Снижение токсичности отработавших газов дизеля сельскохозяйственного трактора путем отключения части его цилиндров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Петелин Андрей Александрович

• Петелин Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Петелин Андрей Александрович

Введение

Глава 1 Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Проблема загрязнения окружающей среды двигателями внутреннего сгорания

1.1.1 Состав и структура выбросов дизельного двигателя

1.1.2 Образование токсичных компонентов в двигателе

1.1.3 Воздействие отработавших газов на организм человека

1.2 Нормы токсичности отработавших газов дизелей

1.3 Способы снижения токсичности отработавших газов двигателей

1.4 Режимы работы дизеля сельскохозяйственного трактора

1.5 Анализ существующих способов отключения цилиндров двигателя

1.5.1 Устройства отключения подачи топлива

1.5.2 Устройства отключения приводов газораспределительного механизма

1.6 Исследования работы двигателя при отключении цилиндров

1.7 Выводы по главе, цель и задачи исследования

Глава 2 Теоретические исследования параметров токсичности отработавших газов дизеля при отключении части цилиндров

2.1 Алгоритм исследования параметров работы дизеля

2.2 Методика определения эффективных показателей исходного двигателя

2.3 Методика определения показателей двигателя при отключении части цилиндров

2.4 Выбор уравнения регрессии для расчета сажесодержания и дымности отработавших газов

2.5 Результаты теоретических исследований на примере дизеля Д-240

2.5.1 Определение индикаторных показателей исходного двигателя

2.5.2 Определение эффективных показателей исходного двигателя

2.5.3 Исследование сажесодержания и дымности отработавших газов двигателя при отключении части цилиндров

2.6 Выводы по главе

Глава 3 Методика экспериментальных исследований

3.1 Испытательный стенд, аппаратура, приборы, средства измерения

3.2 Методика проведения испытаний

3.3 Методика обработки материалов экспериментальных исследований

3.4 Выводы по главе

Глава 4 Результаты экспериментального исследования дизеля Д-240

при отключении части его цилиндров

4.1 Изменение основных параметров работы дизеля

4.1.1 Двигатель работает без нагрузки

4.1.2 Двигатель работает под нагрузкой

4.2 Изменение токсичности и дымности отработавших газов дизеля

4.3 Сравнение результатов экспериментальных исследований

с теоретическими

4.4 Экономическая эффективность результатов исследования при отключении части цилиндров дизеля сельскохозяйственного трактора

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список принятых сокращений

Список условных обозначений

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение токсичности отработавших газов дизеля сельскохозяйственного трактора путем отключения части его цилиндров»

Введение

Актуальность темы исследования. Двигатели внутреннего сгорания, в частности дизели, широко применяются в тракторах, автомобилях, сельскохозяйственной технике, стационарных установках и пр. В сельскохозяйственном производстве они стали основным источником энергии.

В связи с проводимой в стране программой широкой дизелизации транс-портно-тяговых средств наиболее существенными являются вопросы защиты атмосферы от загрязнения токсичными компонентами отработавших газов дизельных двигателей, таких как сажа, оксид азота и др., которые являются наиболее опасными для здоровья человека и окружающей среды, нарушают темп роста растений, приводят к снижению урожаев, потерям в животноводстве и т.п.

Задача повышения экологической безопасности дизелей особенно актуальна в условиях вступления России в ВТО, когда становится очевидным, что достигнутый уровень отечественных двигателей по параметрам выбросов вредных веществ уступает зарубежным аналогам США, Европы и Японии.

Степень разработанности темы исследования. Вопросами снижения токсичности и дымности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания занимались: А. И. Абрамов, С. А. Батурин, Р. М. Баширов, В. М. Бунов, Е. В. Бунова, В. В. Горбунов, Ю. Ф. Гутаревич, С. Н. Девянин, О. И. Жегалин, В. А. Звонов, Я. Б. Зельдович, В. И. Коробкин, А. Р. Кульчицкий, В. А. Марков, Д. О. Олейник,

Н. Н. Патрахальцев, Г. С. Савельев, В. И. Смайлис, [В. И. Суркин|, И. Б. Тришкин, В. А. Хитрюк, Е. А. Улюкина, С P. Femmore, E. S. Starkman, O. A. Uyehara и другие.

Одним из путей решения этих задач является использование способа отключения части цилиндров при работе дизеля на холостом ходу и малых нагрузках, который известен в двигателестроении как средство повышения экономичности работы дизелей. Однако исследований, связанных со снижением токсичности и дымности отработавших газов дизельных двигателей на холостом ходу и при малых нагрузках этим способом, проведено недостаточно.

Таким образом, возникает необходимость углубленного исследования изменения содержания токсичных компонентов в отработавших газах дизельного двигателя при отключении части его цилиндров.

Целью работы является снижение токсичности отработавших газов дизеля сельскохозяйственного трактора путем отключения части его цилиндров при работе на холостом ходу и малых нагрузках.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить взаимосвязи выделения токсичных компонентов в отработавших газах с показателями рабочего процесса дизельного двигателя при всех работающих цилиндрах и части отключенных.

2. Разработать методику и алгоритм расчета эффективных показателей и токсичных компонентов отработавших газов дизеля при отключении части его цилиндров.

3. Определить зависимости токсичных компонентов отработавших газов и топливно-экономических показателей дизеля сельскохозяйственного трактора от режимов его работы при отключении части цилиндров.

4. Оценить эффективность внедрения способа снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя путем отключения части его цилиндров.

Гипотеза исследования: отключение части цилиндров двигателя, как известно, приводит к улучшению качества рабочего процесса в работающих цилиндрах, при этом ожидается снижение токсичных компонентов, содержащихся в отработавших газах дизеля.

Объект исследования: процесс образования токсичных компонентов в отработавших газах дизеля при работе на холостом ходу и малых нагрузках.

Предмет исследования: взаимосвязи изменения содержания токсичных компонентов в отработавших газах от различных параметров работы двигателя.

Научная новизна:

1. Установлено, что снижение токсичных компонентов в отработавших газах дизеля сельскохозяйственного трактора на холостом ходу и малых нагрузках при отключении подачи топлива в часть цилиндров двигателя зависит от показателей

смесеобразования. Коэффициент избытка воздуха оказывает превалирующее влияние на токсичность и дымность отработавших газов дизельного двигателя.

2. Разработана методика для расчета сажесодержания и дымности отработавших газов при отключении цилиндров дизельного двигателя на основании его теплового расчета.

3. Получены зависимости токсичных компонентов отработавших газов дизельного двигателя при отключении части цилиндров от режимов его работы.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования:

• Разработан алгоритм и программа для ЭВМ № 2015617134 по расчету сажесодержания и дымности отработавших газов дизельного двигателя.

• Получены результаты теоретических и экспериментальных исследований по снижению токсичных компонентов в отработавших газах дизельного двигателя сельскохозяйственного трактора.

• Показано снижение содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах четырехцилиндрового дизеля при отключении половины цилиндров соответственно на 50-60 и 75-85 %, а также снижение дымности отработавших газов дизеля при работе на холостом ходу и малых нагрузках в пределах 30-35 %, что обеспечивает уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду.

• Установлено, что при отключении половины цилиндров двигателя (перекрытием подачи топлива и закрытием клапанов газораспределительного механизма) экономия топлива с 24 % на холостом ходу уменьшается до 0 с увеличением загрузки двигателя до 40 %.

• Получены патенты РФ на полезную модель: «Система управления топли-воподачи с помощью электромагнитных клапанов» № 107553, «Устройство управления работой двигателя с учетом нагрузки транспортного агрегата» № 119813.

• Результаты исследования могут быть использованы на предприятиях и в организациях АПК России, осуществляющих проектирование, изготовление и эксплуатацию транспортно-тяговых средств.

Методология и методы исследования. Исследования основаны на анализе опубликованного материала по факторам, влияющим на экологическую безопасность дизельных двигателей, разработке и моделировании основных процессов, обусловливающих образование токсичных компонентов при отключении части цилиндров двигателя, экспериментальной проверке эффективности использования способа отключения цилиндров при работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках для снижения токсичности и дымности отработавших газов.

В ходе теоретических исследований были использованы методы системного и математического анализа, компьютерного моделирования. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались в соответствии с общепринятыми методиками планирования многофакторного эксперимента с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Office 2013, Maple 17 и др.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретические зависимости, описывающие взаимосвязь сажесодержания (дымности) в отработавших газах с коэффициентом избытка воздуха дизеля при отключении части его цилиндров.

2. Алгоритм по определению сажесодержания и дымности отработавших газов в зависимости от показателей рабочего процесса дизельного двигателя при отключении части его цилиндров.

3. Новые экспериментальные данные токсичных компонентов и дымности отработавших газов дизеля сельскохозяйственного трактора при отключении части его цилиндров на различных режимах нагружения.

Реализация результатов исследований (степень достоверности). Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие» ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ.

Производственные испытания проведены в ЗАОр НП «Челябинское рудоуправление», ООО «Коммунальные системы» (г. Чебаркуль) и ОАО Племенной завод «Россия» (Сосновский район, Челябинская область).

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты обсуждены и одобрены на следующих мероприятиях:

- Международная научно-техническая конференция «Достижения науки -агропромышленному производству» (г. Челябинск, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ (ЧГАА), 2011-2016 гг.);

- научная конференция ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (г. Челябинск, ФГАОУ ВО ЮУрГУ, 2011-2014 гг.);

- I молодежная научная конференция «Разработки молодых ученых - агропромышленному комплексу» (г. Челябинск, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ (ЧГАА), 29 марта 2013 г.);

- III тур Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов МСХ РФ (г. Саратов, ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова, 2012 г.);

- Международная научно-практическая конференция «Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития АПК» (г. Уфа, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ, 12-15 марта 2013 г.).

Публикации результатов исследований. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации изложены в 1 6 печатных работах, в том числе 4 работы опубликованы в рецензируемых журналах и изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и приложений. Список литературы содержит 129 наименований, из которых 14 зарубежных. Работа изложена на 169 страницах, содержит 41 рисунок, 31 таблицу и 5 приложений.

Глава 1 Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования

Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики (рисунок 1.1), что создают опасность для живых организмов, включая человека [114].

Рост масштабов хозяйственной деятельности человека, бурное развитие научно-технического прогресса усилили отрицательное воздействие на природу, могут привести к нарушению экологического равновесия на планете [114].

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше вредных газов. При этом 60-70 % газового загрязнения дает автомобильный транспорт [86].

Техногенное воздействие на окружающую нас природу с каждым годом увеличивается, и вопрос сохранения биосферы становится все актуальнее. Механизация сельскохозяйственного производства позволила существенно поднять

□ Теплоэнергетика

■ Автотранспорт

□ Черная металлургия

□ Производство строительных материалов

■ Цветная металлургия

□ Нефтепереработка

■ Химическая промышленность

Рисунок 1.1 - Загрязнение атмосферы различными отраслями

производительность труда и производство сельскохозяйственной продукции, однако выросло и негативное воздействие машин на почву и животноводческие угодья. Одной из причин такого негативного воздействия является токсичность составляющих компонентов отработавших газов (ОГ) самоходных сельскохозяйственных машин, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС) [57, 103].

1.1 Проблема загрязнения окружающей среды двигателями внутреннего сгорания

По мере развития технологий в большей мере возрастают требования к их экологическим показателям. Основной экологической проблемой являются токсичные выбросы, полученные в результате сгорания органического топлива [12].

Основными источниками загрязнения атмосферы являются двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащается практически каждое средство передвижения [57]. Достаточно отметить, к примеру, что в Москве все выбросы заводов столицы, вместе взятые, в 6,5 раза меньше, чем выбросы автомобильного транспорта [50].

По статистическим данным, основная доля токсичных выбросов приходится на режимы холостого хода и постоянной нагрузки [115]. Поэтому легковые и грузовые автомобили в крупных городах, выделяя большое количество вредных веществ, оказывают негативное влияние на жизнедеятельность человека. Только на легковые автомобили приходится до 42 % выбросов оксидов азота [111].

Существенный ущерб отработавшие газы автотракторных двигателей наносят коммунальному хозяйству городов. Повышенная концентрация окислителей в атмосфере приводит к преждевременному разрушению металлических конструкций, бетона, камня [47].

В сельскохозяйственном секторе в большей мере применяются дизельные двигатели. Большую часть времени тракторные и комбайновые дизели работают на номинальной частоте вращения коленчатого вала [125]. Сельскохозяйственная

техника, оснащенная дизельными двигателями, при основных режимах работы наносит существенный вред растительным культурам и животноводческим хозяйствам из-за образования высоких концентраций в ОГ оксидов азота и сажи [18].

Эксплуатация сельскохозяйственной техники в производственных помещениях ограниченного объема и воздухообмена (животноводческие, птицеводческие и складские помещения, теплицы, гаражи и т.п.) приводит к нарушению воздушно-газового режима атмосферы помещения вследствие выбросов токсичных веществ в составе ОГ дизельных двигателей и создает тем самым экологически экстремальные условия для работы персонала, развития животных и растений [72]. Так, например, работа энергетических средств с ДВС в животноводческих помещениях оказывает негативное влияние на их микроклимат, а следовательно, на здоровье животных и их продуктивность. При несоответствии микроклимата оптимальным зоогигиеническим параметрам надои молока снижаются на 10.. .20 %, прирост массы животных - на 20.30 %, отход молодняка достигает 30 % [101]. Все это приводит к снижению качества и объема производимой продукции.

1.1.1 Состав и структура выбросов дизельного двигателя

Двигатели загрязняют атмосферу вредными веществами, выбрасываемыми с отработавшими газами, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95.99 % вредных выбросов современных двигателей приходится на отработавшие газы. Они представляют собой аэрозоль сложного состава, зависящего от режима работы двигателя [45].

Всего в ОГ обнаружено около 280 компонентов. По своим химическим свойствам, характеру воздействия на организм человека вещества, содержащиеся в отработавших и картерных газах, подразделяются на несколько групп.

В группу нетоксичных веществ входят: азот, кислород, водород, водяной пар, а также углекислый газ.

К токсичным компонентам относятся окись углерода, окислы азота, углеводорода, альдегиды, сажа и бенз(а)пирен [109].

При сгорании 1 кг дизельного топлива выделяется около 80...100 г токсичных компонентов (20.30 г оксида углерода, 20.40 г оксидов азота, 4.10 г углеводородов, 10.30 г окислов серы, 0,8.1,0 г альдегидов, 3.5 г сажи и др.).

Как известно, особую группу токсичных компонентов отработавших газов дизельных двигателей составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе и наиболее активный из них бенз(а)пирен (С20Н12), являющийся индикатором присутствия канцерогенов в ОГ. Значительное количество тяжелых канцерогенных ароматических углеводородов адсорбируется на саже. Известно, что концентрация бенз(а)пирена в дисперсных частицах, т. е. на сажевых частицах, в 3.4 раза выше, чем в потоке газа.

При работе дизельного двигателя в атмосферу выбрасывается в среднем около 3.5 кг сажи на 1 тонну сгоревшего топлива. При этом, в зависимости от режима работы двигателя, на долю сажи приходится от 30 до 90 % токсичного воздействия, обусловленного наличием в ней бенз(а)пирена [27].

1.1.2 Образование токсичных компонентов в двигателе

Сажа. Сажа представляет собой твердый углеродный производный элемент в дисперсном состоянии и может составлять долю до 98 % от всех твердых частиц (РМ) в ОГ [65]. Сама частица сажи образована из множественного скопления графита в виде кристаллов. Частицы сажи могут иметь размер 2.600 нм, но чаще всего диапазон размеров находится в области 5.50 нм, и при выходе ОГ сажевые образования, объединяясь в неправильные формы, могут иметь размер 0,3.100 мкм [48]. Также сажа может содержать в себе до 3 % водорода относительно массы вещества. Процесс образования частиц сажи связан с отсутствием кислорода в области температурного воздействия на углеводороды, находящиеся в парообразном состоянии. При этом обильное выделение сажи начинается при температуре 2050 К в цилиндре. Максимальная концентрация сажевых образований наблюдается при температуре, примерно равной 2200 К, затем при дальнейшем увеличении температуры кинетика химических реакций превосходит скорость их образования, вследствие чего наблюдается дальнейшее снижение

концентрации до сравнимо низких величин при температуре смеси порядка 2400 К [19]. По результатам исследований было установлено, что для начала образования сажи диапазон коэффициента избытка воздуха должен составлять а = 0,33.0,7 с учетом разных видов топлива и изменения давления и температуры в цилиндре [20, 122]. Общий вид уравнения для реакции образования сажи можно записать следующим образом: СИНОТ = п ■ С + 0,5 • т ■ Н2.

