Метод совершенствования стартовых экологических характеристик двигателя и системы нейтрализации

• Автор: Герасименко, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С БЕНЗИНОВЫМИ ДВС:

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1. Экологическое воздействие автотранспортного комплекса на

состояние окружающей среды

і 1.2. Характер изменения экологических качеств автомобиля в

период холодного пуска и прогрева двигателя

1.3. Применение систем каталитической нейтрализации отра-

ботавших газов как одно из необходимых условий обеспечения требуемого экологического качества автомобильного двигателя
1.4. Методы улучшения экологических качеств двигателя в
период его холодного пуска и прогрева
1.5. Термохимическое стартовое разогревание автомобильных
? систем нейтрализации ог
1.6. Заключение по главе. Цель и задачи исследования

; Глава 2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА ОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
СТАРТОВЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЬНОГО ДВС И СИСТЕМЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОРОДНОГО РЕАГЕНТА
2.1. Формулировка концепции
2.2. Анализ производительности бортовой системы синтеза
’ водородосодержащих продуктов с учетом требований
; по реализации предлагаемого комплексного метода
і’ 2.3. Исследование температурного состояния теплоносителя (ог)
; в выпускном тракте две в послепусковой период
2.4. Выводы по главе
Iі Глава 3. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Методика апробации концепции и технических решений,
* реализующих предложенный метод повышения экологических
качеств энергетической установки автомобиля,
в условиях моторного стенда

3.2. Методика апробации концепции предложенного
метода в условиях ездового цикла автомобиля
3.3. Оценка погрешностей измерений
Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ДВС С ОПЫТНОЙ СИСТЕМОЙ
НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОГ
4.1. Влияние режимных и регулировочных параметров двигателя на температурно-энергетическое состояние теплоносителя в выпускном тракте
4.2. Экспериментальная оценка влияния добавки ПКМ к рабочему телу непрогретого двигателя на состав
продуктов сгорания
4.3. Оценка влияния водородного реагента на интенсивность разогревания каталитического блока нейтрализатора
4.4. Оценка эффективности предложенного метода
при испытании автомобиля по методике «холодной»
фазы ездового цикла
4.5. Оценка целесообразного момента подачи
метанольного продукта
4.6. Исследования влияния содержания драгметаллов
катализатора на эффективность опытной СНОГ
4.7. Исследования эффективности применения предлагаемого метода на автомобиле по процедуре
правил 83 ЕЭК ООН
4.8. Оценка экономической целесообразности повышения экологической безопасности транспортного комплекса (на примере автомобильного парка г. Москвы) по уровню предотвращенного ущерба окружающей среде за счет
реализации предложенного метода
4.9. Заключение по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Проблема экологической безопасности неуклонно растущего автотранспортного комплекса России требует от промышленности внедрения новых перспективных технологий, обеспечивающих автомобилю выполнение все более ужесточающихся нормативных требований по выбросу вредных веществ с отработавшими газами (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Доля автотранспорта в общих выбросах вредных веществ составляет около 35 %, в городах этот показатель значительно выше и в отдельные периоды может достигать 60..80 %.
Рост автомобильного парка требует периодического обновления стандартов и ужесточения нормативных требований по выбросу вредных веществ автотранспортными средствами. За рубежом с 2005 г. действуют нормы ЕВРО-4. В России с 2008 года на новые автомобили введены требования, соответствующие нормам европейского стандарта ЕВРО-3, которые обусловили необходимость оснащения АТС эффективными системами каталитической нейтрализации ОГ. В соответствие с новым техническим регламентом «Об экологической безопасности транспортных средств» (Директива 2003/76 ЕС) в 2010 г. в России планируется переход на нормы ЕВРО-4 с последующим плановым переходом на европейские стандарты и правила по процедурам испытаний.
Изменение процедуры выполнения ездового цикла в правилах ЕВРО-3 и ЕВРО-4 обуславливает необходимость непосредственного отбора проб после пуска непрогретого («холодного») двигателя, когда температура деталей камеры сгорания ДВС, выпускного трубопровода и нейтрализатора в течение некоторого времени остается на относительно низком уровне. При.этом; как показывает опыт, 60— 80% СО, СН от суммарного количества за ездовой испытательный цикл выбрасывается в начальной фазе испытаний.
Основными причинами снижения экологических качеств автомобиля в этих условиях являются неэффективная работа системы нейтрализации и повышенная концентрация СО, СН на выходе из двигателя, обусловленная ха-

подогревателя составляла 2,1 кВт. Подача воздуха (окислителя) осуществлялась от автономного нагнетателя.
Результаты опыта, характеризующие эффективность химического нагревания, показали следующее. Время, необходимое для нагревания блока с помощью одного лишь электрического подогревателя до температуры 400°С, составляет 25 с (рис. 1.20).
Время, с

24 20 16 12 8 4 О
Температура блока, соответствующая началу подачи метанола, °С
| I - время электрического нагревания к моменту подачи метанола (1-ая ступень)
1 - время химического нагревания (2-ая ступень)
Рис. 1.20. Продолжительность двухступенчатой стадии нагревания каталитического блока до температуры 400°С
В то же время при использовании химического реагента (метанола) продолжительность процесса нагревания до данной температуры существенно снижается. При подаче метанола в предварительно прогретый блок до температуры 150°С суммарное время прогрева составляет 7 с. Суммарное время нагревания блока увеличивается по мере роста начальной температуры ввода метанола, что связано с замедленной динамикой периода электрического прогрева. В частности, при двухступенчатом нагревании блока до 400°С на его электрический прогрев до температуры 150°С затрачивается 4,8 с, на химический прогрев - всего лишь 2,9 с.
При подаче метанола с начальной температурой блока 300°С суммарное время нагрева составляет 12 с, которое обусловлено длительностью периода