Разработка окислительного нейтрализатора для дизельных двигателей

Из рис. 1 видно,что при  1,5 резкоувеличиваетсявыброс оксидауглерода иуглеводородов,при  1,5 повышаетсясодержаниев отработанныхгазах оксидаазота.

Рекомендациипо ликвидацииисточниковзагрязнения.

По рис. 1 можносказать, чтодвигательработает экологическичище при = 1,5. Такую топливнуюсмесь на всехрежимах работыприготовитьпри помощикарбюраторапрактическиневозможно.Электроннаясистема впрыскатоплива позволяетнаиболее точнодозироватьподачу топливана заданномрежиме работыдвигателя, азначит, снижаеттоксичностьотработавшихгазов. В отработанныхгазах автомобилейсодержитсябольшое количествовредных веществ.Анализ воздухав кабинахтранспортныхсредств показал,что концентрацияокиси углеродав кабинах грузовыхавтомобилейможет превышатьпредельнодопустимыенормы. В первуюочередь воздействиютоксическихсоставляющихотработанныхгазов подвергаетсяводитель автомобиля.Для многихкрупных городовхарактернопревышениепредельнодопустимойконцентрацииоксида углеродав 20 – 30 раз, с чемврачи связываютвысокую смертностьот инфарктамиокарда.

Зависимостьзаболеванийсердечно-сосудистой

системы отсодержаниявредных веществв воздухе

Таблица 6.1

Заболевание	Вредныевещества, %
	СО	NxOy	N2	SO2
Инфарктмиокарда	32,8	3	0,8	6,8
Гипертоническаяболезнь	28,3	5,6	2,3	4,2
Сердечно-сосудистаянедостаточность	12,2	10,1	15,3	15,0
Ишемическаяболезнь сердца	20,7	13,4	1,2	8,2

Поступающиев атмосферуоксиды азотасохраняютсяв течении 3-4 дней.В результатефотохимическихреакций к солнечномусвету оксидаазота образуетсядиоксид азотаNO₂,который вместес углеводородамиявляется причинойобразованиятоксическихтуманов, называемыхсмогами. ВыбросыCO₂являютсяпричиной выпадениясернокислотныхосадков, способствующихзакислениюпочвы и воды.Содержаниеуглекислогогаза воздухене нормируется.ПродолжительностьсуществованияCO₂в атмосфере4 года. Возрастаниеконцентрацииокиси углеродаопасно возникновением парниковогоэффекта, которыйприводит квозрастаниютемпературывоздуха у поверхностиземли.

Сейчас наЗемле эксплуатируетсяоколо 900 млн.автомобилей,а к 2004 г. ожидаетсяувеличениеих числа до 1млрд. 200 млн.

В настоящеевремя на долютранспортаприходитсябольше половинывсех вредныхвыбросов вокружающуюсреду, которыеявляются главнымисточникомзагрязненияатмосферы,особенно вкрупных городах.В среднем припробеге 15 тыс.км за год каждыйавтомобильсжигает 2 т топливаи около 26-30 т воздуха,в том числе 4,5т кислорода,что в 50 раз большепотребностейчеловека. Приэтом автомобильвыбрасываетв атмосферу(кг/год): угарногогаза – 700, диоксидаазота – 40, несгоревшихуглеводородов– 230 и твердыхвеществ – 2 –5. Кроме того,выбрасываетсямного соединенийсвинца из-запримененияв большинствесвоем этилированногобензина. Наблюденияпоказали, чтов домах, расположенныхрядом с большойдорогой (до 10м), жители болеютраком в 3 – 4 разачаще, чем в домахудалённых отдороги на расстояние50 м. Вместе с темтранспортотравляет дажеводоёмы, почвуи растения.

Для сокращениявредного влияниятранспорта на природупроводятсяработы по следующимнаправлениям.

1. В автотранспортеприменяютменее токсичныедизельныедвигатели,сжиженныйприродный гази специальныедобавки в бензин(водород, метанол,и высшие спирты).Использованиегаза позволитснизить в выхлопесодержаниевредных веществдо 40% (оксидовазота, углерода,сажи).

2. Бензиноводородноетопливо (содержаниеводорода 12%) должнозаменитьэтилированныйбензин, приэтом экономичностьдвигателейповысится на20%, расход топливаснизится на40%.

3. В ближайшейперспективепредполагаетсяиспользованиеидеальноговодородноготоплива.

6.2 Нормированиезагрязненияатмосферноговоздуха

Предельнодопустимаяконцентрация(ПДК) – максимальнаяконцентрацияпримеси в атмосфере,отнесённаяк определенномувремени осреднения,которая припериодическомвоздействииили на протяжениивсей жизничеловека неоказывает нанег вредноговоздействия,включая отдаленныепоследствия,и на окружающуюсреду в целом.

Эта величинаобоснованаклиническимии санитарно-гигиеническимиисследованиями;носит законодательныйхарактер.

В России, какправило, ПДКсоответствуетсамым низкимзначениям,которые рекомендованы Всемирнойорганизациейздравоохранения(ВОЗ ). Устанавливаютсядва значениянорматива:максимальнаяразовая в пределах20-30 мин и среднесуточная величина ПДК:NO₂– 0,085 (0,40); SO₃– 0,30(0,005); Cl – 0,100 (0,030); CO – 3,0 (1,0);сажа – 0,150(0,050) мг/м³.

Максимальнаяразовая величинаПДК на должнадопускатьнеприятныхрефлекторныхреакций человеческогоорганизма(насморк, ощущениезапаха и др.),а среднесуточная - токсичного,канцерогенноговоздействия.

Для регулированиявыбросов вредныхвеществ в биосферуиспользуютсяиндивидуальные для каждоговещества ипредприятиянормы предельнодопустимыхвыбросов (ПДВ),которые учитываютколичествоисточников,высоту расположенияих, распределениевыбросов вовремени ипространствеи другие факторы.

Предельнодопустимыевыбросы– предельноеколичествовредного вещества,разрешаемое к выбросу отданного источника,которое несоздает приземнуюконцентрацию,опасную длялюдей, животногои растительногомира.

По вопросамохраны атмосферноговоздуха предприятияоформляютстатическуюотчётностьпо форме 2-ТППСУ.

6.3 Способыочистки газовыхвыбросов ватмосферу

Абсорбционныйспособ очисткигазов, осуществляемыйв установках-абсорберах,наиболее прости с высокойстепенью очистки,однако требуетгромоздкогооборудованияи очистки поглощающейжидкости. Основанна химическихреакциях междугазом. Напримерсернистымангидридом,и поглощающейсуспензией(щёлочной раствор:известняк,аммиак, известь).При этом способена поверхностьтвердого пористоготела адсорбентаосаждаютсягазообразныевредные примеси(адсорбат). Последниемогут бытьизвлечены спомощью десорбциипри нагреванииводянным паром.

Способ окислениягорючих углеродистыхвредных веществв воздухе заключаетсяв сжигании впламени и образованииСО₂ иводы, способтермическогоокисления –в подогревеи подаче в огневуюгорелку.

Каталитическоеокисление сиспользованиемтвердых катализаторовзаключаетсяв том, что сернистыйангидрид проходитчерез катализаторв виде марганцевыхсоставов илисерной кислоты.

Для очисткигазов методомкатализа сиспользованиемреакций восстановленияи разложения применяютвосстановители(водород, аммиак,углеводороды,монооксидуглерода).Нейтрализацияоксидов азотаNO_хдостигаетсяприменениемметана с последующимиспользованиемоксида алюминиядля нейтрализациина втором этапеобразующегосямонооксидауглерода.

Для очисткиот CO иNO_хотработанныхгазов дизельныхавтомобилейприменяетсяаналогичныйметод, напримердля работающихв карьерахавтосамосваловБелАЗ-540А. Каталитическийспособ заключаетсяв разложенииозона серебрянно-пиролюзитовымкатализатором.Перспективенсорбционно-каталитическийспособ очисткиот особо токсическихвеществ притемпературахниже температурыкатализа.Адсорбционно-окислительныйспособ такжепредставляетсяперспективным.Он заключаетсяв физическойадсорбции малыхколичестввредных компонентовс последующимвыдуваниемадсорбированноговещества специальнымпотоком газав реактортермокаталитическогодожигания.

В крупныхгородах дляснижения вредноговлияния загрязнениявоздуха начеловека применяютсяспециальныеградостроительныемероприятия:зональнуюзастройку жилыхмассивов, когдаблизко к дорогерасполагаютсянизкие здания,затем – высокиеи под их защитой– детские илечебные учреждения;транспортныеразвязки безпересечений,озеленений.

членов этогоштаба к зонечрезвычайнойситуации иобратно, организациейразмещения,питания, оплатытруда, материально-техническогообеспечения,медицинскойпомощи и другихвидов их деятельностив чрезвычайныхситуациях.

Участникиликвидациичрезвычайныхситуаций отобщественныхобъединенийдолжны иметьсоответствующуюподготовку,подтвержденнуюв аттестационномпорядке.

Статья 19.Обязанностиграждан РФ вобласти защитынаселения итерриторийот чрезвычайныхситуаций.

Работникисоответствующихпредприятийобязаны соблюдатьтехнику безопасностипри эксплуатации,техническомобслуживаниии ремонте машин,не допускатьнарушенийпроизводственнойи технологическойдисциплины,требованийэкологическойбезопасности,которые могутпривести квозникновениючрезвычайнойситуации.

При необходимостиоказыватьсодействиев проведенииаварийно-спасательныхработ.

Содержание

Введение. Техническоезадание. Токсичность,влияние еена человека.Допустимыенормы по отработавшимгазам. Анализтоксичностии требованияпо ГОСТ 14846 согласноЕвростандарту. Токсичностьи влияние наорганизмчеловекаотработавшихгазов. Выбросыи соответствующиесистемы контролядвигателей. Анализспособовнейтрализациивредных веществвыпускныхгазов. 3.1Нейтрализациявыпускныхгазов 3.1.1 Термическийнейтрализатор Каталитическийокислительныйнейтрализатор Жидкостныекатализаторы Каталитическийнейтрализатор 3.2Способы сниженияоксидов азота СистемаокислительногонейтрализатораNOx. Схема ипринцип работыокислительногонейтрализатора Расчетпотребляемыхкомпонентовдля работыокислительногонейтрализатора Технологическиерасчеты. 4.3.1 Расчёттопливногонасоса 4.3.2 Расчётфорсунки 4.3.3 Подборёмкости длямочевины 4.3.4 Расчёт напрочностьпружины Технико-экологическиепоказатели 5.1 Экономическиезатраты насистему окислительногонейтрализатора 5.1.1 Определениепрямых эксплуатационныхзатрат Безопасностьжизнедеятельности Источникизагрязненияи разрушенияэкосистем Нормированиезагрязненияатмосферноговоздуха Способыочистки газовыхвыбросов ватмосферу Литература Приложения

Стр.

Введение

В настоящеевремя Россияостается вчисле ограниченногокруга мировыхпроизводителей,имеющих развитуюдизелестроительнуюпромышленность,призваннуюобеспечитьэкономическую,энергетическую,транспортнуюи обороннуюбезопасностьстраны. Исходяиз положений«Основныхнаправленийгосударственнойполитики развитияавтомобильнойпромышленностиРоссии на периоддо 2005 года», утвержденныхпостановлениемправительстваРФ № 0286 от __ марта1999 года и «Концепцииразвития автопромадо 2010», котораябыла одобрена21 марта 2002 года,дизелестроительнаяобласть в этихдокументахвключена вперечень приоритетныхотраслейпромышленности,а производстводвигателейрассматриваетсяне только спозиции ихприменениякак автомобильныхкомпонентов,но и как самостоятельногопродукта дляиспользованияв самых различныхцелях, гдеобеспечиваетсявыполнениепрогрессивных,техническихтребований,прежде всегопо экологии,топливнойэкономичности,надежности.

Значительнойчастью отечественногодизелестроенияявляется производстводвигателейОАО «КАМАЗ».С момента пусказавода произведенооколо 2,63 миллионадвигателей.При этом, начинаяс 2001 года, всегрузовики,сходящие сглавного сборочногоконвейераавтозавода,оснащаютсядизелями толькоуровня EVRO1 и EVRO 2. На ихбазе камскиемоторостроителисоздают десяткимодификацийдвигателей. При этом акцентируетсявнимание нанеобходимостиразработкии производствановейших конструкцийи созданиемощностей повыпуску отдельныхкомпонентовдвигателейи их систем,которые невыпускалисьраньше илипроизводилисьв недостаточныхколичествах.В первую очередьэто касаетсятурбокомпрессорови теплообменниковохлаждениянадувочноговоздуха, топливнойаппаратурыс повышеннойэнергией впрыска,электронныхсистем регулированияподачи топлива,нейтрализаторовотработавшихгазов и другихсистем снижениявыбросов вредныхвеществ.

Еще в начале1995 года руководством «КАМАЗа» былопринято решениеоб ускоренииразработоки внедрениев производстводизелей мировогоуровня поэкологическимпоказателям.Коренная модернизациядвигателей«КАМАЗ» завершилсяв сентябре 1995года сертификациейтрех моделейна соответствиетребованиямEVRO 1 – 740.20—260 ,740.21—240 и 740,11—240 ,

Наиболееперспективнымдля примененияв составемодернизированныхтранспортныхавтомобилейстал дизель«КАМАЗ-740» сноминальноймощностью 260л/с при частотевращения коленчатоговала 2200 об/мини максимальнымкрутящим моментом110 кг*м. Этоттурбонаддувнойдвигатель спромежуточнымохлаждениемнаддувочноговоздуха являетсяпродуктомглубокой модернизациипрежних моторовс разунификациейблизкой к 100процентам. Еготехнико-экономическиепоказателинаходятся науровне мировыханалогов, чтоподтвержденокак стендовыми,так и лабораторно– дорожнымии эксплутационнымииспытаниямиавтомобилей.

Именно поэтомуэтот дизельбыл выбран дляпервоочереднойдоводки дотребованийправил № 49 – 02 В(EVRO – 2) . Двигательпрошел всенеобходимыеиспытания ибыл сертифицированна соответствиетребованиямEVRO – 2 .

Для этогопотребовалосьвнести серьезныеконструктивныеизменения втопливоподающуюаппаратуру,газораспределительныймеханизм, головкуцилиндров,цилиндропоршневуюгруппу и в системугазотурбинногонаддува. Кромеэтого былапроведенанеобходимаяоптимизациясистем охлаждениядвигателя ,охлаждениенадувочноговоздуха , впускаи очистки воздуха, выхлопа отработавшихгазов .

В последнеедесятилетиеведутся исследованияпо снижениювредных примесейДВС в атмосферу.Одним из лучшихвариантовиспользованияв современнойпрактике являютсяследующиеспособы снижениявыбросов оксидовазота:

а) использованиеводно – топливнойэмульсии

б) применениеметанола вкачестве добавок

( для бензиновыхдвигателей)

в) использованиекаталитическихконвертеров

г) понижениестепени сжатия

д) применениеокислительногонейтрализатора

е) снижениемаксимальнойтемпературысгорания.

Наиболееперспективными с лучшим эффектомможно использоватьокислительныйкатализатор,подобные исследованияуже проводилисьв таких странахкак Германияи Америка. Средиотечественноготранспортаодним из массовыхиспользуемыхавтомобилейявляется «КАМАЗ»,который требуетопределенноймодернизациидля снижениявыбросов оксидовазота.

1.Техническоезадание

Спроектироватьсистему посокращениювыбросов диоксидаазота согласнотребованиямевропейскихи отечественныхстандартовдля повышенияэкологическихсвойств двигателя.Выполнитьзадание напримере двигателяКамАЗ – 740.

Таблица1.1

КраткаяхарактеристикаКамАЗовскогодвигателя.

Двигатель : дизельныйс воспламенениемот сжатия Тип Номинальнаямощность квт( л.с ) 176(240)
Частотавращенияколенчатоговала при номинальноймощности об/мин.	2200
Расположениеи число цилиндров	V – образное, 8
Диаметрцилиндра иход поршня ,мм	120/120
Рабочийобъем , л	10,85
Степеньсжатия	16
Максимальныйкрутящийсямомент Н*м (кгс*м)	833(85)
Количествопотребляемоготоплива , л/100км	25

Таблица1.2

Концентрациятоксичныхвеществ в выпускных

газахдвигателяКамАЗ-740

Тип двигателя	СНмил-1	СО, %	NOxмлн-1	Сажаг/м3
Двигательс принудительнымвоспламенением	100- 3500	0,2-6	400- 4500	0,05
Дизелис нераздельнымикамерами сгорания	50- 1000	0,05-0,3	200- 2000	0,1-0,3
Дизелис раздельнымикамерами сгорания	50- 300	0,03-0,05	200- 1000	0,1-0,15

Отечественныеавтомобилис дизельнымидвигателямимогут использоватьпо дорогамевропейскихстран, так какконцентрацияотработавшихвеществ в выпускныхгазах превышаетдопустимыенормы согласнотребованиямЕвро-1, Евро-2 ит.д. Одним изкомпонентовотработавшихвеществ являетсядиоксид азота.В отечественнойпрактике неоказалосьособого вниманияна нормированиеоксидов азотав отработавшихгазах. Огромноеколичествогрузовогоавтотранспортаоснащено двигателямизаводов ЯМЗи КамАЗ, из-заневыполненноготребованиястандартовна выброс отравляющихвеществ вотработавшихгазах отечественныйавтопарк несётбольшие экономическиепотери приперевозкегрузов по странамЕвропы. Длявыполненияэтих требованийприменяютсяследующиесистемы очисткии уменьшениявыбросов оксидовазота:

1. Использованиеводно-топливнойэмульсии

2. Применениеметанола вкачестве добавок(для бензиновыхдвигателей)

3. Использованиекаталитическихконвертеров

4. Понижениестепени сжатия

5. Применениеокислительногонейтрализатора

6. Снижениемаксимальнойтемпературысгорания

Нами применяетсяспособ по снижениюдиоксида азотана основеиспользованиякаталитическогоконвертера.В основе этогоспособа лежитосуществлениекаталитическихсвойств порасщеплениюоксидов азота.

2.Токсичность, влияние начеловека идопустимыенормы по отработавшимгазам

2.1 Анализтоксичностии требованияпо ГОСТ 14846 Евро1 , Евро 2 , Евро3 , Евро 4

Токсичностьюявляется ядовитость, способностьнекоторыххимическихэлементов ,соединенийи биогенныхвеществ оказыватьвредное воздействиена организм человека , растений, животных.

Задача снижениявыбросов вредныхвеществ автомобилярешается какпутем совершенствованияпроцессовсгорания дизельноготоплива в двигателе, так и за счетустранениявредных частицвыброса благодаряприменениямочевины имногоступенчатогокатализатора.При применениекаталитическихпреобразователей– нейтрализатороввесь объемотработавшегогаза проходитчерез нейтрализатор, который выполняетследующиефункции : дожиганиевследствиечего сокращаетсяколичествоCH и CO ;каталитическоеокисление (платина , палладий) при t 480 ⁰С , в результатечего вредныепримеси превращаютсяв H₂ O( пар ) и СО₂ . Вряде схемкаталитическиепреобразователиобъединяютсяс системойподачи воздухав выхлопнойколлектор , чтоулучшает качествоочистки . ПрипреобразованииCH и СО нейтрализаторназываетсядвухступенчатым. При дополнительномвоздействиина NO_х (сиспользованиемкатализаторана основе соединенийрадия ) . Это соединениеразлагаетсяна кислороди азот . Такиенейтрализаторыназываются3^х ступенчатымии практическиобеспечиваютбезвредныйсостав отработавшихгазов . ПреобразованиеNO_х возможнотолько в томслучае , еслисостав рабочейсмеси регулируется.

Современныенормы токсичностиотработавших газов автомобилей.

Таблица.

ПравилаЕЭС	Годвведения	Содержаниев выхлопе , г/кВт ч
		NOх	СО	СН	Твердыечастицы
ECRR49.00	1982	18	14	3,5	Нерегламентировано
Evro 0	1988	14,4	11,2	2,5	тоже
Evro 1	1993	8,0	4,5	1,1	0,36
Evro 2	1996	7,0	4,0	1,1	0,15
Evro 3	2000	5,0	2,0	0,6	0,10
Evro 4	2004	3,5	1,8	0,5	0,09

Практикойустановлено, что за последниегоды , отечественнаяавтомобильнаяпромышленностьвыпускающаягрузовые автомобили, не по какимевропейскимстандартамне допускаетвъезд на территориюгородов большегрузноготранспорта.Отсутствиедостаточнойнормативнойбазы , низкийэффект экономическогомеханизмауправлениеохраной окружающейсреды на транспорте.В 1992г. Россияприсоединиласьк международномусоглашениюпо экологическимтребованиямПравил ЕЭК ООН.Это создалоправовую основудля того , чтобытребовать отпромышленностиих выполнения, а также дляразработкитранспортногозаконодательства. Но одних законодательныхактов недостаточно.Дело в том , чтоизготовляемаяв России автомобильнаятехника несоответствуетПравилам ЕЭКпо техническомууровню и преждевсего по топливнойэкономичностии экологическимпоказателям.На сегодняшнийдень в страныближнего идальнего зарубежьякак Латвия ,Эстония , Литваотечественныегрузовики невыпускают запределы государственнойграницы , потой простойпричине несоответствованиянормам ЕЭС. Навнутреннемрынке нашастрана теряетдо 76 % оборотныхденежных средствиз – за плохихпоказателейдвигателейотечественныхавтомобилей( шумности , дымности, загазованности).

2.2.Токсичностьи влияние наорганизм человека отработавшихгазов.

По воздействиюна организмчеловека компонентовотработавшихгазов подразделяютсяна : 1.Токсичные– оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды.

2.Канцерогенные– бензапирен.

3.Раздражающегодействия –оксиды серы, углеводороды.

Влияние извсех перечисленныхкомпонентовотработанныхгазов на организмчеловека зависитот их концентрациив атмосфереи продолжительностивоздействия. Оксид углерода– газ без цветаи запаха . Привдыхании проникаетв кровь и образуеткомплекс соединенийс гемоглобином.Оксид углеродареагирует сгемоглобиномв 30 раз быстрее, чем с кислородом, что приводитк развитиюкислороднойнедостаточности.Признакомявляется нарушениецентральнойнервной системы, поражениедыхательнойсистемы , снижениеостроты зрения. Увеличениесреднесуточнойконцентрацииспособствуетвозрастаниюсмертностилиц с сердечно– сосудистымизаболеваниями. Оксид углеродав воздухе взависимостиот степениконцентрациивызывает : слабоеотравлениечерез 1ч ( С = 0,05 об.% ) , потерю сознаниячерез нескольковдохов ( С = 1 об.%).

Оксид азота– смесь различныхоксидов : NO₂ , N₂O₃ , N₂O₄ . НаибольшуюопасностьпредставляетNO₂ . Воздействиеоксидов азотана человекаприводит кнарушенияфункций легкихи бронхов .Воздействиюоксидов азотав большей степенидети и взрослые, страдающиесердечно –сосудистымизаболеваниями. В воздухе оксидыазота в зависимостиот концентрациивызывают :раздраженияслизистыхоболочек носаи глаз С = 0,001 об.% , начало кислородногоголодания С= 0,001 об. % , отек легкихС = 0,008 об. % .

Сернистыйангидрид –бесцветныйгаз с резкимзапахом , хорошорастворим вводе , образуясернистуюкислоту . Длительноевоздействиенизких концентрацийувеличиваетсмертностьот сердечно– сосудистыхзаболеваний,способствуетвозникновениюбронхитов ,астмы . В воздухев зависимостиот степениконцентрациивызывает :раздражениеслизистойоболочки глаз, кашель С = 0,001 об.% , раздражениеслизистойоболочки горлаС = 0,002 об. %

Бензапирен– полициклическийи ароматическийуглеводород. Попадая в организмчеловека ПАУпостепеннонакапливаетсядо критическойконцентрациии стимулируетобразованиезлокачественныхопухолей .

Соединениесвинца появляютсяв отработавшихгазах в случаеприменениятетраэтилсвинца. Свинец способеннакапливатьсяв организме, попадая черездыхательныепути , с пищейи через кожу. Поражая центральнуюнервную системуи кровеносныеорганы .

В таблицепредставленосодержаниевредных веществв отработавшихгазах дизелейи бензиновыхдвигателей.

Таблица.

Вредноевещество ОГ	СодержаниеОГДВС
	Дизели	Бензиновые
Оксидуглерода	0,005 –0,5 об. %	0,25 – 10 об. %
Оксидазота	0,004 –0,5 об. %	0,01 –0,8об. %
Сернистыйангидрид	0,003 –0,05об. %	-----------------
Бензапирен	до 10 мкг/м3	до 20 мкг/м3
Соединениесвинца	--------------------------	Выбрасываетсядо 85 % соединенийсвинца

Предельнодопустимыеконцентрациизагрязняющихвеществ в атмосференаселенныхпунктов установленныеэкспирическимпутем , регламентированысписком Министерствомздравоохраненияот 7мая 1996г. всоответствиис которымиустановленыкласс токсичностивещества допустимыемаксимальнаяразовая исреднесуточнаяконцентрацияпримесей . Этиконцентрацииобосновываютсяклиническимии санитарно– гигиеническимиисследованиямии носят законодательныйхарактер .

Таблица.

Предельнодопустимыеконцентрациинекоторыхвеществ , поступающихв атмосферу, мг\м³ .

Вещество	Максимальнаяразовая	Средняясуточная
Диоксидазота	0,085	0,04
Аммиак	0,20	0,04
Сажа( копать )	0,15	0,05
Оксидуглерода	3,0	1,0
Сернистыйангидрид	0,03	0,005
Фосфорныйангидрид	0,15	0,05
Хлор	0,01	0,03
Пыль	0,15– 0,5	0,05 –0,15

Если в атмосферномвоздухе одновременноприсутствуетнескольковеществ , обладающихэффектом суммации, то их суммарнаяконцентрацияне должна превышатьединицы прирасчете поформуле : С₁ + С₂__ + … + Сп__

ПДК₁ ПДК₂ ПДКп

где С₁ , С₂,…С_п - фактическиеконцентрациивредных веществв атмосферномвоздухе. ПДК₁, ПДК₂ , … ПДК_п– предельнодопустимыеконцентрациивредных веществв атмосферномвоздухе .

2.3Выбросы исоответствующиесистемы контролядвигателей.

Низкийтехническийуровень отечественныхавтомобилейи эксплуатацию, не соответствующуютребованиямнациональныхстандартов, подтвердилирезультатыоперации «Чистыйвоздух», проведеннойв 2000г. Практическиво всех субъектахРФ отмечено, что доля автомобилей, эксплуатируемыхс повышениемдействующихнормативовпо токсичностии дымности всреднем составляет20 – 25 % и в отдельныхрегионах страныдостигает 40 %.

Основнымипричинамисложной экологическойобстановкиявляется :

- отсутствиенадлежащегоконтроля напредприятияхза соблюдением

нормативовгосударственныхстандартовпо токсичностии дымности

отработавшихгазов транспортныхсредств,

• слабый контрольза качествомреализуемогомоторноготоплива,

• вьезд натерриториюгородов больщегрузноготранспорта

• отсутствиедостаточнойнормативнойбазы, низкийэффект экономическогомеханизмауправленияохраной окружающейсреды на транспорте.

В 1992 г. Россияприсоединиласьк международномуСоглащениюпо экологическимтребованиямПравил ЕЭК ООН.Это создалоправовую основудля того, чтобытребовать отпромышленностиих выполнение,а также дляразработкитранспортногозаконодательства.Но одних законодательныхактов недостаточно.Дело в том, чтоизготавляемаяв России автомобильнаятехника несоответствуетПравилам ЕЭКпо техническомууровню и преждевсего по топливнойэкономичностии экологическимпоказателям.На сегоднешнийдень в страныближнего (Латвия,Эстония, Литва)и дальногозарубежьяотечественныегрузовики невыпускают попричине несоответствованиянормам ЕЭС. Навнутреннемрынке нашастрана теряетдо 76% оборотныхсредств из-заплохих показателейдвигателейотечественныхавтомобилей(шумности, дымности,загозованности)

Для проведенияизмеренийконтроля двигателяприменяетсяприбор , работающийпо принципупросвечиванияотработавшихгазов которыеназываютсядымомерами.Прибор подключаетсяк выпускнойсистеме автомобиляи нажатиемпедали подачитоплива установитьмаксимальнуючастоту вращениявала дизеля. Продолжительностьработы на данномрежиме должнаобеспечиватьтемпературуотработавшихгазов , входящихв прибор , соответствующуютребованияминструкциипо эксплуатацииприбора . Послеэтого отпуститьпедаль . Измерениена режиме свободногоускоренияпроизводитсяпри 10 – кратномповторениицикла частотывращения валадизеля от минимальнойдо максимальнойбыстрым , ноплавным нажатиемпедали подачитоплива доупора с интерваломне более 15с . Замерпоказателейследует производитьпри последнихчетырех циклахпо максимальномуотклонениюстрелки прибора. За результатизмерениядымности принимаютсреднее арифметическоезначение почетырем циклам. Измерениясчитают точными, если разностьв показанияхдымности последнихчетырех цикловне превышает6 единиц по шкалеприбора . Измерениена режимемаксимальнойчастоты вращенияследует производитьпри стабилизациипоказанийприбора ( размахколебанийстрелки приборане должна превышать6 единиц измеренияпо шкале прибора) не позднеечем через 60спосле измерений. За результатизмеренияследует приниматьсреднее арифметическоезначение открайних значенийдиапазонадопустимыхколебаний .Измерениедымности уавтомобиляс раздельнойвыпускнойсистемой следуетпроводить вкаждой из выпускныхтруб отдельно. Оценку дымностипроводят помаксимальномузначению . Колебаниестрелки приборане должно превышать_{_}+ 3 % от всейшкалы прибора. За результатизмеренияследует приниматьсреднее арифметическоезначение ,определенноепо крайнимпоказателям. У отечественныхдвигателейвредные веществанаходящиесяв отработавшихгазах , можнопросмотретьв следующемвиде.

Таблица.

Удельноесодержаниевредных веществв отработавшихгазах.

Вещества	Вг(квт*ч)		В% пообъему
	четырехтактныедизели	двухтактныедизели	дизели
Окисьуглерода	4,0– 5,5	11	менее0,2
Окислыазота	12- 19	19	0,25
Углеводороды	2,0– 4,0	8,0	менее0,01
Альдегиды	0,14– 0,2	0,34	0,002
Сернистыйангидрид	0,95	1,0	0,03
Сажа	1,4– 2,0	1,22	0,25

3. Анализспособовнейтрализациивредных веществвыпускных газов

3.1. Нейтрализациявыпускных газов

Сниженияуровня выбросовтоксическихвеществ с выпускнымигазами двигателейможно достичьвоздействиемна рабочийпроцесс с цельюуменьшенияобразованияэтих веществв процессесгорания,оборудованиемдвигателясистемаминейтрализациивыпускных газови применениемтоплив, в продуктахсгорания которыхсодержитсяменьше токсичныхвеществ. Приоценке эффективностиперечисленныхспособов исходятиз стремленияполучить выбросытоксическихвеществ в допустимыхпределах безущерба длямощности и экономичностидвигателя приминимальномудорожаниисиловой установкис двигателем.

Степеньнейтрализацииоцениваетсяотношением:

(3.1)

где

m_Т.В.Вх.-концентрациятоксичныхвеществ навходе;

m_{Т.В.Вых.}- концентрациятоксичныхвеществ навыходе;

Степеньнейтрализациитоксическихвеществ – этоотношениеразности концентрациитоксичныхкомпонентовна входе внейтрализатори на выходе изнего к их концентрациина входе.

Применяемыев настоящеевремя способывоздействияна рабочийпроцесс дляснижения токсичностидвигателяприводят, какправило, к уменьшениюего мощностии к увеличениюрасхода топливаи кроме тогов двигателяхс

принудительнымвоспламенением не обеспечиваютпока допустимогоуровня токсичности.Поэтому установкис двигателямиоборудуютсясистемаминейтрализации,в которыхпредусматриваетсяснижение концентрациитоксическихвеществ воздействиемна рабочийпроцесс и применениемустройств длянейтрализациии очистке газовв выпускномтрубопроводе-нейтрализаторови очистителей.Системаминейтрализациивыпускных газовоборудуютсявсе современные автомобильныебензиновыедвигатели спринудительнымвоспламенением,автомобильныедизели – тольков условияхэксплуатациис недостаточнымвоздухообменом.

В термическихи каталическихнейтрализаторахпроисходятхимическиереакции в результатечего уменьшаетсяконцентрациягазовых компонентовтоксическихвеществ. Механическиеи водяные очистителиприменяютсядля очисткивыпускных газовот механическихчастиц (сажи)и капелек масла. Последнееиспользуетсяредко.

3.1.1. Термическийнейтрализатор

Термическийнейтрализаторпредставляетсобой камерусгорания, котораяразмещаетсяв выпускномтракте двигателядля дожиганияпродуктовнеполногосгорания топлива– СН и СО. Он можетустанавливатьсяна месте выпускноготрубопроводаи выполнятьего функции.Реакции окисленияСО и СН протекаютдостаточнобыстро притемпературесвыше 830⁰С ипри наличиив зоне реакциинесвязногокислорода.Термическиенейтрализаторыприменяются на двигателяхс принудительнымвоспламенением.Термическиенейтрализаторымало эффективнына режимаххолостого ходаи малых нагрузках,т.к. t выпускныхгазов недостаточновысокая и реакцияпротекаетмедленно.

3.1.2. Каталитические,окислительныенейтрализаторы

В каталитических,окислительныхнейтрализаторах(при наличииизбыточногокислорода ввыпускныхгазах) с катализаторамииз благородныхметаллов –платины, палладия,платины и родия– достаточновысокая скоростьокисления СОи СН обеспечиваетсяпри сравнительноневысоких t,значительноменьше, чем втермическомнейтрализаторе.Окись углеродаокисляетсяСО₂ при 250-300⁰С,углеводороды,бензпирен,альдегиды при400-450⁰С при этому выпускныхгазов почтипропадаетнеприятныйзапах При t 580⁰Cсгорает сажа.Для увеличенияповерхностиконтакта сгазами катализаторнаноситсятонким слоемна поверхностьносителя изкремнеземаили глиноземав виде шариков.

Р

исунок 3.1.

Комбинированныйкатализаторнейтрализаторс шариковымносителем.

1- Лопатки 2- пробка 3- камеравостановленияNO_x 4- подводдополнительноговоздуха 5- камераокисления СНи СО

В случаеприменениятермическогоили окислительногонейтрализаторавыбросы СН иСО удаетсяснизить доустановленныхнорм. Концентрацияоксидов азотане изменяетсяили изменяетсяочень мало. Дляуменьшенияконцентрацииоксидов азотав системах сокислительныминейтрализаторамиприменяетсярециркуляциявыпускныхгазов. С этойцелью выпускныегазы в количестведо 10% объема свежегозаряда отбираетсяиз выпускноготрубопровода,охлаждаетсяи направляетсяво впускнуюсистему.

3.1.3. Жидкостныекатализаторы

В данномспособе отработавшиегазы проходятчерез слойжидкости вкоторой взависимости от её составасвязываютсяили растворяютсятоксичныекомпаненты.Жидкостныекатализаторыглавным образомпоглащаютальдегиды,частично окисиазота и улавливаютсажу. Процессосуществляетсяпри сравнительнонизкой температуре40-80⁰С. Посколькув таких нейтрализаторахнейтрализацияокислов азотаограниченпоприменениютолько на дизелях,чаще всегоиспользуютсякомбинациис др. системаминейтрализации.При прохожденииотработавшихгазов через жидкостнуюсреду создаетсясопративлениена выпуске,которое сокращяетподачу свежегозаряда и сокращаетмомент проветриваниякамеры сгоранияот остаточныхгазов. Тем самымэффективностьдо 10%.

4. Каталитическиенейтрализатры

Каталитическиенейтрализаторыс восстановительнойсредой используютв системах дляуменьшениявыбросов оксидовазота. ВосстановлениеNO с образованиемN₂становитсявозможным приналичии достаточновысокого содержанияСО в выпускныхгазах:

2NO + 2CO N₂+2CO₂

При в выпускныхгазах содержитсяводород поэтомувозможна реакцияс образованиемаммиака:

2NO+5H₂ 2NH₃+2H₂O

В каталитическомнейтрализаторе с катализаторомиз благородныхметаллов можноснизить выбросывсех трех токсичныхгазовых составляющих– СН, СО и NO_x нолишь при условии, что составгорючей смесиотличаетсяот стехиометрического(при неболее чем на1%. Такие нейтрализаторыназываютсятрехкомпонентными.Наилучшиерезультатыс платиновымикатализаторами.

В

озможнытакже комбинациитермическогонейтрализатора с католитическимв двух вариантах:1) первым устанавливаетсякаталитическийдля нейтрализацииNOx , а вторым термическийдля дожиганияСН и СО рис3.2

2

)первым устанавливаетсятермический,а вторым окислительныйкатолитическийдля дожиганияСН и СО. Дополнительныйвоздух дляокисления СНи СО подводитсяво второйнейтрализатор.

1. датчик

2. замедлительимпульсов

3. датчик

4. глушитель

3.2 Способыснижения окисловазота

В современнойпрактике применяютсянесколькоспособов поснижению выбрасовоксидов азота.Главной цельюпри модернизациидвигателя былоснизить температурусгорания до2000⁰ Кельвина.Для этого применяютсяряд конструкционныхмероприятий.

1. использованиеводно - топливнойэмульсии. Эмульсияполучаетсяв следствиитщательногоперемешиваниятоплива с водойв различныхпропорцияхдо получениягалогеннойсмеси. Впрыскэмульсии вцилиндр позволяетснизить температуругорения с 2400⁰К до 2100⁰К. Суммарнаявыходная мощностьдвигателяснизилась напятнадцать, двадцатьпроцентов, аэффективностьпо снижениювыбросов азотасоставляетпятнадцатьпроцентов.

2. Также надизелях применяетсяспособ по снижениютоксимальнойтемпературысгорания путемвпрыска водыв конце горения.Эффективностьданного способасоставляет17% + снижениемощности до15%. Такую системучаще применяюдля карьернойтехники и техникинаходящейсяв ограниченныхпомещениях.

3. Для бензиновыхдвигателейприменяли вкачестве присадкитоплива метанол,но эффективностьтакого способасоставляетвсего 10%. Длядизелей этотспособ неприменяетсяиз-за физико-химическихсвойств топлива.

4. Последниегоды в видуфорсированностидвигателявнутреннегосгорания широкоприменяетсяспособ понижениястепени сжатия,что ведет куменьшениютемпературысгорания вцилиндре.Эффективностьтакого методадостигает до25%.

5. В практикедля сниженияоксидов азотавстречаетсяспособ применениярецеркуляциигазового впрыска,смысл которогозаключаетсяв том, что до10% отработанныхгазов впускаютв впускнойтрубопроводс целью дожиганияостатков топливаи введения вреакцию активногооксида азота,находившегосяв выпускныхгазах с новойгорючей смесью.Эффективностьданного способасоставляетдо 40%.

6. В зарубежнойпрактике широкоиспользуетсяприменениекаталитическихконвертеров,которые позволяюттоксичнымвеществампройти черездополнительныереакции, чтоведет к снижениюих класса опасности.Эффективностьданного процессадостигаетдвадцать двапроцента. Новвиду примененияв конвертахцветных благородныхметаллов стоимостьустройствазначительновозрастает, что для грузовыхавтомобилейих применениене эффективнои не целесообразно.

7- Наилучшимспособом европейскиефирмы считаютприменение окислительногонейтрализатора, который в своюочередь приподаче специальныхкомпонентоввступают соксидами азотав реакцию дополного расщепленияна нетоксичныйэлемент. Эффективностьприменения нейтрализаторадостигаетшестьдесятпроцентов.Также плюсомданной системыявляетсяиспользованиев качествеэффективногоэлемента мочевины, как недорогоговещества.

Из анализасуществующихспособов сниженияазота можносоставитьследующуютаблицу(табл 3.1) гдепредставленапроцентнаяэффективностькаждого способа.

Таблица3.1

Способыснижения выбросовоксидов азота

Способыснижения выбросов азота NOх	Эффективностьв %
Использованиеводно – топливнойэмульсии	15
Применениеметанола вкачестве добавки(для бензиновых)	10
Использованиекаталитическихконвертеров	22
Понижениестепени сжатия	25
Применениеокислительногонейтрализатора	60
Рециркуляциягазов	40
Снижениемаксимальнойтемпературысгорания	17

Исходя изданных выбираемспособ с наибольшейэффективностью,т.е. применениеокислительногонейтрализатора.В качествеактивногокомпонентапо расщеплениюоксида азотаприменяеммочевину, котораяпозволяетпривести токсичныйоксид азотав нейтральноесостояние,расщепляя набезопасныекомпоненты(N₂; O₂).

4.СистемаокислительногонейтрализатораNO_х

4.1Схема и принципработы окислительногонейтрализатора

После анализавсех используемыхнейтрализаторов, можно выделитькак наилучшиепо эффективностидля снижениявыбросов оксидаазота окислительныйнейтрализаторэффективностькоторого составляетдо 60% . При использованииданной схемыесть возможностьдля отечественногоавтомобилестроениявыйти на нормыЕвро 5 . Даннаясистема можетприменятьсяне только сдизелями КамАЗ– 740 , но и другимиоснащеннымипневматическойсистемой. Однакоможно применятьданную системус дополнительнойустановкойпневмосистем, что это повлечетза собой некоторыеденежные затраты.

Системаокислительногонейтрализаторане имеет особойсложности.Принцип работызаключаетсяв примененииспециальногоселективногокатализатораSCR с дозированнымвпрыском мочевины, дозация мочевиныосуществляетсяэлектромагнитнойфорсункой ,электронныйимпульс накоторый поступаетот контролера.Управляющийблок автоматическисопоставляетполученныеданные с датчиков.Система оснащенажидкостнымнасосом , которыйзакачиваетмочевину избака и создаетнеобходимоедавление. Вслучае егопревышенияустановленобратный клапанс возвратомв бак с мочевиной.Давление необходимоев системе должносоставлять0,3 – 0,6 Мпа . Применяемсерийный насосс электроприводомдля систем сэлектронным впрыском топлива.

Электромагнитнуюфорсунку оснащаемвоздушнымканалом отпневмотическойсистемы автомобиля.Давление всистеме необходимоподдерживатьв параметре0,4 – 0,5 Мпа. Воздушныйпоток проходячерез форсункусмешиваетсяс мочевинойи впрыскиваетсяв выхлопнуютрубу в видеоблака капель.Моче-

вина являетсядостаточнораспространенными недорогимхимикатомкоторый принагреве выделяетаммиак , тот всвою очередьрасщепляетокислы азотана азот и кислородне представляющийопасности дляокружающейсреды. За расходоммочевины следитконтролервпрыска работающийс учетом параметровработы двигателя, получаемыхот основногоэлектронного блока.

Расход мочевинысоставляет3,5см³ на 1 литртоплива. Желательноприменятьтопливо с пониженнымсодержаниемсеры. Классификацияпредлагаемыхтоплив рассмотренав приложении1. Химическийпроцесс протекаетнепосредственнов глушителевыпускнойсистемы.

