Обеспечение требований к выбросам вредных веществ дизелей

Рассмотрены требования к выбросам вредных веществ дизелей путем выбора конструктивных и регулировочных параметров, определяющих организацию рабочего процесса, и системы очистки отработавших газов с учетом снижения расхода топлива. Разработаны элементы и геометрические характеристики конструкций для дизеля с турбо-наддувом серии Д-245 производства ОАО «УКХ «Минский моторный завод» (4ЧН11/12,5) мощностью 90 кВт, оснащенного аккумуляторной системой впрыска топлива с электронным управлением (система рециркуляции отработавших газов по контуру высокого давления, форма и размеры камеры сгорания, количество и угловое расположение сопловых отверстий распылителя форсунки и впускные каналы головки блока цилиндров). Предложены способы организации рабочего процесса, учитывающие форму индикаторной диаграммы, по-разному влияющие на выбросы оксидов азота и дисперсных частиц. Их реализация позволяет определить граничные диапазоны изменения регулировочных параметров систем топливоподачи и рециркуляции отработавших газов при определении области минимизации удельного эффективного расхода топлива и диапазона изучения экологических показателей дизеля. Приведены результаты исследования способов обеспечения требований к выбросам вредных веществ, полученные путем  рассмотрения  вариантов организации рабочих  процессов с учетом снижения удельного эффективного расхода топлива,  изменения  средней  температуры  отработавших  газов  и комплектации дизеля.  Для оценки  этих  способов выделены показатели: изменение удельного расхода топлива и средней температуры цикла токсичности по отношению к базовому циклу, необходимая степень конверсии системы очистки по дисперсным частицам и NO_x. Даны рекомендации по выбору комплектации дизеля для обеспечения норм Stage 4 по выбросам оксидов азота и дисперсных частиц.

1. Markov V. A., Bashirov R. M., Gabitov I. I. (2002) Diesel Exhaust Toxicity. Moscow, Publishing House of Bauman Moscow State Technical University. 376 (in Russian).

2. Grekhov L. V., Ivaschenko N. A., Markov V. A. (2004) Fuel Equipment and Diesel Control Systems. Moscow, Legion-Avtodata Publ. 344 (in Russian).

3. Basshuysen R., Schäfer F. (2015) Handbuch Verbrennungsmotor. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. Wiesbaden, Vieweg & Sohn Verlag. 1032. https://doi.org/10.1007/978-3-658-04678-1.

4. Zvonov V. A., Zaigraev L. S., Chernykh V. I., Kozlov A. V. (2004) Ecology of Automotive Internal Combustion Engines. Lugansk, Volodymyr Dahl East Ukrainian National University. 268 (in Russian).

5. Parsadanov I. V. (2003) Improvement of Quality and Competitiveness of Diesel Engines Based on the Fuel and Environmental Criterion. Kharkov, Publishing Centre of National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”. 244 (in Russian).

6. Kulchitskii A. R. (2000) Toxicity of Automotive and Tractor Engines. Vladimir, Publishing House of Vladimir State University. 256 (in Russian).

7. Eurasian Economic Commission (2012) TR TS 031/2012. On the Safety of Agricultural and Forestry Tractors and their Trailers. Minsk, Ekonomenergo Publ. 60 (in Russian).

8. Heck R., Farrauto R., Galati S. (2009) Catalytic Air Pollution Control. NY, JohnWiley&Sons. 391. https://doi.org/10.1002/9781118397749.

9. Kukharonak H. M., Berezun V. I. (2013) Diesel Emission Reduction. Improvement of Traffic and Transport Organization for Passengers and Goods. Minsk, Belarusian National Technical University, 314–323 (in Russian).

10. Berezun V. I. (2013) High-Performance Energy-Efficient Engines for Off-Road Vehicles. Problemy i Perspektivy Razvitiya Transportnykh Sistem i Stroitel'nogo Kompleksa: Materialy III Mezhdunarodnoi Nauchno-Prakticheskoi Konferentsii: [Problems and Prospects for Development of Transport Systems and Building Complex: Materials of the III International Scientific and Practical Conference]. Gomel, Belarusian State University of Transportation, 157–158 (in Russian).

11. Dieselmotor-Management. 3rd ed. [Diesel Engine Control Systems]. Robert Bosch GmbH, 2002. 480 (in German).

12. Kukharonak H. M., Berezun V. I. (2018) Influence of Fuel Supply and Exhaust Gas Recirculation on Emissions of Harmful Substances from Diesel Engines. Avtomobil'nyi Transport [Automobile Transport], (42), 5–11 (in Russian).

13. Kukharonak H. M., Marchuk A. N. (2010) Experimental Setup for Studying Starting Qualities of Diesel Engines with Electronic Fuel Supply Control. Vіsnik Skhіdnoukraїns'kogo Natsіonal'nogo Unіversitetu іmenі Volodimira Dalya = Visnik of the Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, (6), 80–84 (in Russian).

14. Concerto Software Version 3.7. Graz: AVL List, 2004. 916.

15. Smoke Value Measurement with the Filter-Paper-Method. Graz: AVL List, 2004. 112.

16. Product Guide AVL SMART SAMPLER 478. Graz: AVL List, 2004. 176. A. N.

17. Kukharonak H. M., Petruchenko A. N., Berezun V. I. (2014) Diesel Engine Emissions Reduction. Moscow, Novoe Znanie Publ. 220 (in Russian).

18. Kukharonak H. M., Sevizdral S. P., Berezun V. I. (2012) Provision of Environmental Indicators of Euro-4 and Euro-5 Level for Automobile Diesels of the Minsk Motor Plant. Vesti Avtomobil'no-Dorozhnogo Instituta = Bulletin of Automobile and Highway Institute, 14 (1), 95–105 (in Russian).

19. Sevizdral S. P., Berezun V. I. (2013) State of the Issue and Prospects for the Development of Engine-Building in the Republic of Belarus. Zhurnal Assotsiatsii Avtomobilnykh Inzhenerov [Journal of Association of Automotive Engineers], 83 (6), 6–7 (in Russian).

20. Kukharonak H. M., Berezun V. I. (2014) Selection of Parameters for System of Diesel Engine Exhaust Gas Recirculation. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, (1), 57–63 (in Russian).

21. Kukharonak H. M., Petruchenko A. N., Berezun V. I. (2014) Choice of Diesel Engine Combustion Chamber shape. Vestnik SevGTU. Mashinopriborostroenie i Transport [Bulletin of Sevastopol National Technical University. Engineering and Transport], (152), 65–68 (in Russian).

22. Kukharonak H. M., Berezun V. I. (2014) Choice of Shape for Combustion Chamber of Diesel Engine with Low Injection Intensity. Sovershenstvovanie Organizatsii Dorozhnogo Dvizheniya i Perevozok Passazhirov i Gruzov. Sbornik Nauchnykh Trudov: po Rezul'tatam Ezhegodnoi Mezhdunarodnoi Nauchno-Prakticheskoi Konferentsii [Improvement in Organization of Traffic and Transport of Passengers and Goods. Collection of Scientific Papers: According to the Results of the Annual International Scientific-Practical Conference]. Minsk, Belarusian National Technical University, 180–184 (in Russian).

23. Berezun V. I. (2014) Study of Methods for Organizing Exhaust Gas Recirculation. Nauka – Obrazovaniiu, Proizvodstvu, Ekonomike. Materialy 12 Mezhdunarodnoi Nauch.-Tekhn. Konf. T. 2 [Science to Education, Industry, Economics. Proceedings of 12th International Science and Technical Conference. Vol. 2]. Minsk, BNTU, 56–57 (in Russian).

24. Berezun V. I. (2013) Performance Indicators for High Power Density Engines. Sovershenstvovanie Organizatsii Dorozhnogo Dvizheniya i Perevozok Passazhirov i Gruzov. Sbornik Nauchnykh Trudov [Improvement in Organization of Traffic and Transport of Passengers and Goods. Collection of Scientific Papers]. Minsk, BNTU, 333–337 (in Russian).

25. Razleytsev N. F. (1980) Modeling and Optimization of the Combustion Process in Diesel Engines. Kharkov, Vishcha Shkola Publ. 169 (in Russian).

26. Hiroyasu H., Kadota T., Arai M. (1983) Development and Use of a Spray Combustion Modeling to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emissions. Part 1. Combustion Modeling. Bulletin of the JSME, 26 (214), 569–575. https://doi.org/10.1299/jsme1958.26.569.

27. Kukharonak H. M. (1999) High Speed Diesel Workflow. Methods and Means of Improvement. Minsk, Belarusian State Polytechnical Academy. 180 (in Russian).

28. Kukharonak H. M., Hershan D. G. (2011) Modeling of Characteristics for Fuel Jets and Parameters for Diesel Combustion Chamber. Vestnik BNTU [Bulletin of Belarusian National Technical University], (4), 35–39 (in Russian).

29. Kukharonak H. M. (2018) Improvement of Diesel Engine Workflow. Izobretatel [Inventor], 217 (1), 37–40 (in Russian).