По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.43

Анализ экологического воздействия двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду

Хайруллин А.Х. Казанский национальный исследовательский университет им. А.Н. Туполева, г. Казань, Республика Татарстан
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания , оценка экологического влияния

Статья посвящена обзору работ по изучению механизмов образования токсичных веществ, явлений и факторов, влияющих на их образование, а также путей повышения экологических и технико-экономических характеристик автомобильных дизелей. Рассмотрены программные комплексы (ПК), используемые для расчетных исследований рабочих процессов (РП) дизелей, и выполнен анализ их достоинств и недостатков.

Литература:

1. 3ельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1947. – 147 с.

2. Семенов Н.Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. – М.: Знание, 1969. – 95 с.

3. Fenimore C.P. Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames. P. I. // In: 13-th symposium of combustion. – The Combustion Institute, 1971. – P. 373–380.

4. Звонов В.А. Образование загрязнений в процессах сгорания. – Луганск: Издво Восточноукр. гос. ун-та, 1998. – 126 с.

5. Merker G., Schwarz Ch., Stiesch G., Otto F. Verbrennungsmotoren. Simulation der Verbrennung und Schadstoffbildung. 3. Auflage. Teubner – Verlag. Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden. 2006. 412 р.

6. Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учеб. для вузов / Р.З. Кавтарадзе. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 720 с.

7. Малов Р.В. Рабочие процессы и экологические качества ДВС // Автомобильная промышленность. – 1992. – № 9. – С. 10–15.

8. Uyehara О.А. Factors that Affect BSFC and Emission for Diesel Engines: Part 1 – Presentation of Concepts // SAE Technical Paper Series. – 1987. – N 870343. – 41 p.

9. Хачиян А.С. Доводка рабочего процесса автомобильных дизелей / А.С. Хачиян, В.Р. Гальговский, С.Е. Никитин. – М.: Машиностроение, 1976. – 104 с.

10. Ханин Н.С. Автомобильные двигатели с турбонаддувом / Н.С. Ханин, Э.В. Аболтин, Б.Ф. Лямцев. – М.: Машиностроение, 1991. – 336 с.

11. Berger H., Eichlseder H., Steinmayr T. Das EU-3 Abgaskonzept für den neuen Vierzilinder-Dieselmotor von BMW // MTZ. N 5. 1998. Р. 344–348.

12. Микитенко А.В. Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем использования камер сгорания с направленным движением воздушного заряда: автореф. дисс. … канд. техн. наук : 05.04.02 / Микитенко Андрей Валерьевич. – М., 2007. – 17 с.

13. Гальговский В.Р. Пути и методы совершенствования экономических и экологических показателей транспортных дизелей: дисс. д-ра техн. наук. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991. – 64 с.

14. Кулешов А.С. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ-2/4т. Руководство пользователя. – М., 2001. – 127 с.

15. Schittler М., Heinrich R., Hase F.W. Leistungsmerkmale der neun Nutzfahrzeugmotoren OM 501 LA und OM 502 LA von Mercedes-Benz // MTZ. – 1996. – Jg. 57. – N 11. – Р. 612–618.

16. List H., Cartellieri W.P. Dieseltechnik Grundlagen, Stand der Technik und Ausblick. ATZ/MTZ Sonderausgabe 9, 1999. Р. 10–18.

17. Пути уменьшения выбросов NOx и «твердых» частиц // Анализ технического уровня и тенденций развития двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Р.И. Давтяна. – М.: Информцентр НИИД, 1997. – Вып. 22. – С. 37–59.

18. KIM Y.J., KIM К.B., LEE К. H. Effect of 2-stage injection strategy on the combustion and flame characteristics in a PCCI engine // International Journal of Automotive Technology / Vol. 12, No. 5, pp. 639–644 (2011).

19. Bakenhus M., Reitz R.D. Two-Color Combustion Visualization of Single and Split Injections in a Single-Cylinder Heavy-Duty D.I. Diesel Engine Using an Endoscope-Based Imaging System // SAE Tech. Pap. Ser. – 1999. – N 1999-01-1112. – P. 1–18.

20. Матиевский Г.Д. Снижение расхода топлива и вредных выбросов дизеля на режимах постоянной мощности: автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.04.02 / Матиевский Герман Дмитриевич. – Барнаул, 2013. – 16 с.

21. Хайруллин А.Х. Исследование влияния закона топливоподачи на экономические и экологические показатели автомобильного дизеля / А.Х. Хайруллин, В.М. Гуреев, А.В. Гордеев, А.В. Петров // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. – 2015. – № 1. – С. 73–75.

22. Хайруллин А.Х. Исследование влияния двухкратного закона топливоподачи на экономические и экологические показатели автомобильного дизеля / А.Х. Хайруллин, Р.Р. Хасанов, В.М. Гуреев, А.В. Гордеев, А.В. Петров // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2015. – № 5(165). – С. 68–71.

23. Файнлеб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1990. – 352 с.

24. Свиридов Ю.Б., Малявинский Л.В., Вихерт М.М. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей. – Л.: Машиностроение. 1979. – 248 с.

25. Вихерт М.М., Мазинг М.В. Топливная аппаратура автомобильных дизелей. – М.: Машиностроение, 1978. – 176 с.

26. Яковлев С.В. Результаты исследования рабочего процесса дизельного двигателя с аккумуляторной и штатной системами топливоподачи / Д.Д. Матиевский, А.В. Шашев, С.В. Яковлев, С.С. Кулманаков // Вестник Академии военных наук. – 2011. – № 2 (35). – С. 232–239.

27. 27.Яковлев С.В. Повышение экономичности и снижение вредных выбросов улучшением смесеобразования в дизеле с системой Common Rail: автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.04.02 / Яковлев Сергей Валентинович. – Барнаул, 2012. – 15 с.

28. Decker R., Schmoeller R., Precher К. Einfluss der Kraftstoffhochdruckeinspritzung auf die Verbrennung im Dieselmotor // MTZ. – 1990. – Jg. SDKs

9. – Р. 388–394.

29. Strobel M., Dumholz M. Schadstoffininderungspotential hochaufgeladener Nfz-Di-Dieselmotor // MTZ. – 1996. – Jg. 57. – N 6. – Р. 336–340.

30. Смайлис В.И. Рециркуляция отработавших газов как средство сокращения выбросов окислов азота дизелями // Снижение загрязнения воздуха в городе выхлопными газами автомобилей. – М.: НИИНавтопром, 1971. – С. 118–126.

31. Needham J.R., Doyle D.M., Nicol A.J. The Low NOx Truck Engine // SAE Technical Paper Series. – 1991. – N 910731. – 10 p.

32. Хайруллин А.Х. Снижение выхлопа оксидов азота с отработавшими газами транспортного дизеля за счет применения рециркуляции отработавших газов / А.Х. Хайруллин, В.М. Гуреев, А.В. Гордеев, А.В. Петров // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. – 2015. – № 1. – С. 68–72.

33. Хайруллин А.Х. Снижение концентрации оксидов азота в отработавших газах высокофорсированного дизеля / А.Х. Хайруллин, Р.Р. Хасанов, А.В. Гордеев, Ф.Ф. Ильясов // Сб. тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. «Ракетные двигатели и энергетические установки», 21–22 мая 2015 г. / КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева. – Казань, 2015. – С. 197–200.

34. Гальговский В.Р. Оптимизация отношения хода поршня к диаметру цилиндра и размеров камеры сгорания дизеля с непосредственным впрыскиванием // Двигателестроение. – 1990. – № 3. – С. 3–8.

35. Никишин В.Н. Формирование и обеспечение качества автомобильного дизеля. Часть I / В.Н. Никишин. – Набережные Челны: Изд-во Камской госуд. инж.-экон. акад., 2006. – 456 с.

В состав отработанных газов (ОГ) ДВС входит множество вредных веществ, такие как оксиды азота, окись углерода, продукты неполного сгорания топлива, сульфаты, оксиды присадок и примесей, карбонильные соединения, диоксины, фураны и т. д. Несмотря на то, что вредные вещества занимают не более 1% объема ОГ, попадая в окружающую среду, они в разной степени наносят экологический ущерб здоровью человека, флоре и фауне в целом. Следует отметить основные, наиболее опасные компоненты: оксиды азота NOx, углеводороды СН, окись углерода СО и твердые частицы PM.

Основным токсичным компонентом ОГ ДВС принято считать оксиды азота (NOx), 95% которых составляет моноксид азота (NO), который при попадании в атмосферу превращается в диоксид NO2. Основная часть оксидов азота в процессе сгорания в дизеле образуется в процессе окисления атмосферного азота в зоне продуктов сгорания при высокой температуре по «термическому» механизму («термические» NO) [1, 2]. Также выделяют следующие типы NO: «топливные», образующиеся путем окисления азотосодержащих соединений, входящих в состав топлива, «быстрые», образующиеся во фронте пламени в результате связывания молекул азота с радикалами CH, CH2 и С и образующие по механизму N2O. В большинстве расчетных и экспериментальных исследований установлено, что 92–95% NO в камере сгорания (КС) образуется по «термическому» механизму Я.Б. Зельдовича, но при реализации малотоксичного цикла необходимо учитывать NO, образующиеся и по другим механизмам.

Отметим основные закономерности термического образования NO:

1. Концентрация NO на выходе определяется максимальной температурой в зоне горения, концентрацией кислорода и азота.

2. Окисление атмосферного азота происходит за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания.

3. Окисление азота происходит по цепному механизму:

4. Концентрация NO не превышает равновесную концентрацию при максимальной температуре взрыва.

5. Существенное влияние оказывает неравномерность распределения температуры в зоне продуктов сгорания в закрытых объемах (Махе-эффекты) при сгорании бедных смесей и мало влияет при сгорании богатых.

Для Цитирования:
Хайруллин А.Х., Анализ экологического воздействия двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду. Главный энергетик. 2017;11.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными:
В избранное
Рекомендовать
Цитировать
Получить выпуск бесплатно!

Цитировать

Для Цитирования:

Получить бесплатно

Нажимая кнопку "Получить доступ" вы даёте своё согласие обработку своих персональных данных

Войти

Забыли пароль?
Сменить через SMS или по Email

Регистрация

Ошибка капчи

Введите код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Войдите в учетную запись

Активация промокода

Введите код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Введите код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Введите код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Войдите в учетную запись

Войдите в учетную запись

Заявка на подписку

Обратная связь

На сайте используется защита от спама reCAPTCHA и применяются Условия использования и Конфиденциальность Google

Использовать это устройство?

Одновременно использовать один аккаунт разрешено только с одного устройства.

Введите код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Выберите тип

Мы перевели вас на Русскую версию сайта
You have been redirected to the Russian version
Этот сайт использует cookies
Подробности