Применение тестового метода при экологическом мониторинге каталитических нейтрализаторов

Применение тестового метода при экологическом мониторинге каталитических нейтрализаторов

Автор: Гриценко А.В., Шепелев В.Д., Бурцев А.Ю., Шайкемелов А.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Контроль и испытания

Статья в выпуске: 3 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Из-за ужесточения требований к нормам выбросов транспортных средств система выпуска насыщается дополнительными элементами для поддержания необходимого уровня выбросов - системой рециркуляции отработавших газов (ОГ), каталитическим нейтрализатором (КН), сажевым фильтром и т. д. Введение дополнительных элементов в системе выпуска сказывается на режимах и условиях работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). При этом процесс диагностирования степени износа КН осложняется из-за наличия множественных связей между структурными и диагностическими параметрами. Эти связи формируются в процессе реализации газообмена между воздухом во впускном тракте, топливно-воздушной смеси (ТВС) в цилиндре и ОГ в выпускном тракте и включают в себя целый ряд физических закономерностей, обуславливающих эти связи. Постепенный износ каталитического нейтрализатора приводит к повышению противодавления в выпускном тракте из-за образования поверхностного нагара, оплавления и разрушения керамических сот, что повышает механические потери и снижает эффективность работы двигателя. В статье представлен тестовый метод, позволяющий осуществлять непрерывный контроль технического состояния каталитического нейтрализатора и с высокой точностью идентифицировать его изменения. В теоретической части исследования рассмотрена методика расчета сопротивления каталитического нейтрализатора с учетом влияния сопротивлений пористого объема, термического сопротивления и сопротивления структуры (вида) материала. В экспериментальной работе анализировались данные при взаимодействии только двух входных параметров - длительность впрыска и эквивалентное сопротивление каталитического нейтрализатора.

Еще

Двс, диагностирование, коэффициент избытка воздуха, каталитический нейтрализатор, длительность впрыска

Короткий адрес: https://sciup.org/147246016

IDR: 147246016   |   DOI: 10.14529/engin240306

Список литературы Применение тестового метода при экологическом мониторинге каталитических нейтрализаторов

