очистку отработавших газов и оснащенные тепловыми экранами и устройствами для закручивания потока ОГ, сепарации и выжигания сажи.

Исследования уровня шума, создаваемого двигателем трактора МТЗ-80 (рис.22) показали, что его снижение при использовании нейтрализатора ЭТКН по сравнению со штатным глушителем составило в среднем 6...7%. Таким образом, нейтрализатор может быть установлен на двигатель вместо штатного глушителя шума выпуска и эффективно выполнять его роль.

Поскольку нейтрализатор заменяет штатный глушитель, создающий противодавление на выхлопе 4-5 кПа, снижение мощности двигателя не превышает 1,5...2,5%, что практически не сказывается на эксплуатационных показателях тракторного агрегата.

Погрешность теоретического расчета противодавления ( р) по сравнению с его величиной, замеренной экспериментально, составило не более 5....7%.

Рис.22. Результаты измерения уровня шума дизеля Д-240 с ЭТКН и сравнение их с результатами измерения уровня шума при использовании штатного глушителя

В тестой главе "Внедрение результатов исследований в производство и их технико-экономическая и экологическая оценка" рассчитана величина снижения экологического ущерба при установке нейтрализаторов отработавших газов и приведены результаты внедрения разработанных технологий в производство.

Экономическая эффективность от использования разработанных нейтрализаторов определяется величиной снижения экологического ущерба, который определяется выплатами предприятий за выброс токсичных веществ в атмосферу.

Системой стандартов РФ в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов установлены основные нормативы платы предприятий за выбросы вредных веществ, лимиты массы выброса вредных

веществ, а также предельно-допустимые нормы выброса вредных веществ, указанные в экологическом паспорте предприятия.

С учетом вышеизложенного, на основании типовой методики рассчитан годовой экономический эффект от оборудования дизеля Д-240 трактора МТЗ-80 нейтрализатором-глушителем ЭТКН, который составил 5135 рублей на один трактор в год.

Экспериментальные нейтрализаторы, установленные на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82 и ДТ-75М прошли производственную проверку и приняты к внедрению в 7 хозяйствах Саратовской области.

За разработку и внедрение термокаталитических нейтрализаторов ОГ дизелей настоящая работа была отмечена дипломом Российской агропромышленной выставки "Золотая осень" (г.Москва, октябрь 2003г., ВВЦ). Термокаталитические нейтрализаторы ТКН-2, а также разработанные рекомендации по малотоксичной эксплуатации дизельного автотранспорта одобрены и приняты Департаментом автомобильного транспорта Минтранса России к внедрению на дизельном грузовом автотранспорте (автомобили "Бычок", МАЗ, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, на которых установлены различные модификации двигателя Д-240).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ социально-экологических аспектов воздействия выбросов ДВС показал, что загрязнение атмосферы вредными веществами, выделяемыми отработавшими газами достигло масштабов, значительно превышающих допустимые экологические нагрузки. Автотракторная техника выделяет около 60% всех токсичных выбросов в атмосферу. Изучение современных способов уменьшения токсичных выбросов дизелей показало, что наиболее эффективным и экономически целесообразным является применение термокаталитических нейтрализаторов, оснащенных устройствами для сепарации сажи и ее последующего выжигания.

2. Разработаны математические модели, комплексно описывающие газодинамические, химические и тепловые процессы в нейтрализаторах, обоснованы схемы и разработаны конструкции нейтрализаторов-глушителей УСТ, КН, НОГД, ЭТКН, повышающих эффективность очистки отработавших газов дизелей, защищенные патентами РФ№№2105165, 2119065, 2174184, 2184249.

3. Получены экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления термических и каталитических нейтрализаторов с учетом их конструктивных параметров и протекания тепловых и химических процессов. Погрешность теоретического расчета газодинамического сопротивления (Ар) нейтрализатора по сравнению с его величиной, замеренной экспериментально, не превышает 5...7%.

4. Разработаны теоретические основы расчетно-экспериментальной оптимизации основных параметров термических и каталитических

нейтрализаторов отработавших газов дизелей. Обоснован комплексный критерий эффективности нейтрализатора, учитывающий показатели очистки ОГ дизеля по саже, оксидам азота и углерода, газодинамические и тепловые потери в элементах нейтрализатора, который повышает точность оптимизации параметров на 10... 15%.

5. Разработана методика оценки эффективности устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата, позволяющая моделировать условия реальной эксплуатации и проводить сравнение различных способов и средств очистки отработавших газов ДВС.

6. В результате проведенных стендовых и эксплуатационных испытаниями установлено, что эффективность разработанных нейтрализаторов остается стабильной в течение всего периода испытаний. Степень очистки составила в среднем: по СО-60...70%,по Шд - 35...40%, по саже - 30...40%.

7. Проведены экспериментальные исследования влияния термокаталитического нейтрализатора, установленного в выпускной системе дизеля, на условия труда тракториста. Установлено, что нейтрализатор также эффективно выполняет функции глушителя шума. Снижение уровня шума, создаваемого двигателем трактора МТЗ-80, оборудованного ЭТКН, по сравнению со штатным глушителем составило в среднем 6...7%. Поскольку нейтрализатор заменяет штатный глушитель, снижение мощности двигателя не превысило 1,5...2,5%, что практически не сказывается на эксплуатационных показателях тракторного агрегата.

8. Рассчитана экономическая эффективность от использования разработанных нейтрализаторов за счет снижения экологического ущерба, наносимого мобильной техникой, выбрасывающей токсичные вещества в атмосферу. По результатам внедрения годовой экономический эффект в расчете на один трактор тягового класса 1,4 (МТЗ-80/82) составил 5135 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А. Снижение токсичности отработавших газов автотракторных дизелей // Проблемы надежности, эксплуатации и ремонта машин: Тез. научно-технической конференции. Кировоград, 1994.С.43 (0,1 плУ 0,05 пл.).

2. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А., Истомин СВ. К проблеме снижения токсичности отработавших газов тракторных дизелей // Механизация, организация и технология производства: Сб. науч. работ / Сарат. гос.с.-х.акад. Саратов, 1994.С.80-84 (0,25 п.л./0,1 пл.).

3. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А., Истомин СВ. Снижение токсичности автотракторных дизелей путем применения каталитических нейтрализаторов // Механизация, организация и технология

производства: Сб. науч. работ / Сарат. гос.с.-х.акад. Саратов, 1994 С.85-88 (0,25 п.л./0,1 пл.).

4. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А., Истомин СВ. Каталитический нейтрализатор для снижения токсичности отработанных газов автотракторных дизелей // Поддержание и восстановление работоспособности транспортных средств: Тез. докл. Международной научно-технической конференции. СГТУ, Саратов, 1995.С.65-66 (0,05 п.л./ 0,015 пл.).

5. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Легошин Г.М., Истомин СВ., Гусаков А.А. Перспективы снижения токсичности отработавших газов автотракторной техники в сельском хозяйстве: Сб. науч. работ / Сарат. гос.с-х. акад. Саратов, 1995.С184-186 (0,25 пл./0,15 пл.).

6. Стрельников В.А. Пути снижения токсичности отработанных газов автотракторных дизелей // Улучшение агротехнической проходимости машин: Сб. науч. работ / Сарат. гос. с.-х. акад. Саратов, 1996.С122-126 (0,25 пл.).

7. Стрельников В А, Цыпцын В.И., Амельченко В.А., Истомин СВ. Термическая и каталитическая очистка отработавших газов дизелей // Технологическое формирование качества деталей при восстановлении и упрочнении: Межвузовский научный сборник. СГТУ, Саратов, 1996.С67-70 (0,25 пл./0,1 пл.).

8. Амельченко В.А., Стрельников В.А., Цыпцын В.И., Мопина СЕ. Каталитическая нейтрализация отработавших газов дизельных двигателей // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: Тез. докл. Всероссийской конф. молодых ученых. Изд-во Сарат. ун-та, Саратов, 1997. С39 (0,1 плУ 0,05 пл.).

9. Истомин СВ., Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Коробова М.В. Термическая нейтрализация отработавших газов дизеля // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: Тез. докл. Всероссийской конф. молодых ученых. Изд-во Сарат. ун-та, Саратов, 1997. С40(0,1пл./0,05пл.).

10. Цыпцын В.И., Михайлов В.В., Стрельников В.А. и др. Перспективы снижения токсичности выхлопных газов автотракторных ДВС // Экология, здоровье и природопользование: Тез. докл. Российской научно-практической конференции, посвященной 200-летию Саратовской губернии / Сарат. гос.с-х. акад. Саратов, 1997.С77 (0,1 плУ 0,05 пл.).

11. Стрельников В.А., Цыпцын В.И., Истомин СВ. и др. Сажевые фильтры для дизелей // Технологическое формирование качества деталей при восстановлении и упрочнении: Межвузовский научный сборник. СГТУ, Саратов, 1997. С 110-113 (0,25 пл./0,1 пл).

12. Цыпцын В.И., Стрельников В А, Истомин СВ. Каталитическая очистка отработавших газов автотракторных дизелей // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосударственного научно-технического семинара. Вып. 9. Изд-во Сарат. ун-та, Саратов, 1997. С. 3-5 (0,2 плУ 0,1 пл.).

13. Стрельников В.А. Перспективные способы снижения токсичности выхлопа дизельных двигателей // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосударственного научно-технического семинара. Вып. 9. Изд-во Сарат. ун-та, Саратов, 1997. С. 33-35 (0,1 п.л.).

14. Цыпцын В.И., Стрельников ВА, Истомин СВ. Устройство для снижения токсичности отработавших газов дизелей / Сарат. межотрасл. территор. центр науч.-техн. информ. Информ. листок №112-97, Саратов, 1997, 4с (0,1 п.л./ 0,05 п.л.).

15. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин СВ. Способы снижения токсичности отработавших газов дизелей/ Сарат. межотрасл. территор. центр науч.-техн. информ. Информ. листок №113-97, Саратов, 1997, 4с (0,1 п.л7 0,05 п.л.).

16. Цыпцын В.И., Стрельников ВА, Истомин СВ., Коробова М.В. Основные направления снижения вредного воздействия мобильной техники на окружающую среду // Совершенствование механических средств в растениеводстве : Сб. науч. трудов / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, Саратов, 1998. С. 242-246 (0,2 п.л./0,05 пл.).

17. Стрельников В.А., Цыпцын В.И., Истомин СВ., Коробова М.В. Расчетное обоснование тепловой- изоляции корпуса- термического нейтрализатора отработавших-газов дизеля // Совершенствование механических средств в растениеводстве : Сб. науч. трудов / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, Саратов, 1998. С.247-252 (0,25 п.л./0,05 пл.).

18. Истомин СВ., Стрельников В.А, Цыпцын В.И. Устройство для снижения токсичности отработавших газов дизеля // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ : Материалы Межгосуд. научно-техн. семинара. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 1998. Вып. 10. С88-91 (0,15 пл./ 0,05 пл.).

19. Стрельников В.А. Классификация и основные требования к системам снижения токсичности автотракторных дизелей // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ : Материалы Межгосуд. научно-техн. семинара. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 1998. Вып.10.С97-99(0,15пл.).

20. Методы и системы снижения токсичности отработавших газов автотракторных дизелей: Уч. пособие с грифом УМО/ Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Легошин Г.М., Карпенков В.Ф., Гамаюнов П.П. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 1998.140с (8,75 пл./ 5,5 пл.).

21. Стрельников В.А., Истомин СВ. Сущность процессов, протекающих в термическом нейтрализаторе при работе дизеля // Повышение эффективности использования и ресурса сельскохозяйственной техники: Сб. науч. работ. Часть 1 / Сарат. гос. агр.ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов, 1999. С 177-180 (0,15пл./0,1 пл.).

22. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин СВ. Применение термического нейтрализатора для снижения токсичности отработавших газов дизеля // Повышение эффективности использования и ресурса

сельскохозяйственной техники: Сб. науч. работ. Часть 2 / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов, 1999. С. 84-89 (0,1 п.л./ 0,05 пл.).

23. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Гамаюнов П.П., Сафонов В.В. Экологические аспекты использования мобильных машин в сельском хозяйстве // Фундаментальные прикладные исследования саратовских ученых для процветания России и Саратовской губернии: Матер, науч. конф., посвященной 275-летию Российской академии наук. Саратов, 1999. С. 163165 (0,1 пл/ 0,05 пл.).

24. Истомин СВ., Стрельников В.А., Цыпцын В.И Повышение экологической безопасности дизелей мобильной сельскохозяйственной техники // Мобильная энергетика, энергосбережение, использование сельскохозяйственной техники и технический сервис, автоматизация и информационные технологии: Научные труды. В ИМ. ТОМ 133, М., 2000. С.46-50 (0,2 пл./0,05 пл.).

25. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Особенности конструкции нейтрализатора отработавших газов дизеля // Энергоресурсосбережение в механизации сельского хозяйства: Сб. науч. трудов СГСХА, Самара, 2000. С. 198-199 (0,1 пл./ 0,03 пл.).

26. Стрельников В.А., Истомин СВ., Цыпцын В.И. Альтернативные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания // Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики: Материалы международ, науч.-практ. Конф. Часть 2.М.: МГАУ им. В.П.Горячкина, 2000. С. 78-80 (0,1 плУ 0,05 пл.).

27. Цыпцын В.И., Стрельников В А, Истомин СВ., Гусаков А.А. Разработка перспективных средств очистки отработавших газов автотракторных дизелей // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей тракторов и автомобилей: Сб. науч. трудов постоянно действующего семинара стран СНГ, СПбГАУ, Санкт-Петербург, 2000. С.22-25 (0,1 пл./ 0,03 пл.).

28. Стрельников В.А., Цыпцын В.И., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Дожигание сажи в выпускной системе дизеля // Совершенствование рабочих процессов и обоснование параметров машин для сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. Сарат. гос. аграр. ун-та им. Н.И.Вавилова -Саратов, 2000. С. 145-146 (0,15 пл70,05 пл.).

29. Цыпцын В.И., Стрельников В.А, Истомин СВ., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Образование сажевых частиц в дизеле // Совершенствование рабочих процессов и обоснование параметров машин для сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. Сарат. гос. аграр. ун-та им. Н.И.Вавилова-Саратов, 2000. С 147-148 (0,12 пл./ 0,03 пл.).

30. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин СВ., Гиевой СА. Комплексная система снижения токсичности отработавших газов дизеля // Совершенствование рабочих процессов и обоснование параметров машин для сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. Сарат. гос. аграр. унта им. Н.И.Вавилова-Саратов, 2000. С 149-151 (0,15 пл./ 0,05 пл.).

31. Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д. Снижение токсичности выбросов автотракторных дизелей // Проблемы экономичности и эксплуатации

двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 12. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 2001. С. 16-18 (0,1 п лУ 0,05 пл.).

32. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Проблема сажевых частиц в отработавших газах дизеля // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 12. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 2001. С. 35-36 (0,15 пл./ 0,03 пл.).

33. Стрельников В.А., Цыпцын В.И., Истомин СВ. Особенности параметрической оптимизации нейтрализаторов отработавших газов ДВС // Совершенствование надежности сельскохозяйственной техники при эксплуатации и ремонте: Сб. науч. работ / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов,2001. С. 112-115 (0,15 пл./0,05 пл.).

34. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д. Современный взгляд на проблему экологической безопасности при использовании автотракторных ДВС // Совершенствование надежности сельскохозяйственной техники при эксплуатации и ремонте: Сб. науч. работ/ Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов,2001. С. 116-117 (0,1 пл./ 0,05 пл.).

35. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Гришин А.П. Некоторые пути снижения. вредных выбросов при эксплуатации мобильных сельскохозяйственных машин // Совершенствование надежности сельскохозяйственной техники при эксплуатации и ремонте: Сб. науч. работ / Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов,2001. С. 118-122 (0,1 плУ 0,05 пл.).

36. Стрельников В.А., Истомин СВ., Чербаев А.И. Современные тенденции снижения токсичности отработавших газов дизелей // Повышение эффективности процессов механизации и электрификации в АПК: Сб. науч. работ / Сарат. гос. агр. ун-т им, Н.И.Вавилова, Саратов, 2001. С. 124-126 (0,25 плУ 0,1 пл.).

37. Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д. Технология очистки в нейтрализаторе отработавших газов дизеля / Сарат. межотр. территор. Центр науч. техн. информ. Информационный листок №51. Серия Р.68.85.15, Саратов, 2001,4с (0,25 плУ 0,1 пл.).

38. Стрельников В.А., Истомин СВ., Чербаев А.И. Перспективы применения альтернативных топлив и присадок к ним для уменьшения токсичных выбросов ДВС // Повышение эффективности эксплуатации транспорта: Межвузовский науч. сборник, СГТУ, 2001. С. 112-115 (0,25 плУ 0,1 пл.).

39. Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д. Теоретическое исследование термокаталитических и газодинамических процессов в каталитическом нейтрализаторе насыпного типа // Повышение эффективности эксплуатации транспорта: Межвузовский науч. сборник, СГТУ, 2001. С. 115-118 (0,2 плУ 0,1 пл.).

40. Стрельников В.А. "Евро - 4" - шаги навстречу // Грузовое и пассажирское автохозяйство. - 2001, №11. С 34-36 (0,42 пл.).

41. Стрельников В.А., Истомин СВ., Цыпцын В.И. Повышение эффективности очистки отработавших газов в дизелях // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2001, №12. С. 8-10 (0,3 п.лУ 0,15 пл.).

42. Стрельников В.А., Истомин СВ., Чербаев А.И. Снижение дымности отработавших газов дизелей путем введения присадок в топливо // Диагностика, надежность и ремонт машин: Сб. науч. трудов, М.: МГАУ им.

B.П.Горячкина, 2001. С 17-19 (0,1 пл./0,05 пл.).

43. Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д. Газодинамическое сопротивление и тепловой баланс каталитического нейтрализатора насыпного типа // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 13. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, 2002. С 35-37 (0,1 пл./ 0,05 пл.).

44. Стрельников В.А. Новые технологии снижения выбросов сажи и оксидов азота с отработавшими газами дизелей // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 14. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, 2002. С 67-69 (0,1 пл.).

45. Чербаев А.И., Истомин СВ., Стрельников В.А., Никифоров И.А. Применение гидроксида железа(Ш) в качестве антидымной присадки к дизельному топливу // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 14. Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, 2002.

C.75-77 (0,15 плУ 0,05 пл.).

46. Стрельников В.А., Истомин СВ. Новые направления повышения экологической безопасности ДВС // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. трудов международной научно-технической конференции, СПбГАУ, Санкт-Петербург, 2002. С 191-192 (0,1 пл./0,05 пл.).

47. Патент РФ№2105165, МКИ 6-Б-01^-3/28. Нейтрализатор отработавших газов / Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А.(РФ); Заявл. 26.12.95; Опубл. 20.02.98. Бюл.№5 (0,4 пл./ 0,15 пл.).

48. Патент РФ№2119065, МКИ 6-Р-01-№3/02. Термический нейтрализатор отработавших газов дизеля /. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин СВ. (РФ); Заявл. 03.12.96; Опубл. 20.09.98. Бюл. №26.

49. Патент РФ№2174184, МКИ 7-Р-01-^3/02. Нейтрализатор отработавших газов дизеля / Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. (РФ); Заявл. 15.12.99; Опубл. 27.09.01. Бюл.№27 (0,4 пл./ 0,15 пл.).

50. Патент РФ№2184249, МКИ 7-Р-01-^3/02. Каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля / Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. (РФ); 3аявл.03.07.2000; Опубл. 27.06.2002. Бюл.№18 (0,4 п лУ 0,15 пл.).

51. Стрельников В.А. Обобщенный показатель эффективности работы каталитического нейтрализатора // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.Вавилова, 2003, №3. С.55-56 (0,25 пл.).

52. Кривоносое А.А., Никифоров И.А., Стрельников ВА, Истомин СВ. Антидымная присадка к дизельному топливу на основе гидроксида железа(Ш) // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии : Тез. докладов IV Всероссийской конференции молодых ученых, Саратов: Сарат. госуд. ун-т, 2003. С.ЗОО (0,05 пл./ 0,01 пл.).

53. Цыпцын В.И., Стрельников ВА, Истомин СВ. Снижение токсичных выбросов автотракторных ДВС // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2003, №4. С. 22-23 (0,3 пл./ 0,1 пл.).

54. Стрельников В.А., Истомин СВ. Экологическая безопасность дизелей // Автомобильный транспорт, 2003, №9. С. 42-44 (0,4 пл./ 0,2 пл.).

55. Стрельников В.А., Истомин СВ., Цыпцын В.И. Снижение токсичных выбросов автотракторных дизелей // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2003, №10. С 6-8 (0,3 пл./ 0,1 пл.).

56. Стрельников В.А., Цыпцын В.И. Моделирование процессов и разработка технических средств и способов, повышающих экологическую безопасность автотракторных дизелей. Монография; Саратовский гос. агр. ун-т им. Н.И.Вавилова. Саратов, 2003.180с (11,25 плУ 7,6 пл.).

