Улучшение экологических показателей бензиновых ДВС путем применения масел различного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Китанин, Алексей Викторович

• Китанин, Алексей Викторович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Китанин, Алексей Викторович

Введение

Состояние вопроса, цель и задачи исследования Образование токсичных веществ в цилиндрах двигателя Влияние эксплуатационных факторов на токсичность ДВС Влияние конструктивных параметров ДВС на токсичность ОГ Влияние ТСМ на токсичность ОГ Выводы и постановка задач исследования

Расчетно-теоретический анализ влияния состава моторных масел на экологические показатели ДВС

Математическая модель влияния моторных масел на экологические показатели ДВС Выводы

Методика экспериментальных исследований Общие положения

Методика стендовых исследований по определению влияния вязкостно-температурных свойств различных композиций моторных масел на токсичность отработавших газов Методика лабораторных исследований физико-химических свойств и фракционного состава моторных масел Методика исследования влияния температурного и нагрузочного режима работы двигателя на изменение экологических показателей моторных масел

Методика исследование влияния фракционного состава моторных масел на токсичность ОГ в стендовых условиях испытаний Экспериментальные установки и приборы Обработка результатов исследований и погрешности измерений

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АП - антифрикционная присадка ТСМ - топливо-смазочные материалы ДВС - двигатель внутреннего сгорания ММ - моторное масло

ПАУ - полициклические ароматические углеводороды

ОГ - отработавшие газы

ЦПГ - цилиндро-поршневая группа

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Китанин, Алексей Викторович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа состояния вопроса установлено, что автотракторная техника, эксплуатируемая в сельском хозяйстве, имеет значительный износ, о чем свидетельствует угар ММ, который составляет 3-5%. Установлено, что токсичность ДВС зависит не только от процесса сгорания топлива, но и ММ, которое, угарая, оказывает влияние на изменение токсичности ОГ и их канцерогенность, что вызывает необходимость в разработке требований к применению ММ по экологическим показателям.

2. В результате выполненного расчетно-теоретического анализа разработана математическая модель процесса влияния моторного масла и теплового режима работы ДВС на экологические показатели двигателя, позволяющая анализировать влияние режимов работы двигателя и состава масла на токсичность ОГ. В ходе экспериментальных исследований установлено, что разработанная математическая модель с точностью 6-8% позволяет производить оценку экологических показателей ММ.

3. В результате выполненных исследований разработан метод оценки влияния моторных масел на экологические показатели ДВС. Метод заключается в проведении стендовых испытаний бензинового двигателя, работающего по режимам, имитирующим городской цикл эксплуатации автомобиля. Испытания проводились сравнительным методом в последовательности: контрольное масло - опытное масло - контрольное масло. За оценочный показатель принят коэффициент экологической безопасности.

4. Полученные в результате экспериментальных исследований данные свидетельствуют о том, что основными факторами, влияющими на экологические показатели моторного масла, являются температурный режим двигателя и фракционный состав масла, а также путь улучшения экологических показателей ММ за счет введения в их состав правильно подобранных композиций присадок. Применение в ММ дисульфид мо

98 либденовых присадок в концентрации 1-1,5% позволяет улучшить экологические показатели бензиновых ДВС (по СО) на 2-4%.

5.При работе бензинового двигателя на загущенном и незагу-щенном маслах одинаковой начальной вязкости токсичность ОГ (за счет угара масла) при работе на загущенных маслах будет больше в среднем на 7,8 %, чем на незагущенных. Для уменьшения токсичности ОГ необходимо применять загустители более устойчивые к термо-механической деструкции.

6. Экспериментальными исследованиями подтверждена адекватность разработанной математической модели. Расхождение результатов эксперимента с аналитическими расчетами составляет 6-8%. Годовая экономия от улучшения экологических показателей ДВС за счет применения масел улучшенного состава на один бензиновый двигатель (в пересчете на СО) составит 2635,2 руб. в ценах на 1.01.2000 года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Китанин, Алексей Викторович, 2000 год

1. Автомобильные двигатели /Архангельский В.М., Виххерт М.М., Воинов А.Н. и др. М: Машиностроение, 1977. - 591 с.

2. Арабян С.Г., Виппер А.Б., Холомонов И.А. Масла и присадки для тракторных и комбайновых двигателей. М: Машиностроение, 1984,- 208с.

3. Астарита Дж., Марручи Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей: Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 312 с.

4. Варшавский И.Л., Френкель А.И. Исследование закономерности выделения окислов азота двигателями с искровым зажиганием./ Тр. ЛАНЕ -М.: Знание, 1969. С. 215-227.

5. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных. М: Колос, 1967. - 159 с.

6. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 520 с.

7. Венцель C.B. Применение смазочных масел в автомобильных и тракторных двигателях. М: Химия, 1969. - 228с.

8. Влияние температуры стенок камеры сгорания на концентрацию углеводородов в отработавших газах. /Поршневые и газотурбинные двигатели (ВИНИТИ. Экспрес-информация, №13) М.: 1972. - С. 21-24

9. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М: Машиностроение, 1977. - 278 с.

10. Вредные вещества в промышленности / Справочник для химиков, инженеров и врачей. Т 2 / Под. Ред. Лазарева H.B. - М.: Химия, 1976. - 623100

11. Временная методическая рекомендация по определению платежей за загрязнение природной среды. М.: Гас. Комитет по охране природы, 1989. - 10 с.

12. Гаршович В.Е., Френкель А.И. Опыт применения математической теории планирования эксперимента при снятии токсических характеристик дизелей. М.: Тракторы и сельхозмашины, 1977. - №3. - С. 12-14.

13. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М: Транспорт, 1990. - 135с.

14. ГОСТ 24 585-81. Нормы выбросов вредных веществ.

15. ГОСТ 17.00.04-90. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения. -М.: 1993.

16. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1994. - №10. - С. 11-21.

17. Григорьян В.Г. Влияние бариевых присадок к топливу на снижение содержания сажи в выхлопе дизельного двигателя. М.: Знание, 1969, - С. 61-69.

18. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Холомонов И.А. Качество моторного масла и надежность двигателей. М: Изд-во стандартов, 1981. - 232 с.

19. Гулякевич Т.Д., Лыков О.П., Глебова Е.В. Охрана окружающей среды и рациональное природопользование. М.: Нефть и газ, 1993. - 260 с.

20. Гуреев A.A. Качество нефтепродуктов и методы его оценки // Химия и технология топлив и масел. 1982. - №5. - С. 18-22.

21. Гуреев A.A., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химмотология. М: Химия, 1986. - 367с.101

22. Гуреев A.A., Лебедев B.C., Евдокимов А.Ю. и др. Химия и технология топлив и масел. 1984 №8 - С. 20-21.

23. Гусаров М.С., Химия и технология топлив и масел, 1982. №2 - С.43.45.

24. Данилов A.M. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. М: Химия, 1996. - 231 с.

25. Данилов A.M., Энглин Б.А. Химмотология: теория и практика рационального использования ГСМ в технике. М.: Знание, 1991. С. 43-47.

26. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Вырубов Д.Н., Иващенко H.A., Ивин В.И. и др. М: Машиностроение, 1983. - 327 с.

27. Ждановский Н.С., Николаенко A.B. Надежность и долговечность автотракторных двигателей. Л.: Колос, 1981. - 259 с.

28. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. - -120 с.

29. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М: Машиностроение, 1973. - 200 с.

30. Звонов В.А., Малахов В.Н. Влияние цикловой неравномерности карбюраторного двигателя на выделение окислов азота. // Двигатели внутреннего сгорания. - Харьков, 1973. - Вып. 17. - С. 25-34.102

31. Звонов В.А., Фурса B.B. Применение метода математического планирования эксперимента для оценки токсичности двигателя // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков, 1973. - Вып. 17. - С. 99-104.

