УДК 62-61

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ НА ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ДВС

Кошкина А.О.1, Набиуллин Р.И.1, Моисеев Н.Е.1
1ФГБОУ ВПО "Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина"

Аннотация
В статье рассматриваются вопросы экологичности ДВС транспорта, дана методика её количественного определения при электромагнитной обработке топлива.

Ключевые слова: долговечность, Загрязнения, качество моторных топлив, надежность, очистка топлив, экологическая эффективность автотракторного двигателя


INFLUENCE THE QUALITY OF MOTOR FUELS TO ENVIRONMENTALLY FRIENDLY INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Koshkina A.O.1, Nabiullin R.I.1, Moiseev N.E.1
1Ulyanovsk state agricultural Academy named. P. A. Stolypin

Abstract
The article considers the issues of ecological ice transport, given a method for its quantitative determination in electromagnetic processing of fuel.

Библиографическая ссылка на статью:
Кошкина А.О., Набиуллин Р.И., Моисеев Н.Е. Влияние качества моторных топлив на экологичность ДВС // Современная техника и технологии. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/12/5325 (дата обращения: 03.10.2017).

С развитием техники значительно возросло воздействие человека на окружающую среду, что повлияло на требования к надёжности и долговечности ДВС, а это в свою очередь вызвало ужесточение требований к качеству моторных топлив [8].

Основными причинами ухудшения качества топлив являются процессы, связанные с воздействием окружающей среды, что оказывает значительное влияние как на токсичность и экономичность двигателей, так и их надёжность и долговечность. Причём токсичность отработавших газов является определяющим фактором как технического состояния ДВС, так и состояния окружающей среды [5].

ДВС играют существенную роль в загрязнении окружающей среды. Воздействие технических средств, оснащенных ДВС на окружающую среду весьма разнообразно: материальные загрязнения (газообразные, жидкие и твёрдые), энергетические (шум, вибрация, тепловое и электромагнитные излучения). Наиболее остро стоит проблема загрязнения воздушного бассейна Земли вредными выбросами, которые могут находиться в газообразной, жидкой и твёрдой фазах. Так, например, доля автомобильного транспорта в выбросе вредных веществ составляет в США – 60,5%, в Англии – 33,5%, во Франции – 32%, а в России более 80%. Эти выбросы сокращают урожайность до 25% и снижают качество сельскохозяйственных культур (картофеля, подсолнуха, зерновых), приводят к серьёзным заболеваниям сельскохозяйственных животных и человека [4]. Поэтому снижение токсичности их отработавших газов (ОГ) является важнейшей задачей, которая может быть выполнена как за счёт усовершенствования рабочего процесса ДВС, так и за счёт улучшения качества топлива.

Наиболее значимым показателем качества топлива является содержание механических примесей и воды, которые называются загрязнениями. Загрязнения, содержащиеся в топливах, оказывают существенное влияние на рабочий процесс основных систем двигателей и их узлов, использующих топливо как рабочую жидкость.

Загрязнения способствуют износу основных агрегатов двигателя, например, прецизионные пары топливной аппаратуры ДВС. В результате износа выше перечисленных узлов у ДВС изменяются его регулировочные параметры, что приводит к нарушению процесса горения и как следствие повышается токсичность ОГ и снижается экономичность ДВС.

Таким образом, снизить токсичность ОГ и повысить экономичность ДВС можно за счёт повышения качества топлива, а именно, за счёт снижения содержания в нём загрязнений. Обеспечить чистоту топлива, как и других нефтепродуктов можно следующими путями [2, 6, 7]:

- предупреждение загрязнения при производстве, транспортировке, хранении и раздаче;

- очистка топлива (нефтепродуктов).

Наиболее перспективным направлением обеспечения чистоты топлива является его очистка. Чистота топлива не гарантирует снижение токсичности ОГ, так как на неё влияют и свойства углеводородов входящих в его состав.

Известно, что изменить свойства топлива можно, воздействуя на него электромагнитным полем. Для улучшения качества топлива на мобильных энергетических средствах можно объединить его очистку совместно с электромагнитной обработкой.

Одновременная очистка и обработка топлива электромагнитным полем заметно повышает как экономическую, так и экологическую эффективность автотракторного двигателя [1]. Для её определения необходим показатель, который должен учитывать, как расход эксплуатационных материалов, так и количество ОГ и их токсичность. Таким показателем может быть приведенный удельный выброс вредных веществ, определяемый на единицу выполненной работы [3]. В условиях сельскохозяйственного производства он может быть выражен через м3/га, м3/кгизр. топл., м3×км(км) или усл. г/га, усл. г/кгизр. топл., усл. г/т×км(км). Смысл этого показателя сводится к тому, что выбросы отдельных компонентов ОГ приводятся к одному (условному) веществу (чаще всего СО) с учётом относительной агрессивности его компонентов. Приведённый удельный выброс двигателя можно определить по следующей зависимости:

, усл. г/кгизр. топл.,    (1)

где: – приведённый удельный выброс iго компонента, усл. г/кгизр. топл.;

– показатель относительной агрессивности iго компонента, усл. г/г;

АСО=1 усл. г/г, АСН=3,16 усл. г/г, АSO2 =22 усл. г/г, ANOX =41,1 усл. г/г, APb=22400 усл. г/г, ACб=300 усл. г/г (неэтилированный бензин) и ACд=200 усл. г/г (дизтопливо);

– удельный выброс iго компонента ОГ, г/ кгизр.топл..