Входе процессапроисходитреакция окисленияазота NO и NO₂ смочевиной NH₃, в результатеполучаем безвредныйазот и водянойпар. Дополнительноводяной парвыходя из глушителясвязывает междусобой механическиепримеси сажи, тем самым утяжеляяих , не позволяяподниматьсяв воздушноепространство.

4.2. Расчетпотребляемыхкомпонентов

для работыокислительногонейтрализатора

Для осуществлениянормальнойработы системынеобходимыдва основныхкомпонента, которые позволятдостаточнополно входитьв реакцию окисленияазота:

а) определяемнеобходимоеколичествомочевины , согласнотого что нормальнаягорючая смесь1 : 15 на 1 кг топливанеобходимо15 кг воздуха.Так как в воздухе71,2% азота можетнайти количествоазота поступающегов цилиндр присжигании 1 кгтоплива.

M_a=(m_в*m_a^|)/100, кг(4.1)

где

M_a– масса азота,кг ;

m_a^|- массовая доляазота в 1 кг воздуха;

m_в– массавоздуха, кг ;

М_а=(15 * 71,2)/100=10,62 кг.

Определяемколичествооксидов азотапоступающегов выпускнуюсистему. Средиоксидов азотанаибольшуючасть занимаютNOи NO₂процент содержанияих около 93% . Знаячто двигательКамАЗ – 740 поудельномурасходу топливасоставляет156г/кВт*ч, определяемколичествокВт*ч, полученныхпри сжигании1 кг топлива :

В_е^|=(m_T*E)/m_e, кВт*ч(4.2)

где

m_T– массатоплива, г ;

Е– энергия мощностикВт*ч;

m_e– удельнаямасса топлива,г ;

В_е^|=1000*1/156=5,1кВт*ч

Согласноанализу выбросовоксидов азотадвигателя КамАЗ– 740 узнаем , чтовыделяетсясуммарноеколичествооксидов азотаNO_хпри сжигании156г топлива равное16 г/кВт*ч.Определимколичествооксида азотапри сжигании1кг топлива :

m_a= в_е^|*m_y ,г(4.3)

где

m_y– удельнаямасса NO_xна кВт*ч;

m_a^|= 16 *5,1= 81,6 г

Отсюда , согласнохимическимреакциям , длярасщепления100гр NO_xнеобходимо4,09г мочевины, т.к. при сжигании1кг топливаполучаем 81,6гNO_x ; то используяпропорциюполучим необходимоеколичествомочевины длявыполненияреакции с NO_x при сжигании1кг топлива

m_M= (m_M^|*m_a^|)/100,кг (4.4)

где

m_M– массамочевины ;

m_M^|- массамочевины необходимаядля реакциисо 100 гр NO_x

m_M= (4,09*81,6)/100=3,5г = 0,035кг

б) определяемнеобходимоеколичествовоздуха на 1кгтоплива.

Для качественногораспылениямочевины требуетсясоблюдатьпропорцию1:(23…27) отсюда получимуравнение

m_в= m_m*m_в^|, кг(4.5)

где

m_в– количествовоздуха , необходимоедля распыления1кг мочевины.

m_в=0,035*25= 8,75кг.

4.3. Технологическиерасчеты

4.3.1.Расчеттопливногонасоса .

Рабочеедавление топливногонасоса Р _б.р=0,3 Мпа , т.к насосспособен повышатьдавление на0,05 – 0,12 Мпа , то принимаем3^х ступенчатыйнасос .

Секундныйрасход топлива:

U_б= Be/(3,6рт); см³/с (4.6)

где р_т= 0,76 г/см³

U_б= 24,5 /(3,6*0,76)= 8,9 см³/с

Расчетнаяпроизводительностьнасоса :

U_б.р= U_б/ ;см³/с (4.7) где =0,82 –коэффициентподачи насоса

U_б.р= 8,9/0,82 = 10,1см³/с

Р

адиусвходного отверстиякрыльчатки:

r₁= U_б.р/(*С₁)+r₀² ; м (4.8)

гдеС₁= 1 – скоростьдизельноготоплива навходе в насос, м/с

r₀= 0,005 – радиус ступицыкрыльчатки, м.

r

₁= 10,1*10^-6/(*0,1)+0,005²= 7,5 * 10^-3м

Окружнаяскорость потокадизельноготоплива навыходе из колеса:

U₂= 1+ tg_ctgP_б/(p+_h) ; м/с (4.9)

гдеугол ^;а угол ₂=45⁰

_h=0,65-КПД насоса

U₂=1+tg10⁰*ctg45⁰ = 0.1*10⁶/(760*0.65) =15.4 м/с

Радиус крыльчаткиколеса на выходе

r₂= 30U₂/n; м (4.11)

гдеn– частота вращениякрыльчатки

r₂= (30 *15.4)/(6000) = 0.0245 м

Окружнаяскорость входногопотока :

U₁= U₂r₁/r₂ ; м/с (4.12)

U₁= 15,4 * 0,0075/0,0245 = 4,7м/с

Уголмежду скоростямиС₁и U₁принимается _^;при этом tg_C₁/U₁, tg_/4,7= 0,0914 , ^^

Шириналопатки навходе :

в₁= U_б.р/(( 2r₁– z_/sin_)* C₁)(4.13)

гдеz= 4- число лопатокна крыльчаткенасоса ,

_0,001– толщина лопатоку входа , м.

в₁= (10,1 *10^-6)/(2* 0,075 –4,0 *0,001/sin5⁰13^|)

Радиальнаяскорость потокана выходе изколеса :

С_r=(P_б* tg_/(P_Т* _h*U₂); м/с (4.14)

С_r=(0,1 *10⁶*tg10⁰)/(760* 0,65 *15,4)=2,3 м/с

Шириналопасти навыходе :

В₂= U_б.р /((2r₂– z_/sin_C₁); м(4.15)

B₂=(10,1*10^-6)/((20,0245– 4 * 0,001/sin45⁰)*2,3) = 0,0038м

Мощностьпотребляемаянасосом :

N_б.н=(U_б.р*Р_)/(1000*_м);кВт(4.16)

N_б.н = ((10,1*10^-6)*(0,3*10^-6))/1000*0,82= 0,0037 кВт

4.3.2.Расчет форсунки.

Цикловаяподача в объемныхединицах :

U_ц=(ве *Ре*Т*10³)/(120 * n* i*_т);мм³/цикл (4.17)

где

ве– удельныйрасход топливапри максимальноймощности ;

Ре– максимальнаямощность ;

Т – тактностьдвигателя ;

h- частота вращенияколенчатоговала ;

i– количествоцилиндров ;

_т– удельныйвес топлива;

U_ц= (340 *122 * 4*10³) / (120 * 2200* 8*0,760) = 62мм³/цикл

Средняяскорость истечениятоплива ;

W= ( 2 /P_т)Р_впр ; м/с (4.18)

где Р_впр=0,3Мпа

W= ( 2/760 ) * 0,3= 28,1 м/с

П

лощадьистечениятоплива ;

S_ф= U_ц/;мм² (4.19)

где  = 0,6 – коэффициентрасхода ;

S_ф= 62/0,6 *28,1 = 4,49 мм²

4.3.3Подбор емкостидля мочевины.

Стандартнаяемкость длятоплива составляет250л зная расходмочевины налитр топлива, расчитаемнеобходимоеколичествомочевины набак топлива.

V_б.м= V_б*m_m, л (4.20)

где

V_б.м- объембака мочевины;

m_m– расходмочевины на1л топлива ;

V_б– объем бака;

V_б.м=250 * 0,035= 1 л

Принимаембачек емкостью1 литр.

4.4.Расчетна прочностьпружины.

1.Опредилимкрутящийсямомент:

М_z=P_max(D/2);Н * мм (4.21)

М_z=25(5/2)=62,5Н*мм

поперечнаясила

Q_y=P (4.22)

Касательныенапряженияот крученияраспределеныпо поперечномусечению, тоесть достигаютнаибольшегозначения max_zв точках контураи определяютсяпо формуле :

max_Mz=M_z/ W_p= (8P_maxD)/(d³);МПа(4.23)

где

D– средний диаметрвитка ;

d– диаметр проволоки, из которогоизготовленапружина .

_max*1³Мпа

Напряжениесоответствующиепоперечнойсиле Q_yпринимаютраспределеннымипо сечениюравномерно.

_max=max_Mz+ Q_y= (8 PD)/(d³)+P/(d²/4)=((8PD)/(d³))*(1+d/2D); МПа (4.24)

_max=((825 5)/ 1³)**(1+1/2*5)=350,2МПа

Обычно вторымслагаемым вскобках пренебрегаютно вводят поправочныйкоэффициент k учитывающийвлияние кривизнывитков и поперечнойсилы.

