автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Снижение токсичных и канцерогенных выбросов за счет гомогенизации топливно-воздушной смеси в карбюратоных двигателях

та 1ИСТЕТСТВ0 ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

„ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

_о ^ Г*^- .! Г"

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАИХАНА БЕРУНИ

На правах рукописи

УМА РОВ Эшкул Рузиевич

СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ И КАНЦЕРОГЕННЫХ ЕЫБРОСОВ ЗА СЧЕТ ГОЛЮГЕНИЗАЦИИ ТОПЛИВО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Специальность 05.04.02 — тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ—1993

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Охрана труда» в лаборатории газокондснсатных топлив Ташкентского автомобнльно-дорожного института.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор ПЬЯДИЧЕВ Э. В. кандидат технических наук, доцент ТУРГУНОВ А. М.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РУз, доктор технических наук, профессор МУТАЛИБОВ А. А. кандидат технических наук, ХАВАДЖИ Э. Ф.

Ведущее предприятие: Государственный комитет природы РУз.

Защита диссертации состоится «. . . 1993 г. в /6? . часов

на заседании специализированного Совета Д 067.07.26 Ташкентского государственного технического университета имени Абу Райхана Беруни в зале заседаний по адресу: г. Ташкент—95, ул. Университетская, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского государственного технического университета имени Абу Райхана Беруни. Автореферат разослан «..5/ . . (Р^т .... 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного Совета,

доктор технических наук, л

профессор Ш' В" САИД0В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ • Актуальность проблемы. "В интересах настоящего и будущего поколения республике Узбекистан принимаются меры для охраны я научно обоснованного, рационального использования земли и ее недр; сохранения в чистоте воздуха и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей" человека среды" . В настоящее время можно считать общепризнанным, что основные причины возникновения рака вредные факторы окружающей среды. К ним относятся химическиеканцерогенные вещества, физические язленик {солнечная радиация, ионизирующее излучение) и биохимические системы (вирусы, токсины и др.), способные вызывать опухолевое перерождение нормальных клеточных структур. Большинство онкогекных факторов образуется к циркулирует в природе. В этом плане бурное развитие промышленного потенциала,"автотранспорта, химизация сельского хозяйства и специфические климато-географические условия Узбекистана требуют всеобъемляющего, постоянного изучения распространения канцерогенных веществ в окружающей среде и их строгого регламентирования. Лабораторией 00С и Г2СГ ТАДИ с 1978 года осуществляется мониторинг автомагистралей, перекрестков, жилых зон, зон отдыха г.Ташкента, который показывает исключительно высокую загазованность перекрестков и ее прямую зависимость от выбросов автотранбпорта. Учитывая,-что в общем потоке около 85$ составляют автомобили с карбюраторными двигателями,.проблема снижения канцерогенной загазованности атмосферы г.Ташкента выбросами автотранспорта с карбюраторными двигателями приобретает исключительную социальную остроту и актуальность.

Цель и постановка задачи исследования: снижение токсичности и канцерогенное?« отработавших газов (ОГ) за счет гомогенизации топ-ливно-воздушной смеси (TBC) в карбюраторных двигателях, осуществляемой научной организацией технического обслуживания системы питания, применением экологически чистых бензиновых фракций топлив и механических гомогенизаторов.

Для выполнения поставленной цели перед настоящим исследованием поставлены следующие задачи:

I. Организация мониторинга бенз(а)пирена (БП) по контрольным пунктам г.Ташкента; 2. Анализ способов гомогенизации смеси; 3.Определение корреляции между содержанием окисли углерода (СО) и БП в ОГ; 4. Расчет фазового равновесия. (ФР) топлив при переменных параметрах состояния; 5. Материалы исследований работы двигателя на различных гомогенизаторах и газоковденсатных (ГК) бензинах и выбор оптимальных вариантов по снижению содержания БП и повышению эконо-

мичности; 6. Определение оптимального режима регулировки карбюраторов грузовых и легковых автомобилей. •

Научная новизна. Разработаны и усовершенствованы методики определения выброса вредных веществ (ВВ) с ОГ карбюраторных двигателей Впервые обоснованы: корреляция БП и СО, влияние ФР TBC при переменных параметрах состояния на выброс с ОГ БП и СО. Исследовано влияние испаряемости тошшв и их текущих параметров состояния на выброс ВВ. Изучен процесс гомогенизации TBC и предложен оптимальный вариант гомогенизатора. Разработана программа и методика математической обработки результатов исследований, усовершенствована методика расчета экологического ущерба народному хозяйству от ВВ с ОГ карбюраторных двигателей.

На защиту выносятся:

I. Анализ систем и методов гомогенизации смеси; 2. Мониторинг канцерогенной загрязненности атмосферы в характерных перекрестках г.Телкента; 3. Влияние регулировки карбюратора по СО на выброс БП в ОГ; 4. Определение корреляции выбросов мезду СО и БП; 5. Определение оптимальных сроков периодичности ТО по регулировке карбюраторов в эксплуатации; 6. Расчет отдельных показателей топлив при гомогенизации TBC с учетом параметров состояния; 7. Расчет ФР смеси при повышенных и пониженных давлениях; 8. Влияние испаряемости ■ газоковденсатных топлив (ГКГ) на содержание БП в ОГ за счет изменения фракционного состава (ФС) и использования -гомогенизаторов; 9. Снижение ущерба народному хозяйству за счет внедрения рекомендация диссертационной работы.

Методы исследования. Экспериментальные и аналитические исследования истинного выброса БП автомобильным транспортом в городе.Расчет на ЭВМ и исследования тепло-физических, физико-химических характеристик теплив и их влияние на процесс сгоранияv экстрагирование фракционирование, осциллографированив и теоретическая обработка материалов, фотоэлектрическая регистрация, количественный и качественный, анализы по спектрографам Щ. Лабораторные, стендовые, ходовые, экспяуатациошш" испытания.

