- •Міністерство освіти і науки україни
- •1.2 Коротка історія розвитку двз, основні її етапи
- •1.3 Області застосування двз
- •1.4 Класифікація двз
- •1.5 Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними
- •Малюнок 1.1 – Варіанти компонування поршневих двз тема 2 дійсні цикли двз Малюнок 2.1 – Ідеальні цикли Отто, Дизеля і Трінклера
- •2.1 Методи розрахунку дійсних циклів
- •Малюнок 2.2 – Дійсні цикли чотиритактних і двотактних двз
- •2.2 Основні відомості про робочі циклиДвз Робочий цикл карбюраторного чотиритактного двигуна
- •Цикл чотиритактного дизеля
- •Робочий цикл двотактного карбюраторного двигуна
- •Цикл двотактного дизеля
- •Тема 3 робочі тіла, паливо і його горіння
- •3.1 Хімічні реакції при згорянні палива
- •Малюнок 3.1 – Коефіцієнт молекулярної зміни суміші для карбюраторних і дизельних двигунів
- •3.2 Теплота згоряння палива
- •Тема 4 процеси газообміну. Впуск. Процес стиску
- •4.1 Процес впуску
- •Малюнок 4.1
- •4.2 Процес стиску
- •Тема 5 процеси згоряння в двз з примусовим запаленням. Порушення процесу згоряння
- •5.1 Процеси згоряння в двз із примусовим запаленням
- •Малюнок 5.1 – Процес згоряння в карбюраторному двигуні
- •5.2 Порушення процесу згоряння в карбюраторних двигунах Детонація
- •Передчасне запалення
- •Наступне калільне запалення
- •Запалення від стиску при виключеному запалюванні
- •Тема 6 процеси сумішоутворення в дизелях. Запалення і згоряння палива
- •6.1 Утворення пальних сумішей
- •6.2 Процеси сумішоутворення в дизелі
- •Типи сумішоутворення
- •Сумішоутворення в розділених камерах згоряння
- •6.3 Процес згоряння Швидкість згоряння
- •Аналіз процесів згоряння в дизелі
- •Малюнок 6.1 – Індикаторна діаграма в координатахp-
- •Тема 7 термодинамічні співвідношення в процесі згоряння Процес згоряння
- •Тема 8 процеси розширення і випуску. Індикаторні показники циклу
- •8.1 Процес розширення
- •8.2 Процес випуску
- •Малюнок 8.1 – Діаграма процесу випуску
- •8.3 Індикаторні параметри робочого циклу
- •Малюнок 8.2 – Індикаторна діаграма двз
- •Тема 9 механічні втрати в двигуні. Ефективні показники двз
- •9.1 Механічні втрати в двигуні
- •9.2 Ефективні показники двигуна
- •9.3 Показники напруженості і межі форсування двигунів
- •9.4 Способи форсування двигунів за питомою потужністю
- •Здійснення двотактного циклу
- •Збільшення ступеня стиску
- •Зменшення коефіцієнта надлишку повітря
- •Підвищення частоти обертання
- •Перехід на безпосереднє вприскування в карбюраторних двигунах
- •Використання газодінамічних явищ у впускній і у випускній системах двигуна.