Образование частицы сажи может начинаться либо с расщепления молекулы углеводорода под воздействием высокой температуры (свыше 2000 К), вследствие чего образуется атомарный углерод, либо при более низких температурах, при которых зарождение частицы начинается с образования ароматических соединений с постепенным нарастанием количества частиц. Главным образом на концентрацию сажи влияют температура и давление в зоне ее образования, а так как эти параметры обусловливают скорость прохождения химических реакций, то, следовательно, определяют и скорость образования частиц.

Выделение в больших количествах сажи свойственно дизельным двигателям, на двигателях с искровым зажиганием сажа выделяется в очень небольших количествах. Связано это с процессом смесеобразования, а также с тяжелым фракционным составом дизельного топлива. В двигателях с искровым зажиганием подается хорошо смешанная или практически гомогенная топливовоз-душная смесь, и при коэффициенте избытка воздуха а = 0,7.1,2 она сгорает почти без образования сажевых частиц. В дизельных двигателях смесеобразование происходит в конце процесса сжатия и начале расширения. В зоне распыла струи коэффициент избытка воздуха будет неоднородным, поэтому та часть топлива, которая ограничена в доступе к кислороду, образует сажевые частицы.

Минимально допустимое значение коэффициента избытка воздуха а > 1,3 в дизелях ограничено по условиям дымности ОГ. Стремление увеличивать мощность двигателя путем увеличения максимальной подачи топлива неизбежно приводит к увеличению дымности из-за роста интенсивности сажеобразования и ухудшения условий выгорания сажевых частиц [48].

После образования сажи также возможно ее последующее выгорание на такте расширения, но скорость выгорания сажи значительно меньше по сравнению со скоростью сгорания других газообразных продуктов. Установлено также, что до конца выгорать частицы сажи могут только в том случае, если их размер будет меньше 10 нм [119].

Углеводороды. Основная часть углеводородных соединений образуется в зонах, переобогащенных топливом, при реакциях разложения от теплового воздействия, а также в сравнительно холодных зонах около стенок цилиндра.

Наибольшую опасность для окружающей среды представляют легкие газообразные углеводороды, различные органические газы, такие как метан, бутан, пропан и т. п. Метан занимает наибольшую долю из них. В бензиновых ДВС доля метана составляет 14.58 % от всех углеводородных соединений, в дизельных - 2.6 % благодаря большому количеству кислорода в цилиндре [111]. К более тяжелым углеводородным соединениям можно отнести полиароматические углеводороды (ПАУ), значительное количество которых содержится преимущественно в бензиновых двигателях. Основным элементом для ПАУ служит устойчивое бензольное кольцо С6Н6, из которого могут образоваться соединения с другими углеводородными элементами. В ОГ может содержаться свыше 20 различных видов ПАУ [65]. К основным токсичным производным из бензола, относящимся к полиароматическим углеводородным соединениям, относятся: фенантрен, бензофлоурантен и бенз(а)пирен, являющийся наиболее токсичным и стабильным веществом [121]. Содержание бенз(а)пирена в дизелях может достигать 0,001 % [28].

Монооксид углерода. Основными причинами образования монооксида углерода СО являются некоторый недостаток окислителя в области горения смеси, а также диссоциация углекислого газа при воздействии высокой температуры. Созданный монооксид углерода в процессе реакций может догореть, образуя двуокись углерода СО2.

В бензиновых двигателях содержание компонента СО значительно превышает концентрацию в ОГ дизелей. Это связано с тем, что бензиновый ДВС

работает на более богатых смесях а ~ 1 в отличие от дизеля а >> 1, поэтому при избытке кислорода в дизельном двигателе содержание СО доходит до 0,4.0,5 % по сравнению с бензиновым двигателем, для которого концентрация СО может достигать 12 % [65].

Альдегиды. Альдегидами являются вредные вещества, содержащие СНО группу. Они образуются, как правило, при сравнительно низких температурах на режиме малых нагрузок или при прогреве двигателя. Содержание альдегидов может составлять до 240 мг/м3 в бензиновых двигателях и 30 мг/м3 в дизелях [111]. К наиболее опасным альдегидам относятся формальдегид НСНО и акролеин СН2СНСНО.

Оксиды азота. Наибольшее количество занимает монооксид азота N0, содержание которого в ОГ относительно остальных азотистых образований для бензиновых ДВС составляет около 99 %, а в дизелях - 90 % [4]. В цилиндре двигателя в реакцию окисления может вступить как азот, поступивший с воздухом, так и находящийся непосредственно в топливе [118]. Оксиды азота содержатся в большом количестве преимущественно в ОГ дизельного двигателя, так как он работает на более бедных смесях, чем бензиновый ДВС, следовательно, большее количество атмосферного азота вступает в реакцию окисления.

Азот, поступающий с воздухом в камеру сгорания, в нормальных условиях является химически инертным газом, но при высоких температурах он становится активным и способен вступать в химические реакции. Такой тип образования оксидов азота принято называть термическим [118]. При этом в реакцию вступает атмосферный азот. Данная реакция происходит на начальных стадиях сгорания топлива и сопровождается сравнимо низким количеством образующихся оксидов азота. Барьером для образования значительных концентраций в ОГ двигателей является диапазон температур порядка 1800.2000 К [65].

Азот, содержащийся в топливе, окисляется более активно, однако его содержание там настолько мало по сравнению с содержанием в воздухе, что можно им пренебречь. Оксиды азота активно образуются в начале горения предварительно перемешанного топлива, когда их в 2.3 раза больше, чем при последующем

диффузионном сгорании [48]. В процессе сгорания на дизелях при а > 1 оксиды азота прекращают образовываться, достигая определенной концентрации в цилиндре [49].

При дальнейшем сгорании на такте расширения и выпуска при более низких температурах монооксид азота N0, являющийся нестабильным компонентом, может окислиться до диоксида азота N0^ отличающегося сравнительно большей токсичностью.

1.1.3 Воздействие отработавших газов на организм человека

Действие токсичных компонентов ОГ на человеческий организм разнообразно - от инициации незначительных неприятных ощущений до раковых заболеваний. Степень их воздействия зависит от их концентрации в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей.

Монооксид углерода - прозрачный, не имеющий запаха газ, несколько легче воздуха, практически нерастворим в воде. Под воздействием СО эритроциты (красные кровяные шарики) утрачивают способность участвовать в газовом обмене. Наступает кислородное голодание, появляется слабость, головная боль, тошнота и рвота. Признаки отравления наблюдаются при содержании в воздухе СО свыше 0,01.0,02 % по объему. При концентрации оксида углерода 0,20.0,25 % через 25.30 мин наступает обморочное состояние, при содержании 1 % СО около 70 % гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин (соединение гемоглобина и окиси углерода), наступает внутреннее удушье (прекращается усвоение кровью кислорода) [27].

Повышенные концентрации оксида углерода опасны и тем, что в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедляется реакция, падает работоспособность водителей, что влияет на безопасность дорожного движения.

Оксиды азота, попадая в дыхательные пути, образуют с водой соединения азотной и азотистой кислот, которые разрушающе действуют на легкие. В ОГ двигателей 90. 99 % всего количества оксидов азота составляет окись азота NО.

Однако уже в системе выпуска и далее в атмосфере происходит окисление N0 в двуокись азота N02.

N02 - газ красновато-бурого цвета, в малых концентрациях не имеет запаха, хорошо растворяется в воде с образованием кислот. Двуокись азота раздражающе действует на слизистые оболочки глаз, носа, остается в легких в виде азотной и азотистых кислот, получаемых в результате их взаимодействия с влагой верхних дыхательных путей. Опасность воздействия заключается в том, что отравление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем каких-либо нейтрализующих средств нет [63].

Из огромного количества углеводородных соединений различных классов наиболее активную роль в образовании смога играют олефины. Вступая в реакции с оксидами азота под воздействием солнечного облучения, они образуют озон и другие фотооксиданты - биологически активные вещества, наносящие ущерб растительному и животному миру [102].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петелин Андрей Александрович, 2017 год

Список литературы

1. Анализатор «Мга^Ы-ПР». Руководство по эксплуатации. М. : ЭКО-ИНТЕХ, 2011. 45 с.

