Повышение экологической безопасности дорожных и строительных машин путем совершенствования систем выпуска отработавших газов

• Автор: Исаенко, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.05.04, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

1 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

1.1 Общая характеристика вредных выбросов машинами при их эксплуатации

1.2 Экологические нормы выбросов вредных веществ с отработавшими газами

1.3 Теплофизические основы снижения выбросов вредных веществ

1.4 Снижение вредных выбросов путем нейтрализации отработавших газов машин.А

1.5 Материалы для фильтровнейтрализаторов систем выпуска машин Я

1.6 Фильтрация отработавших газов в пористых структурах нейтрализаторов

1.7 Выводы. Цель и задачи исследования

2 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТРУКТУР ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТОВ.

2.1 Теоретические предпосылки формирования исходных образцов фильтроэлементов.4

2.2 Технологическое оборудование и измерительная аппаратура для исследования процессов получения и оценки гидравлических характеристик пористой структуры фильтроэлементов.7
2.2.1 Стенд для получения пористой структуры
2.2.2 Система сбора и обработки измерительной информации
2.2.3 Оценка погрешности измерительной аппаратуры.
2.3 Получение пористой структуры методом электротеплового взрыва Я
2.4 Теплофизические экспериментальные исследования процессов синтеза СВСфильтроэлементов в режиме электротеплового взрыва.
2.5 Выводы2
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОРИСТЫХ СВСЭЛЕМЕНТАХ.
3.1 Исследования пористой структуры СВСэлементов.
3.2 Оценка гидравлических свойств СВСфильтроэлементов в переходных режимах .
3.3 Особенности фильтрации газов в пористых элементах цилиндрической формы.7 Г
3.4 Режимы течения отработавших газов в пористых структурах.Р
3.5 Выводы. Задачи экспериментальных исследований.
4 СТЕНДОВЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПОРИСТЫХ СВСФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТОВ.9Р
4.1 Лабораторноиспытательная база и планирование эксперимента
4.1.1 Стенд Тестнейтрализатор
4.1.2 Моторная установка для лабораторных испытаний
4.1.3 Математическая обработка экспериментальных данных.9
4.2 Методики измерений.
4.2.1 Определение и анализ размера пор
4.2.2 Определение проницаемости.9
4.2.3 Определение пористости.
4.3 Результаты стендовых испытаний структурных и гидравлических свойств СВСэлементов.О
4.3.1 Распределение размера пор в зависимости от состава шихты.Р
4.3.2 Закономерность изменения коэффициента проницаемости
4.3.3 Закономерность изменения пористостиР
4.3.4 Гидравлические свойства пористой структуры для фильтроэлементов
4.4 Результаты лабораторных испытаний эффективности фильтроэлементовРР
4.5 Выводы
5 РАЗРАБОТКА ПОРИСТЫХ ФИЛЬТРОВНЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ МАШИНе
5.1 Общая характеристика системы выпуска отработавших газов машин.
5.2 Обоснование выбора фильтранейтрализатораХА
5.3 Эксплуатационные испытания фильтровнейтрализаторов
5.3.1 Методики испытаний.А
5.3.2 Результаты испытаний.
5.4 Методика и расчет СВСфильтранейтрализатора как элемента системы выпуска дорожных и строительных машин
5.4.1 Выбор геометрических размеров1А
5.4.2 Гидравлические сопротивления конструктивных элементов фильтранейтрализатора .т
5.4.3 Пример расчета начального сопротивления фильтранейтрализатора.
5.5 Оценка экономической эффективности применения СВСфильтранейтрализатора
5.6 Выводы
Общие выводыХв
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ


При работе на бедной смеси в отдельных цилиндрах двигателя смесь может оказаться слишком бедной, что и является одной из причин появления СНт в ОГ . Повышенная концентрация углеводородов при работе бензиновых двигателей машин на богатой смеси а 1 объясняется недостатком кислорода . Согласно теории Я. Б. Зельдовича и мнению авторов 2, 9, , , , , , , скорость образования оксидов азота определяется максимальной температурой в зоне реакций, концентрацией кислорода и азота в продуктах сгорания и не зависит от химических свойств топлива и материала стенок камеры сгорания. Из рис. ВВ в отработавших газах машин неоднозначна с ростом обеднения бензовоздушной смеси концентрация СО и снижается, тогда как 0 повышается. А это накладывает определенные сложности в решении инженерных задач по разработке единой методики повышения экологической чистоты машин, работающих даже в стационарных режимах. Характерной особенностью эксплуатации дорожных и строительных машин являются весьма частые нестационарные переходные режимы работы двигателя, приводящие к изменению импульса момента силы и к почти мгновенному изменению направления вращения коленчатого вала на противоположное рис. ВВ в ОГ. Так, по данным Майорова Л. П., Горбачева В. П., Миронова . Журавлева В. П. и др. Рис. Рис. III сброс грунта. При таком режиме бензин сгорает неполностью, образуя нагары на деталях цилиндропоршневой группы, а в ОГ резко увеличивается содержание механических частиц и токсичных компонентов , , , . О целесообразности применения в качестве силовых агрегатов машин только дизелей, как более экологически безопасных из двигателей, среди специалистов нет единого мнения. Более того, некоторые европейские страны стали устанавливать на городской автотранспорт именно бензиновые двигатели, считая, что при технически грамотной эксплуатации и внедрении ряда мероприятий например, использование неэтилированного бензина и применение в выпускной системе машин каталитических нейтрализаторов они по экологическим характеристикам не только не уступают дизелям, но и превосходят их , , , , , , , . Поэтому бензиновый автопарк и в нашей стране ежегодно растет как за счет выпуска новых отечественных автомобилей, так и за счет ввоза подержанных иномарок , , , , , , , . Таким образом, содержание в ОГ дорожных и строительных машин токсичных веществ объективная реальность, зависящая в конечном итоге от режимов работы двигателя и соотношения между воздухом и топливом. Поэтому, чтобы снизить выброс их в атмосферу необходимо, прежде всего, регулировать подачу воздуха в цилиндр в зависимости от режимов работы двигателя машины с одной стороны, что естественно не всегда возможно, и управлять их содержанием на выходе из выпускной системы машины путем применения различных средств нейтрализации с другой, что технически выполнимо и экономически выгодно. Анализ обзорной информации, например 2, , , , показал, что в странах Евросоюза, куда вступает и Россия, введены экологические правила, предписания и стандарты, разработанные Комитетом по внутреннему транспорту, действующего в рамках ЕЭК ООН. Первые официальные документы по экологической безопасности автотранспортных средств АТС вышли в х годах ХХго столетия в виде Правил ЕЭК ООН под номерами , , и для бензиновых двигателей и дизелей. К настоящему времени эти Правила претерпели ряд существенных изменений, направленных на постепенное поэтапное ужесточение нормативов таким образом, чтобы к году максимально уменьшить суммарные выбросы ВВ автотранспортом в сравнении с годом. Эти дополнения изложены в известных директивах М2 ЕС, ЕС, ЕС, ЕС, регламентирующих требования по экологии, как к АТС, так и к используемому ими топливу. Правила эти приобрели названия как нормы Евро . Существующие отечественные стандарты также основаны лет назад на требованиях международных стандартов серии 0 0 Экологическое управление, однако по жесткости они уступают Правилам ЕЭК ООН и указанным директивам табл. Таблица 1. ГОСТ 3 ЯXX Я по 4,5 2,0 С г. С г. ГОСТ . Яном 0 Мном 2,0 1,5 До г. Яном 0,6яном 1,5 1,0 После г. Ящп 1,5 С г. ГОСТ . Изм. Япов 0. Я пни 0. ДО 0.