57. Стрельников В.А. Анализ процессов, протекающих в термическом нейтрализаторе при работе дизеля // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.Вавилова, 2004, №2 (0,25 пл.).

58. Стрельников В.А. Критерий эффективности каталитического нейтрализатора // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 16. Саратов: Сарат.гос.агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, 2004. с. 156-160 (0,25 пл.).

59. Истомин СВ., Стрельников В.А, Чербаев А.Н. Оптимизация процесса выгорания сажи в цилиндрах дизеля путем введения присадки в топливо // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ: Материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. Вып. 16. Саратов: Сарат.гос.агр. ун-т им. Н.И.Вавилова, 2004. с. 160-163 (0,2 пл7 0,05 пл.)

Подписано в печать 19.05.04. Формат 60х84'/1б

Печ.л.2,0. Тираж 100. Заказ 458/406.

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова». 410600, Саратов, Театральная пл., 1.

11 4 2 2 6

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Социально-экологические аспекты воздействия мобильной сельскохозяйственной техники на окружающую среду.

1.2. Состав и воздействие отработавших газов дизелей на организм человека и окружающую среду.

1.2.1. Состав отработавших газов на различных режимах работы ДВС.

1.2.2. Образование токсичных компонентов в цилиндре двигателя и их воздействие на человека и окружающую среду.

1.3. Пути снижения токсичных выбросов двигателей внутреннего сгорания.

1.3.1. Совершенствование конструкции ДВС и организация малотоксичных рабочих процессов.

1.3.2. Применение альтернативных видов топлива и специальных присадок.

1.4. Современные системы термической и каталитической очистки отработавших газов ДВС.

1.4.1. Теоретические основы и классификация систем снижения токсичности.

1.4.2. Термические нейтрализаторы.

1.4.3. Каталитические нейтрализаторы.

1.4.4. Системы рециркуляции отработавших газов.

1.4.5. Комплексные системы снижения токсичности отработавших газов.

1.5. Влияние эксплуатационных факторов на токсичность отработавших газов дизелей.

1.6. Обоснование направлений теоретических исследований процессов, протекающих в нейтрализаторах отработавших газов при работе дизеля.

1.7. Выводы. Цель и задачи исследования.

2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА И СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Содержание и общая структура исследований.

2.2. Методика проведения теоретических исследований.

2.3. Методика проведения параметрической оптимизации нейтрализаторов отработавших газов.

2.4. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.4.1. Задачи экспериментальных исследований.

2.4.2. Оборудование, используемое для стендовых и эксплуатационных исследований.

2.4.3. Особенности методик экспериментального исследования нейтрализаторов отработавших газов.

2.4.4. Обработка результатов испытаний, оценка точности и ошибок экспериментальных исследований.

2.5. Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В НЕЙТРАЛИЗАТОРАХ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ И КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЕЙ.

3.1. Обоснование направлений теоретических исследований.

3.2. Структурная схема моделируемой системы.

3.3. Тепловой баланс и теплоизоляция корпуса нейтрализатора.

3.4. Кинетика химических реакций, протекающих в нейтрализаторе отработавших газов дизеля.

3.5. Газодинамические процессы в нейтрализаторе отработавших газов дизеля.

3.5.1. Разработка геометрических параметров входной части (диффузора) нейтрализатора отработавших газов.

3.5.2. Разработка геометрических параметров выходной части (конфузора) нейтрализатора отработавших газов.

3.5.3. Разработка конструкции реакторной части (зоны засыпки катализатора).

3.6. Термический нейтрализатор отработавших газов дизеля.

3.6.1. Расчет толщины слоя тепловой изоляции корпуса термического нейтрализатора.

3.6.2. Определение коэффициента газодинамического сопротивления термического нейтрализатора.

3.6.3. Механизм сепарации сажи в циклоне термического нейтрализатора.

3.7. Каталитический нейтрализатор (КН) отработавших газов дизеля.

3.8. Термокаталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля (НОГД).

3.8.1. Выбор схемы НОГД и обоснование его конструкции.

3.8.2. Разработка конструкции блока концентрических экранов НОГД.

3.8.3. Теплопередача в зоне блока концентрических экранов.

3.8.4. Общее газодинамическое сопротивление в НОГД.

3.9. Электротермокаталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля (ЭТКН) с закручивающим устройством (ЗУ) лопаточного типа.

3.9.1. Выбор схемы ЭТКН и обоснование его конструкции.

3.9.2. Функциональная схема ЭТКН для математического моделирования.

3.9.3. Газодинамика движения потока в лопаточном закручивающем устройстве (ЗУ) с конусным отражателем и осевым подводом потока отработавших газов.

3.9.4. Толщина пограничного слоя в коническом диффузоре с кольцевым сечением (по характеристикам пограничного слоя).

3.9.5. Газодинамика движения потока ОГ в зоне термического нейтрализатора, рециркуляционная зона, прецессирующее вихревое ядро.

3.9.6. Динамика движения закрученного потока в цилиндрическом слое катализатора с осевым подводом потока отработавших газов.

3.9.7. Газодинамические потери в элементах ЭТКН.

3.9.8. Динамика движения и сепарации частиц сажи в струе закручивающего устройства с конусным отражателем в ЭТКН.

3.9.9. Диффузия и кинетика химических реакций в термической и каталитической зонах ЭТКН.

3.9.10. Тепловые потоки в ЭТКН.

3.9.11. Оценивание параметров точности и адекватности математических моделей процессов в ЭТКН.

3.9.12. Результаты математического моделирования процессов, протекающих в ЭТКН.

3.10. Выводы.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

УСТРОЙСТВ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ

ДИЗЕЛЕЙ.

4.1. Постановка задачи параметрической оптимизации конструкции нейтрализатора.

4.2. Формирование и расчет критериев качества устройств для уменьшения токсичности выбросов ДВС.

4.3. Результаты оптимизации основных параметров термического (УСТ) и каталитического (КН) нейтрализаторов.

4.4. Комплексный критерий эффективности нейтрализатора отработавших газов дизеля.

4.5. Результаты параметрической оптимизации конструкции ЭТКН.

4.6. Методика оценки эффективности устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных режимах работы машинно-тракторного агрегата.

4.7. Выводы.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Исследование мощностных и топливно-экономических показателей дизеля Д-240 с экспериментальными нейтрализаторами.

5.2. Исследование показателей и характеристик изменения концентраций токсичных компонентов и сажи в отработавших газах дизеля Д-240 с экспериментальными нейтрализаторами.

5.3. Исследование показателей и характеристик эффективности разработанных нейтрализаторов.

5.4. Результаты измерений уровня шума.

5.5. Результаты эксплуатационных испытаний.

5.6. Выводы.

6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В

ПРОИЗВОДСТВО И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

6.1. Внедрение результатов исследований в производство.

6.2. Технико-экономическая и экологическая оценка применения нейтрализатора на тракторном дизеле.

Атмосферный воздух нашей планеты загрязняется различными токсичными веществами. Условно принято считать, что источниками половины их являются стационарные установки, а другую половину составляет мобильная техника. Так, автомобилями и тракторами в мире выбрасывается в атмосферу примерно 20.27млн.т оксида углерода, 2.2,5млн.т углеводородов, 6.9млн.токсидов азота, до 190 тыс.т соединений серы, до 100 тыс.т сажи, 13 тыс.т тяжелых металлов, 200.230 млн.т оксида углерода, а также выделяется до 3,1*1012 МДж теплоты (тепловое загрязнение). Суммарная масса выбросов всех дизелей, находящихся в странах СНГ, составляет 14. 18 млн.т в год.[1]

Анализ современных тенденций в создании новых источников энергии и обновления парка мобильных машин различного назначения показывает, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) в обозримом будущем останутся основным источником энергии на этих машинах, причем среди силовых установок автомобилей, тракторов и комбайнов наиболее экономичной тепловой машиной остается дизель.

Известно, что дизель является наиболее эффективной машиной для преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Вследствие более высокого коэффициента полезного действия, удельный расход топлива у дизеля на 25.30% ниже, чем у карбюраторного двигателя. Это привело к тому, что основной объем перевозок в Российской Федерации и за рубежом осуществляется дизельным автотранспортом, а мобильная сельскохозяйственная техника в основном работает на дизельной тяге. Однако, токсичные выбросы дизелей в районах возделывания сельскохозяйственных культур оказывает негативное влияние на экологическую обстановку. Это приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животноводства, ухудшению качества кормовых растений, мясо-молочной продукции, снижению ценности садовых культур, а также интенсифицированию коррозии металлов и преждевременному разрушению строительных материалов. В полной мере это относится к составу воздуха как в кабинах тракторов, самоходных машин, комбайнов, так и в животноводческих комплексах, внутрицеховых помещениях, парниках, хранилищах, складах и других местах с ограниченным воздухообменом. Поэтому отработавшие газы дизелей (ОГ), содержащие высокотоксичные вещества, являются серьёзной экологической проблемой, актуальность которой возрастает в связи с постоянным ростом мирового парка мобильной техники. Общий ущерб от этого загрязнения в развитых странах составляет десятки миллиардов долларов ежегодно [1], а ежегодный экологический ущерб от функционирования транспортного комплекса РФ составляет 3,4 миллиарда долларов США или около 1,5% ежегодного валового национального продукта России [2].

В результате этого, в настоящее время во многих регионах РФ сложилась крайне сложная экологическая обстановка, обусловленная тем, что масштабы хозяйственной деятельности человека формируют существенное превышение допустимых экологических нагрузок на природные комплексы, а восстановление нарушенных геосистем происходит крайне медленно.

Следует отметить, что существующие в России нормы на выбросы токсичных компонентов значительно уступают требованиям ИСО и правилам ЕЭК ООН. Ситуация для производителей сельхозмашин, тракторов и автомобилей ещё более усугубляется тем, что с середины 2004 в РФ ожидается введение строгих норм на выброс основных токсичных компонентов (СО, СН, NO^, сажи) - «Евро-2», которые ужесточают действующие нормы почти на порядок. Отсюда снижение токсичных выбросов и дымности становится одной из первоочередных задач отечественного днзелестроения и технической эксплуатации. Это послужило основанием для разработки высокоэффективных методов и систем снижения токсичности отработавших газов автотракторных дизелей, что отражено в «Концепции развития сельскохозяйственных тракторов и тракторного парка России на период до 2010г.»[3].

Существующие способы снижения токсичности ДВС в основном заключаются в конструктивных изменениях двигателей с целью воздействия на характер протекания рабочего процесса, применении альтернативных видов топлива и присадок к нему, рециркуляции отработавших газов, а также в оснащении двигателей нейтрализаторами и сажевыми фильтрами.