Формула длярасчета напрочность :

_max=k 8P_maxD/ d³МПа

Определяемk C_п=D/a 

C_п= 5/ 1 = 5

Потаблице 4.2 Ицковичопределяемk= 1,31;

 _max=1,31*((8*25 *5)(3,14*1³))= 417,2Мпа

Пружиныизготовляютиз стали с высокимимеханическимихарактеристикамии допускаемоенапряжениепринимаютвесьма высоким:

[]= 200 -: -800 н/мм²

Изменениявысоты пружиныпод действиемприложеннойнагрузки (дляпружин сжатияосадка) определяетсяпо формуле:

=(8PD³n)/(Gd⁴);витки(4.27)

где

n– число рабочихвитков пружины:

0,5*8,0*10⁴*1⁴

n=(Gd⁴)/(8P_maxD³)(4.28)

n (0.5*8.0*10⁴*1⁴)/(8*25*5³)1,6 витка

так как необходимообеспечитьдолговечностьпружины принимаем 4 полных виткаи 2 торцевыхполу витка.Прочностьпружины удовлетворяетусловию прочностиматериала.

5.Технико-экологическиепоказатели

5.1 Экономическиезатраты насистему

окислительногонейтрализатора

5.1.1 Определениепрямых эксплуатационныхзатрат

Прямыеэксплутационныезатраты определяемпо выражению:

С_пр=З + А + Р_к+ Р_m+Э, руб (5.1)

где

З - зарплатаобслуживающегоперсонала;

А –затраты нареновацию;

Р_к- затратына капитальныйремонт;

Р_т - затраты натекущий ремонти плановоеТО;

Э –затраты наэнергоноситель(электроэнергию)

Установлениеэтой системы на автомобильподобно системеподключенияэлектронноговпрыска топливаучитывая, чтов авто сервисныхпредприятияхсредняя стоимостьза установкусистемы составляет3,7 тысяч рублейиз них на зарплатууходит 75% , тозатраты назарплату (3) будутсоставлять2,775 тысяч рублей.З = 2,775 тыс.рублей.

Затраты нареновациюопределяютсяиз выражения:

А = ((Б_с*_Т_г*Wруб(5.2)

где

Т_г– годоваязагрузка, ч ;

Принимаемсогласно справочнымданным о применениисистемы снепосредственнымвпрыском Т_г=2100 ч

Б_с– балансоваястоимость,руб.;

₁– коэффициентотчисленияна реновацию;

Принимаемсогласно аналогичнойсистеме повпрыску топлива₁=14%

W– часоваяпроизводительность.

Принимаемкак у системыэлектронноговпрыска согласносправочнику

W=8%.

Балансовуюстоимостьсистемы определяемпо выражению:

Б_с=Ц_б+ Ц_{т. н}+ Ц_эл.м.ф.+ Ц_кон+ Ц_дат+ Ц_эл.пр.+Ц_{т. п.},руб(5.3)

где

Ц_б- цена бака длямочевины; руб

Ц_т.н- ценатопливногонасоса; руб

Ц_э.м.ф.-цена электромагнитнойфорсунки; руб

Ц_кон– ценаконтролера;руб

Ц_дат– ценадатчиков; руб

Ц_эл.пр.– ценаэлектропроводки;руб

Ц_т.п.– цена трубопроводов;руб

Ц_дат.= Ц_ог+ Ц_у.т.+ Ц_,руб(5.4)

где

Ц_ог– ценадатчика отработавшихгазов; руб

Ц_у.т.– ценадатчика уровнятоплива; руб

Ц_– ценадатчика - зонда;руб

Принимаемдля данногоавтомобилясреднюю производительность

8,4т/км/_ч.,согласно справочнику.

Бс=50+8900+720+4500+450+220+480=15400 руб.

Ценафорсунки составляетсуммарнуюстоимостьдополнительныхдеталей длямодернизациивпрыска и стандартныхдеталей принятойфорсунки.

Ц_ф=Ц_фс-Ц_нд+Ц_мд, руб(5.5)

где

Ц_фс– цена форсункистандартной;руб

Ц_нд– ценанеиспользуемыхдеталей; руб

Ц_мд– цена модернизированнойдетали; руб

К модернизированнымдеталям относятся:

1. Корпусраспылителя.

2. Игла.

3. Винтрегулировочный.

4. Пружинавозвратная.

Пружинуподбираем изстандартныхтипов пружинсогласнопроизведеннымрасчетам вразделе 4.3.4. Внешнийвид, которойизображен надеталировкелист 8. Согласнокаталогу стоимостьпружины составляет18 руб., т.е. Цпр.=18руб.

Таблица 5.1

Смета на изготовлениеглушителя

Деталь	Количество деталей	Операции	Разряд рабочего	Норма времени, руб.	Расценка, руб.
1	2	3	4	5	6
игла	1	1.Токарная Обработка 2.Шлифование	2 3	3,9 5,5	4,20 2,50
				9,4	6,70
Винт регулировочный	1	1.Точение 2.Нарезание резьбы 3.Сверление отверстия 2(1 шт.) 4.фрезирование	3 3 2 3	3 1,5 1,1 2	4,50 1,20 0,45 2,2
				7,6	8,35

ПродолжениеТабл. 5.1

1	2	3	4	5	6
Корпус распылителя	1	1.Точение 2.Сверление Отверстия6 (1 отв) 3.Сверлениеотверстия11 (1 отв) 4.Шлифова- ние.	3 2 2 3	3 1,1 1,1 5,5	5,20 0,45 0,45 2,50
				10,7	8,60

А=(15400*14)/(2100*8,4)*100=1222,22руб

Определяемзатраты накапитальныйремонт

Р_к=(Б_с*₂)/(Т_г*W)*100,руб(5.6)

где

₂– коэффициентотчисленияна капитальныйремонт системы.

Принимаемсогласно аналогичнойсистеме повпрыску лёгкоготоплива, ₂=4,7%

Р_к=(15400*4,7)/(2100*8,4)*100=410,3руб

Определяемзатраты натекущий ремонти техническоеобслуживание

Р_м=(Б_с*₃)/(Т_г*W)*100;руб(5.7)

где

₃– коэффициентотчисленияна текущийремонт и техническоеобслуживаниесистемы.

Принимаемсогласно аналогичнойсистеме впрыска₃=18%.

Р_м=(15400*18)/(2100*8,4)*100=1571,4руб

Определяемзатраты наэнергоносителипо выражению

З=З+З,руб(5.8)

где

З -затраты наэлектроэнергию;руб

З- затраты насмазочныематериалы; руб

Затраты наэнергоносителисоставляютсумму затратна электроэнергиюи смазочныематериалы ина производствонеобходимыхдеталей.

Затраты наэлектроэнергиюопределяемпо формуле:

З=Е*Ц,руб(5.9)

где

Е – электроэнергия,кВт*ч

Потраченнаяэлектроэнергиясоставляет37 кВТ*ч

Ц – стоимость1 кВТ*ч; руб

Согласнотарифам Ц=63 коп.за 1 кВт*ч.

З=37*0,63=23,31руб

Затратына смазочныематериалыопределяемиз выражения:

З=Ц*М_м,руб(5.11)

где

Ц- стоимостьсмазочныхматериалов,руб

M_м– количествосмазочныхматериалов,кг

Ц- стоимостьминеральногомасла, применяемогопри изготовлениидеталей составляет27 руб/кг

M_м– составляютсогласно нормампо справочникам0,087 кг

З=27*0,087=2,35руб

З=23,31+2,35=25,66 руб

Окончательнопрямые эксплуатационныезатраты насистему окислительногонейтрализаторасоставляют

С_пр=2775+1222,22+410,3+1571,4+25,66=6004,56 руб.

При применениипредлагаемойсистемы окислительногонейтрализаторана выпускеотработавшихгазов можнозаменить (исходяиз аналитическогометода исследования),что выбросыоксидов азотасократятсядо 63%, чего будетдостаточнодля выполнениятребованийпо Евро-1, Евро-2,Евро-3. Основываяэту системуесть возможностьпримененияотечественногогрузовоготранспортадля перевозокгрузов по странамЕвросоюза, этимсамым улучшаявнешние торговыеэкономическиеотношениястраны со странамиЕвропы. В основуэкологическогоанализа входитприменениедвигателейс содержаниемтоксическихвеществ вотработавшихгазах ниже ПДК,то проводяаналитическоеисследованиеможем прогнозироватьследующийрезультат.Выбросы оксидовазота у автомобилейсерии КамАЗсоставляют14,7 г/Квт*ч. Приприменениипредлагаемойсистемы онисократятсяна 63% и будутсоставлять4,8 г/Квт*ч, чтообеспечитпрохождениесовременныхнорм токсичностисогласно европейскихтребований,даже при введениижёстких требованийЕвро-3. Диоксидазота являетсяодним из самыхвредных газоввоздействующихна организмчеловека ивызывающийзаболеваниесердечно-сосудистойсистемы и верхнихдыхательныхпутей. С 1998 годапо 2002 год былоотмеченоМинистерствомздравоохранениярезкое увеличениезаболеванийсердечно-сосудистойсистемы. Врачамибыло обосновано,что эта вспышкапроисходитв основномиз-за загрязненияокружающейсреды. Самымактивнымзагрязнителемокружающейсреды являетсяавтомобильныйтранспорт.Первое десятилетияXXI века официальнообъявленодесятилетиемборьбы ссердечно-сосудистымизаболеваниями.Во всех субъектахРФ введенытехническиеи инструментальныеконтроли дляпроверкиавтотранспортапри прохождениигодовых техническихосмотров. Впоследние годывведен контрольпроведенияпо выбросуоксидов азотав окружающуюсреду (чегоранее не проводилось).Сокращениевыбросов оксидаазота позволитулучшить общееэкологическоесостояниестраны и снизитьуровень заболеваний.Огромную экономиюденежных средствможно получитьпри уменьшениизатрат налекарственныепрепараты иобслуживаниебольных.

Приложение5.

Карточкаучёта измерениядымности.

Наименованиепредприятия

Модельавтомобиля

Государственныйномер

Датапроверки	Причинаизмерения	Результатыизмерениядымности												Подписьпроверявшего
		Дорегулировки						Послерегулировки
		Режимсвободногоускорения					Режиммаксимальночастоты вращениявала	Режимсвободногоускорения					Режиммаксимальночастоты вращениявала
		1	2	3	4	Среднееарифметическоеускорение		1	2	3	4	Среднееарифметическоеускорение

Приложение8.

Выбросывредных веществв атмосферуиз

постоянныхисточниковпо ряду городовв 2000 г. тыс. т/год.

Город	Всего	Всеготвердых	Всегогазов и жидкостей	Сернистыйгаз	Диоксидазота	Газыи жидкостипо соединениям
						Угарныйгаз	Углеводороды	Соединенияфтора	сероводород	углеводород
Кемерово	107,0	30,0	77,0	26,0	28,0	15,0	5,5	0,0003	0,08	0,03
Красноярск	246,0	70,0	176,0	38,0	13,0	112,0	2,9	2,052	1,3	2,7
Курган	67,0	24,0	43,0	21,0	7,2	12,0	2,9	0,045	-	-
СПетербург	191,0	41,0	151,0	56,0	42,0	28,0	15,0	0,024	0,0	-
Москва	294,0	28,0	266,0	52,0	99,0	32,0	56,0	0,543	00	-
НижнийТагил	603,0	110,0	494,0	74,0	27,0	383,0	6,0	0,0073	0,5	0,1
Новосибирск	218,0	77,0	141,0	65,0	30,0	37,0	6,0	0,359	0,02	-
Омск	448,0	105,0	343,0	171,0	43,0	39,0	86,0	0,002	0,2	-
Екатеринбург	76,0	21,0	55,0	3,4	11,0	23,0	17,0	0,0073	-	0,0
Тюмень	40,0	7,6	33,0	7,2	13,0	11,0	0,9	0,0036	-	-
Челябинск	392,0	102,0	290,0	46,0	28,0	209,0	5,4	0,06	0,3	0,04
Ярославль	214,0	22,0	193,0	38,0	17,0	48,0	86,0	0,0007	0,7	0,1
Уфа	284,0	7,9	277,0	60,0	25,0	36,0	149,0	0,075	0,1	-

Приложение1

Методыизмерениядымомером

1. Прибор подключаетсяк выпускнойсистеме автомобиляи нажатиемпедали

Подачи топливаустановитьмаксимальнуючастоту вращениявала дизеля. Продолжи

Тельностьработы на данномрежиме должнаобеспечиватьтемпературуотработавших

Газов , входящих в прибор ,соответствующуютребованияминструкциипо эксплуатацииприбора. Послеэтого отпуститьпедаль.

2. Измерениена режиме свободногоускорения производитьсяпри 10-кратномповторении цикла частотывращения валадизеля от минимальнойдо максимальной

быстрым, ноплавным нажатиемпедали подачитоплива доупора с интерваломне более15с. Замерпоказателейследует производитьпри последнихчетырех чиклахпо

максимальномуотклонениюстрелки прибора.

За результатизмерениядымности принимаютсреднее арифметическоезначение по

Четыремциклам. Измерениясчитают точными, если разностьв показанияхдымности

Последнихчетырех цикловне превышает6 единиц измеренияпо шкале прибора.

2. Измерениена режимемаксимальнойчастоты вращенияследует проводитьпри стабилизациипоказанийприбора ( размахколебанийстрелки приборане должен превышать6 единиц измеренияпо шкале прибора)не позднее чемчерез 60 с послеизмерений.

За результатизмеренияследует приниматьсреднее арифметическоезначение открайних значенийдиапазонадопустимыхколебаний.

4 Измерениедымности уавтомобиляс раздельнойвыпускнойсистемой следуетпроводить вкаждой из выпускныхтруб отдельно. Оценку дымностипроводят помаксимальномузначению.

5. Колебаниестрелки приборане должно превышать3% от всей шкалыприбора. Зарезультатизмеренияследует приниматьсреднее арифметическоезначение,определенноепо крайнимпоказаниям.

Приложение2

Показателидизельныхтоплив

Показатели	ГОСТ305				ГОСТ4749
	А	З	Л	ЗС	ДА	ДЗ	ДЛ	ДС
Цетановоечисло, не менее	45	45	45	45	45	45	45	45
Фракционныйсостав: 50% перегоняетьсяпри t,С не выше	240	250	280	280	255	280	290	280
96 %перегоняетсяпри t,С не выше	330	340	360	340	330	340	360	340
Вязкостьпри 20 градусов сСт	1,5-2,5	1,8-3,2	3,0-6,0	1,8-3,2	1,5-4,0	3,5-6,0	3,5-6,0	4,5-8,0
Зольность%, не более	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Содержаниесеры %,не более	0,4	0,5	0,5	0,5	0,2	0,2	0,2	0,2

Приложение3

Характеристикижидких топливдля двигателейвнутреннегосгорания.

Топливо	Элементарныйсостав ( средний)1 кг топлива,кг			Молекулярнаямасса, Мт , кг/кмоль	Низшаятеплота сгоранияНи МДж/кг
	С	Н	О
Автомобильныебензины	0,855	0,145	-	110-120	44
Дизельное	0,870	0,126	0,004	180-200	42,5
Дизельноемоторное	0,870	0,125	0,005	220-280	41,8

Приложение4.

Основныетребованияк прибору дляопределения

дымностиотработавшихгазов.

1. Принципизмеренияоснован наоценке значенияпоглощениясвета в мерномобъёме отработавшегогаза.

2. Эффективнаядлина просвечиванияслоя отработавшегогаза – 0,43 м.

3. Шкала приборадолжна бытьлинейной сдиапазономизмерения 0– 100% и с возможностьюсчитываниязначения дымностис точностьюне менее 1%.

4. Источниксвета - лампанакаливанияс цветовойтемпературойв диапазонеот 2800 до 3250 К.

5. Фотоэлемент– со спектральнойчувствительностью,аналогичнойкривой чувствительностиглаза с максимумомчувствительностив диапазоне550 – 570 НМ, при этомтолько менее4% этой максимальночувствительностимогут находитсяниже 430 и свыше680 НМ.

6. Основнаяприведённаяпогрешность,проверяемаянейтральнымисветофильтрамипо всей шкале– 2,5%.

7. Дополнительнаяпогрешностьпоказанийот загрязнениялампы и фотоэлементадымомера припроведении5 испытанийне должнапревышать5%.

8. Пробоотборныйшланг долженбыть длиной2,5 0,5м.

Приложение6.

Переченьосновныхнормативно-правовыхдокументов.

Транспорт.

ГОСТ 17.2.1.02-76.Охранаприроды. Атмосфера.Термины и определениявыбросов двигателейавтомобилей,тракторов,самоходныхсельскохозяйственныхи строительно-монтажныхмашин.

ГОСТ 20444-85. Шум.Транспортныепотоки. Методыизмеренияшумовой характеристики.

ОСТ 37,001,054-74. Автомобилии двигатели.Выделениевредных веществ.Нормы и методыопределения.

Приложение7.

Динамиказаболеваемостинаселения вгородах России

с повышеннымзагрязнениемвоздуха в 2000 г.,число

случаевна 100 тыс. человек.

Город	Заболевание	2000	2001	2002
Кемерово	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	244 398 56291	278 434 71725	414 448 60714
Челябинск	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	258 2270 48847	360 2248 63063	405 2081 54955
Омск	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	258 2118 56555	360 2116 75746	327 2261 74006
Екатеринбург	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	311 1595 24862	234 2023 29796	502 1924 35418
Нижний Тагил	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	226 2662 29920	157 2801 49583	246 2361 44099
Красноярск	Злокачественныеновообразования Болезникожи Болезниорганов дыхания	415 1992 28415	260 797 60356	421 757 58135