Повышение эффективности работы каталитического нейтрализатора в период прогрева дизеля путем рециркуляции отработавших газов

• Автор: Шарипов, Руслан Раисович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1. Анализ состояния вопроса

1.1. Военно-техническое обоснование необходимости улучшения экологических характеристик двигателей военной автомобильной техники

1.2. Состав отработавших газов двигателей и их энергетические составляющие

1.2.1. Состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

1.2.2. Энергетические составляющие отработавших газов

1.3. Пути снижения содержания вредных веществ в отработавших газах двигателей

1.3.1 Рециркуляция отработавших газов в двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием

1.3.2 Рециркуляция отработавших газов в дизелях

1.4. Методы снижения выбросов СО и СН при пуске и прогреве двигателя
1.4.1. Особенности режимов холодного пуска и прогрева двигателя
1.4.2. Методы снижения выбросов СО и СН при пуске и прогреве двигателя
1.5. Математическое моделирование рабочего цикла дизеля с рециркуляцией ОГ с учетом процессов теплообмена в выпускной системе с КН
1.6. Выводы по разделу. Постановка задач исследования '
2. Теоретическое обоснование целесообразности применения в системе выпуска ОГ дизеля перепускного ресивера для повышения эффективности работы КН и ускоренного прогрева дизеля
2.1. Основные ограничения и допущения, принятые в работе
2.2. Обоснование возможности использования энергии рециркуляции ОГ для повышения эффективности работы КН
2.3. Физическое моделирование процесса ускоренного прогрева КН

2.4. Математическое моделирование процесса ускоренного прогрева дизеля, процессов теплообмена в системе выпуска ОГ с КН
2.4.1. Математическая модель процесса ускоренного прогрева дизеля с учетом рециркуляции ОГ
2.4.2. Расчетная методика
2.5. Выводы по разделу
3. Экспериментальная оценка эффективности работы системы снижения токсичности ОГ
3.1. Программа исследования
3.2. Методика нормирования выбросов частиц дизельными двигателями для грузовых автомобилей массой более 3,5 т (Правила 49 ЕЭК ООН)
3.3. Экспериментальная установка
3.3.1. Силовая установка
3.3.2. Оборудование экспериментальной установки
3.4. Методика экспериментальных исследований системы снижения токсичности с КН и ресивером
3.5. Оценка погрешности измерений и адекватности математической модели
3.6. Выводы по разделу
4. Анализ результатов экспериментальных исследований
4.1. Анализ результатов экспериментального исследования теплового состояния систем выпуска ОГ
4.2. Влияние рециркуляции на показатели процесса прогрева дизеля
4.3. Результаты испытаний нейтрализатора
4.3.1. Ускоренный прогрев каталитического нейтрализатора
4.4. Рекомендации по использованию результатов работы
4.5. Техническая и экономическая оценки системы снижения токсичности отработавших газов поршневых двигателей
4.5.1. Техническая оценка

4.5.2. Расчет экономического эффекта от повышения экологических показателей силовой установки и экономии топлива
4.6. Выводы по разделу
Заключение
Список использованных источников
Приложение А Математическая модель ускоренного прогрева дизеля, теплообмена в
выпускном тракте и нейтрализаторе
Приложение Б Схема алгоритма математического моделирования. Программа расчета процесса ускоренного прогрева дизеля и теплообмена в выпускном факте
Приложение В Планирование полнофакторного эксперимента
Приложение Г Результаты математического моделирования процесса прогрева дизеля
Приложение Д Договор, отзывы и акты реализации

гда температуры топлива, поверхности впускного тракта и воздуха малы. Из-за несовершенства процессов смесеобразования топливо полностью не сгорает, и количество токсичных компонентов возрастает [27].
Другая особенность рассматриваемых режимов заключается в том, что прогрев двигателя, как правило, осуществляется на холостом ходу или на малых нагрузках. Эти режимы имеют ряд характерных особенностей. В момент открытия впускного клапана давление газов в цилиндре превышает 1 кгс/см2, а давление во впускной трубе находится в пределах 0,7 кгс/см2. Поэтому происходит заброс смеси из цилиндра во впускной трубопровод. Положение может усугубляться в период «перекрытия» клапанов, когда происходит достаточно интенсивное перетекание газов из выпускной трубы в полость цилиндра и из цилиндра во впускную трубу. Все это приводит к значительному увеличению коэффициента остаточных газов, и значительно повышается вероятность пропуска воспламенения [52].
Отличие режимов холостого хода и малых нагрузок от режимов полной и средних нагрузок - это не только ранее отмеченная в несколько раз большая доля остаточных газов и, соответственно, качественно новая степень разбавленности ими рабочего заряда, но и непосредственная зависимость состава заряда от полноты сгорания топлива в предшествующем цикле. Так, при пропуске и неполном сгорании топлива остаточные газы содержат неокисленное топливо, свободный кислород и химически активные продукты неполного сгорания.
Особенностью рабочего процесса на режимах малых нагрузок и глубокого дросселирования двигателя является уменьшение коэффициента наполнения, который на режиме холостого хода падает до 0,2 и, соответственно, увеличение коэффициента остаточных газов. Действительное наполнение начинается только после закрытия выпускного клапана. Уменьшение коэффициента наполнения сопровождается ухудшением процесса сгорания смеси.