Теоретическое и экспериментальное обоснование способов улучшения экологических показателей и топливной экономичности автомобильных дизелей

• Автор: Корнилов, Геннадий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 439 с. : ил.

Перечень условных сокращений

1. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ЭКОЛОГИЧЕСКИМ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ И СПОСОБАМ ИХ УЛУЧШЕНИЯ

1.1. Нормирование выбросов вредных веществ с отработавшими

газами
1.2. Требования по обеспечению экологической безопасности автомобильных дизелей в полном жизненном цикле

1.2.1. Стандартизация оценки по полному жизненному циклу

1.2.2. Методики оценки показателей автомобилей и автомобильных дизелей в полном жизненном цикле
1.3. Способы улучшения экологических и технико-экономических показателей автомобильных дизелей в полном жизненном цикле

1.3.1. Воздействие на рабочий процесс

1.3.2. Работа дизелей на альтернативных топливах

1.3.3. Нейтрализация отработавших газов

1.4. Цель и задачи исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ
И ПАРАМЕТРОВ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ
2.1. Обоснование выбора базовой модели для расчета рабочего процесса дизеля
2.2. Двухзонная математическая модель рабочего процесса и процессов образования оксидов азота в дизеле
2.2.1. Особенности модели
2.2.2. Расчет процесса сгорания
2.2.3. Расчет образования оксидов азота

2.3. Миогозонная модель для расчета локальных показателей
процесса сгорания
• 2.4. Математическая модель образования сажевых частиц в цилиндре
дизеля
2.4.1. Состав и свойства дисперсных частиц
2.4.2. Современные представления о механизме образования сажевых частиц
2.4.3. Анализ существующих моделей образования и выгорания частиц
^ 2.4.4. Математическая модель процессов образования и
выгорания сажевых частиц
2.4.5. Проверка адекватности модели
2.4.6. Определение массовых выбросов сажевых частиц по дымности
2.5. Методика определения основных параметров топливной
аппаратуры дизелей и построения размерных рядов топливных
насосов высокого давления
2.5.1 Определение эффективного проходного сечения
ф распылителя
ф 2.5.2. Определение максимального давления и скорости топлива
у насоса
2.5.3. Определение объемной скорости нагнетания топлива плунжером
2.5.4. Определение основных размеров толкателя и межсекционного расстояния
2.5.5 Определение основных размеров кулачка
ф 2.5.6. Методика расчета конструктивных и регулировочных
а параметров аккумуляторной топливной системы

3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ В ПОЛНОМ
• ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ
3.1. Анализ методик оценки эффективности методов и средств снижения вредных выбросов от транспортных средств
3.2. Методика оценки эколого-экономической эффективности способов повышения экологической безопасности автомобильных дизелей в полном жизненном цикле
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ
^ ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТОВАНИЯ
РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
4.1. Расчетные исследования влияния различных параметров
процесса сгорания на основные показатели дизеля
4.2. Аппроксимирующие зависимости показателей дизеля от параметров сгорания и наддува
4.3. Исследование перспектив снижения выбросов оксидов азота автомобильными дизелями путем рециркуляции отработавших
газов
Ф 4.3.1. Теоретическое исследование снижения выбросов оксидов
# азота путем рециркуляции отработавших газов
4.3.2. Экспериментальное исследование снижения выбросов
оксидов азота путем рециркуляции отработавших газов
4.4. Исследование экологических показателей автомобильных
дизелей при использовании внутрицилиндрового катализа
4.5. Расчетное исследование влияния параметров впрыскивания топлива и геометрии камеры сгорания на показатели
ф автомобильного дизеля
Благодаря высокой каталитической активности и селективности в восстановлении N0* до азота показатели этой системы стали своего рода стандартом, с которым сравнивают эффективность и селективность других систем, однако ее недостатком является невысокая гидротермальная устойчивость и ненадежность.
Селективное каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком представляется наиболее перспективной из имеющихся технологий обезвреживания выбросов 1М0х, обеспечивающей эффективность очистки порядка 60-70%. Эта технология разрабатывалась в СССР в 1960-1970 г.г. под руководством профессора В.А.Звонова [79], однако тогда еще не было столь жестких норм на выбросы №)х и работы не были доведены до практического внедрения на автомобильном транспорте. В настоящее время она хорошо зарекомендовала себя во многих странах, в частности, в Австрии, Дании, Финляндии, Японии и др. [286, 336]. В качестве восстанавливающего реагента можно использовать: безводный аммиак, аммиачную воду, либо 30...40% водный раствор мочевины, что наиболее удобно и безопасно [349].
Мочевина хорошо растворима в воде, основные свойства выражены крайне слабо. В водных растворах мочевина присоединяет молекулу воды и в разбавленных растворах при - 200°С возможен полный гидролиз мочевины с образованием МД и ССД. Гидролиз ускоряется в присутствии ферментов, а также в присутствии катализаторов: композиций на основе алюмосиликатов, цеолитов и пр. [256]. В связи с высокой эффективностью восстановления, количество расходуемой мочевины невелико, что является существенным достоинством этого реагента по сравнению с углеводородными восстановителями.
Несмотря на некоторый опыт в создании технологий селективной каталитической нейтрализации ЫОх остается нерешенным еще много проблем. Основные из них:
- повышение эффективности нейтрализации ЫОх;