Меры, связанные с внесением существенных изменений в конструкцию двигателей, а также применение альтернативных видов топлива потребуют серьезной перестройки промышленности, топливно-энергетического комплекса, вложения крупных инвестиций, что в условиях реорганизации российской экономики вряд ли реально. Кроме того, эти меры, снижая токсичность, как правило, ухудшают мощностные и экономические показатели двигателей.

Поэтому из перечисленных выше способов снижения токсичности в настоящее время наиболее эффективным и приемлемым с точки зрения материальных затрат, является установка в выпускной системе двигателя нейтрализаторов ОГ и сажевых фильтров. Этот вывод согласуется с прогнозом известной германской фирмы «Бош» о том, что выполнение жестких стандартов ООН и перспективных норм токсичности «Евро-4»(2005г.) и «Евро-5»(2008г.) может быть обеспечено лишь с применением каталитической нейтрализации и установкой сажевых фильтров в выпускной системе двигателей [4].

Проблемная ситуация состоит в том, что наиболее экономичный и, вследствие этого, динамично растущий парк дизельной мобильной техники создает высокую экологическую нагрузку на природную среду, значительно превосходящую допустимые нормы. Однако, применение большинства существующих способов снижения токсичных выбросов дизелей по указанным выше причинам весьма затруднительно. Достаточно эффективным и приемлемым с точки зрения материальных затрат способом достижения современных и еще более жестких перспективных норм допустимой токсичности является термохимическая очистка ОГ в выпускной системе дизеля. Отсюда, основным направлением данной работы является разработка и совершенствование методов и технических средств для эффективной термической и каталитической очистки отработавших газов дизелей с целью повышения их экологической безопасности. Достичь этого можно в результате оптимизации основных параметров работы нейтрализаторов, основанной на математическом моделировании протекающих в них процессов и разработке конструкций устройств, в которых реализованы новые принципы очистки ОГ. Сложность рассматриваемых вопросов предопределяет необходимость комплексного подхода к решению проблемы повышения экологической безопасности автотракторной техники при эксплуатации.

Из вышеизложенного видно, что разработка и внедрение технических средств (устройств) для эффективной термической и каталитической очистки ОГ, обладающих повышенным ресурсом работы и не снижающих мощностных и топливно-экономических показателей двигателя, является важной народнохозяйственной проблемой. Без решения этой проблемы невозможно обеспечить экономичную эксплуатацию мобильной техники и допустимые нормы экологической нагрузки на окружающую среду.

Данная работа выполнена в ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ имени Н.И.Вавилова" по плану НИР университета в рамках целевых программ по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в сельском хозяйстве и научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона. Решение отдельных частных задач и внедрение результатов в производство выполнено автором совместно с аспирантами Амельченко В.А., Истоминым С.В., Сухиташвили М.Д., Гришиным А.П. В рамках выполненных исследований под научным руководством автора защищены четыре кандидатских диссертации.

Актуальность работы подтверждается тем, что исследования проведены в соответствии с Федеральной программой №04.01.06. на 2001-2005г.г., выполняемой совместно с Всероссийским научно-исследовательским и проектно технологическим институтом по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН, г.Тамбов - см. Приложение 1), научным направлением 1.2.9 "Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в АПК Поволжского экономического района на 20 лет до 2010г."(№ гос. регистрации 840005200), региональной научно-технической программой "Повышение уровня механизации АПК Саратовской области","Концепцией развития АПК Саратовской области до 2005г.", а также в соответствии с комплексной темой №5 НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова "Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве".

Цель работы. Повышение экологической безопасности автотракторных дизелей путем разработки и совершенствования методов и технических средств очистки отработавших газов, обеспечивающих значительное снижение вредных выбросов мобильной техники.

Объект исследований. Автотракторный дизель Д-240 и его модификации, оборудованные термическими и термокаталитическими нейтрализаторами отработавших газов.

Методика исследований основана на использовании современных методов и измерительных приборов.

В основу методики изучения объектов исследования положен системный подход, комплексные и сравнительные экспериментальные исследования. Системность подхода заключается в том, что дизель с нейтрализатором ОГ рассматривается как сложная система, состоящая из подсистем, взаимодействующих друг с другом, с увязкой требований к отдельным элементам и системе в целом. Комплексность подхода заключается в том, что факторы, влияющие на эффективность очистки ОГ, рассматривались не изолированно, а при учете их взаимного влияния на процессы, протекающие в нейтрализаторе при работе дизеля. При этом анализировались механические, физические, химические, тепловые и другие процессы, оказывающие влияние на эффективность очистки ОГ. Теоретические исследования велись на основании законов газовой динамики и тепломассообмена, современной теории многомерного статистического анализа, математического моделирования, данных физического эксперимента. Теоретическое решение поставленных задач полностью определило круг экспериментальных работ, необходимых для выполнения поставленной цели работы. Оптимизация параметров нейтрализаторов проводилась на основании математических моделей стоимостного критерия и комплексного критерия эффективности нейтрализатора. Замер концентраций токсичных компонентов, при экспериментальных исследованиях, проводился высокоточным газоанализатором «TESTO-350» (Германия), дымность регистрировалась дымомером «Смог-1». При исследовании эффективности глушения шума выпуска дизеля нейтрализаторами-глушителями использовался измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2. Математическое моделирование процессов, протекающих в нейтрализаторах, оптимизация конструктивных параметров и обработка результатов эксперимента проводились с помощью современного програмного обеспечения и процессора «Intel Pentium III».

Научная проблема заключается в систематизации и обобщении основных закономерностей процессов, протекающих в нейтрализаторах для термической и каталитической очистки ОГ дизелей и на этой основе разработке и оптимизации эффективных технических средств, повышающих экологическую безопасность дизелей, имеющих длительный ресурс работы и не снижающих при этом мощностных и топливно-экономических показателей двигателей.

Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению проблемы экологической безопасности дизелей, анализу и обобщению теоретических положений и закономерностей, в результате которых:

- теоретически обоснованы способы совершенствования процесса очистки ОГ дизелей;

- разработаны математические модели процессов, протекающих в устройствах для термической и каталитической очистки (нейтрализации) ОГ при работе дизеля и дано теоретическое обоснование разработанных конструкций нейтрализаторов;

- определено влияние процесса вращения потока ОГ в нейтрализаторе с закручивающим устройством (ЗУ) на степень очистки ОГ от токсичных компонентов и динамику движения сажевых частиц, определяющую их сепарацию;

- получены экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализаторами ОГ дизелей;

- разработаны теоретические основы оптимизации основных параметров устройств для уменьшения токсичных выбросов дизелей;

- предложен комплексный критерий эффективности рабочего процесса нейтрализатора, учитывающий степень очистки ОГ дизеля от токсичных компонентов (сажи, NO^. и СО), газодинамические и тепловые потери в элементах нейтрализатора; - разработана методика оценки эффективности способов и устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата.

На основе выполненных исследований в работе определены и выносятся на защиту следующие научные положения :

1. Теоретическое обоснование способов совершенствования процесса очистки ОГ дизелей и конструкций нейтрализаторов;

2. Математические модели процессов, протекающих в устройствах для термической и каталитической очистки ОГ при работе дизеля;

3. Экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления, создаваемого нейтрализаторами ОГ дизелей;

4. Теоретические основы оптимизации основных параметров устройств для уменьшения токсичных выбросов и обоснование комплексного критерия эффективности каталитического нейтрализатора;

5. Методика оценки эффективности способов и устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата;

6. Результаты экспериментальных исследований разработанных нейтрализаторов отработавших газов дизелей.

Практическая ценность работы заключается в совершенствовании технологии очистки ОГ и в конструкции термических и термокаталитических нейтрализаторов-глушителей, которые позволяют снизить выбросы СО и СН на 60. .70%, NO^ - на 45. .50%, сажевых частиц

- на 20.30% и отказаться от использования штатного глушителя шума выпуска дизеля. Нейтрализаторы обладают малым (2. 3,5%) газодинамическим сопротивлением и значительным (доЗОООм-ч) ресурсом службы нейтрализатора. Применение их на мобильной технике позволит значительно уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду и выполнить действующие и перспективные нормы допустимых выбросов токсичных веществ.

Конструкции разработанных нейтрализаторов защищены патентами РФ №№ 2105165, 2119065, 2174184, 2184249 (см. Приложение 2).

Разработанные математические модели процессов, протекающих в нейтрализаторах при работе дизелей, и предложенные теоретические основы оптимизации могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при создании современных антитоксичных устройств для мобильной техники с целью улучшения ее экологических параметров. Предложенный в работе комплексный критерий эффективности рабочего процесса нейтрализатора и методика оценки работы нейтрализатора на различных эксплуатационных режимах машинно-тракторного агрегата позволяют оценить эффективность нейтрализаторов различных типов.

Предложены рекомендации по снижению вредных выбросов при эксплуатации мобильной техники, которые будут полезны для инженерно-технических работников.

Реализация результатов исследований. Экспериментальные нейтрализаторы, установленные на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82 и ДТ-75, прошли производственную проверку и приняты к внедрению в ряде хозяйств Саратовской области: ООО "Интеграл", ООО "Агро-МТС", ТОО "Ударник" Лысогорского района, ООО "Степная Нива" Перелюбского района, ТОО им.Кирова калининского района, АО "Маяк" Федоровского района, ТОО им.Ленина Татищевского района (см. Приложение 3). За разработку и внедрение термокаталитических нейтрализаторов ОГ дизелей настоящая работа была отмечена дипломом Российской агропромышленной выставки "Золотая осень" (г.Москва, октябрь 2003г., ВВЦ). Термокаталитические нейтрализаторы ТКН-2, а также разработанные рекомендации по малотоксичной эксплуатации дизельного автотранспорта одобрены и приняты Департаментом автомобильного транспорта Минтранса России к внедрению на дизельном грузовом автотранспорте (см. Приложение 1).

Результаты исследований могут быть использованы на сельскохозяйственных предприятиях аграрно-промышленного комплекса (АПК) , научно-исследовательскими и конструкторскими организациями при разработке нейтрализаторов ОГ для любых типов дизелей, а также в учебном процессе вузов.

