Мероприятия по снижению токсичности выбросов и

Применение их на проектируемом двигателе

С 1 января 2016 года вступило в действие изменения в Федеральном законе от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 29.12.2015) "Об охране окружающей среды".Повысить экологические показатели автотранспортных средств можно благодаря проведению комлекса мероприятий по совершенствованнию конструкции и режимов экспуатации. Способы повышения экологических показатлей автомобиля:

-замена бензиновыхдвсна дизельные;

-повышение экономности;

-использование нейтролизаторов;

-повышение режима двс;

-повышение технического уровня;

Важным фактором повышения экономичности автомобилей является улучшение аэродинамических показателей кузова, снижение сопротивления воздуха фильтров и глушителей и др.

Одним из наиболее эффективных способов, обеспечивающих значительное снижение токсичности отработавших газов автомобильных двигателей без серьезного изменения их конструкции, является физико-химическая обработка отработавших газов, называемая нейтрализацией. В настоящее время применяют каталитическую, жидкостную и термическую нейтрализацию. Устройства, в которых осуществляют перечисленные виды нейтрализации, называются соответственно каталитическими, жидкостными или термическими нейтрализаторами. Сущность всех видов нейтрализации состоит в том, что продукты неполного сгорания топлива при работе двигателя подвергаются в системе его выпуска дополнительному окислению (восстановлению) и утилизации.Для этого создаются определенные благоприятные условия: производится ускорение процесса окисления с помощью твердого катализатора; повышается температура прохождения реакции и подается дополнительный воздух в нейтрализатор; отработавшие газы пропускаются через слой жидкости (воды или какого-либо химического раствора).

Наибольшее применение для снижения токсичности отработавших газов бензиновых двигателей и дизелей получила в последнее время каталитическая нейтрализация, во время которой ускоряются реакции окисления несгоревших углеводородов и оксида углерода, а также восстанавливается оксид азота. В качестве катализаторов используют редкоземельные дорогие металлы - палладий и платину (окислители), родий и рутений (восстановители). В качестве окислителей могут использоваться также относительно дешевые ката-лизаторы-оксиды марганца, никеля, хрома, железа, цинка и др., но они менее долговечны.

Слой активного химического катализатора наносится на инертное тело - носитель, имеющий вид либо отдельных шариков (гранул), либо многослойной решетки (блока). Блочные носители по своим газодинамическим качествам лучше, чем гранулированные, но они дороже и не восстанавливаются после отработки заданного срока службы.
Каталитический нейтрализатор (рисунок 8.1), устанавливаемый в системе выпуска автомобиля, состоит из корпуса с входным 1 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса помещается реактор с блочным или гранулированным катализатором. Условия работы нейтрализатора очень жесткие, поэтому для деталей реактора применяют чаще всего никельсодержащие стали, а корпус нейтрализатора изготовляют из обычных сталей (лучше нержавеющих).

1,3 –впускной и выпускной патрубки, 2-реактор с гранулированным катализатором

Рисунок 8.1 - Каталитический нейтрализатор

Проведем ориентировочный расчет продуктов сгорания ДВС

При сжигании одного килограмма дизельного топлива образуется от 80 до 100 г токсичных компонентов. А именно: СО – 20 г; NOx – от 20 до 40 г, С_mН_n – от 4 до 10 г; SO – от 10 до 30 г; сажа – от 3 до 5 г; альдегиды – от 0,8 до 1,0 г.

При сжигании одного килограмма бензина выделяется от 300 до 310 г различных токсичных компонентов. А именно: СО – 225 г; NOx – 55 г, С_mН_n – 20 г; SO – от 1,5 до 2,0 г; сажа – от 1,0 до 1,5 г; альдегиды – от 0,8 до 1,0 г.

Исследования показывают, что карбюраторный двигатель выбрасывает СО примерно в 7 раз больше дизельного ДВС, а альдегидов – в 3 раза больше. Дизельный ДВС дает намного больше С_mН_n, S0₂ (порядка от 10 до 15 раз).

Вывод произведенного расчета экологической эффективности

Предлагаемое усовершенствование в изменении конструкции и регулировок ДВС по предварительной оценке, сделанной на стадии проектирование, обеспечивает эффективное снижение уровня загрязнения окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов. На режимах максимальной мощности: концентрация в отработавших газах оксидов азота снижается от 1,3 до 3,3 раза, концентрация оксида углерода снижается от 1,2 до 2 раза; дымность отработавших газов снижается от 1,6 до 2,5 раза, по сравнению с конкурентным ДВС.

ЗАКЛЮЕНИЕ

В результате выполнения дипломного проекта были выполнен тепловой расчет проектируемого двигателя, определены его основные параметры. На основании полученных данных были построены индикаторная диаграмма и внешняя скоростная характеристика двигателя.

Были выполнены кинематический и динамический расчеты двигателя. Определены силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме. Построены графики зависимости этих сил от угла поворота коленчатого вала.

Был проведен расчет поршневой и шатунной групп, механизма газораспределения. Определены степень нагруженности деталей и их запас прочности.

В разделе безопасности жизнедеятельности были рассмотрены меры безопасности при работе с криогенными жидкостями и газами.

Была проведена экономическая оценка внедряемых мероприятий, которая показала, что срок окупаемости данной установки составляет 2,57 года.