Практическая ценность. Проведенные теоретический иаследованиа по корреляции выбросов мезду СО и БП позволяют рекомевдоаать оптимальную регулировку карбюраторов. Мониторинг канцерогенной загазованности втмосферн в характерных пврекрестках г.Ташкента дае* ьеа» модность определить, какие организационные-технические конструкторские, архитектурно-планировочные мероприятия необходимы для снижения до минимального уровня канцерогенной загазованности. .Согласно разработанным автором зависимостям можно определить: тепло-

емкость и теплопроводность углеводородов (УВ) при различных параметрах состояния; 5Р смеси при певыазкных и пониженных давлениях; испаряемость ГШ" и еэ влияния на содержание БП в ОГ за счет ЙС и гомогенизаторов.

Оптимальные сроки регулировки карбюраторов по СО способствуют резкому и последовательному снижении выбросов БП, Испольэование ГК бензинов обеспвчив&з? возможность расширения ресурсов топяив.

Апробация работа» Диссертационная работа заелупака, обсуздеяа и одобрена на объединенном заседании кафедр "Автотракторные двигатели", "Теплотехника и инженерная экология", "Безопасность жизнедеятельности" Ташкентского авгошбильно-дорожного института. Разделы работы докладывались и обсуждались на ХУП-Х1Х научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТАДЙ; Всесоязной научно-технической конференции "Альтернативные топлива в двигателях внутреннего сгорания", г.Киров, 1988 г.; научно-техническом совещании "Опыт эксплуатации автомобилей в условиях жаркого сухого климата", г.Тазкент, 1989 г»; Всесоюзной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных материалов"^.Днепропетровск, 1990 ^Всесоюзной научно-технической конференции "Образование и выброс канцерогенных УВ с продуктами-сгорания топлив", г.Самара, 1991 г.

Публикация. Основные положения диссертации изложены в 13 печатках работах, б научно-технических отчетах ТАДИ- за I98S-I99I гг.

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих эыведов, списка литературы, включающего 133 отечественных источника и 9 приложений, изложена на 210 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 27 таблиц.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель исследования. Показано, что содержание БП в атмосферном воздухе, водоемах и почвах городов и населенных пунктов зависит от многих факторов: количества транспортных средств, режима работы двигателей (карбюраторных и дизельных), технической исправности автомобилей, марок примэняемего топлива, скорости движения, температуры, давления, влажности воздуха, скорости и направления ветра и др. В связи с чем обоснована необходимость проведения комплекса научно-технических, организационных, конструкторских решений, а также применение альтернативных тошжз для снижения токсичных и канцерогенных выбросов с ОГ карбюраторных двигателей.

В первой главе рассматриваются вопросы связанные с канцерогенным загрязнением атмосферы г.Ташкента и основными путями снижения канцерогенных выбросов автотранспортом. Исследованиями ТАДИ сов-

ыэстно с НИИ онкологии и радиологии Узбекистана и ВОЩ АМН FCSCP,учитывая,что содерзаниэ БЛ з воздухе намного предает прз-дш>по допустимые кокцзнхрэции СЦДК), показана необходимость изыскания средств или конетщкцнй, которые ишю использозать в ©аркй- ■ но выпускаемых двигателях. Проведана классификация мзтедоа воздзй-етаая на рабочий процзее карбюраторного двигателя сникающих год» сичнэсть и кащэрсгешоеть ОГ, Из шюгочксяенных способов и мг-'одсз гемогениеации выбраны стацкскарныв гомогенизаторы кэханкчас-ксго "шла, свяганные е автоколебательный режимом и турбулизецизй «ю.

Во второй глава представлена структурная схема методологического обеспечения исследований, заключающаяся е анализа йктературнък материалов, методическом обеспечении исследований, теоретических разработках, лабсраторшгх, стендовых, эксплуатационных и ходовых испытаниях, мониторинга ЕП, s конечном итоге обеспечивающих снюке-ние ущерба народноглу хозяйству и выполнении поставленной цели,

В ка- чстве объектов выбраны грузовые и легковые автомобили ГАЗ-5ЭА, ЗИЛ-130-76, грузовые бортовые автомобили повышенной проходимости ЗКЛ-131, У рал-375Д, седельные тягачи ЗИЛ-130 BI, автомобили самосвалы ЗИЛ-ММЗ-555, ЗИЛ-ММЗ-4502 и легковые автомобили ГАЗ-24-OI "Волга", ИЖ-2715 "Москвич". Сравнительные испытания на бензина А-76 и ГК бензине проводилось на двигателях ГАЗ-53А,ГАЗ-б6,ЗИЛ-.\Ш-555.

Для широких испытаний выбраны следующие варианты гомогенизаторов. Гомогенизатор (I-вариант) имеет фору конуса с изогнутыми лопастями рнзЛ(а) соответствующими геометрическими размерами для колдоЯ карки дзигателбЯ.ТВС проходя через коническую статическую турбину, обккмается и одновременно закручивается по оси смесительной камеры. На всех режимах работы двигателя возрастает завихрзние заряда, что значительно способствует интенсивно^ дроблению топлива, сокращает количество топливной пленки на стенках впускного трубопровода, повышает качественную гомогенность TBC.

Гомогенизатор (2-варианта) имеет форму пропеллера и проста для изготовления. Зорка гомогенизатора приведена на рис.Иб). Для исследования, и в процессе эксплуатации, использовались товарный бензин А-76, ГК бензин, полученный смешением ГК местороздения Янги-Казган и бензин АИ-93 в соотношении 0,5X0,5. Контролировались каждые партии топлив в процессе исследований. ГК брался из одной сква-кины !? 14 на протяжении всего цикла испытания. Оизико-химические показатели ГК, бензине А-76, .КБ-76 представлены в табл. I. Испытания на смесевом ГК бен-те с октановым числом (04) 76 проводились в точение I года. В связи с некоторым изменением ФХП поставляемого бензина АИ-93 и ГК отдельные показатели каждой партии

Рис_. Кб).Гомогенизатор топлиро-поздушноИ смеси (2-вариант).

Таблица I.

Слэяко-хадг'ескив показатели ГК, КБ-76, бензина Л-76 ГОСТ 2034-82.

—~г~ ! Наименование показателе)!, 1 Величина показателей

пп! размерность ■ { ГК | КБ-76 ! А-76

I ! 2 ! 3 ! 4 ! 5

1. Октэлоэое число

2. Фракционный состав: °С

температура начало кипения 10% перегонлетея при те:.?пературе, 5С$ перегоняется при температуре, 90^ перегоняется при температуре, температура конца кипения

3. Вязкость при 20 °С, С„ _ » а ст

4. Плотность, кг/м

56 74-77 76-77

56 74 102 150 189 0,71 710

35-45 35-42

62-75 65-72

102-110 105-118

175-182 170-185 '185-194

изменялись. Поэтов, табл.1, представлен диапазон изменения показателей ГК, А-76, КБ-76 по крайним значениям.

Количественное определение Ш проводили методом добавок с установкой пера самописца по фону, создаваемо^ лкмикисцэнцией примесей при длина эодш 401 н°м вблизи аналитической линии БП с длиной волны 403 к*!!» Фотоэлектрическая регистрация спектра производилась на установке в лаборатории ОХ н Г К? ТДДИ, сконструированной и собранной на база спектрографа ДСЙ-8. Определение содершше БП в атмосферных загрязнениях складывается из 3-х оснознкх этапов: I,Отбор проб загрязнений воздуха; 2. Экстрагирование проб; 3.Определение е них Ш глетодоы спектрального анализа. Отбор, проб иэ воздуха выхлопных патрубков двигателей в стендовых испытаниях, эксплуатации к беговых барабанах проводились на установках сконструированных в лаборатории СОС и ГК1 ТДДИ. Стендовые испытания двигателей проводились на электротормозном стецдв лаборатории кафедрв АВД ТДДИ, а таяие в автопсдаи'оне НАМИ» Различия в регистрирующих' приборах заключались лишь в том, что запись состава продуктов неполного сгорания производилась в ТДДИ на газоанализатора Езжан (производства США), а в автопояигснв НАШ на модели ИР С-Ш фирма Якагшото (производства Япония). йсвдгания проводились по сно-рсстшы к нагрузочным характеристикам в соответствии е требова- . ниями ГОСТ 14646-31 "Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний". Ходовые испытания проводились на мерных участках дорог Тапкент-Алмалых и Ташяент-Бенабад с гомогенизаторами I и 2 вариантов на двигателях ЭДЛ-ММЗ-555 и ЗШ-МИЗ-4502. Расход топлива определялся раоходоиером Ку5 (производства Германия).

Для оценки сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований использовались уравнения линейной и нелинейной регрессии, рассчитанные по программам для микрокалькуляторов "Электроника БЗ-21, БЭ-34, МК-54".

В гретье^ главе для определения качественного состояния системы "топливо-воздух" во впускном »ранге и КС приводятся зависимости-, определения теплопроводности и теплоемкости ог текущих параметров состояния (Р, Т). Физические и теплофизические свойства топлив и их фракций не следует воспринимать как какие-то постоянные и пользоваться ими в расчетах. Они могут бьггь применены для откдситель-нсго сравнения при стандартных атмосферных условиях (шш стандарт-тгх параметров состояния: атмосферном давлении Ро=Х0Ш0 Па 0,1 МПа, температуре То=298 К). Поэтому, для теоретических исследований проведен анализ уравнений для расчета сжимаемости^ , критических объема Укр. давления Ркр, коэффициента объемного расширения^ ,

давления насыщенного пара Рнас. динамической вязкости g . Для определения "теплопроводности при переменных состояния из существующих методов наименьшую погрешность имеет графоаналитическая зависимость предложенная Лендгаром (точность 2-4%), рис.2.

(Л'>11 У¿>2 я41 h ш

где, ')./')j й $¿^2 " ^пяопрсЕОдности жидкости при температуре Т и давлениях Pj и Pg;

¿1 и ¿2 ~ функции призеденных давления и температуры.

3 езгези е тем, что графическая функция наела самое широкое применение в неггтеперэработыважщеЧ и .газовоЯ промышленности, автором с погрешностью й?=0,05 выведена ее математическая зависимость:

/3=0,05; ё =0,96; б*=.±0,03.

Таким образом общая погрешность с учетом погрешности графика, рие.2 кэ превыеи? 7-8Я.

Теплоемкость Ср(р у) Еирско исследована Шубтплл В.В., Муста-фазэым P.A. При высоких приведенных температурах теплоемкость жидкости возрастает и а сильной степени зависит от температуры.

Для любого УВ ртда медаго использовать, выведенную нами следую-п^гв приближенную зависимей»: •

Срц-1,2 С1+ЮТ/4-Я)-0,53 (O^S+T/T^) (3)

т »0,06; £=0,95; 0^0,04. где, ш-среднее количество атомов водорода в смеси; Я-среднее количество атомов углерода в смеси.

В зоне приведенных параметров мсино пользоваться расчетом по зависимости дестаточно полно исследованной Р.А„Мустафаевым.

