УДК 62-61

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ НА ТОКСИЧНОСТЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВС

Набиуллин Р.И.1, Кошкина А.О.1, Хохлов А.В.1, Гусаров И.В.1
1ФГБОУ ВПО "Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина"

Аннотация
В статье рассматриваются вопросы влияния качественных показателей моторных топлив на токсичность отработанных газов ДВС, а также приводится методика расчёта экологического ущерба, наносимого окружающей среде.

Ключевые слова: ДВС, Загрязнения, качество топлив, обработка топлива электромагнитным полем, токсичность, токсичность отработавших газов, экономичность


INFLUENCE THE QUALITY OF MOTOR FUELS ON EXHAUST EMISSIONS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Nabiullin R.I.1, Koshkinа A.O.1, Khokhlov A.C.1, Gusarov I.V.1
1Federal STATE budgetary educational institution of higher professional education "Ulyanovsk state agricultural Academy named. P. A. Stolypin"

Abstract
The article discusses the impact of qualitative indicators of motor fuels on the toxicity of exhaust gases of internal combustion engines, as well as the method of calculating the ecological damage to the environment.

Библиографическая ссылка на статью:
Набиуллин Р.И., Кошкина А.О., Хохлов А.В., Гусаров И.В. Влияние качества моторных топлив на токсичность отработавших газов ДВС // Современная техника и технологии. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/01/5282 (дата обращения: 27.05.2017).

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 [5, 6].

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 [7].

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 [3]. 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 [9].

Наиболее значимым показателем качества топлива является содержание механических примесей и воды.

Загрязнения, содержащиеся в топливах, оказывают существенное влияние на рабочий процесс основных систем двигателей и их узлов, использующих топливо как рабочую жидкость. 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 [8].

Таким образом, снизить токсичность ОГ и повысить экономичность ДВС можно за счёт повышения качества топлива, а именно, за счёт снижения содержания в нём загрязнений.

Известно, что улучшить показатели качества топлива можно, воздействуя на него электромагнитным полем [1].

Одновременная очистка и обработка топлива электромагнитным полем заметно повышает как экономическую, так и экологическую эффективность автотракторного двигателя [4, 9, 10]. 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 [2]. 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 [2, 11]. Так доля iго компонента в общей токсичности ОГ определится:

.    (2)

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 территориями (для жилых районов городов с преимущественно высотной застройкой, включая улицы, магистрали, парки, =4);

Таблица 1. Результаты расчёта экологического ущерба ДВС


п/п

Выбросы и ущерб

Действующие стандарты

Евро-2

1

Автомобили с полной массой менее 3,5 т с бензиновым двигателем:

приведённый выброс, г/км

г/кг

ущерб, руб/км

руб/кг

114

1900

0,0696

1,16

12,4

206,7

0,00757

0,126

2

Автомобили с полной массой более 3,5 т с дизельным двигателем:

приведённый выброс, г/км

г/кг

ущерб, руб/км

руб/кг

874

3975

0,533

2,42

325

1478

0,198

0,901

– 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).

Результаты расчёта по данной методике приведены в таблице 1.

Из проведённых расчётов можно сделать следующий вывод, что токсичность ОГ при использовании топлива улучшенного качества 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 изложенному 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. Аюгин П. Н. Пути интенсификации смесеобразования в двигателях с искровым зажиганием /П. Н. Аюгин, А. П. Кожевников, А. Е. Абрамов, Д. В. Варнаков /Материалы Всероссийской научно-производственной конференции «Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и АПК России». Часть 3, 13-15 мая 2003 года – Ульяновск, ГСХА, 2003, c. 180-182.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Абрамов А.Е. Исследование влияния параметров электрического поля на эффективность процесса очистки дизельного топлива // Современная техника и технологии. 2011. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2011/10/52 (дата обращения: 28.12.2014).
  5. 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).
  6. 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.
  7. Качество прессового соединения, полученного объемным электромеханическим дорнованием бронзовых втулок в замкнутом объеме / А.В. Морозов., А.Е. Абрамов, А.В. Байгулов //Научное обозрение. 2013. № 1. С. 91-96.
  8. Абрамов А.Е. Теоретическое обоснование электрической очистки дизельного топлива на мобильных энергетических машинах сельскохозяйственного назначения  //Труды международной научно-технической конференции Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. 2010. Т. 2. С. 277-283.
  9. Пат. 2297548,  Российская Федерация, МПК7 F02M37/22,B01D29/11 Устройство для очистки топлива /Абрамов А.Е.;  заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия” – 2005125999/06,  заявл. 15.08.2005; опубл. 20.04.2007, Бюл. №11.
  10. 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.
  11. 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.


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: