Покращення екологічних показників дизельного автомобіля, оснащеного каталітичним нейтралізатором, шляхом використанням біопалива

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі покращення екологічних показників дизельного автомобіля, оснащеного каталітичним нейтралізатором, шляхом використання біопалива. За результатами проведеного аналізу встановлено, що використання бінарних сумішей ДП з БП дозволяє покращити екологічні показники автомобіля з дизелем, у тому числі, за рахунок покращення умов роботи КН. У ході теоретичних досліджень удосконалено математичну модель руху автомобіля з дизелем для визначення його екологічних та паливно-економічних показників, яка дозволяє врахувати елементний склад палива та наявність або відсутність КН. Адекватність даної математичної моделі перевірена експериментально. За результатами попередніх експериментальних досліджень та з урахуванням рентабельності отримання БП обґрунтовано його доцільний вміст у суміші з ДП, який складає 30 %. Встановлено, що використання суміші з доцільним вмістом БП дає змогу покращити екологічні показники дизельного автомобіля за оксидом вуглецю на 10…14 %, вуглеводнями на 20…25 %, за викидами сажі – до 30 % та за сумарним приведеним показником токсичності ВГ – на 5…14 % залежно від режиму руху. Запропоновано при використанні сумішей БП з ДП різного складу під час роботи двигуна на режимі максимальної потужності оснащувати двигун паливною системою з автоматичним регулюванням положення упору максимальної циклової подачі палива, захищеною патентом України на корисну модель. Диссертационная работа посвящена решению научно-практической задачи улучшения экологических показателей дизельного автомобиля, оснащенного каталитическим нейтрализатором (КН), путём использования биотоплива (БТ). По результатам проведённого анализа установлено, что использование бинарных смесей дизельного топлива (ДТ) с БТ позволяет улучшить экологические показатели автомобиля с дизелем, в том числе за счёт улучшения условий работы КН. В ходе теоретических исследований усовершенствована математическая модель движения автомобиля с дизелем для определения его экологических и экономических показателей, которая позволяет учесть элементный состав топлива и наличие или отсутствие КН. Адекватность данной модели подтверждена экспериментально. Предварительные экспериментальные исследования проводились на моторном стенде с одноцилиндровым дизелем малой мощности с использованием смесей с различным содержанием БТ от 0 до 100 %. По результатам предварительных экспериментальных исследований и с учётом рентабельности получения БТ установлено его целесообразное содержание в смеси с ДТ, которое составляет 30 %. Основные экспериментальные исследования проводились на моторном стенде с автомобильным дизелем ЯМЗ – 238 М2. Их результаты представлены в виде экологических характеристик, которые являются исходными данными для математического моделирования движения автомобиля. Расчетами на математической модели движения автомобиля с дизелем установлено, что использование смеси БТ с ДТ с содержанием БТ 30 % даёт возможность улучшить его экологические показатели по оксиду углерода на 10…17 %, углеводородам – на 20…25 %, по выбросам сажи – до 30 %, по суммарной приведенной к оксиду углерода токсичности – на 5…14 %. Предложено при использовании смесей дизельного топлива с биотопливом разного состава во время работы двигателя на режиме максимальной мощности оснащать двигатель топливной системой с автоматическим регулированием положения упора максимальной цикловой подачи топлива, защищённой патентом Украины на полезную модель. The dissertation deals with the problem solving of scientific and practical task concerning improvement of ecological factors of diesel automobile equipped with catalyst converter by means of biofuel use. According to the results of the conducted analysis it has been determined that the use of binary mixes of diesel fuel and bio fuel makes it possible to develop ecological factors of diesel automobile by means of catalyst converter operation improvement. During the theoretical study the mathematical model of motion of automobile with diesel has been developed in order to determine its ecological and fuel and economic factors that makes it possible to take into account element composition of fuel and availability of shortage of catalyst converter. The adequacy of the given mathematical model has been proved experimentally. Taking into consideration the previous study and efficiency of biofuel it has been grounded its rational contents in the mix with diesel fuel that makes up 30 %. It has been stated that the use of mix with the rational contents of biofuel makes it possible to improve ecological factors of diesel automobile in carbon oxide up to 10…14 %, carbon – 20…25 %, carbon black emissions – up to 30 %, total toxicity to carbon oxide – to 5…14 % depending on motion mode. It has been suggested using biodiesel mix of different compositions during the engine operation at maximum load mode to equip the engine with fuel system with automatic adjustment of pawl position of maximum cyclic fuel supply protected by Patent of Ukraine on useful model.