  • Deutschmann O., Grunwaldt J. Exhaust Gas Aftertreatment in Mobile Systems: Status, Challeng-es, and Perspectives. Chemie Ingenieur Technik, 2013, 85(5): 595–617. DOI: 10.1002/cite.201200188
  • Twigg M.V. Catalytic control of emissions from cars. Catalysis Today, 2011; 163(1): 33–41. DOI: 10.1016/j.cattod.2010.12.044.
  • Исаенко В.Д., Исаенко А.В., Исаенко П.В. Очистка выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания СВС-элементами // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2021. № 2. C. 21–29. [Isaenko V.D., Isaenko A.V., Isaenko P.V. Purification of exhaust gases from internal combustion engines with SHS-elements. Transport. Transport Facilities. Ecology, 2021; 2: 21–29. (In Russ.)] DOI: 10.15593/24111678/2021.02.03.
  • Guan W., Zhao H., Ban Z., Lin T. Exploring alternative combustion control strategies for low-load exhaust gas temperature management of a heavy-duty diesel engine. International Journal of En-gine Research, 2019; 20(4): 381–392. DOI: 10.1177/1468087418755586.
  • Sellnau M., Moore W., Sinnamon J., Hoyer K., Foster M., Husted H. GDCI Multi-Cylinder En-gine for High Fuel Efficiency and Low Emissions. SAE International Journal of Engines, 2015; 8(2): 775–790. DOI: 10.4271/2015-01-0834.
  • Van Dooren S., Duhr P., Amstutz A., Onder C.H. Optimal control of real driving emissions. Control Engineering Practice, 2022; 127:105269. DOI: 10.1016/j.conengprac.2022.105269.
  • Ma F., Jiang L., Naeve N., He Y. The effect of excess air ratio on performance of internal com-bustion engine at idle conditions for different H2/CNG ratios. EVS – Sustainable Mobil. Revolut.: World Battery, Hybrid Fuel Cell Electr. Veh. Symp. Exhib. Electric Drive Transportation Association, 2010.
  • Kharazmi S., Hajilouy Benisi A., Mozafari A. An Experimental and Theoretical Study of the Ef-fects of Excess Air Ratio and Waste Gate Opening Pressure Threshold on NOx Emission and Perfor-mance in a Turbocharged CNG SI Engine. International Journal of Engineering, Transactions B: Appli-cations, 2014; 28: 251–260. DOI: 10.5829/idosi.ije.2015.28.02b.11.
  • Qi J.X. Research and Improvement on Calculation Method of Optimal Excess Air Ratio. Applied Mechanics and Materials, 2014; 536–537: 1583–1586. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.536-537.1583
  • İlhak M.İ., Tangöz S., Akansu S.O., Kahraman N. An experimental investigation of the use of gasoline-acetylene mixtures at different excess air ratios in an SI engine. Energy, 2019; 175: 434–444. DOI: 10.1016/j.energy.2019.03.058
  • Lee S., Kim Y., Lee J., Kim K., Lee Seungil, Min K., Oh S. Energy and exergy analyses of hy-drogen-fueled spark ignition engine with various air excess ratios and ignition timings. Fuel, 2023; 349: 128588. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.128588
  • Gong C., Yu J., Liu F. Combined impact of excess air ratio and injection strategy on perfor-mances of a spark-ignition port- plus direct-injection dual-injection gasoline engine at half load. Fuel, 2023: 340: 127605. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.127605
  • Yukitake T., Sohma K., Azuhata S., Takaku Y. Application of Two-Color Optical Measurement for Detecting an Excess Air Factor in a Spark Ignition Engine. Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers Series B, 1991: 57(539): 2410–2415. DOI: 10.1299/kikaib.57.2410
  • Piernikarski D. Integrated optical system for investigation and diagnostics of abnormal combus-tion in an automotive engine. Proceedings of the SPIE, 2014; 5576: 284–289. DOI: 10.1117/12.581777
  • Lupescu J.A., Schwank J.W., Dahlberg K.A., Seo C.Y., Fisher G.B., Peczonczyk S.L., Rhodes K., Jagner M.J., Haack L.P. Pd model catalysts: Effect of aging environment and lean redispersion. Ap-plied Catalysis B: Environmental, 2016; 183: 343–360. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.10.018
  • Song J., Choi M., Lee J., Kim J.M. Improvement of Fuel Economy and Greenhouse Gases Re-duction in Gasoline Powered Vehicles Through the TWC-NOx Trap Catalyst. International Journal of Automotive Technology, 2020; 21(2): 441–449. DOI: 10.1007/s12239-020-0041-8
  • Datye A.K., Votsmeier M. Opportunities and challenges in the development of advanced mate-rials for emission control catalysts. Nature Materials, 2021; 20(8): 1049–1059. DOI: 10.1038/s41563-020-00805-3
  • Zhang J., Lou D., Sun Y., Tan P., Hu Z., Huang C. Effects of DOC and CDPF Catalyst Compo-sition on Emission Characteristics of Light-Duty Diesel Engine with DOC + CDPF + SCR System. WCX World Congress Experience, 2018: 2018-01–0337. DOI: 10.4271/2018-01-0337
  • He B.J.-J., Wang C.-X., Zheng T.-T., Zhao Y.-K. Thermally Induced Deactivation and the Cor-responding Strategies for Improving Durability in Automotive Three-Way Catalysts: A review of latest developments and fundamentals. Johnson Matthey Technology Review, 2016; 60(3): 196–203. DOI: 10.1595/205651316X691960
  • Hickey N., Boscarato I., Kaspar J. Air Pollution from Mobile Sources: Formation and Effects and Abatement Strategies. Current Environmental Issues and Challenges (ed. Cao G., Orrù R.). Dor-drecht: Springer Netherlands, 2014; 15–43.
  • Hegarty K., Dickinson P., Cieslar D., Collings N. Fast O2 Measurement using Modified UEGO Sensors in the Intake and Exhaust of a Diesel. Engine, 2013; 2013-01–1051. DOI: 10.4271/2013-01-1051
  • Gritsenko A., Shepelev V., Zadorozhnaya E., Shubenkova. Test diagnostics of engine systems in passenger cars. FME Transactions, 2020; 48(2): 46–52. DOI: 10.5937/fmet2001046G
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp