Наукові основи комплексного поліпшення показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин

3. Показано, що об'єктивній порівняльній оцінці рівнів токсичності вітчизняних і закордонних дизелів перешкоджають відмінності у методиках визначення питомих викидів шкідливих речовин з ВГ дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин між Правилами ЄЕК ООН і стандартами, що діють в Україні

4. Запропоновано імовірнісний розподіл полігонів експлуатаційних режимів повністю завантаженого дизеля вантажного автомобіля, що дозволяє врахувати реальні умови експлуатації при проведенні стендових випробувань дизеля.

5. Розроблено і вперше впроваджено у практику дослідних робіт комплексний критерій паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів, заснований на оцінці експлуатаційної паливної економічності та витрат в експлуатації на паливо і відшкодування збитку від шкідливого впливу на навколишнє середовище відпрацьованих газів, віднесених до одиниці виконаної роботи.

6. Установлено, що серед дизелів українського виробництва, які випускаються серійно, найбільшу ефективність в експлуатації мають комбайнові дизелі, найменш ефективні - автомобільні. Визначено, що значні витрати на відшкодування екологічного збитку при експлуатації автомобільного дизеля зв'язані з використанням їх на територіях, що характеризуються високим показником відносної небезпеки.

7. Показано, що підвищення критерію паливної економічності і токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин можна досягти, у першу чергу, за рахунок зниження викидів з відпрацьованими газами оксидів азоту і твердих часток. Частка оксиду вуглецю і вуглеводнів у витратах на відшкодування екологічного збитку вкрай незначна.

8. Показана залежність зниження викидів оксидів азоту з відпрацьованими газами при збереженні високого рівня паливної економічності дизелів від інтенсифікації сумішоутворення і згоряння при мінімально можливих значеннях тиску і температури згоряння, а також коефіцієнта надлишку повітря.

9. Розроблено розрахунково-експериментальний метод визначення твердих часток у відпрацьованих газах дизелів, заснований на даних вимірів димності відпрацьованих газів і концентрації у відпрацьованих газах газоподібних сумарних вуглеводнів. Цей метод може знайти застосування при різних видах випробувань, а також для розробки і перевірки заходів, спрямованих на поліпшення екологічних якостей дизелів.

10. Заходи щодо модернізації дизелів з метою підвищення комплексного критерію паливної економічності та токсичності ВГ дизелів вантажних автомобілів, зернозбиральних комбайнів і сільськогосподарських тракторів спрямовані на удосконалювання сумішоутворення і згоряння та ув'язані з рівнем витрат на реалізацію і термінами впровадження їх у виробництво. Кожен із запропонованих заходів не супроводжувався негативним впливом на показники надійності дизеля.

11. Модернізація дизелів дозволила значно поліпшити показники паливної економічності й токсичності ВГ, зокрема:

- знижена середня експлуатаційна питома ефективна витрата палива і збільшено середній експлуатаційний ККД комбайнового і тракторних дизелів на 2...3 %, автомобільного дизеля - на 5%;

- знижені витрати на відшкодування екологічного збитку від спалювання палива тракторних і комбайнових дизелів на 0,17...0,22 грн./(кВт•год), тобто майже на 50%. Для автомобільного дизеля забезпечено зниження витрат від екологічного збитку на 0,53 грн./(кВт•год), тобто на 33%;

- комплексний критерій паливної економічності і токсичності ВГ комбайнового дизеля збільшився на 24%, колісного трактора - на 27%, гусеничного трактора - на 24 % і автомобільного дизеля - на 37 %.

12. Аналіз розподілу витрат на паливо і відшкодування екологічного збитку по експлуатаційних режимах роботи дизелів дозволив запропонувати цикли стендових випробувань, що спрощують процедуру проведення випробувань і забезпечують достатню точність при оцінці комплексного критерію паливної економічності та токсичності ВГ.

13. У результаті проведеного аналізу науково-дослідних розробок, попередніх експериментальних досліджень і рівня їхньої практичної реалізації визначено, що найбільш перспективними в умовах експлуатації в Україні альтернативними паливами для дизелів є газові палива, рослинні олії, їхні суміші та ефіри, а також водопаливні емульсії. Проведені дослідження дизелів з оцінкою комплексного критерію паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів по запропонованих циклах стендових іспитів при роботі на різних видах альтернативних палив показали таке:

- застосування в дизелях кожного з досліджених альтернативних палив сприяє підвищенню комплексного критерію паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів;

- найбільш високий рівень комплексного критерію паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів досягається при використанні компримованого природного газу на дизелях сільськогосподарських машин;

- у дизелях вантажних автомобілів найбільш ефективне застосування водопаливної емульсії.

14. У перспективі комплексний критерій паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин за рахунок підвищення ефективності сумішоутворення і згоряння зросте в 1,6 - 2 рази.

дизель економічність токсичність сумішоутворення

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Парсаданов И.В. Повышение качества и конкурентоспособности дизелей на основе комплексного топливно-экологического критерия/ Монография.-Харьков: Издательский центр НТУ “ХПИ”.-2003.-244 с.

2. Разлейцев Н.Ф., Парсаданов И.В., Прохоренко А.А. Влияние параметров топливоподачи на токсичность автомобильного дизеля // Двигатели внутреннего сгорания.- Харьков: ХГПУ.- 1995.- Вып. 55.- С. 154 -158.

Дано оцінку викиду оксидів азоту і димності відпрацьованих газів автомобільного дизеля в залежності від тиску впорскування.

3. Быков В.И., Парсаданов И.В., Виноград С.Л. Дизель СМД-31.15 для автомобилей КрАЗ // Автошляховик України.- 1995.- № 4.- С. 27 -29.

Обґрунтовано застосування імпульсної системи наддуву і рядного паливного насоса при модернізації дизеля СМД-31.15.

4. Разлейцев Н.Ф., Парсаданов И.В., Прохоренко А.А. Исследование процессов образования вредных веществ в цилиндре автомобильного дизеля // Труды Таврической государственной агротехнической академии.- Мелитополь: ТГАТА. - 1995.- С. 21 - 22.

Виявлено вплив тиску, тривалості і кута випередження упорскування палива на викид оксидів азоту з відпрацьованими газами швидкохідного дизеля.

5. Марченко А.П., Парсаданов И.В., Прохоренко А.А. Особенности расчета эмиссии оксидов азота по модели профессора Разлейцева Н.Ф. // Двигатели внутреннего сгорания .- Харьков: ХГПУ. - 1997.- Вып. № 56-57. - С. 142 - 148.

Отримано дані для ідентифікації математичної моделі розрахунку викиду оксидів азоту з відпрацьованими газами швидкохідного форсованого дизеля, що дозволило уточнити математичну модель.

6. Парсаданов И.В. Результаты исследований по снижению выбросов твердых частиц // Труды Таврической государственной агротехнической академии. - Мелитополь: ТГАТА.- 1998.-Вып. 2, Т. 6 . - С. 39 - 42.

7. Парсаданов И.В. Эффективность применения природного газа в качестве топлива для дизелей // Труды Таврической государственной агротехнической академии. - Мелитополь: ТГАТА .- 1998.- Вып. 2, Т. 3.- С. 39-42.

8. Строков А.П., Парсаданов И.В. Анализ и обеспечение новых требований к выбросам вредных веществ с отработавшими газами дизелей для сельскохозяйственной техники //Авиационно-космическая техника и технология.- Харьков: Гос. аэрокосмич. ун-т “ХАИ”. - 1998.- С. 212 - 215.

Показано напрямки досліджень по забезпеченню перспективних вимог до викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами дизелів.

9. Парсаданов И.В. Пути улучшения показателей токсичности выбросов отработавших газов тракторных и комбайновых дизелей //Труды Таврической государственной агротехнической академии. - Мелитополь: ТГАТА. -1999. - Вып. 2, Т. 10.-С. 20 - 24.

10. Шеховцов А.Ф.,Парсаданов И.В. Комплексный критерий качества и конкурентоспособности автотракторных ДВС по расходу топлива и токсичности выбросов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: ХГПУ. -1999. - Вып. 60. -С. 25 - 30.

Дано науково-технічне обґрунтування застосування комплексного критерію по витраті палива і токсичності викидів для підвищення якості і конкурентоспроможності автотракторних двигунів внутрішнього згоряння.

11. Строков А.П., Парсаданов И.В. Обеспечение перспективных требований к токсичности отработавших газов дизелей СМД // Авиационно-космическая техника и технология. -Харьков: Гос. аэрокосмич. ун-т “ХАИ”.- 1999.- Вып. 5 (тематический). - С. 125 - 128.

Дано аналіз впливу реалізованих заходів щодо поліпшення сумішоутворення і згоряння на показники відпрацьованих газів дизеля.

12. Парсаданов И.В., Прудников Г.В., Коколев А.А. Влияние топливоподачи на токсичность выбросов отработавших газов автотракторного дизеля // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т “ХАИ”.- 2000. -Вып. 19. - С. 179-183.