- •Збільшення тиску заряду (наддув)
- •Межі форсування потужності при збільшенні тиску свіжого заряду
- •Тема 10 тепловий баланс двигуна і теплонапруженість його деталей
- •10.1 Тепловий баланс двигуна
- •Малюнок 10.1 - Схема теплового балансу двигуна
- •Малюнок 10.2 Малюнок 10.3
- •10.2 Теплонапруженість деталей
- •Тема 11 системи наддуву автомобільних двз
- •11.1 Системи наддуву двз
- •Малюнок 11.1 – Схеми систем наддуву двз
- •11.2 Охолоджувачі повітря
- •Тема 12 паливні системи двигунів із примусовим запалюванням
- •12.1 Паливна система карбюраторного двигуна
- •12.2 Будова найпростішого карбюратора
- •Малюнок 12.1 - Будова елементарного карбюратора Малюнок 12.2 - Характеристика ідеального карбюратора
- •Малюнок 12.3 - Карбюратор з розрідженням у жиклера
- •12.3 Система з компенсаційним жиклером
- •12.4 Система з регулюванням розрідження в дифузорі
- •12.5 Система з регульованим перетином жиклера
- •12.6 Допоміжні пристрої карбюратора
- •12.7 Паливна система двигунів з вприскуванням палива
- •Малюнок 12.4 – Схеми упорскування палива безпосередньо в циліндр чи у впускний трубопровід двигуна
- •Малюнок 12.5 - Схема паливної системи з електронним керуванням вприскування палива двигуна автомобіля ваз-2112
- •12.8 Паливні системи газових двигунів
- •Тема 13 паливні системи дизельних двигунів
- •13.1 Системи живлення дизельних двигунів
- •13.2 Будова і принцип дії паливних насосів високого тиску золотникового типу
- •13.3 Розрахунок паливного насоса високого тиску
- •Діаметр плунжера
- •Хід плунжера
- •13.4 Будова і принцип дії форсунок дизелів
- •13.5 Насоси-форсунки
- •13.6 Тертя і зношування прецизійних сполучень
- •13.7 Акумуляторні паливні системи
- •Тема 14 характеристики двигунів внутрішнього згоряння
- •14.1 Види характеристик
- •Малюнок 14.1
- •14.2 Швидкісні характеристики
- •Малюнок 14.2
- •14.3 Навантажувальні характеристики
- •Малюнок 14.3
- •Малюнок 14.4
- •14.4 Регулювальні характеристики
- •Малюнок 14.5
- •Малюнок 14.6 Малюнок 14.7
- •14.5 Основні шляхи поліпшення характеристик транспортних двигунів
- •Тема 15 параметри шуму двз. Токсичність автомобільних двигунів
- •15.1 Глушіння шуму
- •Малюнок 15.1 – Схеми активних глушителів
- •Малюнок 15.2 – Схеми реактивних глушителів
- •15.2 Основні шкідливі речовини, що виділяються при роботі двз
- •Склад відпрацьованих газів двигуна
- •15.3 Нейтралізація випускних газів
- •Список використаної літератури
Малюнок 15.1 – Схеми активних глушителів
Реактивні глушителі ефективно заглушають низькочастотний шум, а активні – високочастотний, тому в сучасних двигунах використовують комбінацію обох типів. Конструкцію глушителя і його розміри розраховують для конкретної моделі двигуна, а остаточно параметри системи шумоглушіння визначаються в процесі випробувань і доведення двигунів.
Малюнок 15.2 – Схеми реактивних глушителів
15.2 Основні шкідливі речовини, що виділяються при роботі двз
Джерелами викидів шкідливих речовин є вихлопні, картерні гази і пари палива.
До складу відпрацьованих газів входять близько 200 компонентів. Усі ці речовини, подібні по характеру впливу на організм людини чи близькі за хімічною структурою і властивостям, поділяють на 6 груп. У першу групу входять нетоксичні речовини.
Склад відпрацьованих газів двигуна
1. N2, O2, H2O, і З2 – нетоксичні речовини.
2. CO – окис вуглецю. Окис вуглецю утвориться в циліндрі двигуна в стадії холоднополум'яного процесу (перед початком видимого горіння). СО є проміжним продуктом розкладання альдегідів. Виділення СО сильно залежить від складу суміші. Дизелі виділяють меншу кількість окису вуглецю в порівнянні з карбюраторними двигунами, однак при збільшенні навантаження концентрація СО усе-таки зростає.
3. Окисли азоту NОx, що включають окис NO і двоокис NO2 азоту. Окисли азоту утворюються в результаті термічної реакції окислювання азоту, що надійшов у циліндр із повітрям, під дією високої температури і тиску.
4. Вуглеводні CnHm: алкани, алкєни, циклани й ароматичні вуглеводні, в які входить канцерогенна речовина – бенз(а)пирен. У двигуні бенз(а)пирен починає утворюватися при температурі 400°С. Збідніння пальної суміші приводить до деякого зниження викидів вуглеводнів, однак при цьому підвищується кількість окислів азоту.
5. Альдегіди. