Снижение вредных выбросов при эксплуатации тракторных дизелей путем применения разделенной системы топливоподачи : На примере дизеля Д-240

• Автор: Гусаков, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Состояние вопроса, Цель и задачи исследования
1.1. Основные компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, их токсичность и воздействие на природную среду
1.2. Образование токсичных компонентов ОГ в цилиндра дизеля
1.3. Нормирование токсичных компонентов в отработавших газах и количественная оценка степени экологической опасности дизеля
1.4. Методы и основные направления снижения вредных выбросов при эксплуатации дизелей
1.4.1. Очистка ОГ в выпускной системе дизеля
1.4.2. Применение альтернативных видов топлива
1.4.3. Воздействие на рабочий процесс дизеля
1.5. Выводы, постановка цели и задач исследования
2. Теоретическое обоснование и моделирование работы разделенной системы топливоподачи
2.1. Обоснование направления теоретического исследования
2.2. Выбор схемы РСТ и принцип ее работы
2.3. Структурная схема моделируемой системы
2.4. Идентификация параметров математических моделей процессов исследуемой конструкции топливной аппаратуры
2.4.1. Применение методов нелинейной регрессии
2.4.2. Использование сплайн-аппроксимаций и интерполяций для моделирования данных от двух переменных
2.5. Функции распределения возмущающих воздействий в модели изучаемой системы
2.6. Исследование гидравлических характеристик РСТ
2.6.1. Математическая регрессионная модель цикловой подачи ql
2.6.2. Сопротивление гидравлической цепи РСТ
2.6.3. Регрессионная модель часового расхода топлива
2.7. Математические модели динамики движения МТА
3. Параметрическая оптимизация характеристик РСТ
3.1 .Постановка задачи параметрической оптимизации РСТ
3.2.Формирование критериев оптимизации режимов работы разделенной системы топливоподачи
3.3. Оптимальные эксплуатационные режимы дизеля Д
3.4. Выводы
4,Общая методика экспериментальных исследований
4.1. Программа исследований
4.2 Гидравлические испытания разделенной системы
топливоподачи (РСТ)
4.3 Методика проведения сравнительных стендовых испытаний дизеля
Д-240 с разделенной и штатной системами топливоподачи
4.4. Методика эксплуатационных испытаний
4.5 Обработка экспериментальных данных и оценка точности измерений
5. Результаты экспериментальных исследований
5.1 Результаты гидравлических испытаний
5.2. Результаты стендовых испытаний
5.3 .Результаты эксплуатационных испытаний
5.4. Выводы
6. Технико-экономическая и экологическая оценка РСТ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Атмосферный воздух нашей планеты загрязняется различными токсичными веществами. Условно принято считать, что источниками половины их являются стационарные установки, а другую половину составляет мобильная техника [1,3]. Так, автомобилями и тракторами в мире выбрасывается в атмосферу примерно 20...27 млн. т монооксида углерода, 2...2,5 млн. т углеводородов, 6...9 млн. т оксидов азота, до 190 тыс. т соединений серы, до 100 тыс. т сажи, 13 тыс. т тяжелых металлов, 200...230 млн. т оксида углерода (II), а так же выделяется до 3,1' 1012 МДж теплоты (тепловое загрязнение) [2].
Рядом исследований [ 4,5,6,7] показано, что продукты сгорания топлива могут накапливаться в воде, растениях, на сооружениях и в почве. В воздухе они могут превращаться в другие вещества, которые в определенных условиях могут быть более токсичными, чем исходные продукты (смог) [ 8 ].
' Мобильные сельскохозяйственные машины и составленные на их базе агрегаты в условиях эксплуатации работают в контакте с природной средой, загрязняя и подвергая ее техногенному воздействию. Выбросы от автотракторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из основных загрязнителей атмосферы. В целом по России на долю автотракторной техники приходится в среднем около 60% вредных выбросов в атмосферу. Это заставляет вести интенсивные поиски путей снижения вредных выбросов дизелей и этому в настоящее время уделяется особое внимание [9].
Количество вредных выбросов ДВС зависит от многих факторов: типа двигателя, его конструктивных особенностей, технического состояния, регули-

при взаимодействии развивающихся струй со сжатым, перемещающимся в цилиндре дизеля воздухом.
Возможны два типа механических систем: раздельные, в которых насос высокого давления и форсунки соединены нагнетательным трубопроводом, и топливные - с насос-форсунками, в которых насос высокого давления и форсунка объединены в одном агрегате [10,11].
Недостатком этих систем является недостаточно качественное смесеобразование при работе дизеля на малых и средних частотах вращения коленчатого вала, а также ухудшение смесеобразования и сгорания топлива на номинальной нагрузке, в связи с чем снижается экономичность работы двигателя, в выхлопных газах возрастает содержание твердых частиц (дымность выхлопа), токсичных и канцерогенных веществ.
Значительно снизить содержание Ж)х в ОГ (в 2...4 раза) возможно при подаче воды во впускной трубопровод. При этом методе возможна подача воды, в 2, 3 и более раза превышающая подачу дизельного топлива - ДТ [26,28,41].
Подача воды во впускной трубопровод также оказывает влияние на процесс горения углеводородных топлив : к моменту подачи дизельного топлива в цилиндре находится хорошо испаренная, нагретая до высокой температуры сжатия смесь воздуха с парами воды. Вода при таких условиях диссоциирует на активные радикалы ОН и Н, которые играют значительную роль в инициировании процессов горения, увеличивая концентрацию активных центров и влияя на кинетику химических превращений промежуточных продуктов окисления.