Дано класифікацію шляхів впливу паливоподачи на токсичність викидів відпрацьованих газів і сформульовані вимоги до систем паливоподачи автотракторних дизелів українського виробництва.

13. Парсаданов І.В., Островний О.В. Зниження токсичності автотракторних дизелів СМД поліпшенням параметрів повітропостачання // Праці Таврійської державної агротехнічної академії.- Мелітополь: ТДАТА.-2000.- Вип 2,Т. 14.- С.40 -46.

Дано класифікацію шляхів впливу воздухоподачи на токсичність викидів відпрацьованих газів і дані рекомендації з розробки і реалізації заходів, спрямованих на поліпшення воздухоподачи автотракторних дизелів українського виробництва.

14. Парсаданов И.В. Оценка выброса твердых частиц с отработавшими газами дизеля. Авиационно-космическая техника и технология: Сб. научн. Трудов. Вып. 19. Тепловые двигатели и установки.- Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т “ХАИ”, 2000.- С. 176-178.

15. Парсаданов И.В. Модель эксплуатации дизеля грузового автомобиля// Вестник Национального технического университета “ХПИ”. -Харьков: НТУ “ХПИ”, 2001. -№ 1. - С. 81-86.

16. Шеховцов А.Ф., Васильченко И.Д., Рыкова И.В., Коколев А.А., Парсаданов И.В. Оценка экономических показателей перспективных автотракторных дизелей на основе совершенствования топливной аппаратуры // Вестник Национального технического университета “ХПИ”.-Харьков: НТУ “ХПИ. - 2001. - № 2. - С. 67-72.

На підставі проведених експериментальних досліджень установлено вплив інтенсифікації впорскування палива на економічні показники перспективних дизелів вантажних автомобілів та сільськогосподарських машин.

17. Пат. 32202 України, С2 F02B23/06. Поршень для дизеля / Парсаданов І.В., Строков О.П., Копачов М.Ф., Бондаренко В.П., Касінов В.І.- № 99010146; Заявл. 11.01.99, Опубл. 15.04.02, Бюл. № 4.

Запропоновано форму турбулізуючих виїмок у стінці камери згоряння для дизелів з двоклапаною головкою циліндрів та дана оцінка їх впливу на показники паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів двигуна.

18. Парсаданов И.В., Киктенко В.В., Прудников Г.В., Коколев А.А. Исследование показателей рабочего процесса быстроходного форсированного дизеля при увеличении давления открытия иглы форсунки // Авіаційно-космічна техніка і технологія. -Харків: Нац. аерокосмічний ун-т “ХАІ”. - 2001. - Вип. 26. - С. 61-63.

Дано оцінку впливу тиску відкриття голки форсунки на показники робочого циклу при зміні кута випередження впорскування палива швидкохідного форсованого дизеля для вантажних автомобілів та сільськогосподарських машин.

19. Парсаданов И.В. Комплексна оцінка показників витрати палива і токсичності викидів відпрацьованих газів автотракторних дизелів з урахуванням умов експлуатації// Зб. наук. праць Харківської державної академії залізничного транспорту. - Харків: ХарДАЗТ. -2002.- Вип.51.- С. 26-29.

20. Парсаданов И.В. Нормирование выбросов вредных веществ дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин в Украине// Двигатели внутреннего сгорания. -Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2002.- № 1.- С. 4-7.

21. Шеховцов А.Ф., Строков А.П., Парсаданов И.В. Повышение конкурентоспособности дизелей для грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин на основе комплексного критерия топливной экономичности и токсичности отработавших газов// Авіаційно-космічна техніка і технологія. - Харків: Нац. аерокосміч. ун-т “ХАІ”. - 2002.- Вип. 30. -С. 4-10.

На підставі проведених розрахунково-експериментальних досліджень показано розподіл сумарних експлуатаційних паливно-екологічних витрат дизелів вантажних автомобілів та сільськогосподарських машин.

АНОТАЦІЇ

Парсаданов І.В. Наукові основи комплексного поліпшення показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 - теплові двигуни. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2003.

Дисертацію присвячено розробці методу комплексної оцінки показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин, що дозволяє забезпечити підвищення їх технічного рівня, якості і конкурентоспроможності. Науково обгрунтувані і реалізовані заходи по удосконалюванню дизелів на основі поліпшення паливної економічності і токсичних викидів відпрацьованих газів з урахуванням реальних умов експлуатації

Наведено результати досліджень дизелів при використанні дизельного й альтернативних палив. Дано прогноз рівня комплексного крітерія показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів перспективних дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин.