Результаты исследований включены в учебное пособие (с грифом УМО) "Методы и системы снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей" для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по специальности 311300 "Механизация сельского хозяйства", а также в монографию "Моделирование процессов и разработка технических средств и способов, повышающих экологическую безопасность автотракторных двигателей"(Саратов, 2003г.). Указанные издания используются в учебном процессе СГАУ им. Н.И.Вавилова при чтении курсов дисциплины "Тракторы и автомобили", курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова (1992-2003г.г.), на межгосударственных научно-технических семинарах "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ (1993-2003г.г.), проводимых ИМЭСХ

Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова, на Международной научно-технической конференции "Поддержание и восстановление работоспособности транспортных средств" (г.Саратов, СГТУ, 1995г.), на заседании научно-технического совета Государственного комитета по охране окружающей среды (г.Саратов, 1997г.), на 3-й Международной конференции "Экология. Экологическое образование. Нелинейное мышление" (г.Воронеж, ВГУ, 1997г.), на 2-й Всероссийской конференции по проблемам газовой промышленности России (г.Москва, МГАНГ, 1997г.), на Российской научно-практической конференции, посвященной 200-летию Саратовской губернии "Экология, здоровье и природопользование"(г.Саратов, Саратовская государственная сельскохозяйственная академия, 1997г.), на Всероссийской конференции "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии"(г.Саратов, СГУ, 1997г.), на научно-технических конференциях СГТУ (г.Саратов, 1998-2002г.г.), на научной конференции, посвященной 275-летию Российской академии наук (г.Саратов, 1999г.), на Международной научно-технической конференции "Сельскому хозяйству -техническое обеспечение XXI века" (г.Москва, ВИМ, 2000г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию МГАУ им.В.П.Горячкина "Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики" (г.Москва, 2000г.),на Международном конгрессе "Автомобили и двигатели - новейшие достижения" (Германия,г.Аахен, 2000г.), на научно-технических конференциях "Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей" (г.Санкт-Петербург, СПбГАУ, 2002-2003г.г.), на научно-техническом совете Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (г.Тамбов, ВИИТиН, 2002-2003г.г.), на научной сессии Россельхозакадемии "Научно-технический прогресс в

АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года" (г.Москва, ВВЦ, 2003г.), на техническом совете Департамента автомобильного транспорта Министерства транспорта Российской федерации (г.Москва, Минтранс России, 2004г.).

Результаты настоящей работы в виде натурных образцов разработанных нейтрализаторов-глушителей были представлены на выставке научных достижений Саратовской области, посвященной 275-летию Российской академии наук (г.Саратов, 1999г.) и на выставке научных достижений АПК, посвященной научной сессии Россельхозакадемии "Научно-технический прогресс в АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года" (г.Москва, ВВЦ, 2003г.), где работа была отмечена дипломом министра сельского хозяйства Российской Федерации за разработку и внедрение термокаталитического нейтрализатора ОГ дизеля (см. Приложение 1).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 59 работах, в том числе в монографии, учебном пособии с грифом УМО, 4 патентах. Из указанных работ 7 опубликованы в изданиях, поименованных в "Списке." ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 30,8 печ.л., из них лично автору с учетом долевого участия в коллективных публикациях принадлежит 18,6 печ.л.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 381 странице машинописного текста, состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературы и приложения, содержит 10 таблиц и 110 рисунков. Список литературы включает в себя 263 наименования, из них 29 на иностранных языках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ социально-экологических аспектов воздействия выбросов ДВС показал, что загрязнение атмосферы вредными веществами, выделяемыми отработавшими газами достигло масштабов, значительно превышающих допустимые экологические нагрузки. Автотракторная техника выделяет около 60% всех токсичных выбросов в атмосферу. Изучение современных способов уменьшения токсичных выбросов дизелей показало, что наиболее эффективным и экономически целесообразным является применение термокаталитических нейтрализаторов, оснащенных устройствами для сепарации сажи и ее последующего выжигания.

2. Разработаны математические модели, комплексно описывающие газодинамические, химические и тепловые процессы в нейтрализаторах, обоснованы схемы и разработаны конструкции нейтрализаторов-глушителей УСТ, КН, НОГД, ЭТКН, повышающих эффективность очистки отработавших газов дизелей, защищенные патентами РФ№№2105165, 2119065,2174184, 2184249.

3. Получены экспериментально-теоретические зависимости для расчета газодинамического сопротивления термических и каталитических нейтрализаторов с учетом их конструктивных параметров и протекания тепловых и химических процессов. Погрешность теоретического расчета газодинамического сопротивления (Др) нейтрализатора по сравнению с его величиной, замеренной экспериментально, не превышает 5.7%.

4. Разработаны теоретические основы расчетно-экспериментальной оптимизации основных параметров термических и каталитических нейтрализаторов отработавших газов дизелей. Обоснован комплексный критерий эффективности нейтрализатора, учитывающий показатели очистки ОГ дизеля по саже, оксидам азота и углерода, газодинамические и тепловые потери в элементах нейтрализатора, который повышает точность оптимизации параметров на 10. 15%.

5. Разработана методика оценки эффективности устройств для снижения токсичных выбросов дизелей на различных эксплуатационных режимах работы машинно-тракторного агрегата, позволяющая моделировать условия реальной эксплуатации и проводить сравнение различных способов и средств очистки отработавших газов ДВС.

6. В результате проведенных стендовых и эксплуатационных испытаний установлено, что эффективность разработанных нейтрализаторов остается стабильной в течение всего периода испытаний. Степень очистки составила в среднем: по СО - 60.70%, по NO^ -35.40%, по саже - 30.40%.

7. Проведены экспериментальные исследования влияния термокаталитического нейтрализатора, установленного в выпускной системе дизеля, на условия труда тракториста. Установлено, что нейтрализатор также эффективно выполняет функции глушителя шума. Снижение уровня шума, создаваемого двигателем трактора МТЗ-80, оборудованного ЭТКН, по сравнению со штатным глушителем составило в среднем 6.7%. Поскольку нейтрализатор заменяет штатный глушитель, снижение мощности двигателя не превысило 1,5.2,5%, что практически не сказывается на эксплуатационных показателях тракторного агрегата.

8. Рассчитана экономическая эффективность от использования разработанных нейтрализаторов за счет снижения экологического ущерба, наносимого мобильной техникой, выбрасывающей токсичные вещества в атмосферу. По результатам внедрения годовой экономический эффект в расчете на один трактор тягового класса 1,4 (МТЗ-80/82) составил 5135 руб.

1. Лиханов В.А. Снижение токсичности и улучшение эксплуатационных показателей тракторных дизелей путем применения метанола / Вятская ГСХА. Киров, 2001. 212 с.

2. Концепция развития сельскохозяйственных тракторов и тракторного парка России на период до 2010 г. М.: ВИМ, 2002. 52с.

3. Новоселов А.Г., Лебедева О.А., Беседин С.Л. Использование СВС-технологий для снижения вредных выбросов двигателей- автотракторной техники // Труды международной науч.-техн. конф. «Проблемы промышленных СВС-технологий». Барнаул, 1994. с. 248-259.

4. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автомобильных дизелей. М.: Агропромиздат, 1991. 208 с.

5. Варшавский И.Л., Магульский Ф.Ф. Токсичность дизельной сажи и измерение сажесодержания дизельного выхлопа // Тр. ЛАНЕ. М.: Знание, 1969. с. 120-157.

6. Жегалин О.Н., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. 120 с.

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

8. Горбунов В. В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Издательство Российского университета дружбы народов, 1998.-214 с.

9. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М.; Транспорт, 1990. - 135 с.

10. Давыдов C.JI. Автотранспорт продолжает загрязнять окружающую среду // Экология и промышленность России. 2000. - июль-с.40 -41.

11. Дудышев В.Д. Проблемы и пути экологического совершенствования отечественного автотранспорта // Экология и промышленность России. 1998. -ноябрь. - с.41 -45.

12. Козлов А.В. Оценка выбросов вредных веществ автомобилями в условиях эксплуатации //Автомобильная промышленность. 1999. - №2. - с. 37 -39

13. Марков В.А., Сиротин Е.А. Чтобы тракторный дизель стал автомобильным // Автомобильная промышленность. 1999. - №6. - с. 9 - 11.

14. Звонов В.А., Заиграев JI.C. Оценка ущерба от вредных выбросов в атмосферу двигателями внутреннего сгорания // Экотехнологии и ресурсосбережение. -1994. №2. - с. 9 - 18.

15. Дудышев В.Д. Перспективные технические разработки и изобретения по экологическому усовершенствованию автотранспорта // Экология и промышленность России. 1998. - декабрь. - с. 4-9.

16. Медведев В.Д. Подчинок В.М. Как снизить дымность отработавших газов дизелей // Экология и промышленность России. 2000. - май. - с. 21-23.

17. Филимонов А.И. Ограничение экологически вредных выбросов тракторов и самоходных сельхозмашин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997. - №3. - с. 19-22.

18. Труды Евроконгресса в г. Аахене в 2 томах, 1384 стр. Automobile and Engine Technology, Eurogress, FEV-VKA, Aachen, 2000, 2 vol, 1384 p.p.

19. EU takes next step to finalize heavy-duty Euro 111-V standards. -http://www.dieselnet.com, 1999. p.45.

20. Engineering clean air: The continuous improvement of diesel engine emission performance / Diesel Technology Forum, 2001. p.35.

21. NETT Diesel Emissions FAQ. http://nett.ca/faq-diesel.html, 1997. p. 15. Simulation of soot emission in diesel. Applied software - BMSTU, Internal combustion engine, 1998. p.28.

22. Eolys ™ Fuel-Borne Catalyst for diesel particulates adatement: a key component of an integrated system http://vyww.dieselnet.com, 1999. p. 12.

23. Advancements in clear diesel engine technology toptec. AAMA. -1997.p.l7

24. A. Mayer (TTM), U. Matter (ETHZ), J.Czerwinski (AFHB), N.Heeb (EMPA) Effectiveness of Particulate Traps on Construction Site Engines: VERT Final Measurements http://www.dieselnet.com. 1999.p.24.

25. The calalitic converter; technology for clean air. Clean Air Facts. -MECA, 1999. PI5.

26. Голубев A.B. Сельскохозяйственная экология. Саратов: Гос. с.-х. акад., 1997.-418 с.

27. Чем больше и мощнее ДВС мы будем производить, тем быстрее задохнемся бес кислорода! // Автомобильный транспорт, №5, 2000. с.3-8.

28. Проблемы промышленных СВС-технологий / Труды межд. Научно-техн. конф. / Алт.гос.тех.ун-т Барнаул, 1994. - 347с.

29. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1980.-539 с.

30. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизелестироения //Двигателестроение. 1991, №1. с. 12-14.

31. Новоселов A.JL, Токарев А.Н. Охрана окружающей среды от вредных воздействий автомобильного транспорта. Барнаул: Алтайский политехнический институт, 1987. - 56с.

32. Малов Р., Дашкевич Ю., Очередной К. Контроль за дымностью ОГ дизельных автомобилей / Автомобильный транспорт. 1986, №5. - с.32-34.

