Введение к работе
Актуальность темы исследования. На данный момент в России и в мире сложилась крайне неблагоприятная экологическая обстановка, обусловленная тем, что деятельность человека формирует существенное превышение допустимых нагрузок на природные комплексы в частности, загрязнение воздушного бассейна отработавшими газами, а восстановление нарушенных геосистем происходит крайне медленно.
Поскольку большая часть вредного воздействия связана с эксплуатацией автомобильных двигателей, улучшение их экологических показателей является преобладающей тенденцией в развитии двигателестроения.
Существующие методы улучшения эксплуатационных и экологических показателей двигателей, направленные на совершенствование рабочего процесса и топливной аппаратуры двигателя, оснащение систем выпуска отработавших газов (ОГ) нейтрализаторами и другими антитоксичными устройствами, уменьшают выброс продуктов неполного сгорания - оксидов углерода, углеводородов, сажи, но приводят к росту содержания оксидов азота в ОГ, которые, являются не только наиболее токсичными веществами, но активными компонентами, способствующими образованию нитрозосоединений - канцерогенных веществ.
На современном этапе выполнение требований стандарта Евро - IV в эксплуатационных условиях без использования специальных мероприятий по снижению токсичности ОГ в процессе выпуска, не достигнуто еще ни одним из производителей двигателей. Актуальность решения данной экологической проблемы, в том числе снижение выбросов оксида азота путем разработки и использования нейтрализаторов ОГ, в настоящее время несомненна.
Целью работы является снижение выбросов оксидов азота с отработавшими газами бензиновых двигателей в условиях эксплуатации автомобилей, путем модернизации модуля нейтрализации оксидов азота отработавших газов.
В связи с поставленной целью были сформулированы следующие задачи.
Разработать модель и модернизированный модуль нейтрализации оксидов азота ОГ, позволяющие снизить концентрацию оксидов азота в ОГ и выполнение норм Евро-IV в условиях эксплуатации автомобилей.
Создать экспериментальную установку на базе двигателя 449,2/8,6 (ЗМЗ - 4062.10), оснащенную информационно-измерительным комплексом, обеспечивающую исследование работу модернизированного модуля нейтрализации оксидов азота ОГ.
Провести комплексные исследования по изучению влияния режимов работы двигателя ЗМЗ-4062.10 в условиях эксплуатации автомобилей на параметры модернизированного модуля нейтрализации оксидов азота ОГ.
Разработать нормативно-техническую документацию применения модернизированного модуля нейтрализации оксидов азота ОГ бензиновых двигателей и дать технико-экономическую оценку применения его на конкретных автомобилях.
Объект исследования. Двигатель ЗМЗ-4062.10, оборудованный мо-дернизированнм модулем нейтрализации оксидов азота ОГ.
Методы исследования основаны на применении современных способов измерений и приборов. В основу методик исследований положены основные законы газовой динамики, классической термодинамики, физико-химических процессов, экспериментальные и расчетные исследования с применением современной теории многомерного статистического анализа, математического моделирования.
Достоверность результатов исследований подтверждается согласованием теоретических положений и экспериментальных данных.
Научную новизну работы представляют:
термодинамическая модель процесса нейтрализации оксидов азота ОГ, учитывающая реальные условия эксплуатации автомобиля;
математическая модель, позволяющая оценить влияние эксплуа
тационных режимов работы бензинового двигателя на степень восстановле
ния оксидов азота ОГ в модернизированном модуле - нейтрализаторе.
Практическая значимость работы.
Модернизирован и исследован модуль нейтрализации оксидов азота ОГ бензинового двигателя, позволяющий уменьшить выброс оксидов азота до нормируемых значений Евро-IV при эксплуатации автомобилей.
Разработана нормативно-техническая документация применения модуля нейтрализации оксидов азота ОГ бензиновых двигателей при эксплуатации автомобилей.
Реализация результатов работы. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке специалистов в области технической эксплуатации автомобилей Санкт- Петербургского государственного университета сервиса и экономики, Санкт- Петербургского государственного аграрного университета и переданы ОАО "Автомобильная корпорация «Гру-зомобиль»" для оценки токсичности выбросов бензиновых двигателей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены: на ежегодной международной научно-технической конференции «Энергетика предприятий АПК и сельских территорий: состояние, проблемы и пути решения» в СПбГАУ, 2010, 2011, научно-практической конференции «Экология и сельскохозяйственная техника» СЗНИИМСХ 2011, международной научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: актуальные проблемы теории, практики и подготовки кадров» 2011 Челябинск, межвузовской научно-технической конференции БГАУ «Энергообеспечение и энергосбережение на предприятиях АПК» 2011, международной научно-практической конференции «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствование технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ», 2011.
По теме исследований опубликовано 6 статей, в том числе две в изданиях ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация включает в себя: введение, 5 глав, заключение, список литературы. Содержит 112 страниц основного текста, в том числе 43 рисунка, 26 таблиц, список использованных источников из 90 наименований.