Таким образом общее уравнение для смесевого топлива примет вид: °Р(Р, Т)=[Г'2 С1+да/4Л)-0,53]-(0,95+Т/ГМС1}-

-Ю'^Р/Рдр • (1,255 • T/Tjjjjjj-0,587) (4)

Анализ литературных данных показывает, что дане к моменту зажигания от искры в КС остаются нэиспарившиеся капли топлива, попавши® в цилиндр е пленкой из впускного трубопровода. В момент нагрева и испарения топлива в паровой фазе находятся как шзкокип.тщие (НКК), как и высококипящиэ СВКй) компоненты УВ, смесь которых имеет определенное изменяющееся во времени 04 и температуру вспышки. Поэтому необходимо знать текущие (мгновенные) значения показателей как испарившихся как и оставшихся в капле или пленке фракций топ-лив, которые могут быть определены по кривым SC и ÖP. Процессам расчета SP в системе пар-жидкость посвящены многочисленные иссле-

дования и в ряде литературных источников они представлены довольно подробно. Основными недостатками методов расчета являются условное разделение топлив ка 2 фракции и использование графических зависимостей. Нами разработана методика расчета ФС и ЙР, которая заключается в следуицец.' Кривая ®С исследуемого топлива' . строится в относительных единицах^ Определяются показатели 2С ЯУ" и1 "И" при кототзьге функция испаряемости

Ш) =1 -е^шУ (5)

имеет наименьшие отклонений от экспериментальной кривой (здесь температура в относительных единицах).

Производная кривой ЙС представляет собой объемную дол» испарившегося топлива от температуры^ т.е. скорость объемного испарения' (б) вторая производная кривой ФС >

'сиигп (¿)у-^[у-1 Я -и- шу-х}е шу (7).

характеризует интенсивность испарения теплив и тез? экстремумы • (макетам и минющги).

Эффективные температуры кипения для НКК фракции и Т^ для ВКК фракции по которым определяется относительная летучесть,, могут быть найдены по экстремумам функции ¿"(£). По максимуму функции ¿"(¿)макс определяют температуру ¿макс и Т|э, & по минимуму

¿"^мик и Т2э-

Для построения кривых йР составы компонентов в паровой и нвд-кой фазах выраяшот в мольных долях. Обычно для бинарной смеси принято пользоватся зависимостью для НКК

У1=Х1-К/(1+Х1(СХ-1)) (8)

где, ¿-объемная доля испарившегося жидкого топлива;

1)1*7?% -мольный объем НКК и ВКК в смеси, м3/н моль; сх-коэффициент относительной летучести. *

Если известен состав одного из компонентов в паровоз или жидкой фазе, то состав другого компонента определяется по форцулоя: 1»Х1+Х2; 1=У1+У2 (9)

Мольный объем при температуре определяется по выведенной эмпирической зависимости

^(0,69.4-30у>оЛ) (Ю)

где, -эффективная температура кипения ¿-го компонента условной бинарной смеси по кривой ЙС, К; -плотность ¿-го компонента топлива, кг/м3. Относительная летучесть ос зависит от давления и температуры, с увеличением которых ее величина меняется. Относительная летуче'сть «^определяется при давлении 0,1 МПа и тешературе T¿, соответст-

зуюэдй объемной доле кс'паривазгсся -жидкого топлива. Наиболее чес-то для определения ОС нефтяных фракций и УВ пользуются уравнением Эджворча и Дионстока

0«-2,5-{Т§ - Т§)/(II) где, Тр То -тготература кипения НКК и ВКК (в назем случае

~ ТГТ1э' аТГТ2ЭЬ К.

ТI -температура при которой определяется с<1 К. Температура ?£' определяется по Формуле

тс=тнк+ Р" 131/У'дТ (12)

По расчетным значения?,I Т£,о«, XJ и У| для топлив I и 2 построены совмещенные графики 5С и ОР, рис.3, "ндэяс в скобках около обозначений относится: (I)—к топливу 1,(2)-к топливу 2. Построение зедется п координатах Т^, Х|, Если построение ведется по ВКК, то значения %% и У^ определяются по формулам (9) и отс«иты-ваготся по координатной оси абсцисс I.

При расчете процессов испарения необходимо строить 0? при переменных давлениях, так как изменяется и характер кривых X, У. Для этого вычисляю* наклон кривой ®Р при атмосферном давлении по формуле т ■} о

5=0([Ыос-1)-х]-4 (13)

Затем по внведенно ; автором зависимости '

З^-ЬТРкр)1'32'1]; г =0,29; 6=0,02. (14)

находится' наклон кривой ФР как функция давления в КС критического давления исследуемого тогогаза.

Решая совместно уравнения (8) и (13) получим уравнение для определения содержания НКК в паровой фазе в зависимости от наклона кривой $Р при атмосферном давлении

У1=Х1У©ПГ (15)

Поставив значение из уравнения (14) вместо 5 в уравнение (15) получим зависимость для построения кривых $Р при повылэнных дав-

[г-(РЛ\.р)1 >324] или У1=У^ 1--(Р/Ркр):'324 (15)

где, У| -исправленное значение НКК в паровой фазе.

Кривые $С при давлений (Р=2 Ша) представлены для топлив I и 2 на рис.3.

Таким образом для построения совмещенных кривых ОС и ОР можно использовать аналитический метод. Зная фазовый состав фракций для любых параметров состояния в КС можно рассчитать текущие значения их термодинамических показателей к вплотную подойти к расчету и анализу смесеобразования и горения.

3 четвертой главе обобщены результаты экспериментальных исследований. Мониторинг БП в атмосфере автомагистралей г.Ташкента по

•ю

15-ти перекресткам, рис.4, показал, что несмотря на увеличение интенсивности движения транспорта, предельные усредненные значения содержания Ш за 10 лет уменьшились, но продолжают оставаться довольно высокими и превышают ГЩК более, чем в 20 раз.Наблэдаются экологически больные перекрестки (ул.Ш.Руставели-Забура, ул. Ш.^ставеяи-Салерна« я др.), где поглотительная способность растительного покрова не влияет на снижение Ш. Имеется перекрестки экологически чистые, но перегруженные автотранспортом (Нарказий Хиебан и др.)

Выборочно на содержание СО с ОГ проверено 321 грузовых 216 легковых автомобилей. Диапазон изменения СО составил от. 0,3 до 9,1?. Из всех автомобилей в ГОСТ по СО улсяилиеь 28,7%, а по процентному содержанию СО: до 1% имеют 14 автомобилей; до имеют 28,7 (14,7%); до 4% имеют 64,56 <35,66%) 5 до П шеот 86,53 (2ХС97%);

кости углеводо! дноЯ смеси

при приведенных параметрах состояния.

Общий процент автохозяйств , контролирующих выброс СО- составил 29,35%. У контролирующих автохозяйств из общего количества проверенных автомобилей отклонения свыше требований ГОСТ 17.2.2.03-87 наблюдались у 29,9? автомобилей. Исходя из изложенного, следует ужесточить контроль за содержанием СО при въезде в город.

Анализ проб на содержание БЛ занимает, как правило, около 24

1Ш.Руставели |Лахути ^.Тимур^ Рис.4. Среднее содержание Ш и интенсивность движения автомобилей по перекресткам ул»И.1^ставели-Лахути-А.Тимура по годам.

• ' Мавт/час — 1973 г.;---- 1987 г.

1ПШ — 1978 г.;--- 1987 г.

-о.-гЯг предельные значения интенсивности движения -О-о^- автотранспорта по годам. ^^ предельные значения содержания Ш по годам.

часов. Для ориентировочной оценки выбросов БП по содержанию СО поставлен специальный эксперимент в 2-х автохозяйствах: ЭПАП Мин-автотранса и автобазе ? 8 Минстроя республики Узбекистан. Показатели количественного содеряания БП и процентного содержания СО в ОГ двигателе1? определялись по пробегу 12-ти ав?о:;обиле1 автокомбината 3 ИЗ-2715, ГАЗ-24, ГАЗ-53А.31Л-130 в течение 9 месяцев. Замеры производились перед ТО-2 на посту диагностики автобазы $ 8 на беговых барабанах.

Обработка результатов исследований позволила получить детерминированную обобщенную зависимость относительного изменения массы Б,

%Г(С0)К ; Э =0,95; <ЗГ-0,08 (17)

ГДв, к -показатель канцерогенности.

В целом материалы исследований показали, что выполнение работ по техническое обслуживанию и регулировке карбюраторов позволяет снизить выброс в атмосферу СО и Ш на 50% и 40$ соответственно. При периодической перерегулировке карбюраторов зафиксирована экономия .бензина около В промежутках между Т0-2 происходит разрегулировка двигателей и содержание СО повышается. Поэтому были проведены

испытания 69 автомобилей по контролю стабильности выбросов СО е автобазе Я 8 Минстроя республики Узбекистан и ЭГШ! Минавтотранса . республики Узбекистан. Периодичность замеров на СО составляла от I до 2-3 суток. Грузовые автомобили эксплуатировались на стройпло-.' щадках по бездорожью, легковые (такси) в черте г,Ташкента,, С целью определения динамики изменения СО на 39 автомобилях различной концентрации: 0,5$ (14 автомобилей), 1,0$ (13 автомобилей)„ (12 автомобилей) проведена проверка содержания СО в ОГ в угреннеэ (730-930), дневное (1300-1500) и в вечернее (18°°-2000) время. Отличий в содержании СО в течение суток не обнаружено. Результаты исследований показали, что наиболее стабильной и долговременной (9 дней для легковых, 5 дней для грузовых) является регулировка на 1,5Легковые автомобили сохраняют регулировку ка 1,03 а течение 7-ми дней, 0,5% в течение 5-ти дней, грузовые в течение 3-х дней. Поэтоцу наиболее целесообразной является еженедельная регулировка карбюратора. .

Проведенное обследование показывает прямую зависимость выбросов БП от содержания СО. В данных исследованиях также выявлена тенденция снижения максимального выброса СО, а следовательно к БП при четком и периодическом проведении подрегулировки карбюратора» В конце контроля (через 9 месяцев) при еженедельной регулировке, по СО из 12-ти автомобилей уже 6 вошли в норку, а у других автомобилей не вошедших по выбросу в норму ВДВ, выброс БП с ОГ уменьшился в среднем в 3,55 раза или на 72£,

По маркам испытуемых двигателей среднее снижение с ОГ составляет? •

ИН-2715 "Москвич" в 2,84 раза после 39019 км пробега. ГАЗ-24-01"Волга" в 1,5 раза после 47464 км пробега, ГАЭ-53А в 5,02 раза после 41490 км пробега. 35Л-130 в 1,3 раза после 31532 им пробега. Результаты исследований позволили вывести усредненную зависимость динамики уменьшения выбросов по пробегу (до 100000 км);

тощ-а-кг5)* (18)

Исследована возможность снижения выбросов БП от ФС ГК„ Показано, что на месторождениях Средней Азии можно получить до 25% ГК бен-8Инов с 04 до 72 едо Получена зависимость 04 от температура выкипания 90$. Расчеты, проведенные в лабораторных условиях и на УСК месторождения Щуртан показывает, 'что общий объем выхода бензиновой фракции с 3-х месторождений составит 350 тыс.т.

Результаты стендовых испытаний двигателя ЗИЛ-130 на 3-х топлива* представлены на рис.5.

Снятые газоанализатором величины токсичности показывают, что на топливах КБ по сравнению с бензином А-76 снижаются выбросы СО и СН. При этом, увеличивается содержание М0Х з ОГ. Повышение //0Х при снижении СН, СО объясняется увеличением давления и температуры тдокла. Сутаарны"? нсэффициент токсичности уменьшается. Суммарные выбросы СН снижаются примерно на 50$, СО на 30-50$, а увеличение И0Х составляет 20-30^.

По нагрузочным характеристикам, снятым на частотах вращения 2000с 2800, 3200 мин-1 наблюдается снижение бе на 4-8$, СО на 2030??, СН на 15$ „ а на Л=1200 мин"? увеличение СО на 23?, СН на 21%, уменьшение !'¿0Х на 7-20!?. Относительное уменьшение содержания БП составило 30-333.

На топливах КБ-75 и А-76 опытная эксплуатация проводилась в течение года э ДТП № I Узбенгазпрсма. На все автомобили, находящиеся в эксплуатации, были заведены журналы я учетные карточки по утвержденной форме. В соответствий с программой испытаний, 'автомобили АТП '?■ I .разделены поровну на Z группы для работы на 2-х топливах. При распределении и закреплении автомобилей по видам топлива при-кймалясь во внимание следующие факторы? пробег автомобилей к началу эксплуатации и последующий период должен быть примерно одинаков; характер перевозимого груза, маршруты движения, загрузка по возможности должны быть равноценными; при всех равных условиях по характеру работы, преимущество до закрепления'по пробегу предоставляется автомобилю, работающему на товарном бензине А-76.

В табл.2 приведены результаты количественного распределения 100 автомобилей по маркам на исследуемых топливах.

Таблица 2.

Распределение автомобилей для опытной эксплуатации.

мобилейТработа-р'^ельные расходы» Эконом-л, —- "" ! л/100 км т <*

ь

Марка

!Количе-

пп! автомобиля i ство

ющих на топли- ! вахг 1

на КБ, %

i ! ! КБ-76 ! А-76 Í КБ-76 !• А-76

I. FA3-53A 24 12 12 32,37 33,85 4,5

2. ГАЗ-бб 13 6 7 • 28,80 28,92 0,5

3. ЗИЙ-130 45 21 24 40,54 42,10 3,05

4. ЗИЛ-ММЗ-555 18 9 9 24,65 26,22 6,38

Итого 100 48 52

Все 48 автомобилей-(табл.2) были переведены на топливо КБ-76 в течение дня, а профилактические требования : соответствии с рабочей программой выполнялись во время постановки автомобиля на Тб-2 по графику. По взятым на опытную эксплуатацию автомобилям фикси-

ровались отказы в работе. За период эксплуатации наблюдалось 43 случая отказа, но не по причин© тошшв. Поэтому данные отказов не приводятся

Среднее снижение расхода топлива по 48 автомобилям составило 3,99$ при работе на КБ-76.

Таким образом результаты опытной эксплуатации согласуются со стендовыми испытаниями в процессе которых по нагрузочным характеристикам получено уменьшение расхода топлива на 4%.

Сравнительные скоростные характеристики при работе на А-76 на 2-х вариантах гомогенизаторов представлены на рис.6.

Рис.5. Внешняя скоростная харак- Рис.6. Внешняя скоростная

теристика двигателя ЭШ1-130 на характеристика двигателя тошшвах: -е- КБ-76; -х- А-76; ЗйЛ-130 на бензине А-76: -о- КБ-71. -х- без гомогенизатора;

-•- с гомогенизатором СI-вариант);

-о- с гомогенизатором (2-вариант).

Преимущества по уменьшению расход тошшаа и показателям токсичности имеет 2-й вариант гомогенизатора. Ходовые испытания проводились в производственная объединения железно-дороадого автомобильного транспорта (ПОЖАТ) Минводстроя и ПАО Узстройтранс .на бензине А-76 на автомобилях ГАЗ-5ЭА, ЗИЛ-130, ЗЯЛ-ММЗ-555 и ЭИЛ-ШЗ-4502. Перед началом и по окончании ходовых испытаний проводилась проверка тарировка счетчика пути, расходомера топлива, счетчика спидометра. Для проверки сравнимости результатов проводилась загрузка автомобиля чугунными болванками до номинального веса. Обобщенные средние рез-

ультаты ходовых испытаний на автомобилях гос.№ 82-79 ТШЖ и гос. 3 40-30 HS показали, что результаты испытаний на разных мерных ■ участках примерно соответствуют друг другу.

Эксплуатационные испытания двигателей ЗИЛ-ISO и ЗйЛ-МкЗ-555 проводились в течение 7 месяцев э Ш.0 Узстройтранс, а тшке в 19871988 гг. в ШШАТа Для эксплуатации выбраны б автомобилей на которые бъгет поставлены гсмогекиоаторы и 3 автомобилей без них. Осуществлялся в период эксплуатация контроль за выбросом БП и СО. Замеры проводились у всех подконтрольных автомобилей перед TQ-2 ка режимах ^хх и"о 8 нем в мотзететвки с требованиями ГОСТ 17.2.2о03-87. В среднем без гомогенизатора по 2-м автомобилям расход топлива составил 47,4 л на 100 км (с прицепом) пробега с грузом, с гомогенизатором 45,9 я 100 те. Средняя э£сногшя горючего с гомогенизатором 2-го варианта составила 1,5 л на 100 км или .3,2%. Гомогенизаторы продолжав? находиться в эксплуатации.

рассматривается вопросы снижения ущерба нередко!.?/ хозяйству за счет гомогенизации ТБС.

Расчитывается экологический ущерб по методикам НАШ и НйИАТ, По методике НАМИ расчетное снижение экологического ущерба на 24% ыэнь-пэ, чем по НИМТ. Поэтому проанализирована и показана возможность у'соверсбкствозания расчета экологического ущерба.

Экономический эффект при использовании ГК бензин составляет 265 руб^авт». год по ценам I99Q года и в среднем в 3 раза вше сни-кекия экологического ущерба.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Наиболее ваяньте научные к иккензрно-технические результаты выполненных исследований заключается з следующем:

1. Организован мониторинг атмосферного воздуха по 15-ти характерным перекресткам города. Обследование их загазованности позволило установить, что в среднем содержанка БП превышает ПДК в 21,3 раза (летом в 15,5, зимой в 27,3), Имеются перекрестки у которых /Пщ-45,4 (пл.Хадры). Средний выброс на I автомобиль составляет 8,56'Ю"3 условных единиц при пропускной способности 0,69 авт/с. Благодаря мерам, приняты!,! ло охране окружающей среды города и снижении выбросов автотранспорта за последние 5 лет общая загазованность снизилась на 40$, но все еще продолжает оставаться высокой.

2. Разработана методика расчета SP топлив по кривой ФС для переменных давлений. Расчеты, проведенные для давлений во впускной системе карбюратора показывают возможность фракционирования легко-кипящих фракций за счет изменения упругости паров и ФС, причем

испаряются УВ с температурой кипения вше температурч ТВС, а их количественный состав определяется мольными объемами парово1 и жидкой фаз. Методика кокет найти широкое применение при теоретическом анализе процессов смесеобразования. Например, г случаях теорэтича- • ской возможности получения более чистого продукта при расширении йС сырья.

3. Проведен расчет ивдикаторных показателей двигателя ЗМЗ-5ЭА

и ЙР топлива при пониженных давлениях. Составлены алгоритмы расчета, показана хорошая сходимость расчетных данных с экспериментальными исследованиями.

4. Исследованы статистика выбросов СО грузовым и легковым автотранспортом, влияние регулировки карбюратора по СО на выброс БП с ОГ. Показано, что в пределы ГОСТ 17.2„2.03-87 укладывается всего 28,7$ грузовых и легковых автомобилей. Определены корреляционные зависимости Шщ=(СО) и Ш^АЬ). Получено систематическое снижение Шщ в ОГ при периодической регулировке. Даны рекомевдации по проверке и регулировке карбюраторов посла 7 дней эксплуатации» Периодическая регулировка карбюратора позволяет снизить выброс БП в ОГ в 3 раза и более.

5. Исследовано влияние испаряемости ГК бензинов на токсичность и какцерогенность ОГ» Получено повышение экономичности на 4-8$ но внешней скоростной и нагрузочным характеристикам, снижение выбросов СН на 50$, СО на 30-503, БП на 30%, повышение на 305?.

Получена зависимость 04 от температуры конца кипения ГК. Оптимальные варианты фракционирования ГК при получении Фракций с 04= 70-72 на крупных местороадениях Узбекистана без дополиителышх капиталовложений позволяет получить свыше I мян.т ГК бензина КБ-76. Проведена опытная эксплуатация 100 автомобилей ЗИЛ и ГАЗ на КВ-76, во время которой израсходовано около I ыян.л КБ-76. Среднее снижение расхода топлива в процессе эксплуатации составило около 4%.

6. Исследовано влияние гомогенизаторов на токсичность и какцерогенность ОГ. Проведены стендовые, ходовые и эксплуатационные испытания. На гомогенизаторе 2-го варианта получено снижение мощности на 4,9^ при повышении экономичности на 4,2$ улучшении экологических характеристик (уменьшаются выбросы СО на 33-40$, СН на •20-25$, V0Х на 15-20$) и равномерности распределения смеси по цилиндрам. Анализ ивдикаторных диаграмм позволил установить, что при постановке гомогенизаторов период сгорания в цилиндре сокращается. Ходовые и эксплуатационные испытания подтвердили результаты стендознх исследований: расход топлива снизился на 3,2$, максимальная скорость на 2,3$, приемистость ухудшилась на 2,1$. Содержание СО и БП уменьшилось в 2 раза.

7„ Снижение ущерба народному хозяйству за счет сокращения вредных гыбрссоз составляет по методике НМ 76,3 руб/авт.год, методика НИИАТ 102,95 руб/авт.год по ценам 1990 года. При использовании КБ, получаемого на месторовдениЯ эффект составляет 265,7 руб/а вт.год и о ценам I9C-0 года» В связи с разницей расчетных данных по определенна экологического ущерба, показана возмсж-ксзть усовэрзэнстЕОзания расчет экологической оффэктивности, учитывавшего летальные концентрации ЦДК, загазованность атмосферы, объеп вдыхаемых ВЗ и другие показатели.

Результаты исследований внедрзны з ПАО Узстройтранс Минстроя и ПОМТ МинЕОдстрся республики Узбекистан.

Основное содержание диссертации о^'бликовано в работой;:

I. Умаров Э.Р,, Тапиров А.Д., Бабакулов У.Ч. Влияние гомогенизации топливо-воздушной смеси на токсикологические и экономические показатели двигателя ЗИЛ-130. /Дез.докл.научн.техн.конф. -Ташкент, ТДДИ, с.15.

2с Пьядкчев Э,В., Тапиров А„Д,, Унаров Э.Р. Способы использования газовых конденсатов s качестве тспяиз для карбюраторных двигателей. /Дез.докл.Всэоаиз.каучн.^ех.кснф» -Киров, КСХИ,1988, с.III.

3. Алексеев Б„И. „ Тапиров А.Д., Умарсэ З.Р, и др„ Псгшэние топ-лие!.ой экономичности и экологических показателей карбюраторных двигателей,, /Дез.дскл, и выступ.респ.кояф» -ТашкенТрНПОДеШ.сЛЗ-б!.

