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

brief description

Парсаданов Ігор Володимирович. Наукові основи комплексного поліпшення показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин: дисертація д-ра техн. наук: 05.05.03 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2003

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.

Результатом дисертаційної роботи є розв’язання значної науково-технічної проблеми підвищення технічного рівня дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин. Виконання зазначеної задачі забезпечено обґрунтуванням методів розрахунків і досліджень, заснованих на комплексній оцінці експлуатаційної паливної економічності і вартісних витрат на паливо та відшкодування збитку від шкідливого впливу на навколишнє середовище відпрацьованих газів. Запропоновані на цій основі і реалізовані заходи поліпшили показники паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів без значних капіталовкладень, термінів впровадження й освоєння у виробництві.
Дисертаційне дослідження дозволило одержати нові важливі наукові і практичні результати:

Вирішена задача удосконалення дизелів вантажних автомобілів і сільськогосподарських машин на основі спільного розгляду експлуатаційних характеристик паливної економічності і викидів токсичних речовин з відпрацьованими газами.
Обґрунтовано метод стендових випробувань за визначенням середньої експлуатаційної витрати палива на характерних фіксованих режимах, який враховує особливості роботи дизеля, що пов’язані з умовами його експлуатації.
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
Запропоновано імовірнісний розподіл полігонів експлуатаційних режимів повністю завантаженого дизеля вантажного автомобіля, що дозволяє врахувати реальні умови експлуатації при проведенні стендових випробувань дизеля.
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.
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./(кВтгод), тобто майже на 50%. Для автомобільного дизеля забезпечено зниження витрат від екологічного збитку на 0,53 грн./(кВтгод), 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.