Ключові слова: паливна економічність, токсичність відпрацьованих газів, режими експлуатації, сумішоутворення та згоряння, альтернативні палива.

Парсаданов И.В. Научные основы комплексного улучшения показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.03 - тепловые двигатели. - Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, Харьков, 2003.

Диссертация посвящена разработке метода комплексной оценки показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин, позволяющего обеспечить повышение технического уровня, качества и конкурентоспособности двигателей.

В работе сформулирована задача повышения топливно-экологической эффективности дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин на основе совместного рассмотрения характеристик топливной экономичности и выбросов вредных веществ с отработавшими газами с учетом условий эксплуатации.

Разработан комплексный критерий топливной экономичности и токсичности отработавших газов, основанный на стоимостной оценке затрат в эксплуатации на топливо и возмещение ущерба от вредного воздействия отработавших газов, отнесенных к единице выполненной работы, позволяющий оценивать качество дизелей, в том числе, в безразмерной форме. В основу критерия положены средний эксплуатационный эффективный КПД дизеля и коэффициент относительных экологических эксплуатационных затрат.

Предложено вероятностное распределение полигонов эксплуатационных режимов дизеля полностью загруженного грузового автомобиля.

Установлено, что повышение топливно-экологической эффективности дизелей грузового автотранспорта и сельскохозяйственных машин можно достичь, в первую очередь, за счет снижения выбросов с отработавшими газами оксидов азота и твердых частиц. Доля оксида углерода и углеводородов в затратах на возмещение экологического ущерба крайне незначительна.

Снижение выбросов оксидов азота с отработавшими газами и сохранение высокого уровня топливной экономичности дизелей обеспечивается интенсификацией смесеобразования и сгорания при минимально возможных значениях давления и температуры сгорания, а также коэффициента избытка воздуха.

Выбросы твердых частиц с отработавшими газами дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин с достаточной точностью можно определять по данным измерения дымности отработавших газов и концентрации в отработавших газах газообразных суммарных углеводородов. Этот метод может найти применение при различных видах испытаний, для разработки и проверки мероприятий, направленных на улучшение экологических качеств дизелей различных объемов цилиндров и быстроходности.

Разработанные мероприятия по повышению технического уровня и комплексных топливно-экологических показателей дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин увязаны с уровнем затрат на реализацию и сроками внедрения их в производство и направлены на совершенствование смесеобразования и сгорания.

В результате проведенного анализа распределения суммарных топливно-экологических затрат на топливо и возмещение экологического ущерба по эксплуатационным режимам комбайновых, тракторных и автомобильных дизелей предложены циклы стендовых испытаний, упрощающие процедуру проведения испытаний и обеспечивающие достаточную точность при оценке комплексного критерия расхода топлива и токсичности отработавших газов.

Проведены исследования дизелей с оценкой комплексного критерия топливной экономичности и токсичности отработавших газов по предложенным циклам стендовых испытаний при работе на различных видах альтернативных топлив.

В ближайшей перспективе комплексный критерий расхода топлива и токсичности отработавших газов дизелей грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин за счет повышения эффективности смесеобразования и сгорания может возрасти в 1,6 - 2 раза.

Ключевые слова: топливная экономичность, токсичность отработавших газов, режимы эксплуатации, смесеобразование, сгорание, альтернативные топлива

Parsadanov I.V. Scientific fundamentals of complex approach to parameters of fuel economy and emissions of harmful substances with the fulfilled gases of diesel engines of lorries and agricultural machines.- Manuscript.

The dissertation for presenting doctors degree in technical sciences of speciality 05.05.03 - heat engines. - National technical university “Kharkiv polytechnic institute ”, Kharkiv, 2003.

The dissertation is devoted to development of method of the complex parameters estimation of fuel economy and emissions of harmful substances with the fulfilled gases of lorries and agricultural machines diesel engines , which increases their technological level, quality and competitiveness.

The quality and competitiveness of diesel engines on the basis of the complex approach to the expenditure of fuel and emissions of harmful substances with the fulfilled gases of diesel engines are considered. The results of experimental researches of diesel engines are given at use of traditional motor fuel and alternative fuels. The perspective complex parameters of the expenditure of fuel and exhaust gases emissions of diesel engines for agricultural machines and lorries is shown.

Key words: fuel economy, emissions of harmful substances with the fulfilled gases, combustion, alternatives fuels.

Размещено на Allbest.ru