Разработка системы снижения токсичности отработавших газов автомобилей с целью улучшения экологических характеристик

№47-2,

технические науки

В статье рассматривается проект по использованию комбинированного устройства по снижению токсичности, включающие несколько ступеней очистки, с минимальным воздействием на топливно-экономические показатели ДВС. Разработка устройства для снижения токсичности ОГ при эксплуатации дизельных ДВС является одной из важнейших задач, выполнение которой имеет существенное значение страны.

Похожие материалы

Дизельные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) играют существенную роль. Ежегодно в России при работе двигателей внутреннего сгорания в атмосферу выбрасывается большое количество вредных газообразных веществ, которые отрицательно влияют на здоровье людей, приводят к снижению урожайности и продуктивности животных.

Основными задачами по снижению вредных выбросов двигателей внутреннего сгорания являются необходимость разработки новых и улучшения существующих способов и средств очистки отработавших газов, обладающих высокой степенью очистки и большим сроком службы, а также минимальным воздействием на топливно-экономические показатели двигателей.

Техническая эксплуатация является подсистемой автомобильного транспорта. Ее развитие и совершенствование диктуется рядом причин, среди которых: интенсивное развитие самого автомобильного транспорта и его роль в транспортной системе страны: необходимость экономии трудовых, материальных, топливно-энергетических ресурсов при работе, обеспечении транспортного прогресса, надежно работающего подвижного состава.

Одной из важнейших проблем, стоящих перед автомобильным транспортом, является повышение эксплуатационной надежности автомобилей, использующие в сельском хозяйстве, и снижение выбросов отработающих газов. Требования к надежности транспортных средств повышаются в связи с ростом эксплуатации и интенсивности движения.

При использовании комбинированного устройства снижения токсичности отработающих газов дизельных двигателей внутреннего сгорания мощностью от 150 до 220 кВт позволяет снизить вредные выбросы: сажи - на 80; СО -на 60; NO, - на 55; СН - на 45%.

Одним из основных условий достижения оптимальной производительности и обеспечения наибольшей эффективности процесса электрической зарядки и осаждения сажевых частиц при очистке дизельного двигателя от сажи является уменьшение скорости ОГ в зоне расположения коронирующих и осадительных электродов [2].

Как показали исследования [3], скорость потока ОГ через активную зону ЭФ не должна превышать 2 м/с.

Скорость истечения ОГ двигателя через впускной канал ЭФ определяется по формуле:

V =\frac{Q^` 4}{\pi D_1^2} (1)

где D1 – внутренний диаметр впускного канала ЭФ, м; Q- расход ОГ в ЭФ, м /с.

При данной скорости движения ОГ процесс зарядки сажевых частиц будет малоэффективным ввиду очень малого времени нахождения последних в активной зоне ЭФ.

С целью продолжительности ионизации частиц сажи необходимо увеличить площадь активного сечения ЭФ, учитывая, что в конструкции ЭФ предусмотрена установка двух зон зарядки сажевых частиц, также определяется внутренний диаметр некоронирующего электрода [1]. По результатам расчетов можно сделать вывод о том, что для эффективного процесса зарядки и осаждения сажевых частиц необходимо снижение скорости ОГ в зоне зарядки ЭФ, что может быть достигнуто путем увеличения площади поперечного сечения активной зоны фильтра при соответствующих размерах основных элементов фильтра.

Для проведения лабораторных исследований была разработана структурная схема, которая показана на рисунке 1:

Рис. 1 - Структурная схема лабораторных испытаний

Экономический эффект от использования в помещениях теплиц, оснащенного модернизированной системой выпуска ОГ дизельного двигателя ДВС представлен в таблице 1:

Таблица 1 – Показатели экономического эффекта

Показатель

Итог(руб.)

1.Сметная стоимость системы очистки

50000

2. Балансная стоимость системы очистки

70000

3. Годовые амортизационные отчисления

15400

4. Годовые расходы на проведение технического обслуживания и ремонта системы

17500

5. Годовые затраты на покупку дополнительного топлива

3500

6. Общие годовые эксплуатационные расходы

36400

7. Годовой экономический эффект от внедрения системы очистки

144738

8. Срок окупаемости системы очистки

176 дней

Результаты исследований данная установка может применяться на предприятиях агропромышленного и автотранспортного комплексов, эксплуатирующими мобильную технику с дизельными двигателями, научно-исследовательской и конструкторской организации при разработке средств снижения токсичности ОГ дизельных ДВС, а также в учебном процессе вузов.

Список литературы

  1. Аринин И.Н., Коновалов С.И., Техническая эксплуатация автомобилей: Учебн. для вузов. Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 320с.
  2. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебн. для вузов./ Е.С.Кузнецов и др. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1991. - 413с.
  3. Шабанова В.П., В.Ф. Каблов и др. Методические рекомендации по безопасности жизнедеятельности при проектировании технологических процессе и производств. Учебное пособие./ВолгГТУ-Волгоград РПК «Политехник» -2008. - 80 с.