4. Загдасаров A.M., Пьадйчев Э.В., Умаров Э.'Р. а др. Улучшение экологических характеристик двигателя за счет использования устройств гомогенизации./ДАДИ, -Ташкент, IS89, Деп. в УеНШНТИ,

№ 1093-Уз. 1989.

5. Багдасаров A.M., Пьлдичев Э.З., Умаров Э.Р. и др. Экологическая оценка качества автотранспортных перекрестков./ДАДИ,-Ташкент, 1989, Деп. в УзНИИНТИ, № 1С54-Уз. 1989.

6. Умаров Э.Р., Тапиров А.Д. Влияние физико-химических показателей топлив на продолжительность эндотермического процесса./Дез. докя.Всессюз.научн.тех.конф. -Челябинск, ЧПЙ, 1989, с.32.

7. Умаров Э.Р., Пыадичеэ Э.В., Тургушэ A.M. Экономический эффект при использовании газскоэденсатных бензинов. /Дез.докл.научн, тзх.конф. -Ташкент, НПО, 1989, с.23.

8. Умаров Э.Р. Определение оптимальных сроков регулирования нарбюраторов с цеяьа снижения токсичных и канцерогенных выбросов с отработавшими газами. /Дез.докл.научн.тех.конф. -Ташкент, ТАДИ, 1989, с.18.

9. Пьядичев Э.В., Тургунов A.M., Умаров Э.Р. и др. Исследование изменения содержания бенз(а)пирзна на перекрестках автомагистралей г.Ташкента. /Дез.докл.Всесоюз.научн.тех.конф. -Днепропетровск, ДХТИ, 1990, с„45.

10. Пьядичев Э.В., Тургунов А0М,, Умароз Э.Р. Мониторинг бенз(а)пирена в атмосфере автомагистралей г.Ташкента. /Дез.докл. научнлех.ноиф. -Ташкент, ТДДИ, еЛ6.

11. Умаров Э.Р., Пьядичев Э.В», Аэизоз Т, Влияние гомогениза~ торов на выброс токсичных и канцерогенных комтанектсв с отработавшими газами двигателя ЗИЛ-ISO. //Гаэ.докл.научн.тех.конф. -Ташкент, ТАДИ, 1991, еЛ8.

12. Пьядичев Э.В., Тургунов A.M., Умароз Э.Р. Влияние гомогенизации топливно-воздушной смеси ка снижение выброса канцерогенных углеводородов с отработавшими газами карбюраторных двигателей. /Деэ. докл. Всееоюз. тех. конф. -Самара, САИ, 1991, с«28-29.

13. Умаров Э.Р., IJypryKOE A.M., Пьядичев Э.В. Мониторинг бенз{а)пирена в атмосфера автомагистралей. /Дез.докл.Всееоюз. тех.конф. -Самара, САИ, 1991, с.36.

Киек&ча -худоса

Диссертация ншвда ияшй кааакжларки антуаллыги асаетакибва ш ыа^еадм бажгааангаи. Е&^ар ва а^эли яшоачи ижачщ&яеще^а атроф цухнг ^Ейэеада, еув ^авэаа&рида, «ушрог^арда бенз(а)пир®н шодори бир вив файгорварга: транспорт воситадарининг сокига ва ичжи ёк^в ДЕМгатшгларишнр (карбюраторяи аа дизелли) иш рэаккига, аето-мобкдаарни техкия еоааигкга ишяаяияадиган ё^илпигарининг тури ва сифатига, з^авенинг тезлиги за йунаяшвда ботцвиги куреатидган. Щу ыаг$еадца швшй-техник, ташкшшй, конетрукторяи» изланкшларни хошятея утказелиш керакднга аеоедакган, 5$аед& карбшраторли ДВЕгагеля&рйкинг дуд газида, альтернатив ё^илрияарни ишатии з^изебига камайтиршя хая этилган. Халк хужалигнга захарли .чи^иади-аардан зарарини камайиши НАШ усяуби буйича 76,8 еуы/автоыобкяь йил, НИИАТ усяуби буйича 102,95 сун/автоиобиль йил, ташхил цпщи. Ковден-сатли е!(ия7иларш! ипшатижганда уиуиай фойда 265 су&а/автомобидь йил-Ни ташкил этади (1990.йил нархи буйича). Шший иалднитларигеиг натн-жаяара ^урилиш Вазиржиги в;ошидаги Узбекистон г^урияиш транспорта бош^армасида ва сув хужаливи Вазирлигининг теми|э йул ва автомобиль транспорти бошцариасида тадбич цилинган.

ABSTRACT

In present thasisa shown that tha concentration rate of the pollution in air, in lakes and on grounds of cities and counties depend from many fsctcrsi number of the vehicles, working regime of anginas tcorburetor or diesal), technical condition of automobiles, typo of usad gasolina, velocity of notion, temperature, pressure, tha humidity of air, direction and velocity of wind . and other factors. According to that it la naeassary to make tha grsat afforts of scianca-tachnical, organization and construction activites. It should ba applied alternative fuals which decrease tha pollutiqn from corburetor typa of anginas.

Sagging of tha damage to tha public economic by decreasing rota of harmful throwths consist aft using NAMI raathoda 76.0 roubles/auto.yoar, using NIIAT mathodo 102.93 roublas/auto.yaar according to 1990 year's prices. When using tha gasokondensat typo of gasoline the total economical affect equal to 2fc5.7 roubles/auto.year according to 1990 year's prices. It shown that variations on economical affect can be eliminated by imoroving of ecologicad efficiancy calculations, which takes account tha latal concentrations, pollution of air and othar factors.

Tha ressarch results has been applied in PAO Uistrojtrans of Construction Ministry and in POJAT MinvodstroJ of Republic of Ufctaktatftn*