Использование приведенных выбросов позволяет не только оценить токсичность двигателя, но и определить влияние отдельных компонентов ОГ на неё. Так доля iго компонента в общей токсичности ОГ определится:

.    (2)

На основании результатов расчёта по данной методике можно сделать следующие выводы:

1. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют соединения свинца, образующегося при использовании этилированного бензина. Приведённый выброс двигателя при использовании неэтилированного бензина почти в 5 раз меньше, чем при использовании этилированного бензина с максимальным содержанием тетраэтилсвинца, равного 0,5 г/кг топлива. Далее по значимости следуют окислы азота (NOX) и твёрдые частицы (ТЧ), при чём для дизеля в суммарной токсичности ОГ они составляют до 95%. Высокая токсичность ТЧ объясняется тем, что они адсорбируют тяжёлые канцерогенные и мутагенные углеводороды.

2. Сравнение приведённых выбросов дизеля и бензинового двигателя показывает, что при использовании неэтилированного бензина удельный ущерб (на 1кг топлива) почти в два раза ниже, чем дизельного топлива.

Ущерб от токсичных выбросов в атмосферу можно рассчитать по формуле, руб./км (руб./кг):

    (3)

где – нормативная константа, переводящая условную оценку выбросов в денежную, ;

– показатели опасности загрязнения атмосферы над различными территории (для жилых районов городов с преимущественно высотной застройкой, включая улицы, магистрали, парки, =4);

– поправка, учитывающая характер рассеивания примесей в атмосфере (для транспорта, =10);

– приведённая к оксиду углерода масса выбросов вредных веществ, усл. г/км (усл. г/кг), определяемая по формуле (1).

Из проведённых расчётов можно сделать следующий вывод, что токсичность ОГ снизилась в 9,2 раза для автомобилей до 3,5 т, а для автомобилей более 3,5 т с дизельными двигателями – в 2,7 раза по сравнению с действующими стандартами.

Подводя итог к выше сказанному можно сделать следующие выводы:

1. Качество применяемого топлива оказывает значительное влияние как на надёжность работы ДВС, так и на токсичность его ОГ.

2. Повысить качество топлива можно, обеспечив его чистоту и оптимальные свойства путём его электромагнитной обработки.

3. В результате расчёта экологического ущерба ДВС была применена методика ГНЦ РФ НАМИ, которая может быть вполне применима для определения экологического ущерба тракторов и самоходных машин.


Библиографический список
  1. Иванов В.Н. Экономия топлива на автомобильном транспорте / В.Н. Иванов, В.И. Ерохов. – М.: Транспорт,1984. – С. 35 – 48.
  2. Коваленко В.П. Очистка нефтепродуктов от загрязнения / В.П. Коваленко, В.Е. Турчанинов – М.: Недра, 1990. – 160 с.: ил.
  3. Кутенёв В.Ф. Научно-технические проблемы улучшения экологических показателей автотранспорта / В.Ф. Кутенёв, В.А. Звонов, Г.С. Корнилов // Автомобильная промышленность, 1998, №11 – с.7…11.
  4. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей /В.А. Марков, Р.М. Башитов, И.И. Габитов. – М.: изд-во МУТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 376 с., ил.
  5. Совеpшенствование опеpативного контpоля качества топлива двигателей / В.В.Варнаков, А.Е. Абрамов А.Е., Д.В.Варнаков, Е.В.Ботоногов //Ремонт, восстановление, модернизация. 2007. №6. С. 12-17.
  6. Пат. 2255244,  Российская Федерация, МПК7  F 02M 27/04 A, 7F 02M 31/00 B, 7F 02M 37/22 B  Способ электромагнитной очистки и обработки топлива / Кожевников А.П., Аюгин П.Н., Абрамов А.Е., Варнаков Д.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” – 2005125999/06,  заявл. 26.05.2003; опубл. 27.06.2005, Бюл. №18.
  7. Пат. 2320983,  Российская Федерация, МПК7 G 01 N 27 04,G 01 N 27 22 Способ и система контроля качества топлива /Абрамов А.Е., Варнаков В.В., Варнаков Д.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” – 2005106489/28, заявл. 09.03.2005; опубл. 20.04.2007, Бюл. №11.
  8. Метод оценки качества топлив при подготовке к сгоранию на мобильных энергетических средствах/А.С. Кадушкин , А.О. Кошкина , А.Е. Абрамов   // Современная техника и технологии. 2013. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2013/02/1558 (дата обращения: 28.12.2014).


Все статьи автора «Абрамов Александр Евгеньевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: