Снижение токсичности отработавших газов дизельного двигателя путем отключения части его цилиндров
Автор: Кожанов Владимир Николаевич, Петелин Андрей Александрович, Гриценко Александр Владимирович, Шепелев Владимир Дмитриевич
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 2 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Ведущими направлениями конструктивного и технологического совершенствования автотракторных средств являются снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов. Одним из наиболее эффективных мероприятий по снижению расхода топлива и воздействия на экологию является использование комплексного метода полного и частичного отключения части цилиндров при эксплуатации ДВС на холостом ходу и малых нагрузках. Данный метод в ограниченном масштабе применяется на современных транспортных средствах. Однако сложность разработки и применения технических средств для его реализации состоит в отличительных особенностях режимов работы автотракторных средств, специфики условий эксплуатации. В приведенных исследованиях индивидуальная разработка мероприятий отключения топливоподачи и привода ГРМ применены к двигателю Д-240 трактора МТЗ-80. Для проведения экспериментальных исследований использовались обкаточно-тормозной стенд КИ-5543 с измерительными приборами, дизельный двигатель Д-240 трактора МТЗ-80, дымомер «Инфракар Д1» и газоанализатор «Infralight 11P». При экспериментальной работе были выбраны три характерных режима работы двигателя Д-240 без нагрузки и под нагрузкой Ne = 0…35 кВт: 1) типовой режим работы всех 4 цилиндров; 2) искусственный режим работы, формируемый посредством отключения подачи топлива в 2 цилиндрах 4-цилиндрового двигателя; 3) искусственный режим работы, формируемый посредством отключения подачи топлива в 2 цилиндрах и газораспределительного механизма в 2 цилиндрах 4-цилиндрового двигателя. Установлено, что отключение части цилиндров дизельного двигателя приводит к снижению расхода топлива в среднем на 25-27 %, сажесодержания и дымности отработавших газов на 30-35 %, в зависимости от режима работы двигателя. Приведены зависимости часового расхода топлива, расхода воздуха, коэффициента избытка воздуха, сажесодержания и дымности отработавших газов четырехцилиндрового дизельного двигателя при отключении части его цилиндров на различных режимах нагружения.
Двигатель, токсичность, экономичность, сажесодержание, дымность, отработавшие газы, коэффициент избытка воздуха, отключение цилиндров
Короткий адрес: https://sciup.org/147231712
IDR: 147231712 | DOI: 10.14529/engin180204
Список литературы Снижение токсичности отработавших газов дизельного двигателя путем отключения части его цилиндров
- Суркин, В.И. Снижение дымности отработавших газов дизеля отключением части цилиндров/В.И. Суркин, А.А. Петелин, С.Ю. Федосеев//Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». -2012. -Вып. 20. -С. 69-74.
- Shigemori, M. Development of a combustion system for a light duty D.I. diesel engine/M. Shigemori, S. Tsuruoka, M. Shimoda//International Off-Highway Meeting and Exposition (SAE). -1983. -P. 831296. DOI: 10.4271/831296
- Turbocharging modern diesel & gas engines up to 3200KW/H. Born, R. Meier, M. Kahi, M. Seiler//American Society of Mechanical Engineers, Internal Combustion Engine Division (Publication) ICE. -1997. -Vol. 29. -P. 39-46.
- Boguś, P. Short-time analysis of combustion engine vibroacoustic signals through pattern recognition techniques/P. Boguś, J. Merkisz//Noise and Vibration Conference and Exhibition (SAE). -2005. DOI: 10.4271/2005-01-2529
- Kimmich, F. Model based fault detection for the injection, combustion and engine-transmission/F.Kimmich, R. Isermann//15th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC-PapersOnline). -2002. Vol. 15, Iss. 1. -P. 203-208. ISSN: 14746670
- Hajari, S.C. Diagnosis and repair of excessively emitting vehicles/S.C. Hajari//Journal of the Air and Waste Management Association. -1996. -Vol. 46, iss. 10. -P. 940-952.
- DOI: 10.1080/10473289
- Gumus, M. Application of phase change materials to pre-heating of evaporator and pressure regulator of a gaseous sequential injection system/M. Gumus, A. Ugurlu//Applied Energy. -2011. -Vol. 88, iss. 12. -P. 4803-4810.
- DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.06.053
- Gritsenko, A. Theoretical Underpinning of Diagnosing the Cylinder Group During Motoring/A. Gritsenko, S. Kukov, K. Glemba//2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE). -2016. -Vol. 150. -P. 1182-1187.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.233
- Gritsenko, A. Experimental Studies of Cylinder Group State During Motoring/A. Gritsenko, A. Plaksin, K. Glemba//2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE). -2016. -Vol. 150. -P. 1188-1191.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.234
- Суркин, В.И. Регулирование работы двигателя тракторно-транспортного агрегата отключением части его цилиндров/В.И. Суркин, С.Ю. Федосеев, А.А. Петелин//Известия Самар. гос. с.-х. академии. -2012. -Вып. 3. -С. 41-45.
- Theotokatos, G. Investigation of a large high-speed diesel engine transient behavior including compressor surging and emergency shutdown/G. Theotokatos, N.P. Kyrtatos//Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. -2003. -Vol. 125, iss. 2. -P. 580-589.
- DOI: 10.1115/1.1559903
- Chiatti, G. Turbocharging a small displacement diesel engine for urban vehicles/G. Chiatti, O. Chiavola, E. Recco//International Journal of Mechanical Engineering and Technology. -2017. -Vol. 8, iss. 7. -P. 1916-1928.
- Zamboni, G. Effects of a dual-loop exhaust gas recirculation system and variable nozzle turbine control on the operating parameters of an automotive diesel engine/G. Zamboni, S. Moggia, M. Capobianco//Energies. -2017. -Vol. 10, iss. 1.
- DOI: 10.3390/en1001004713
- Химченко, А.В. Снижение неравномерности крутящего момента двигателя с отключением цилиндров на режимах частичного нагружения/А.В. Химченко, Д.Г. Мишин, А.В. Бузов//Двигатели внутреннего сгорания. -2013. -№ 1. -С. 46-51.
- Отключение цилиндров как способ улучшения топливной экономичности бензиновых двигателей/В.А. Марков, С.Н. Девянин, Э.А. Савастенко, А.А. Савастенко//Автомобильная промышленность. -2014. -№ 1. -С. 5-8.
- Журавлев, С.С. Апробация способа управления мощности ДВС отключением цилиндров/С.С. Журавлев, К.В. Зубарев//Техника и технологии строительства. -2015. -№ 3 (3). -С. 14-20.
- Иванов, Р.В. Диагностирование ДВС по параметру мощности механических потерь: автореф. дис. канд. техн. наук/Р.В. Иванов. -Волгоград, 2010. -40 с.
- Gritsenko, A.V. Studuing lubrication system of turbocompressor rotor with integrated electronic control/A.V. Gritsenko, A.M. Plaksin, V.D. Shepelev//International Conference on Industrial Engineering (ICIE). -2017. -Vol. 206. -Р. 611-616.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.525
- Влияние отключения некоторых цилиндров двигателя на токсичность отработавших газов/В.Н. Кожанов, Н.А. Баганов, А.А. Петелин, Т.Г. Бехтольд//Новости науки Казахстана. -2014. -№ 1 (119). -С. 104-114.
- Изучение снижения токсичности отработавших газов дизельного двигателя/В.Н. Кожанов, А.А. Петелин, Н.А. Баганов, Т.Г. Бехтольд//Вестник Нац. инженер. академии Республики Казахстан. -2017. -№ 1 (63). -С. 97-104.
- Stein, R.A. An overview of the effects of ethanol-gasoline blends on SI engine performance, fuel efficiency, and emissions/R.A. Stein, J.E. Anderson, T.J. Wallington//SAE International Journal of Engines. -2013. -Vol. 6, iss. 1. -P. 470-487.
- DOI: 10.4271/2013-01-1635
- Gonçalves, M. Emissions variation in urban areas resulting from the introduction of natural gas vehicles: Application to Barcelona and Madrid greater areas (Spain)/M. Gonçalves, P. Jiménez-Guerrero, J.M. Baldasano//Science of the Total Environment. -2009. -Vol. 407, iss. 10. -P. 3269-3281.
- DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.01.039
