Кабанов Олександр Миколайович. Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами транспортних дизелів шляхом конвертування їх в газові двигуни

brief description

Кабанов Олександр Миколайович. Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами транспортних дизелів шляхом конвертування їх в газові двигуни : Дис... канд. наук: 05.05.03 2008

Кабанов О.М. Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами транспортних дизелів шляхом конвертування їх в газові двигуни. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 двигуни та енергетичні установки. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Харків, 2008.
Дисертація присвячена питанням зниження токсичності транспортного дизеля шляхом конвертування його в газовий двигун з високоенергетичною системою запалювання.
Вдосконалено методику розрахунку процесу згоряння І.І. Вібе, що дозволяє провести розрахункове дослідження впливу різних факторів на форму характеристики тепловиділення і, як наслідок, на утворення шкідливих речовин у циліндрі газового двигуна з високоенергетичною системою запалювання.
Розроблено методику проведення експериментального дослідження газового двигуна.
Розроблено методику визначення змінного показника згоряння за І.І. Вібе шляхом обробки експериментальних характеристик тепловиділення.
Одержані характеристичні карти значень коефіцієнтів надлишку повітря і кутів випередження запалювання для системи управління газовим двигуном 6ГЧ13/14 з високоенергетичною системою запалювання.

У дисертаційному дослідженні поставлена та вирішена науково-практична задача визначення можливостей та умов поліпшення екологічних показників транспортного дизеля шляхом конвертування його в газовий двигун (на прикладі дизеля ЯМЗ-236). Розв’язання даної задачі дозволило одержати наступні наукові і практичні результати:

Уточнена математична модель робочого процесу І.І. Вібе, у якій враховано, що показник згорянняmдля розрахунку характеристики тепловиділення є змінною величиною і залежить від коефіцієнту надлишку повітря, частоти обертання колінчастого вала двигуна, кута випередження запалювання, коефіцієнту наповнення.
Розроблена методика визначення показника згоряння І.І. Вібеmшляхом обробки експериментальної характеристики тепловиділення.

Встановлена залежність змінного показника згоряння І.І. Вібеmвід коефіцієнту надлишку повітря, частоти обертання колінчастого вала, кута випередження запалювання та коефіцієнту наповнення газового двигуна з високоенергетичною системою запалювання.

Розроблені тримірні характеристичні карти значень коефіцієнтів надлишку повітря та кутів випередження запалювання залежно від частоти обертання та ефективного крутного моменту газового двигуна 6ГЧ13/14 з високоенергетичною системою запалювання, призначені для використання в мікропроцесорній системі управління двигуном.
Порівняння результатів показало, що при обробці індикаторних діаграм, розрахованих за методом І.І. Вібе з постійним значенням показника згорянняm, середня похибка визначенняpiв порівнянні з результатами експерименту склала 5,4 %, а при розрахунку за методикою зі змінним показникомmсередня похибка склала 2,7 %.
Порівняння результатів розрахунку показників токсичності газового двигуна 6ГЧ13/14 з результатами експерименту продемонструвало, що коли в якості вихідних даних використовувалась характеристика тепловиділення, розрахована за моделлю І.І. Вібе з постійним значенням показника згорянняm, максимальна відносна похибка розрахунку вмісту у відпрацьованих газах NOxскладала 16,2 %, СО 17,8 %, СН 18,7 %. Відносна похибка розрахунку середньоексплуатаційних питомих викидів нормованих шкідливих речовин за 13-ступеневим циклом ESC з використанням цієї математичної моделі складала: NOx 12,5 %, СО 14,8 %, СН 17,1 %. Якщо в якості вихідних даних використовувалась характеристика тепловиділення, розрахована за уточненою математичною моделлю, максимальна відносна похибка розрахунку вмісту NOxскладала 7,1 %, СО 6,7 %, СН 8,3 %. Розрахунок середньоексплуатаційних питомих викидів нормованих шкідливих речовин за 13-ступеневим циклом ESC з використанням уточненої математичної моделі дозволив отримати похибку розрахунку: NOx 7,8 %, СО 8,4 %, СН 12,3 %
Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами при конвертації дизельного двигуна в газовий, залежно від режиму роботи, складає: NOx 18-68 %, СО 57-78 %, на режимі мінімальних обертів холостого ходу викиди СН збільшуються на 8 %, але приn= 2100 хв-1і максимальному навантаженні вміст цієї речовини у відпрацьованих газах зменшується на 37 %.
Середньоексплуатаційні питомі викиди нормованих шкідливих речовин з відпрацьованими газами двигуна 6ГЧ13/14 за 13-ступеневим циклом ESC склали, г/(кВтгод): NOx 2,24, СО 1,45, СН 1,31. При цьому викиди СН газового двигуна в основному складаються з метану, а викиди СН двигуна, що працює на дизельному паливі з високомолекулярних неметанових вуглеводнів.