32. Золотов В.А., Лашхи B.JI. Химия и технология топлив и масел , 1990,-№4-С. 2-3.

33. Игнатович С.Н., Фрумин И.И., Байлюк М.И., Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов на грузовом автотранспорте. М.: Транспорт, 1990. - С 37-38.

34. Итинская Н.И., Кузнецов H.A. Автотракторные эксплуатационные материалы М.: Агропромиздат, 1987. - 271 с.

35. Карпицкий В.И., Сидоренко A.A. Эксплуатационные свойства топлив и масел и методы их исследования. Томск: Томский филиал СОАН СССР, 1984.-С. 122-131.

36. Китанин В.Ф. Износ и его влияние на эффективные и экономические показатели автотракторных двигателей в условиях эксплуатации. Пенза, 1994. - с. 60.

37. Китанин В.Ф., Уханов А.П., Гуськов Ю.В. Рекомендации по использованию топливных и смазочных материалов в сельскохозяйственном производстве. Пенза.: Приволжский Дом НТП, 1990. - 41 с.

38. Краснов К.С., Воробьев Н.К., Годнев И.Н. и др. Физическая химия. Строение вещества. Термодинамика, кн.1./ Под ред. К.С. Краснова. М.: Высш. шк., 1995.-512 с.

39. Крутов В. И., Исаев С.И., Кожинов И.А. и др. Техническая термодинамика/ Под ред. Крутова В. И. М.: Высш. шк., 1991 - 384 с.103

40. Курагина Т.И. Исследование содержания бенз(а)пирена в парах моторного масла // Тезисы докладов научно-практического семинара. Владимир, 1995.

41. Лашхи B.JI., Захарова H.H. Химия и технология топлив и масел, 1992.-№1-С. 37-40.

42. Лебедев Б.О. Теоретические основы процесса угара масла в дизелях и разработка мероприятий по его сокращению. Новосибирск, 1998.

43. Лапшин Н.П. и др. "Двигателестроение", 1982 № 11 - с. 55-57.

44. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М: Агропромиздат, 1991. - 208с.

45. Лосиков Б.В., Виппер А.Б., Виленкин A.B. Зарубежные методы испытаний моторных масел на двигателях. М: Химия, 1966. - 264 с.

46. Николаенко A.B., Шкрабак B.C., Салмин В.В., Китанин A.B. Экологические аспекты применения моторных масел и присадок в автотракторных ДВС// Сб. научн. трудов. С.-Петербургский ГАУ, 1996 - С. 101-108.

47. Николаенко A.B. Теория конструкция и расчет автотракторных двигателей. М: Колос, 1984. - 336 с.

48. Митин И.В. Снижение расхода масла на угар в автомобильных двигателях путем оптимизации его состава дисерт. на соиск. уч. степен. канд. тех. наук. -М.: 1987.

49. МельниковС.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.

50. Методика расчета концентрации в атмосфере воздуха вредных веществ атмосфере воздуха, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. -Л.: Гидрометиоиздат, 1987. 80 с.104

51. Мещерин Е.М., Назаров В.И., Нафтулин И.С. Современные методы исследования, прогнозирования и оптимизации эксплуатационных свойств моторных масел: Обзорн. инф. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. Вып.З. 64 с.

52. Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей. М.: 1997.

53. Новоселов A.A., Мельберт A.JL, Беседин C.JI. Основы инженерной экологии. Барнаул, Алтайский гос. Тех. Университет, 1993.

54. Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высш. шк., 1991.-480 с.

55. Определение суммарного содержания альдегидов в отработавших газах автотракторных двигателей. / Жегалин О.П. и др. М.: ЦНИИТЭИт-ракторосельхозмаш, 1976. - 40 с.

56. Петриченко P.M., Петриченко М.Р., Канищев А.Б. Трение и теплопередача в поршневых кольцах двигателей внутреннего сгорания: Справочное пособие. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1992. - 248 с.

57. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. М.: Химия, 1975. - 456 с.

58. Присадки к смазочным маслам: Сб. научн. тр. ВНИИ НП / Под ред. В.М. Школьникова. М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1981. Вып. 40. - 148 с.

59. Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М: Высшая школа, 1975. - 320 с.

60. Райков И.Я., Рытвинский Г.Н., Руковский К.С. Токсичность автомобильных двигателей. М.: 1976.105

61. Расход моторных масел в двигателях. Тематич. Обзор / Резников

62. B.Д., Кондратьев В.М. М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1983 - 52 с.

63. Рафалес-Ламарка Э.Э., Звонов В.А., Фурса В.В. Математическое планирование экспериментального исследования двигателей внутреннего сгорания // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков, 1972. - Вып 16.1. C.29-34.

64. Салова Т.Ю. Экологический мониторинг окружающей среды при эксплуатации автотракторной техники. Тверь, 1998. - 76с

65. Самойлов Н.Г., Игонин Е.И., Кашеваров O.A. Токсичность автотракторных двигателей и способы ее снижения. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1997.

66. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. -Л.: Недра, 1977.-27 с.

67. Токсические характеристики современных карбюраторных двигателей с высокими степенями сжатия / A.B. Дмитриевский и др. В кн.: Загрязнение воздуха в городе выхлопными газами автомобилей. - М.: НИИНавтопром, 1971. - С. 65-72

68. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Токсикология окиси углерода. М.: Медицина, 1980.-288 с.

69. Уменьшение токсического воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду / Богдасаров A.M., Муталибов A.A., Пьядичев Э.В. и др. Ташкент, 1987. - 119 с.

70. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха, Источники и контроль. -М: Мир, 1980. 539 с.

71. Устройства для снижения выброса токсичных веществ карбюраторных двигателей на переходных режимах / Дмитриевский A.B., Шатров Е.В., Каменев В.Ф. и др. М.: НИИНАВТОПРОМ, 1977. - 44 с.

72. Фалькович М.И., Евдокимов А.Ю., Попова H.H. и др. Химия и технология топлив и масел, 1984 - №8 - С. 20-21.

73. Фарафонтов М.Ф. Испытания ДВС. Установки и приборы. Челябинск, 1995.

74. Фукс И.Г., Евдокимов А.Ю., Лашхи В.Л., Сайдахмедов Ш.М. Экологические проблемы рационального использования смазочных материалов. -М.: Нефть и газ, 1993.

75. Чередниченко Г.И., Ройштетер Г.Б., Ступак П.М. Физико-химические и теплофизические свойства смазочных материалов. Л.: Химия, 1986. - 224 с.

76. Шилина А.И., Ванеева Л.В. Время жизни бенз(а)пирена в почве при многократном внесении его с частицами пыли //Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - С. 199-202.

77. Экологический словарь. М.: Конкорд Лтд., Экопром., 1993. - 202с.

78. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. М.: Транспорт, 1979. - 198 с.107

79. SAE. Techn. Pap. Ser- 1980-№800984.

80. SAE. Techn. Pap. Ser- 1988-№880635.

81. SAE. Techn. Pap. Ser- 1988-№881196.

82. SAE. Techn. Pap. Ser- 1987-№870341.

83. SAE. Techn. Pap. Ser- 1987-№870628.

84. SAE. Techn. Pap. Ser- 1989-№890622.

85. The influence of PAH emissions of lubricating oil on diesel particulate PAH emissions / Williams Paul T., Abbass Montadher K., Andrews Gordon E., Bartle Kaith D. // SAE Techn. Pap. Ser. 1989. - № 890825. - p. 1-9.

86. Umweltvertraglichkeit von Sumpf- und Verlustschmierung / Donkelaar P. Van // Triebol. und Schmierungtech. 1989. - 36, № 4. - p. 198-203.

87. Hagen D.F., Holiday G.M. The Effects of Engine Operating and Design Variables on Exhaust Emissions. SAE. Peper 486C, 1962. - 41p89.0rrin D.S., Colts B.S. "SAE Pereprints", 1970, No. 710141, p.19.

88. Diesel fuel quality effects on exhaust emissions / Weidmann K., Menrad H., Reders K., Hufcheson R.C. // SAE Techn. Pap. Ser. 1988. - № 881649. - p. 111.

89. A study of HC emissions from a spark ignition engine. The influence of fuel absorbed into cylinder lubricating oil film. Ishirawa Shizue, Takagi Yasuo. -"JSMF Int. J.". 1987. - 30. - № 260. - C. 310-317.

90. Cyclically resolved HC emissions from a spark ignition engine. Collings N„ Willey J. // SAE Techn. Pap. Ser. -1987. № 871691.

91. Warne T.M., Haider C.A. Lubrication Engineering. 1986. - 42. - № 2 -C. 97-103.

92. Lubricating oil affects diesel exhaust emissions. "Des. News". - 1980. -36. -№8, 24, 26.108

93. Daniel W.A. Engine Variable Effects on Exhaust Hydrocarbon Composition. SAE Peper 670124, 1968. - 17p

94. Correlation of smoke lovels with engine-lubricating-oil solids in metropolitan transit buses. Pellegrin Vincent D., Lowi Alvin // SAE Techn. Pap. Ser. -1987. -№ 872251 C. 1-10.

95. Hüls T.A., Meyers P.S. Spark Ignition Engine Operation and Design for Minimum Exhaust Emission. SAE Paper 660405,1966. 12p.

96. Fuilwara Tesmwire. Fucasawa Sheichi Growth and Combistere of Seist Percolates in the Exhaust of Diesel Enertere // SAE Techn. Pap. Ser. 1980. - № 800984 - 14.

97. Miyamoto Noboru, Nakazono Toru, Konno Mitsuru, Turagama Tadashi. "Nixon cicai gacci rombunsy, Trans. Jap. Soc. Mech. Eng.". 1984. - B50. - № 450. - C. 435-440.

98. Entwicklunosreserven des Verbrennungsmotors zur Schonung von Energie und Umwelt-Teil / Forster Joachim // Automobiltechn. Z. 1991. - 93. - № 6. - C. 342-343, 346-352.

99. The role of cooling water and lubricating oil temperatures on transient emissions during SI engine warm up / Andrews G.E., Harris J.R., Ounzain A. // 2 nd Int. Conf. New Dev. Powertrain and Chessis Eng., Strasburg. 14-16 June -1989.-C. 37-49.

100. Abgase im Otto- und Dieselmotor. Haepp Hans Josef. "Phys. Unserer Zeit". 1987. -18 - № 6. - 162-168.

101. Lundall Jack A fleet and oil company jointly develop a stratified-charge conversion engine and test it. "Fleet Owner". 1980. -75 № 1. - C. 63-65.

102. Health and safety aspects of lubricants. Eyres A.R. "Ind. Tribol.: Pract. Aspects Frict. Lubricat. and Wear". Amsterdam e. a. 1983. - C. 225-290.109

103. Reglitzky A. u. a. "Mineraloltechnik" 1980. - № 1. - 23 c.

104. Furuchama S., Hiruma M. "Lubric Eng.". 1982. - № 9. - 26 c.

105. Ito R. et al. "J. Soc. Automot. Inc. Jap.". 1980. - 34. - № 11. - C 1144-1150.

106. Hase Y. et al. "SAE Techn. Pap. Ser." -1981. № 810754. - 9 c.

107. Rumpf K.K. "Erdöl und Kohle", 1970 23, No. 11, S 736-741.

108. Kane E.D. "Automot. Eng." 1980. - № 10. - C. 37-46.111. "Oil-Zeitschrift-Mineralolwirtschaft". -1981. -19. -№ 1. C. 17-21.

109. Krause H. u. a. "Tribologie", Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg -New-York. 1982. -2. - C. 453-484.