Производственно-технологические методы обеспечения экологической безопасности автотранспорта

«Производственно-технологическиеметоды обеспечения экологической безопасности автотранспорта»

Любой метод анализа позволит получить информации обобъекте исследования на основе определенного физического, химического и другогоявлений.

Используя те или другие методы обеспеченияэкологической безопасности АТС, мы стремимся в конечном итоге достигнутьвосстановления (регенерации) окружающей среды.

Жизненный цикл (ЖЦ) любого объекта состоит изхронологически последовательных этапов: создание (добыча и переработка сырья,производство конструкционных материалов и эксплуатационных материалов),производство (изготовление узлов, деталей, сборка, испытание), использование,восстановление работоспособности и утилизация (переработка).

На каждом этапе ЖЦ происходит потреблениеэнергоресурсов, материалов, все производственно-технологические процессысопровождаются выбросами вредных веществ.

 

Из указанных выше методов наиболее изученными являютсясовершенствование и управление рабочего процесса ДВС включает:

—         интенсификациюрабочего процесса (управление вихревым движением потоков воздуха, горючейсмеси), форкамерно-факельное зажигание, применение свечи-форкамеры, применениедвух и более свеч зажигания, обеднение состава горючей смеси;

—         использованиетеплоизоляции стенок цилиндра и выпускной системы;

—         использованиемногоклапанной системы газораспределения и многоклапанной системыгазораспределения с регулируемыми фазами;

—         применениеинжекторных систем питания;

—         применениемикропроцессорных систем управления;

—         рециркуляциюотработавших газов;

—         применениекомплекса антитоксичных систем;

—         применениеэкологически чистых топливных добавок и альтернативных топлив;

—         оптимизациюгеометрии цилиндро-поршневой группы;

—         использованиеотключения цилиндров;

—         применениеэлектронной системы управления топливоподачей;

—         уменьшениеугла опережения зажигания (впрыска) топлива;

—         рециркуляцияОГ;

—         присадкаводы (водяного пара) и специальных компонентов;

—         двухфазное(газожидкостное) смесеобразование;

—         отключениецилиндров и др.

В процессе научных исследований в ТАДИ использованомножество из указанных способов. Например, при впрыске воды уменьшается СОна 30…33 %, NO_X – 21…50 %,увеличиваются выделение СН в 2.4…2.5 раза и расход топлива на 3…4 %.Также Правила № 83 ЕЭК ООН предусматривают снижение предельно допустимыхсуммарных выбросов углеводородов и окислов азота до 2 г/км (длядвигателя рабочим объемом 1.4…2 л) путем использования трехкомпонентногокатализатора с рециркуляцией ОГ.    

                                                                                       Таблица 3.1

№ п.п	Мероприятия по снижению токсичности ОГ		Окиси углерода, %		Углево- дороды, %	Окислы азота, %		Мощность двигателя, %	Расход топлива, %
1	2		3		4	5		6	7
1.	Применение диагностических комплексов		нор.		нор.	нор.		нор.	–10…30
2.	Работа на экономичных скоростях и режимах (профессиональное мастерство)		нор.		нор.	нор.		нор.	–15…20
3.	Уменьшение угла опережения зажигания (впрыска) топлива.		нор.		-15…25	-20…60		–	нор.
4.	Рециркуляция отработавших газов (до 15…20 %)		нор.		нор.	-35…40		нор.	нор.
5.	Автоматическое отключение привода вентилятора		нор.		нор.	нор.		нор.	-10…20
6.	Индивидуальная регулировка системы холостого хода карбюратора		-30		-30	нор.		нор.	нор.
7.	Повышение частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода		-10		-10	нор.		нор.	+5…10
8.	Обеднение главной дозирующей системы карбюратора (α=1.05…1.15)		-40		-15	-30		-8…10	-5…10
9.	Прогрев воздуха перед карбюратором		нор.		умен.	+		нор.	нор.
10.	Подогрев горючей смеси		-40		-40	+40		нор.	нор.
11.	Увеличение зазора между электродами свечей зажигания		нор.		-30	нор.		нор.	нор.
12.	Установка оптимальных углов опережения зажигания		нор.		-30	-20		нор.	нор.
13.	Применение электронной системы зажигания		нор.		нор.	нор.		нор.	умен.
14.	Замкнутая система вентиляции картера		нор.		-30	нор.		нор.	5…6
15.	Применение нейтрализаторов-катализаторов тройного действия.		-90		-90	-76		-7…8	5…6
16.	Впрыск воды (водяного пара) до 8…10 % или применение воднотопливных эмульсий		-30…33		+200	-20…50		нор.	нор.
17.	Форкамерно-факельное зажигание или расслоение заряда.		-30		-15	-30		нор.	нор.
18.	Конструкция камеры сгорания (Fкс/Vкс)		нор.		-35…50	-10…15		нор.	нор.
19.	Применение регулятора разрежение (ЭПХХ) или выключение подачи топлива на ПХХ	нор.			-30…40	нор. Представленная информация была полезной? ДА 59.38% НЕТ 40.62% Проголосовало: 1167		нор.	-3…5
20.	Впрыск бензина	-10			-10	нор.		нор.	нор.
21.	Совершенствование системы уплотнения «стержень – клапан – направляющая втулка»	-15			-32..40	-7		нор.	нор.
22.	Применение антидымных присадок	Уменьшение сажи до 90 %
23.	Использование газообразных углеводородных топлив	-100		-50			нор.	нор.	нор.
24.	Применение водорода	отс.		отс.			+30	-20	-20…30
25.	Применение наддува	-20		-30			+60	+30	+20

Продолжение табл. 3.1

26.	Теплоизоляция стенок камеры сгорания	-60	-50	+40	-30	-10
27.	Применение четырех и более клапанов на один цилиндр	-60	-20	-20	+15	-10
28.	Повышение степени сжатия с 9.5 до 12	нор.	-25	+100	+25	-15
29.	Много искровые зажигания или установка более одной свечи зажигания	нор.	-20	-25	нор.	нор.
30.	Изменение гидродинамического состояния горючей смеси	-9	нор.	нор.	-5	+9
31.	Дожигание ОГ  путем нагнетания воздуха во впускной тракт	-50	-50	нор.	нор.	нор.
32.	Применение в дизелях двухфазного смесеобразования (газодизели)	-150	-180	-350	+9	нор.
33.	Отключение цилиндров	-15…25	-30…40	+5…15	-10…15	-10…20
34.	Применение антидетонатора – этил-трет-бутилового эфира или применение неэтилированного бензина	Уменьшается содержание свинца и его соединений

 

 

Применение систем нейтрализации токсичныхкомпонентов.

Сюда входят жидкостные и каталитическиенейтрализаторы. В настоящее время широкое применение нашлиокислительно-восстановительные экзотермические реакции при 250…300 ⁰Спроисходящие  на катодических элементах, изготовленных из окиси алюминия,кальция, циркония, бериллия и др., на поверхность, которых наносится тонкийслой катализатора, как правило, из редких (благородных) металлов: рутений Run, родий Rh, палладийPd, осмий,платина Pt.

2СО+О₂ → 2СО₂

С _хН_у + (х=у/4)О₂→ хСО₂ + (y/2) Н₂О

2NО + 2СО→ N₂ + 2СО₂

Однако имеются попытки замены этих дорогостоящихметаллов окисными соединениями переходных металлов.

Совместные исследования такого метода были проведены (табл. 3.2) учеными ТАДИ, УзНИИКатализ, ТГТУ для изучения возможности снижениятоксичности ОГ автомобиля ГАЗ-31-27.

                                                                                     Таблица 3.2.

 

Режим	СО,%		СН, чнм		NО х, чнм		О2, мг/м3
	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.
Холостой ход	2.2	0.9	440	310	66	72	5	3
Ездовой цикл	0.8	0.5	390	350	380	380	6	4

 

 

Системыснижения токсичности традиционных бензиновых двигателей

 

1. Замкнутые системы вентиляции картера, они с 1961 г.установлены во всех американских автомобилях

Она состоит из:

1) клапанапринудительной вентиляции картера (PCV—valve – Positive Comcast Ventilation valve)установленного в трубопроводе между картером и впускным коллектором;

2)герметизированной крышки маслозаправочной горловины картера;

3)трубопровода между воздушными фильтрами и крышкой маслозаправочной горловины;

4)пламягасителя;

5)отдельного  воздушного фильтра.

2.Системы обезвреживания ОГ:

—         ограничительрегулировок системы холостого хода;

—         буфер-демпфер,замедляющий закрытие дроссельной заслонки при резком сбросе акселератора;

—         электромагнитныйограничитель числа оборотов холостого хода;

—         автоматическаявоздушная заслонка с дополнительным подогревом термосиловыми элементами;

—         воздухозаборноеустройство с подогревом всасывающего воздуха.

 

3. Впускной коллектор и головка блока цилиндров(подогрев впускного коллектора)

4. Распределительный вал с суженным диапазономперекрытия клапанов, уменьшающий обратный проток ОГ в КС и разбавление свежегозаряда смеси и допускающий обеднения состава смеси.

5. Система дожигания ОГ путем нагнетаниядополнительного воздуха к выпускным клапанам.

6. Аппарат обезвреживания окислов азота – РОГ (EGR – Exhaust Gas Recirculation valve).

Особенно следует подчеркнуть работы, связанные синтенсификацией рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Увеличениескорости турбулентного движения заряда или организации вихревого движенияпотока заряда во впускном трубопроводе и далее в цилиндре является существеннымрезервом снижения расхода топлива и выбросов вредных веществ ОГ.

Как показали результаты проведенных научныхисследований в ТАДИ этого можно значительно достичь на режимах холостого хода,малых и средних нагрузок.

При этом установлено, что в процессе интенсивнойтурбулизации потока заряда на скоростных режимах двигателя, превышающих n_Tiqmax в еговпускной трубопровод целесообразно вводить поток вторичного воздуха послетурбулизатора. В этом случае до скоростного режима, соответствующего режиму n_Tiqmax (Р_к£710…713 мм.рт.ст.(94.4…94.88 кПа) или DР_к<32…35 мм.рт.ст.(4.3…4.6 кПа)) происходит улучшение значений крутящего момента, а наостальных скоростных режимах показатели базового двигателя остается безизменений.