33. Беспамятов П.П., Кротов Н.А. ПДК химических веществ в окружающей среде. JL: Химия, 1985. - 528 с.

34. Ахметов Л., Ерохов В., Багдасаров А. Экологические аспекты автотранспорта. Ташкент: Мехнат, 1988. - 170 с.

35. Новиков Л.А., Смайлис В.И. Уровень и перспективы снижения токсичности и дымности судовых, тепловозных и промышленных дизелей. Обзор. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990. - 28 с.

36. Carcinogenic effects of exposure to diesel nexhaust. National Institute for Occupational Safety and Health, 1997. p.44.

37. Emission Standards: European Union. Heavy-Duty Diesel Truck and Bus Engines http://www.dieselnet.com, 1999. p. 15.

38. Emission Test Cycles ISO 8178 http://www.dieselnet.com. 1999. p.6.

39. Executive Summary: Diesel Exhaust: Critical Analysis of Emissions, Exposure, and Health Effects. Health Effects Institute, 1996. p.32.

40. AFSCME Health and Safety Fact Sheet Diesel Exhaust. -http://www.afscme.org/health/diesel.htm. p.20.

41. Health Assessment Document for Diesel Emissions. SAB Review Draft EPA/600/8-90/057D, 1999. p.ll.

42. Diesel Emissions and Lung Cancer: Epidemiology and Quantitative Risk Assessment. A Special Report of the Institute's Diesel Epidemiology Expert Panel. -Health Effects Institute, 1999. p.56.

43. Яновский A.M. Экологическая безопасность объектов техники -требование современности // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1997.-№8.-с. 17-18.

44. Ксеневич Н.П., Поляк А.Я., Шевцов В.Г. О стабилизации параметров экологической безопасности тракторов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997, №3. - с. 16-19.

45. Кутенев В.Ф., Арапов В.Ф. Уменьшение выбросов вредных веществ двигателя грузовых автомобилей и автобусов. М.: НИИН автопром. 1979 -74с.

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

47. Подчинок В.М., Усин В.В., Медведев Ю.С. Некоторые аспекты экологической безопасности автомобильных дизелей // Экология и промышленность России, 1998, №10.-с.35-37.

48. Методика и результаты оценки воздействия автомобильного транспорта на загрязнение окружающей среды региона крупного города (на примере города Москвы). М.: Прима-пресс. -1997. 120 с.

49. Лупачев П.Д., Филимонов А.И. О загрязняющих атмосферу выбросах тракторов и самоходных сельхозмашин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1992, №4, С. 1-3.

50. Амельченко В.А. Снижение токсичных выбросов дизелей мобильной сельскохозяйственной техники при эксплуатации путем совершенствования очистки отработавших газов: диссертация канд. техн. наук. — Саратов, 1998. -171с.

51. Истомин С.В. Совершенствование очистки отработавших газов дизелей сельскохозяйственной техники при эксплуатации; диссертация канд. техн. наук. Саратов, 1998. - 171 с.

52. ЕРА must end diesel pollution exemptions. Union of concerned scientists fact sheet. 1999. P. 25.

53. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1980.-539 с.

54. Simulation of soot emission in diesel. Applied software BMSTU, Internal combustion engine, 1998. P.35.

55. Broom D. and Khan I.M. The mechanisms of soot release from combustion of hydrocarbon fuels with particular reference to the diesel engines. Conference on Air Pollution Control in Transport Engines. November. 1971. London, Paper C.140/71. P. 14.

56. Теснер П.А. Образование углеводородов из газовой фазы. М.: Химия, 1972- 136. с.

57. Tanlor G.W. Areview of automotive emission control programs, around the world / SAE Techn. Paper Ser. 1978 №780950. P. 18.

58. Воинов A.H. Процессы сгорания в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. 277 с.

59. MacFarlane J.J. Carbone Formation in Premixed Methane-Oxygen Flames Under Conditions Combustion and Flame, 1970, vol. 14, p. 67-72.

60. Образование вредных составляющих отработавших газов в камере сгорания ДВС // Поршневые и газотурбинные двигатели. 1972. №10, с.21-26.

61. Владимиров A.M., Ляхин Ю.И., Матвеев Я.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-423 с.

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

63. Янсон Е.Н. Автомобильных транспорт и охрана окружающей среды. -Саратов: Ареал, 1994.-44 с.

64. Филимонов А.Н., Большаков В.А. Борисочкина Т.Н. Концентрация загрязняющих веществ, выбрасываемых тракторами и сельхозмашинами // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1993, №6, с.34-37.

65. Ахмеджанов М.А., Султанов А.С. Состав и температура воздуха в кабине трактора // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1975, №2, с.42-43.

66. Новоселов А.Л., Мироненко В.Ф., Токарев А.Н. Снижение вредных выбросов автомобильных двигателей / Под ред. А.Л. Новоселова. Барнаул, 1989. -98 с.

67. Петров Б.А. Компоненты отработавших газов и их влияние на здоровье человека и природу // Автомобильный транспорт. 1996, №3, с.44-45.

68. Методы и системы снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей // В.И. Цыпцын, В.А. Стрельников, Г.М. Легошин, В.Ф. Карпенков, П.П. Гамаюнов.: Уч. пособие / Сарат. гос. ун-т им. Н.И, Вавилова. Саратов. 1998. 140 с.

69. Стрельников В.А., Цыпцын В.И. Моделирование процессов и разработка технических средств и способов, повышающих экологическую безопасность автотракторных дизелей / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», Саратов, 2003. 182 с.

70. Гоц А.Н., Драгомиров С.Г., Куделя Н.Н. Седьмой форум двигателестроителей // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1999, №12, с.36-39.

71. Стрельников В.А. Евро-4 шаги навстречу // Грузовое и легковое автохозяйство - 2001, №11, с.36-39.

72. Криницкий Е.А. США: Поиски альтернативного автомобильного топлива // Автомобильный транспорт 1997. №8, с.26-28.

73. Фомин В.М., Ермолович Н.В., Сатер А Использование рапсового масла в качестве моторного топлива для дизелей // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1997, №5, с.11-12.

74. Данилов A.M. Применение присадок в топливах для автомобилей: Справ, издание. М.: Химия, 2000. 232 с.

75. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. М.: Химия, 1979. 222 с.

76. Жегалин О.И., Китроеский Н.А., Панчишный В.И. и др. Каталитические нейтрализаторы транспортных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. - 80 с.

77. Пархоменко А.А., Коноплев В.В. Системы нейтрализации отработавших газов /Автомобильная промышленность. 1988, №12. - с. 12-14.

78. Симатов А.И. Каталитические нейтрализаторы Димитровградского автоагрегатного завода / Автомобильная промышленность. 1985, №12,- с. 1416.

79. Корнилов Г.С., Сайкин A.M., Новиков В.З. Каталитические нейтрализаторы НАМИ для дизельного автотранспорта // Исследование, конструирование и расчет тепловых двигателей внутреннего сгорания: Сб. науч. тр. М.: НАМИ, 1993, с.168-173.

80. Беднарский В.В. Экологическая безопасность при эксплуатации и ремонте автомобилей: учебное пособие, Ростов н/Д: Феникс, 2003. ь384с.

81. Ways toward the clean heavy duty diesel / Zelenka P., Kriegler W., Herzog P., Cartellieri W. // SAE Technical Paper Series 900602 1990. - p. 1-13.

82. Анфимов B.M., Гиршович B.E., Желатин O.H. Рециркуляция отработавших газов тракторного дизеля Д-240 / Методы определения токсичных составляющих отработавших газов двигателей внутреннего сгорания: Рефер. сб. -М.:ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш, 1976,-с.ЗЗ-40.

83. Хватов В.Н., Логинов Н.В. Пути снижения дымности отработавших газов автотракторных дизелей // Двигателестроение. 1991, №5.-с.42-44.

84. Гусаров А.П. Оксиды азота основная забота разработчиков АТС // Автомобильная промышленность. - 1992, №8.-с.13-15.

85. Гарбер А., Френкель А., Кунин Ю. Пути снижения дымности дизелей // Автомобильный транспорт. 1989, №7.-с.32-33.

86. Лупачев П.Д., Володин В.М., Маев В.Е. Снижение выбросов сажи с отработавшими газами тракторных дизелей. М.: ЦНИИТЭН автосельхозмаш, 1991.-31 с.

87. Куров Б.А. Токсичность автомобилей. Оценка и перспективы снижения // Автомобильная промышленность. 1992, №2

88. Новиков Л.А., Смайлис В.И. Уровень и перспектива снижения токсичности и дымности судовых, тепловозных и промышленных дизелей. Обзор. М.: ЦНИИТЭН тяжмаш, 1990. - 28 с.

89. Смайлис В.И. Проблемы снижения токсичности и дымности отработавших газов дизелей // Двигателестроение. 1979, № 1.-е. 19-21.

90. Richard R., Sibley J/ Diesel emission control for the 1990-s // Automot. Eng. -1988, №9,-p.63-69.

91. Сахаров А.Г. Дизельная и топливная аппаратура тракторов. М.: Колос, 1997.-200 с.

92. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. М.: Колос, 1984. - 335 с.

93. Гупта А. и др. Закрученные потоки: Пер. с англ. / Гупта А., Лиллид., Сайред Н. М.: Мир, 1987. - 588 с.

94. Определение параметров крутки и коэффициентов гидравлических сопротивлений различных завихрителей горел очных устройств /С. Л. Шагалова, Т.И. Барихина, В.М. Кацман и др. //Теплоэнергетика, №7, 1970.-С.88-89.

95. Основы практической теории горения /В.В. Померанцев, К.П. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп.- Л.: Энергоатомиздат. Ленигр. отд-ление, 1986.- 312 с.

96. Померанцев В.В., Арефьев К.М., Ахмедов Д.Б. и др. Основы практической теории горения.- Л.: Энергия, 1986.- 220 с.

97. Шагалова С.Л., Соловьев Л.К. Исследование структуры кольцевых струй и факелов вихревых горелок в изотермических условиях //Теплоэнергетика, №6, 1983.-с.31 -35.

98. Щукин В. К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1970.- 331с.

99. Аввакумов Е.Г. Механические методы активизации химических процессов / Отв. ред. А.С. Колосов. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1979.254 с.

100. Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков /Отв. ред. Долинский А.А.; АН УССР, Ин-т технич. теплофиз. Киев: Наук. думка,1989. -192 с.

101. Волчков Э.П., Спотарь С.Ю., Терехов В.И. Турбулентный тепломассообмен в начальном участке трубы при закрутке потока // Тепломассообмен VI. -Минск, 1980. -Т.1, 4.3. -с.48-59.

102. Меркулов А.П., Вихревой эффект и его применение в технике М.: Машиностроение, 1969. -184 с.

103. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок: Тепллообмен. Д.: Машиностроение, 1985. - 272 с.

104. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М.: Машиностроение, 1982. -200 с.

105. Кардашев Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. М.: Химия, 1990.- 208 с.

106. Аэродинамика закрученной струи. Под ред. Б. Ахмедова. М.: Энергия, 1977.-240 с.

107. Теория турбулентных струй /Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенников С.Ю., Секундов А.Н., Смирнов И.П. Изд. 2-е, перераб. и доп./ Под ред. Г.Н. Абрамовича. М.: Наука. Главн. ред.физ.-мат.лит., 1984.-720 с.

108. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. /Пер. с нем. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1969.- 744 с.

109. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 6-е, перераб. и доп.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.- 840 с.

110. Броунштейн Б.И. Гидродинамика массо- и теплообмена в дисперсных системах / Б.И. Броунштейн, Г.А. Фишбейн. Л.: Химия, Ленингр, отд-ние, 1977.- 279 с.

111. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибраций. Киев; Наук, думка. 1975.- 168 с.

112. Турбулентные течения газовзвеси / А.А. Шрайбер, Л.Б. Гавин, В.А. Наумов, В.П. Ященко; Отв. ред. А.А. Долинский.; АН ССР, Ин-т техн. теплофизики. Киев: Наук, думка, 1987.- 238 с.

113. Малов Р.В., Сазонов B.C. Расчет времени полного выгорания единичных частиц сажи в потоке /Сб. тр. ЛАНЭ. Ред. К.Г. Евграфов. Изд-во Знание, 1968.-с. 104-112.

114. Сухиташвили М.Д. Снижение вредных выбросов дизелей при эксплуатации автотракторной техники: Дис. канд. техн. наук. Саратов 2002. -150 с.

115. Идельчик И.Е. Аэродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностроение, 1983.-351 с.

116. Идельчик И.Е. Расчет характеристик радиально-кольцевой струи в технологических аппаратах /Аэродинамика химических производств с неподвижными слоями катализатора /Отв. ред. Ю.Ш. Матрос. АНСССР Ин-т катализа. Новосибирск: Наука, 1985. 176 с.

117. Кафаров В.В. Введение в инженерные методы расчета реакторов с неподвижным слоем катализатора. М.: МХТИ, 1969. - 158 с.

118. Штерн П.Г, Руденчик Е.А., Турунтаев С.В., Абаев Г.Н. Аэродинамический расчет аппаратов с неподвижным зернистым слоем / Аэродинамика химических производств с неподвижными слоями катализатора /

119. Отв. ред. Ю.Ш. Матрос. АНСССР Ин-т катализа. Новосибирск: Наука, 1985. -176 с.

120. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

121. Зелькин Г. Г. Нестационарные течения в местных сопротивлениях. -Минск: Вышейш. школа, 1981. 141 с.

122. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям /Под ред. М.О. Штейнберга. -3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. -672 с.

123. Кутателадзе С.С., Леонтьев А. И. Тепломассобмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 318 с.

124. Аурсте Х.О., Иванов Ю.В., Луби Х.О. Исследование аэродинамики потока в закручивающих устройствах // Теплоэнергетика. -1978, №1.-с.37-39.

125. Ершин Ш.А., Жанпасбаев У.К. Исследование аэротермохимического процесса в радиальном реакторе с неподвижным слоем катализатора, с.80-94.

126. Драганов Б.Х. и др. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания /Б.Х. Драганов, М.Г. Круглое, B.C. Обухова .Киев: Вища школа, 1987. -174 с.

127. Математическое моделирование химических реакторов /Отв. ред. Г.И. Марчук. АНСССР Ин-т Катализа. Новосибирск: Наука, 1984. - 168 с.

128. Сабуров Э.Н-, Карпов С.В., Осташев С.И. Теплообмен и аэродинамика закрученного потока в циклонных устройствах. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. - 276 с.

129. Моделирование химических процессов и реакторов. т.З.- Новосибирск, 1972-315с.

130. The system Development of Electrically Heated Catalyst (EHC) for the LEVand EU-III Legislation. /В. Pfolgraf, E. Otto, A. Wirth. Dr. W. Held, Dr. P.F. Kuper, Donnerstag A. /SAE Technical paper N951072

131. Ultra-Low Power Electrically-Heated Catalyst System /P.F. Kuper, W. Maus, H. Swars, R. Bruck, F.W. Kaiser SAE International Congrass and Exposition Detroit, Michgan (Cobo Centr), February 28-March 3, 1994 /SAE Technical paper N940465, 1994.- p.8,

132. Improved Catalyst System for SULEV Legislation First Practical Experience /G. Holy, R. Bruck, P. Hirth, SAE International Congress and Exposition Detroit, Michgan (Cobo Centr), March 6-9,2000 /SAE Technical paper N 2000-01-0500,2000.- p.7.

133. Minimum Test Requirements for High Cell-Density Ultra-Thin Wall Catalyst Supports. Part I /Т. Nagel, J. Diringer, SAE International Congress and Exposition Detroit, Michgan (Cobo Centr), March 6-9,2000 /SAE Technical paper N2000-01-495,2000.- p.9.

134. Diesel catalytic converter with hybrid substrate Structure /К. Schper, R. Konieczny, R. Bruck / Exhaust gas aftertreatment of diesel engine automobiles Haus der Technik е. V., Essen. 15 & 16 Juni 1999.- p. 12.

135. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи: Пер. с англ.- М.: Мир, 1983.-512 с.

136. Методы исследования катализаторов. М.: Мир, 1983. - 231 с.

137. Островский Г.М., Волгин Ю.М. Методы оптимизации химических реакторов. М.: Химия, 1967. - 248 с.

138. Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. Межд. конгресс. Наука, 1970. - 236 с.

139. Крамере X., Верстертерп К. Химические реакторы расчет и управление ими. /Пер. с англ. Под ред. Г.М. Панченкова. М.: Химия, 1967. -264 с.

140. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1988. - 479 с.

141. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Отв. ред. Р.И. Солоухин, АН СССР, Ин-т хим. физики, Науч. совет по проблеме " Теорет. основы процессов горения". 3-е изд., испр. и доп.- М.: Наука, 1987. - 490 с.

142. Турбулентный пограничный слой при сложных граничных условиях. -Новосибирск: Наука, 1977. 260 с.

143. Бабенко Ю.И. Тепломассообмен: Методы расчета тепловых и диффузионных потоков. -JL: Химия, 1986. 144 с.

144. Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. 2-е изд.- М.: Физматлит, 1959. 699 с.

145. Юдаев Б.Н. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. -М.: Машиностроение, 1977. -248 с.

146. Малая Э.М. Аэродинамика, процессы горения и теплообмен ограниченных струйных течений. Саратов: Издательство СГУ, 1987. - 160 с.

147. Хай А.Д., Вест П.Р. Теплообмен в трубе с закрученным потоком // Теплопередача. -1975. №3. с.100-106.

148. Нагиев М.Ф. Химическая рециркуляция. М.: Наука, 1978. - 87 с.

149. Спейшер В. А. Обезвреживание промышленных выбросов дожиганием. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 167 с.

150. Гослин А.Д., Халил Е.Е., Уайтлоу Дж.Г. Расчет двухмерных турбулентных рециркуляционных течений // Турбулентные сдвиговые течения. М., 1982.-Т.1.-С.247-269.

151. Кубо И.Р., Гоулдин Ф.Р. Численный расчет закрученного турбулентного течения // Теоретические основы инженерных расчетов. М.: Мир, 1975. - №3. - с.127-133.

152. Бесков B.C., Слинько Н.А. Моделирование и оптимизация каталитических процессов / Сб. науч. тр. М.: Наука, 1965.-С.74-76.

153. Исерлис Ю.Э. Системное проектирование двигателей внутреннего сгорания. JL: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1981. - 255 с.

154. Островский Г.М., Бережинский Т. А. Оптимизация химикотехнологических процессов. Теория и практика. М.: Химия, 1984. -240 с.

155. Страдомский М.В. Оптимизация температурного состояния деталей дизельных двигателей/АН УССР, Ин-т техн. теплофизики. Киев: Наук, думка, 1987.-167 с.

156. Цирлин A.M. Вариационные методы расчета химических реакторов. -М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

157. Томас ДЖ., Томас У. Гетерогенный катализ /Пер. с англ. Л. Кондратьева. Под ред. A.M. Рубинштейна. М.: Мир, 1969. - 452 с.

158. Аксенов В. Л. Эффективность очистки газовых выбросов окислительными методами /Термическая и каталитическая очистка газовых выбросов в атмосферу: Сб. науч. тр. Киев: Наук, думка, 1984.- с.17-22.

159. Малов Р.В., Гаргала Р.В., Прахов А.Х. Обезвреживание отработавших газов дизельных двигателей во всем диапазоне их нагрузок спомощью каталитических нейтрализаторов / Сб. тр. ЛАНЭ. Ред. К.Г. Евграфов. Изд-во Знание, 1968.-С.95-103.

160. Disign Criteria of Catalyst Substrates for NOx Adsorber Function / A. Bergmann, R. Bruck, S. Brandt, M. Deeba, SAE International Congress and Exposition Detroit, Michigan (Cobo Centre), March 6-9, 2000 / SAE Technical paper N2000-01-0504, 2000. - p.8.

161. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций (Оптимизация и исследование операций).- М.: Наука, 1971. 240 с.

162. Арис Л. Оптимальное проектирование химических реакторов. М.: Ин. лит., 1963.-260 с.

163. Сеттрефилд Ч.Н. Практический курс гетерогенного катализа / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 520 с.

164. Френкель А.И. К определению степени эффективности нейтрализующих устройств отработавших газов двигателей внутреннего сгорания /Сб. тр. ЛАНЭ. Ред. К.Г. Евграфов. Изд-во Знание, 1968. - с.353-358.

165. Варшавский И. JI. Принципы нормирования автомобилей и двигателей по признаку токсичности /Сб. тр. ЛАНЭ. Ред. К.Г. Евграфов. Изд-во Знание, 1968. - с. 15-24.

166. Буденная Ж.А., Волков Б.А. Стандартизация и качество защиты окружающей среды // Окружающая среда. 2000. - №6. - с.64-67.

167. Звонов В.А., Заиграев Л.С. Относительная агрессивность вредных веществ и суммарная токсичность отработавших газов // Автомобильная промышленность. 1997. - №3. - с.20-35.

168. Самков В. А., Черейский Е.А. Нормирование экологической безопасности автотранспортных средств // Окружающая среда. 2000. - №6. -с.68 - 70.

169. Гардинер У. и др. Химия горения: Пер. с англ. / Под ред. У. Гардинера, мл. М.: Мир, 1988. - 464 с.

170. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1988. - 391 с.

171. Яблонский Г.С., Быков В.И., Елькин В.И. Кинетика модельных реакций гетерогенного катализа. Новосибирск : Наука, 1984. - 224 с.

172. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М: Энергия, 1967. - 412 с.

173. Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 592 с.

174. Халатов А.А., Кожевников А.В. Интегральный метод расчета течения и теплообмена закрученного потока в проницаемом цилиндрическом канале // Тепломассообмен VI. - О 1980. - №1, 4.3. - с.151-156.

175. Зельдович Я. Б. Химическая физика и гидродинамика: Избр. тр. /Под ред. Ю.Б. Харитона. М: Наука, 1984. - 374 с.

176. Протодьяконов И.О., Сыщиков Ю.В. Турбулентность в процессах химической технологии. Л.: Наука, 1983. -318 с.

177. Веденеев В.И. Константы скорости газофазных мономолекулярных реакций / Справочник. М: Наука, 1972. - 160 с.

178. Погорелов А.Г. Обратные задачи нестационарной химической кинетики: Системный подход. М.: Наука, 1988. - 392 с.

179. Протодьяконов И.О., Муратов О.В., Евлампиев И.И. Динамика процессов химической технологии. Л.: Химия, 1984. - 304 с.

180. Чермак И., Петерка В., Заворка И. Динамика регулируемых систем в теплоэнергетике и в химии. / Пер. с чешек. Ю.Ф. Кичатова, под ред. Н.С. Райбмана. М.: Мир, 1972. - 624 с.

181. Гутаревич Ю.Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросами двигателей. Киев: Урожай, 1989. - 223 с.

182. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 600 с.

183. Оран Э., Борис Дж. Численное моделирование реагирующих потоков: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 660 с.

184. Ракитский Ю.В. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука, 1979.-214 с.

185. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 544 с.

186. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС. Алгоритмы прикладных программ / P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др.; Под общ. ред. P.M. Петриченко М.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 328 с.

187. ГОСТ 17.2.2.01.-84 "Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений" -М.: Изд. стандартов, 1984. 6с.

188. ГОСТ 17.2.2.02.-98 "Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин" М.: Изд. стандартов, 1998. - 5с.

189. ГОСТ 17.2.2.05.-97 "Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин" М.: Изд. стандартов, 1997.-8с.

190. Стандарт ИСО 789/4-86 "Сульскохозяйственные тракторы. Методы испытаний. Часть 4. Измеренные дымности отработавших газов" 4с.

191. Правило ЕЭК ООН №96 "Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения дизелей для установки на сельскохозяйственных и лесных тракторах в отношении выбросов этими дизелями загрязняющих веществ" 6с.

192. Директива Совета европейского экономического сообщества 77/537/ЕЭС от 28.06.77 "О мерах, ограничивающих выбросы загрязняющих частиц дизелями, используемыми в колесных сельскохозяйственных и лесных тракторах" 15с.

193. ОСТ 37.001.234-81 "Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы измерений" 5с.

194. ГОСТ 18509-88. "Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний." М.: Изд-во стандартов, 1988. - 70с.

195. Стенд обкаточно-тормозной КИ 5543 ГОСНИТИ /техническое описание и инструкция по эксплуатации М.: ГОСНИТИ, 1988. 25с.

196. Николаенко А.В., Белоусов А.Д., Протасов С.Н. Приведение дымности и токсичности отработавших газов тракторных дизелей к стандартным атмосферным условиям / Двигателестроение. 1989, №9. - с.40-42.

197. ГОСТ 12.1.003-83 "Шум, общие требования безопасности". М.: Изд. стандартов, 1983. - 17с.

198. ГОСТ 12.1.050-86 "Методы измерения шума на рабочих местах". -М.: Изд. стандартов, 1986. 27с.

199. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки" Минздрав России, М.: 1997.- 11с.

200. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Амельченко В.А. Нейтрализатор отработавших газов. Патент РФ на изобретение №2105165. Опубл. 20.02.98. Бюл. №5.

201. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин С.В. Термический нейтрализатор отработавших газов дизеля. Патент РФ на изобретение №2119065. Опубл. 20.09.98. Бюл. №25.

202. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Нейтрализатор отработавших газов дизеля. Патент РФ на изобретение №2174184. Опубл. 27.09.01. Бюл. №27.

203. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Сухиташвили М.Д., Гришин А.П. Каталитический нейтрализатор отработавших газов дизеля. Патент РФ на изобретение №2184249. Опубл. 27.06.02. Бюл. №18.

204. Гришин А.П. Улучшение экологических показателей автотракторных дизелей путем применения нейтрализаторов отработавших газов / Дис . канд. техн. наук. Саратов, 2002. 157 с.

205. Колчин А.Н., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1971. - 520 с.

206. Moussavi М., Hughes К. The emissions of environmental legislation and vehicle emissions of the future of alternative fuels in the transportation industry // Transactions of the Nebraska Academy of since. 1992 - p.22.

207. Стрельников B.A., Истомин C.B., Цыпцын В.И. Повышение эффективности очистки отработавших газов в дизелях // Тракторы и сельхозмашины. -2001, №12, с. 8-10.

208. J. Brener, R. Bruck, R Diewald, P. Hirth. Temperature Examination on a Metal Catalist System // SAE technical paper 971028,1997. p.28.

209. E Otto, F. Albrecht, J. Liebl. The development of BMW Catalist Concepts for LEWULEV and EU III/IV Legislations // SAE technical paper series 980418. p.16.

210. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: пер. с англ. / Справочник М.: Атомиздат 1979. - 216 с.

211. Беляев Н.М. Основы теплопередачи: Учебник. К.: Выща школа. Головное издательство, 1989. - 343 с.

212. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1970. - 328 с.

213. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. М.: Химия, 1991. - 176 с.

214. Теплообмен в химически регулируемых газовых теплоносителях. Под. ред. Красина А.К., Нестеренко В.Б. и Девойно А.Н. (Ин-т ядерной энергетики АН БССР). Мн.: Наука и техника, 1971. - 168 с.

215. Идельчик Н.Е. Гидравлические сопротивления (Физико-механические основы). М.: Государственное энергетическое издательство, 1954.-316 с.

216. Витков Г.А., Холпанов Л.П., Шерстнев С.Н. Гидравлическое сопротивление и тепломассообмен. Математическое моделирование каталитических реакторов: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1989. - 260 с.

217. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем: Гидравлические и тепловые основы работы. Л.: Химия, 1979.- 176 с.

218. Конвективный теплообмен и гидродинамика: Сб. науч. тр. / Под ред. Долинского А.А. (отв. ред.) и др. Киев: Наук думка, 1985. - 188 с.

219. Кафаров В.В. Мешалкин В.П. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов. М.: Химия, 1991. - 368 с.

220. Михеев М.А., Михеева Н.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, Стереотип. М.: Энергия, 1977.

221. Голубцов В.М., Михайличенко С.В. К расчету коэффициентов сопротивления пылевых циклонов // Теплотехника. 1985, №4, с.41-44.

222. Тагер С.А. Расчет аэродинамического сопротивления циклонных камер сгорания // Теплоэнергетика. 1971, №7, с.88-91.

223. Bruck R., Dievald R., Hirth P., Kaiser F.W. Design criteria for metallic substrates for catalitic converters / SAE technical paper series 1995, №950789 -p. 10.

224. Ложкин В.Н. Теория и практика безразборной диагностики и каталитической нейтрализации отработавших газов дизелей / Дис . докт. техн. наук. Санкт-Петерберг, 1994, с.305-318.

225. Стрельников В.А., Истомин С.В. Экологическая безопасность дизелей // Автомобильный транспорт. 2003, №9, с.42-44.

226. Цыпцын В.И., Стрельников В.А., Истомин С.В. Снижение токсичных выбросов автотракторных ДВС // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003, №4, С.22-23.

227. Кузьмина Р.Н., Севостьянов В.П., Молина С.Е., Мухина П.П. Катализатор для очистки газа от оксидов азота и углерода. Патент РФ на изобретение №2162011. Опубл. 20.01.01. Бюл. №2.

228. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Изд. 5-е перераб. и доп. - М.: Атомиздат. - 1979. - 416 с.

229. Дейч М.Е., Зарякин А.Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. -М.: Энергия, 1970. 384 с.

230. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Типовые гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989. - 324 с.

231. Островский Г.М., Бережинский Т.А. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. М.: Химия, 1984. - 240 с.

232. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьев Л.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 191 с.

233. Юдин Д.Б. Задачи и методы стохастического программирования. -М.: Сов. Радио, 1979. 392 с.

234. Математическое моделирование и оптимизация: Межвузовский тематический сборник научных трудов / Под ред. Сергиевского А.В., Горький: Горьк. гос. ун-т, 1990. 170 с.

235. Любарский Г.Я., Слабосницкий Р.П., Хажмурадов М.А., Адушкина Р.Н. Математическое моделирование и эксперимент. Киев: Наукова думка, 1987. - 160 с.

236. Стрельников В.А., Истомин С.В., Цыпцын В.И. Снижение токсичных выбросов автотракторных дизелей // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003, №10, с.8-10.

237. Стрельников В.А. Обобщенный показатель эффективности работы каталитического нейтрализатора // Вестник Сар. госуд. агроунив. им. Н.И.Вавилова. Саратов 2003, №3, с.55-56.

238. Болотов А.К., Гуревич A.M., Фортуна В.Н. Эксплуатация сельскохозяйственных тракторов: Справочник. -М.: Колос, 1994. 495 с.

239. Иофинов С.А., Бабенко Э.Л., Зуев Ю.А. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка. -М.: Агропромиздат, 1985. 272 с.

240. Григорьев Е.А. Статистическая динамика поршневых двигателей. -М.: Машиностроение, 1978. 104 с.

241. Салмин В.В. Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных двигателей совершенствованием трибохимических и гидротермодинамических процессов в смазочных системах / Дис . докт. техн. наук. Саранск, 2003. - 405с.

242. ГОСТ 17.0.0.04-90. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт предприятия. Основные положения. М.: Госкомиздат СССР по охране природы, 1990,-30с.

243. Салова Т.Ю. Определение экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей тракторов и автомобилей. Сб. науч. тр., СПб: СПбГАУ, 2000. - С. 120 - 124.

244. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. М.: Экономика, 1986, 96 с.

245. Гусаров А.П., Вайсблюм М.Е. Перспективы нормирования экологических показателей АТС // Автомобильная промышленность. — 2000, №2, с. 34-37.