2. Анализ характеристик холостого хода дизеля Д-240 при отключении части цилиндров / С. Ю. Федосеев [и др.] // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. 2011. № 58. С. 166-169.

3. Антони Ю. Х., Краснокутский В. В. Повышение эффективности использования тракторного транспортного агрегата путем отключения части цилиндров двигателя // Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства : сб. науч. трудов. Челябинск : ЧГАУ, 1998. С. 153-156.

4. Атрощенко В. И., Алексеев А. М., Засорин А. П. Курс технологии связанного азота. М. : Химия, 1969. 383 с.

5. Байпакбаев Т. С. Модели и методы регулирования снижения вредных выбросов в дизельном двигателе : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Тараз,

2010. 23 с.

6. Балабин В. Н. Регулирование транспортных двигателей отключением части цилиндров : монография. М. : УМЦ ЖДТ, 2007. 143 с.

7. Баширов Р. М. Основы теории и расчета автотракторных двигателей. Уфа : БашГАУ, 2010. 204 с.

8. Баширов Р. М., Галиуллин Р. Р. Базовые характеристики топливной системы тракторного дизеля с отключением подач топлива // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 11. С. 46-47.

9. Баширов Р. М., Хусаинов В. Н., Миннигалеев А. М. Методика исследования дизелей, регулируемых пропуском впрыска топлива. Уфа : БГАУ,

2011. 112 с.

10. Березний В. В. Теоретическое обоснование возможности повышения экономичности дизелей при отключении части цилиндров // Двигателестроение. 1982. № 9. С. 24-26.

11. Березний В. В. Экономические и энергетические показатели работы дизелей при регулировании отключением цилиндров // Двигателестроение. 1980. № 8. С. 47-49.

12. Беспалов В. И., Беспалова С. У., Вагнер М. А. Природоохранные технологии на ТЭС : учеб. пособие / Томский политехнический университет. 2-е изд. Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 240 с.

13. Бобылев С. Н., Ходжаев А. Ш. Экономика природопользования : учебник. М., 2003. 567 с.

14. Божко А. В. Снижение вредных выбросов дизельных двигателей мобильных энергетических средств за счет применения фильтра нейтрализатора отработавших газов : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2007. 19 с.

15. Большая энциклопедия нефти и газа. Режим доступа : http: //www.oglib.ru, http: //www.ngpedia.ru.

16. Бунова Е. В. Снижение сажесодержания в отработавших газах тракторного дизеля за счет улучшения условий смесеобразования и сгорания : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1996. 18 с.

17. Вероятностная оценка режимов работы тракторного двигателя / О. И. Жегалин [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 1985. № 9. С. 6-9.

18. Влияние выхлопных газов дизельных двигателей на растения / Г. С. Савельев, В. А. Большаков, Т. И. Борисочкина, А. Д. Шапкайц // Земледелие. 1995. № 4. С. 15.

19. Возможности повышения топливной экономичности дизелей типа ЯМЗ-238 отключением цилиндров и циклов / А. Б. Зиняев [и др.] // Двигателестроение. 1991. № 3. С. 39-41.

20. Воинов А. Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. Изд. 2-е, перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1977. 277 с.

21. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. М., 1999.

22. Гайсин Э. М. Повышение топливной экономичности тракторных дизелей регулированием режимов их работы пропуском подачи топлива : дис. ... канд. техн. наук. СПб. ; Пушкин, 2007. 129 с.

23. Галиуллин Р. Р. Повышение эффективных показателей тракторных дизелей электронным управлением топливоподачи : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб. ; Пушкин, 2009. 41 с.

24. Галиуллин Р. Р. Регулирование двигателя отключением цилиндров как фактор повышения его экономичности // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2007. № 10. С. 11-13.

25. Галиуллин Р. Р., Гайсин Э. М. Регулирование режимов работы дизелей пропуском подач топлива // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005. № 11. С. 30-31.

26. Герасимов А. Т. Снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами автомобилей с дизельными двигателями : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1993. 190 с.

27. Говорущенко Н. Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М. : Транспорт, 1990. 135 с.

28. Горбунов В. В., Патрахальцев Н. Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М. : Изд-во Российского университета дружбы народов, 1998. 216 с.

29. ГОСТ 17.2.2.02-98. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. Введ. 1999-07-01. М. : ИПК Изд-во стандартов, 1999. 14 с.

30. ГОСТ 18509-88 СТ СЭВ 260-80. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. Введ. 1990-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1988. 77 с.

31. ГОСТ 23728-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. Основные положения и показатели экономической оценки. Введ. 1989-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1988. 3 с.

32. ГОСТ 2517-2012. Межгосударственный стандарт. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. Введ. 2014-03-01. М. : Стандартинформ, 2014. 32 с.

33. ГОСТ 305-2013. Межгосударственный стандарт. Топливо дизельное. Технические условия. Введ. 2015-01-01. М. : Стандартинформ, 2014. 15 с.

34. ГОСТ 32511-2013 ^ 590: 2009). Международный стандарт. Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. Введ. 2015-01-01. М. : Стандартинформ, 2014. 19 с.

35. ГОСТ 7057-2001. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. Введ. 2003-01-01. М. : ИПК Изд-во стандартов, 2002. 11 с.

36. ГОСТ 8.401-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. Общие требования. Введ. 1981-07-01. М. : Изд-во стандартов, 1986. 13 с.

37. ГОСТ Р 41.24-2003. Единообразные предписания, касающиеся: Сертификации двигателей с воспламенением от сжатия в отношении дымности; Сертификации автотранспортных средств в отношении установки на них двигателей с воспламенением от сжатия, сертифицированных по типу конструкции; Сертификации автотранспортных средств с двигателями с воспламенением от сжатия в отношении дымности; Измерения мощности двигателей. Введ. 2005-01-01. М. : ИПК Изд-во стандартов, 2004. 36 с.

38. ГОСТ Р 51249-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. Введ. 2000-01-01. М. : ИПК Изд-во стандартов, 2005. 17 с.

39. ГОСТ Р 52160-2003. Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов, нормы и методы контроля при оценке технического состояния. Введ. 2005-01-01. М. : Стан-дартинформ, 2007. 6 с.

40. Двигатели внутреннего сгорания : учебник для вузов. В 3 т. / В. Н. Луканин [и др.]. М. : Высш. шк., 1995.

41. Двигатели внутреннего сгорания : учебник. В 3 кн. / В. Н. Луканин [и др.] ; под ред. В. Н. Луканина, М. Г. Шатрова. 3-е изд., перераб. и испр. М. : Высш. шк., 2007. Т. 1 : Теория рабочих процессов. 479 с.

42. Драгунов Г. Д., Медведев А. Н. Метод оценки эффективности отключения цилиндров автомобильного дизеля // Двигателестроение. 2007. № 4. С. 20-23.

43. Драгунов Г. Д., Мурог И. А., Медведев А. Н. Эффективность отключения части цилиндров для повышения топливной экономичности дизеля КамАЗ 740.10 // Двигателестроение. 2010. № 2. С. 34-36.

44. Дымомеры «Инфракар Д1». Паспорт. М. : Альфа-динамика, 2009. 24 с.

45. Жегалин О. И., Лупачев П. Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей : монография. М. : Транспорт, 1985. 120 с.

46. Загиев А. А., Шпилько А. В., Левшин А. Г. Эксплуатация машино-тракторного парка : учебник для сред. проф. учеб. заведений / под ред. Н. М. Щербакова. М. : КолосС, 2005. 320 с.

47. Защита атмосферы : практикум / Л. П. Майорова, В. П. Тищенко, А. А. Черенцова ; под общ. ред. Л. П. Майоровой. Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та (ТОГУ), 2014. 115 с.

48. Звонов В. А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд., перераб. М. : Машиностроение, 1981. 160 с., ил.

49. Звонов В. А., Фурса В. В., Солодовник П. С. Исследования динамики образования токсичных веществ в цилиндре дизеля // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков : ХГУ, 1975. Вып. 21. С. 17-25.

50. Казанцева Л. К., Тагаева Т. О. Современная экологическая ситуация в России // ЭКО. 2005. № 9. С. 30-45.

51. Калыгин В. Г. Промышленная экология : учеб. пособ. для студ. высш. учеб. заведений. М. : Изд. центр «Академия», 2004. 432 с.

52. Коваль И. А., Симсон А. Э., Лущицкий Ю. В. Снижение эксплуатационного расхода топлива // Двигателестроение. 1980. № 1. С. 45-47.

53. Кожанов В. Н., Баганов Н. А., Петелин А. А. Определение токсичных компонентов в отработавших газах дизеля при отключении части его цилиндров // Вестник науки КСТУ им. З. Алдамжарова. Костанай : КСТУ, 2013. № 3. С. 70-75.

54. Кожанов В. Н., Петелин А. А. Завьялов О. Г. Методика расчета саже-содержания в отработавших газах при отключении части цилиндров дизеля / АПК России. 2015. Т. 73. С. 58-62.

55. Козлов В. И., Патрахальцев. Н. Н., Эммиль М. В. Повышение топливной экономичности дизелей с помощью системы отключения цилиндров и циклов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008. № 2. С. 18-20.

56. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей : учеб. пособ. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 2002. 496 с.

57. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология : учебник для вузов. Изд. 12-е, доп. и перераб. Ростов-на-Дону : Феникс, 2007. С. 295-307.

58. Корчемный Л. В., Минкин Л. М. Колебания силового агрегата при отключении цилиндров двигателя // Автомобильная промышленность. 1985. № 7. С. 34-36.

59. Краснокутский В. В. Повышение производительности и экономичности тракторных транспортных агрегатов путем использования движителей прицепа : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1997. 23 с.

60. Крылов А. Н. О погрешностях способов определения механических потерь в двигателях внутреннего сгорания // Комбинированные двигатели внутреннего сгорания : труды МВТУ. 1977. № 257. Вып. 1. С. 58-70.

61. Кульчицкий А. Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей. Владимир : Изд-во Владимирского государственного университета, 2000. 256 с.

62. Лебедев А. Т., Лебедев П. А., Васин В. А. Повышение эффективности дизельной топливной аппаратуры // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 7. С. 43-45.

63. Лиханов В. А., Сайкин А. М. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М. : Колос, 1994. 224 с.

64. Лихачев В. С. Испытания тракторов. М. : Машиностроение, 1977. 280 с.

65. Марков В. А., Баширов Р. М., Габитов И. И. Токсичность отработавших газов дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 376 с., ил.

66. Медведев А. Н. Повышение топливной экономичности автомобильных дизелей отключением части цилиндров : дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2008. 129 с.

67. Медведев Ю. С. Обоснование эффективных методов снижения токсичности отработавших газов автотракторных дизелей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2006. 28 с.

68. Методика полевых испытаний ТТА при отключении части работающих цилиндров ДВС / В. И. Суркин, Ю. Х. Антони, В. В. Краснокуцкий, А. Т. Лепехин // Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства : сб. науч. трудов. Челябинск : ЧГАУ, 1998. С. 131-136.

69. Минкин Л. М., Корчемный Л. В., Зленко М. А. Математическое моделирование вибрации двигателя при отключении цилиндров // Двигателестроение. 1985. № 10. С. 25-27.

70. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л. : Энергоатомиздат, 1991. С. 17-44.

71. Об эксплуатации транспортных средств, оборудованных двигателями с отключением половины цилиндров / А. Э. Симсон [и др.] // Двигателестроение. 1991. № 10-11. С. 74-75.

72. Олейник Д. О. Способ и устройство снижение токсичности отработавших газов дизельных двигателей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Рязань, 2009. 20 с.

73. Основы теории и расчета автотракторных двигателей : курс лекций / В. И. Суркин. 2-е изд., доп. и перераб. Челябинск : ЧГАА, 2012. 328 с.

74. Островский Г. Л. Снижение токсичности бензинового двигателя путем совершенствования системы регулирования мощности // Двигателестроение. 1980. № 8. С. 52-54.

75. Пат. 1343065, Б 02 Б 17/02. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с отключением цилиндров / А. В. Линник [и др.]. № 3854693 ; заявл. 14.02.1985 ; опубл. 17.10.1987.

76. Пат. 2045662 Российская Федерация, МПК Б 01 Ь9/04. Электромагнитный клапан с устройством управления / А. В. Березко, Ж. П. Фойницкая, В. Д. Рогожин. 5050353/06 ; заявл. 30.06.1992 ; опубл. 10.10.1995.

77. Пат. 2078232 Российская Федерация, МПК F 02 D 17/02. Способ работы многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания / В. Н. Балабин. № 94028736/06 ; заявл. 29.07.1994 ; опубл. 29.07.1994.

78. Пат. 2189487 Российская Федерация, МПК F 02 М 63/02. Клапан для выключения цилиндров с электрическим приводом / С. Ю. Раскатов, Г. Д. Кокорев. № 2000121939/06 ; заявл. 17.08.2000 ; опубл. 20.09.2002.

79. Пат. 808675, Б 02 Э 17/02. Привод клапанов двигателя внутреннего сгорания / А. 3. Хомич [и др.]. № 2330085 ; заявл. 03.03.1976 ; опубл. 28.02.1981.

80. Пат. 94025780 Российская Федерация, МПК F 02 D 17/02. Привод управления топливным насосом / С. А. Ерощенков, В. М. Сударский, П. И. Воло-ховский, В. И. Оболенцев. № 94025780/06 ; заявл. 11.07.1994 ; опубл. 20.07.1997.

81. Пат. 94034134, МПК Б 02 Э 13/06. Механизм управления клапаном газораспределения двигателя внутреннего сгорания / Б. В. Евстифеев, А. И. Хуциев, Ю. В. Соин, Г. В. Чоговадзе.

82. Пат. на полезную модель 107553. Российская Федерация, МПК Б 02 М 59/36. Система управления топливоподачи с помощью электромагнитных клапанов / В. И. Суркин, С. Ю. Федосеев, А. А. Петелин. № 201110984/06 ; заявл. 23.03.2011 ; опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23.

83. Патрахальцев Н. Н., Вальдеррама А. Р., Кальдерон Х. Г. От отключения цилиндров к отключению циклов // Автомобильная промышленность. 1995. № 11. С. 23-24.

84. Петелин А. А., Федосеев С. Ю. Анализ нагрузочных характеристик дизеля Д-240 при отключении части цилиндров // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. 2011. № 58. С. 148-151.

85. Разработка комплексной методики эколого-экономической оценки продукции автомобилестроения в полном жизненном цикле. Отчет о НИР. Госконтракт от 04.06.2012 г.

86. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. Кн. 2 : Загрязнение воды и воздуха. М. : Мир, 1995. 296 с.

87. Свид. о гос. регистрации программ для ЭВМ 2015617134. Российская Федерация. Расчет дымности отработавших газов дизельного двигателя / О. Г. Завьялов, В. Н. Кожанов, А. А. Петелин. № 2015612986 ; заявл. 14.04.15 ; опубл. 30.06.15.

88. Симсон А. Е. Выбор конструктивных параметров транспортных ДВС по среднеэксплуатационному расходу топлива / А. Е. Симсон, С. А. Ерошенков // Двигателестроение. 1989. № 1. С. 55-58.

89. Соснин Д. А. Клапаны с электромагнитным приводом для газораспределительного механизма поршневого двигателя // Ремонт и сервис. 2001. № 12.

90. Соснин Д. А., Яковлев В. Ф. Новейшие автомобильные электронные системы : учеб. пособ. для спец. по рем. автомоб., студ. и преп. вузов и колледжей. М. : СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

91. Суркин В. И., Малышев А. Ф., Курчатов Б. В. Лабораторный практикум по испытанию ДВС : учеб. пособие. Челябинск : ЧГАА, 2010. 92 с.

92. Суркин В. И., Медведев А. Н. Повышение топливной экономичности двигателя путем отключения части цилиндров // Материалы XLII междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки - агропромышленному производству». Челябинск : ЧГАУ, 2003. Ч. 2. С. 252-259.

93. Суркин В. И., Петелин А. А., Федосеев С. Ю. Определение дымности отработавших газов дизеля при отключении части его цилиндров // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. Вып. № 3. С. 50-55.

94. Суркин В. И., Петелин А. А., Федосеев С. Ю. Снижение дымности отработавших газов дизеля отключением части цилиндров // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Сер. : Машиностроение. 2012. Вып. 20. С. 69-74.

95. Суркин В. И., Петелин А. А., Федосеев С. Ю. Экспериментальное исследование дымности отработавших газов дизеля при отключении части его цилиндров // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. 2012. № 61. С. 85-90.

96. Суркин В. И., Федосеев С. Ю. Определение параметров работы двигателя ТТА при отключении части его цилиндров // Вестник ЧГАА. 2012. Т. 61. С. 91-95.

97. Суркин В. И., Федосеев С. Ю., Петелин А. А. Анализ изменения механических потерь дизеля тракторно-транспортного агрегата при отключении части цилиндров // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 7. С. 80-82.

98. Суркин В. И., Федосеев С. Ю., Петелин А. А. Анализ расхода топлива дизеля Д-240 при отключении части цилиндров // Материалы междунар. науч.-практ. конференции. Волгоград : ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. Т. 2. С. 254-258.

99. Сушнев А. А. Снижение дымности отработавших газов дизельных двигателей плазмохимическим реактором : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Минск, 2001. 19 с.

100. Токсичность отработавших газов дизелей / В. А. Марков [и др.]. Уфа : Изд-во Башкирского государственного аграрного университета, 2000. 144 с.

101. Тришкин И. Б. Способы и технические средства снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей мобильных энергетических средств при работе в помещениях сельскохозяйственного назначения : дис. ... д-ра техн. наук. Рязань, 2014. 547 с.

102. Туганбаев А. А., Крупин В. Г. Теория вероятностей и математическая статистика : учеб. пособие. СПб. : Лань, 2011. 224 с.

103. Улюкина Е. А. Экологические последствия выбросов в атмосферу оксидов азота. Методы определения их концентрации // Вопросы сельскохозяйственного производства : сб. науч. трудов. М. : МГАУ, 1998. С. 135-141.

104. Уханов Д. А., Тимохин С. В., Уханов Д. А. Повышение эффективности работы тракторных дизелей на холостом ходу // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2002. № 4. С. 17-20.

105. Федосеев С. Ю. Повышение топливной экономичности тракторно-транспортного агрегата отключением части цилиндров двигателя // Вестник ЧГАА. 2013. Т. 64. С. 87-92.

106. Федосеев С. Ю. Повышение топливной экономичности тракторно-транспортного агрегата отключением части цилиндров двигателя : дис. ... канд. техн. наук. Челябинск ЧГАА, 2015. 156 с.

107. ФИПС - Федеральное государственное бюджетное учреждение. Федеральный институт промышленной собственности. Режим доступа : http://www1.fips.ru.

108. Хасанова М. Л. Повышение экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания за счет утилизации теплоты их отработавших газов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Хасанова М. Л. - Челябинск, 2002. 21 с.

109. Хитрюк В. А. Снижение токсичности автотракторных двигателей : лекция для студ. фак-та механизации сел. хоз-ва. Горки : БСХА, 1992. 22 с.

110. Чернецов Д. А., Капустин В. П. Способы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей // Вопросы современной науки и практики. 2010. № 10-12(31). С. 71-74.

111. Чертков Я. Б. Моторные топлива. Новосибирск : Наука, 1987. 208 с.

112. Шароглазов Б. А., Фарафонтов М. Ф., Клементьев В. В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов : учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». Челябинск : Изд. ЮУрГУ, 2004. 344 с.

113. Экологические аспекты применения моторных топлив на транспорте / В. Ф. Кутенев [и др.] // Автомобильные и тракторные двигатели : межвуз. сб. М. : Изд-во ТУ МАМИ, 1998. Вып. 14. С. 150-160.

114. Энциклопедия «Кругосвет». Универсальная научно-популярная он-лайн-энциклопедия. Режим доступа : http://www.krugosvet.ru.

115. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды / пер. с польск. Т. А. Бобковой. М. : Транспорт, 1979. 198 с.

116. Butzmann S., Melbert J., Koch A. Sensorless Control of Electromagnetic Actuators for Variable Valve Train // SAE Technical Paper Series. 2000. №№ 2000-01-1225.

117. Delphi Automotive Systems «Delphi Cylinder Deactivation for Overhead Valve Engines». Web Publication. 2006. Режим доступа : http://www.delphi.com.

118. Fenimore C. P. Formation of nitric oxide from fuel nitrogen in ethylene flames // Combustion and flame. 1972. Vol. 19. P. 289-296.

119. Fenimore C. P., Jones G. W. Coagulation of soot to smoke in hydrocarbon flames // Combustion and flame. 1969. Vol. 13. Issue № 3. P. 303-310.

120. Forum der Meinungen: 1st der Ventiltrieb der Zukunft voll variabel? // MTZ. 1999. № 60.

121. Lepperhoff G., Schommers J. Einfluss des Schmierols auf die PANEmissionen von Verbrennungsmotoren // MTZ. 1986. Jg. 47. № 9. P. 367-371.

122. Macfarlane J. J. Carbon formation in premixed methane-oxygen flames under constant-volume conditions // Combustion and Flame. 1970. Vol. 14. Issue № 1. P. 57-72.

123. Möglichkeiten der ottomotorischen Prozessfuhrung bei Verwendung des elektromechanischen Ventiltriebes / M. Pischinger, J. Hagen, W. Salber, T. Esch // Aachener Kolloquium Fahzeug and Motorentechnik. 1998. P. 987-1015.

124. Research paper published by Quant Zheng, Delphi Automotive Systems // SAE Technical Paper Series. 2004. № 2004-01-0669.

125. Retention of Fuel Borne Catalyst Particles by Diesel Particle Filter Systems / A. Mayer [et all] // SAE Technical Paper Series. 2003. № 2003-01-0287. P. 1-7.

126. Rouge T. Electromagnetic Valve Actuation «SVA» // Variable Valve Actuation TOPTEC. The State of the Art. SAE Tagung. 2000.

127. Schaeffler Technologies AG & Co. INA "Variable valve train systems" Web Publication. 2011. Режим доступа : http://www.ina.com.

128. Uyehara O. A. Factors that affect BSFC and emission for diesel engines. Part 1 : Presentation of concepts // SAE Technical paper series. 1987. № 870343. P. 41.

129. Vinodh B. Technology for Cylinder Deactivation // SAE Technical Paper Series. 2005. № 2005-01-0077. P. 1-10.

Приложения

Приложение А

«Расчет дымности отработавших газов дизельного двигателя»

Полный текст программы

> ^^е='Исходные_параметры_для_расчета';

title = Исходные_параметры_для_расчета

> ^^е^Давление^кружающей^реды^МПа)'; p0:=0.1013;

title = Давлениеокружающейсреды(МПа)

рО := 0.1013

> title=,Давление_перед_впускными_клапанами_(МПа),;pk:=0.1013;

title = Давление_перед_впускными_клапанами_(МПа)

рк-.= о.тъ

> title='Температура_окружающей_среды_(К),;T0:=293;

title = Температураокружающейсреды(К)

ТО := 293

> title=,Степень_сжатия_(epsilon),;e:=16;

title = Степень_сжатия_(е)

е := 16

> title=,Коэффициент_наполнения_(eta),; nv:=0.85;

title = Коэффициент_наполнения_(г\)

nv := 0.85

> title=,Давление_остаточных_газов_(Мпа),;pr:=0.11;

title = Давлениеостаточныхгазов(Мпа)

pr := 0.11

> title=,Температура_остаточных_гаЗов_(К),;TR:=828;

title = Температура остаточных_газов_{К)

TR := 828

> title=,Подогрев_свежего_заряда_(deltaT),;deltaT:=5;

title = Подогрев свежего_3apHda_(deltaT)

deltaT := 5

> title=,Массовая_доля_углерода_в_топливе,;С:=0.86;

title = Массовая_доля_углерода_в_топливе

С := 0.86

> title=,Массовая_доля_водорода_в_топливе_,;H:=0.13;

title = Массоваядоляводородавтопливе

Н\= 0.13

> title=,Массовая_доля_кислорода_в_топливе_,;O1:=0.01;

title = Массовая_доля_кислорода_в_топливе

01 :=0.01

> title=,Коэффициент_избытка_воздуха_(alfa),;a:=1.54;

title = Коэффициент_избытка_воздуха_(а1/а)

а := 1.54

>

title=,0тн_радиуса_кривошипа_к_длине_шатуна_(lambda_k),;lambdak:=0.2 717;

title = Отн_радиуса_кривошипа_к_длине_шатуна_(1атЬс1а_к) lambdak := 0.2717

> title='ПокаЗатель_политропы_сжатия';п:=1.34;

title = Показатель политропысжатия

п := 1.34

> ^^е='Низшая_теплота_сгорания_топлива_(МДж/кг)';Ни:=42.5;

title = Низшая_теплота_сгорания_топлива_^ j

Ни := 42.5

> ^^е='Показатель_характера_сгорания';т:=0.23;

title = Показатель характерасгорания

m := 0.23

> title=,Продолжительность_сгорания_(град._ПКВ),;fiz:=100;

title = Продолжительность сгорания (град.ПКВ)

fiz := 100

> ^^е='ПокаЗатель_политропы_расширения';п2:=1.45;

title = Показатель политропырасширения

п2 := 1.45

> title=,Показатель_эффективности_сгорания_(dzeta),;dzeta:=0.82;

title = Показатель эффективности_ceopaHUH_(dzeta)

dzêta := 0.82

>

title=,Пониж._темпер._св._зар._в_охл.надд._воздуха_(K),;deltaTohl:=0 ;

title = Пониж._темпер._св._зар._в_охлмадд._воздуха_(К) deltaTohl := 0

> ^^е='Показатель_политропы_сжатия_в_компрессоре';пН:=1;

title = Показательполитропысжатиявкомпрессоре

nH:= 1

> title=,Угол_опережения_воспламенения_(град.ПКВ),;tetta:=7.5;

title = Угол_опережения_воспламенения_(градЛКВ)

tetta := 7.5

> title=,Шаг_расчета_процесса_сгорания_(град.ПКВ),;deltafi:=2.5;

title = Шаг_расчета_процесса_сгорания_[градЛКВ)

deltaji := 2.5

>

title=,Шаг_расчета_процесса_сжатия_и_расширения_(грац.ПКВ),;deltaalf a:=2.5;

title = Шаг_расчета_процесса_сжатия_и_расширения_(градЛКВ)

deltaalfa := 2.5

> ^^е^Индикаторные^показатели';

title = Индикаторные показатели

> title=' Среднее^ндикаторное^цавление^МПа)',^^ :=0.823;

title = Среднее индикаторное_давление_(МПа)

Pii := 0.823

> ^^е='Удельный_индикаторный_расход_топлива_(г/кВт_ч),;д^=188.7;

title = Удельныйиндикаторный_расход_топлива_^ ^— j

gi := 188.7

> title=,Инцикаторный_КПД_(eta),;etai:=0.45;

title = Индикаторный_КПД_{г\)

etai := 0.45

> ^^е=,Эффективные_покаЗатели_дизеля_Д-240';

title = Эффективныепоказателидизеля_Д — 240

> a:=0.04;b:=0.8;n:=2200;

а := 0.04 Ь:= 0.8 п := 2200

> ^^е='Среднее_давление_механических_потерь_(МПа)';

title = Среднее_давление_механических_потерь_(МПа)

> PMn:=a+b*n*10A(-4);

Рмп := 0.2160000000

> ^^е='Среднее_эффективное_давление_(МПа)';

title = Среднее эффективное_давление_(МПа)

> Pe:=Pii-PMn;

Ре := 0.6070000000

> ^^е='Механический_КПД_двигателя';

title = МеханическийКПДдвигателя

> etaM:=Pe/Pii;

etaM := 0.7375455650

> ^^е='Эффективный_КПД_двигателя';

title = ЭффективныйКПДдвигателя

> etae:=etai*etaM;

etae := 0.3318955042

> ^^е='Эффективный удельный расход топлива (г/(кВт*ч))';

title = Эффективныйjy дельный_расход топлива_[

кВт ч

> Hu:=42.5;

Ни := 42.5

> ge:=3600/(Hu*etae);

ge:= 255.2185289

> ^^е='Эффективная_мощность_двигателя_(кВт)';

title = Эффективная_мощностъ_двигателя_( кВт )

> Vh:=1.188;

Vh := 1.188

> i:=4;

i :=4

> tau:=4;

t:=4

> Ne:=Pe*Vh*i*n/(30*tau);

Afe := 52.88184000

> ^^е='Часовой_расход_топлива_(кг/ч)';

(K2 —

> Gtau:=Ne*ge/1000;

Gtau := 13.49642541

> ^^е='Крутящий_момент_(Н*м)';

ft'i/e = Крутящий_момент_(Нм)

> Mk:=9550*Ne/n;

Jlft:= 229.5552600

> ^^е='Цикловая_подача_топлива_(г/цикл)';

title = Цикловая подача топлива f —-— I _ _ цикл )

> Gm:=13.6;

Gm := 13.6

> g^ = (10A4)*Gm*tau/(1.2*n*i);

gif := 51.51515151

> ^^е=,Теоретический_расход_воздуха_(кг/ч)';

(K2 —

> гоокр:=1.15;

гоокр := 1.15

> Gвт:=3.6*Vh*i*roокр*n/(30*tau);

Gem := 360.6768000

> ^^е='Коэффициент_избытка_воздуха_';

title = Коэффициент_избытка_воздуха_

> Lo:=14.85;

Lo := 14.85

> alfa:=GB/(Lo*Gm);

alfa := 1.518000000

> ^^е=,Эффективные_показатели_при_отключении_части_цилин,цров_Д-240';

title = Эффективныепоказателиприотключениичастицилиндров_Д — 240

>

^^е='Коэффициент_изменения_номинальной_мош;ности_цвигателя_при_отклю чении_поцачи_топлива_в_оцном_и_цвух_цилинцрах';

title

= Коэффициент_изменения_номинальной_мощности_двигателя_при_отключении2

подачитопливаводномидвухцилиндрах

> kN1:=3/4-(1/4)*(1-0.02)*(1/0.74-1);

kNl:= 0.6639189190

> kN2:=2/4-(2/4)*(1-0.02)*(1/0.74-1);

Ш2 := 0.3278378380

>

title=,Эффективная_мощность_цвигателя_при_отключении_поцачи_топлива_ в_оцном_и_цвух_цилинцрах';

title

= Эффективная_мощностъ_двигателя_при_отключении_подачи_топлива_в_одном идвухцилиндрах

> Ne3:=52.9*0.66;

Ne3 := 34.914

> Ne2:=52.9*0.33;

Ne2 := 17.457

> ^^е='Сажесоцержание_в_отработавших_газах_(г/мЛ3)';

title = Сажесодержание_в_отработавших_газах_(г/м3)

> a:=27.438;

a := 27.438

> b:=-0.7818;

b := -0.7818

> alfa:=alfa;

alfa := 1.518000000

> D=a*exp(b*alfa);

D = 8.374208065

> amin:=25.0;amax:=28.0; h2:=1.0;

amin := 25.0

amax := 28.0 h2 := 1.0

> bmin:=-0.7818;bmax:=-0.7818; h3:=0.1;

bmin := -0.7818 Ътах\= -0.7818 h3 :=0.1

> alfamin:=1.55;

alfamax:=10.0;h1:=0.2;printlevel:=4;

for j from amin to amax by h2 do

for l from bmin to bmax by h3 do

for i from alfamin to alfamax by h1 do D=j*exp(l*i) end do; end do;

end do;

>

alfamin := 1.55 alfamax := 10.0 hi := 0.2 printlevel := 4 D = 7.441599592 D = 6.364437312 D = 5.443192932 D = 4.655297530 D = 3.981449005 D = 3.405139218 D = 2.912249552 D = 2.490705055 D = 2.130178598 D= 1.821837897 D= 1.558129128 D= 1.332591876 D= 1.139700860 D = 0.9747305792 D = 0.8336395410 D = 0.7129712548 D = 0.6097695530 D = 0.5215061690 D = 0.4460188000 D = 0.3814581338 D = 0.3262425438 D = 0.2790193415

D = 0.2386316391 D = 0.2040900063 D = 0.1745482319 D = 0.1492825925 D = 0.1276741230 D = 0.1091934526 D = 0.09338783625 D = 0.07987006318 D = 0.06830897092 D = 0.05842133240 D = 0.04996491722 D = 0.04273255765 D = 0.03654707310 D = 0.03125692975 D = 0.02673252808 D = 0.02286302790 D = 0.01955363307 D = 0.01672326902 D = 0.01430259664 D = 0.01223231358 D = 0.01046170141 D = 7.739263576 D = 6.619014805 D = 5.660920650 D = 4.841509431 D = 4.140706965 D = 3.541344786 D = 3.028739535 D = 2.590333257 D = 2.215385742 D= 1.894711413 D= 1.620454293 D= 1.385895551 D= 1.185288895 D= 1.013719802

D = 0.8669851226 D = 0.7414901049 D = 0.6341603351 D = 0.5423664158 D = 0.4638595520 D = 0.3967164591 D = 0.3392922455 D = 0.2901801152 D = 0.2481769046 D = 0.2122536066 D = 0.1815301612 D = 0.1552538962 D = 0.1327810880 D = 0.1135611907 D = 0.09712334970 D = 0.08306486570 D = 0.07104132976 D = 0.06075818570 D = 0.05196351391 D = 0.04444185996 D = 0.03800895602 D = 0.03250720694 D = 0.02780182920 D = 0.02377754902 D = 0.02033577839 D = 0.01739219978 D = 0.01487470050 D = 0.01272160612 D = 0.01088016946 D = 8.036927560 D = 6.873592298 D = 5.878648367 D = 5.027721332 D = 4.299964925 D = 3.677550355

D = 3.145229517 D = 2.689961459 D = 2.300592886 D= 1.967584928 D= 1.682779459 D= 1.439199226 D= 1.230876929 D= 1.052709026 D = 0.9003307043 D = 0.7700089551 D = 0.6585511172 D = 0.5632266625 D = 0.4817003040 D = 0.4119747844 D = 0.3523419472 D = 0.3013408888 D = 0.2577221702 D = 0.2204172068 D = 0.1885120904 D = 0.1612251999 D = 0.1378880529 D = 0.1179289288 D = 0.1008588632 D = 0.08625966823 D = 0.07377368860 D = 0.06309503899 D = 0.05396211060 D = 0.04615116226 D = 0.03947083895 D = 0.03375748413 D = 0.02887113032 D = 0.02469207014 D = 0.02111792371 D = 0.01806113054 D = 0.01544680437

D = 0.01321089866 D = 0.01129863752 D = 8.334591544 D = 7.128169790 D = 6.096376084 D = 5.213933234 D = 4.459222886 D = 3.813755924 D = 3.261719499 D = 2.789589661 D = 2.385800029 D = 2.040458444 D= 1.745104624 D= 1.492502901 D= 1.276464964 D= 1.091698249 D = 0.9336762859 D = 0.7985278053 D = 0.6829418994 D = 0.5840869093 D = 0.4995410560 D = 0.4272331098 D = 0.3653916490 D = 0.3125016625 D = 0.2672674358 D = 0.2285808071 D = 0.1954940197 D = 0.1671965036 D = 0.1429950178 D = 0.1222966669 D = 0.1045943766 D = 0.08945447076 D = 0.07650604744 D = 0.06543189229 D = 0.05596070729

D = 0.04786046457 D = 0.04093272187 D = 0.03500776132 D = 0.02994043144 D = 0.02560659125 D = 0.02190006904 D = 0.01873006130 D = 0.01601890823 D = 0.01370019120 D = 0.01171710558

> Dy:=a*exp(b*alfax);

Dy.= 27.438 e"07818^

>

plot(Dy(alfax),alfax=1.9..10,D=0..4,color=[black],thickness=2,style= [line]);

о-Ц-.—i—.-1—.—i-.—i—.-1—......

23456789 10

alfax

> a:=27.438;

a := 27.438

> Dy:=a*exp(bx1*alfax);

Dy 27.438 ebxl alfax

> plot3d(Dy(bx1,alfax), bx1=-0.9..-0.1, alfax=1.9..10, style=patch,thickness=2,axes=BOXED);

> title=,Максимальное_значение_D_в_одной_граничной_точке,;

Таблица ПА1 - Соотношение единиц измерения дымности: коэффициент ослабления %, коэффициент поглощения м-1 и массовой концентрации сажи, г/м3

Коэффициент ослабления К, % Коэффициент поглощения К, м-1 Массовая концентрация Б, г/м3 Коэффициент ослабления К, % Коэффициент поглощения К, м-1 Массовая концентрация Б, г/м3

10 0,25 0,033 30 0,83 0,133

11 0,27 0,038 31 0,86 0,138

12 0,30 0,042 32 0,90 0,144

13 0,32 0,047 33 0,93 0,150

14 0,35 0,052 34 0,97 0,156

15 0,38 0,057 35 1,00 0,162

16 0,41 0,062 36 1,04 0,168

17 0,43 0,066 37 1,07 0,174

18 0,46 0,071 38 1,11 0,181

19 0,49 0,076 39 1,15 0,187

20 0,52 0,081 40 1,19 0,193

21 0,55 0,086 41 1,23 0,199

22 0,58 0,091 42 1,27 0,206

23 0,61 0,096 43 1,31 0,213

24 0,64 0,101 44 1,35 0,220

25 0,67 0,106 45 1,39 0,227

26 0,70 0,111 46 1,43 0,234

27 0,73 0,117 47 1,48 0,241

28 0,76 0,122 48 1,52 0,248

29 0,80 0,127 49 1,57 0,256

Приложение Б

Состав и технические характеристики стенда тормозного

КИ-5543 - ГосНИТИ

Динамометр электрический. Динамометр (рисунок ПБ1) предназначен для замера крутящего момента, развиваемого объектом испытаний (дизельный двигатель Д-240). Основными узлами динамометра являются: силоизмерительный механизм 1, электромашина балансирная 2, ограждение 3, карданный вал 4. Все узлы смонтированы на плите 5.

Рисунок ПБ1 - Динамометр электрический

Частота вращения коленчатого вала испытываемого двигателя замеряется с помощью аналогового датчика-тахогенератора, установленного с торца стенда, на конце вала ротора. Кроме того, на приборной стойке размещен цифровой тахометр ТЭСА, получающий сигналы от бесконтактного датчика, который установлен на заднем конце ротора электромашины.

Реостат. Реостат жидкостный может использоваться в двух режимах: при работе балансирной электромашины в качестве стартера для испытуемого двигателя и для изменения тормозного момента при испытаниях двигателя под нагрузкой.

Устройство для замера расхода воздуха. Устройство для замера расхода воздуха (рисунок ПБ2) представляет собой ресивер 1, установленный перед воздухоочистителем двигателя 2, мерную шайбу 3 и и-образный водяной манометр 4. Ресивер предназначен для гашения колебаний давления воздуха при впуске. Расход воздуха определяется разницей давления воздуха за мерной шайбой на впуске в двигатель и атмосферного давления при помощи дифференциального водяного манометра.

1 - ресивер; 2 - воздухоочиститель; 3 - мерная шайба; 4 - И-образный водяной манометр

Рисунок ПБ2 - Схема устройства определения расхода воздуха

Приборный шкаф. Аппаратура дистанционного управления стендом, систем сигнализации и контрольно-измерительные приборы размещены в приборном шкафу (рисунок ПБ3).

Рисунок ПБ3 - Приборный шкаф

Таблица ПБ1 - Стенд обкаточно-тормозной КИ-5543-ГосНИТИ. Технические данные

Наименование показателя, единицы измерения Норма

Питающая сеть

напряжение, В 380

частота тока, Гц 50

Электромашина

тип балансирная, асинхронная с фазовым ротором

марка АКВ-82-4У3

мощность, кВт 55

синхронная частота вращения ротора, мин-1 1500

диапазон регулирования частоты вращения ротора электромашины, мин 1

в режиме двигателя (холодная обкатка) 600-1440

в режиме генератора 1700-3000

Измерение частоты вращения вала испытуемого двигателя тахометр электрический дистанционный

тип цифровой

пределы измерений, мин-1 300-3000

основная погрешность, % ±1

пределы измерений, мин-1 50-9999

основная допустимая погрешность, мин-1 ±2

Наибольшая тормозная мощность стенда при 3000 мин-1, кВт (л. с.) 110(150)

Регулировочный реостат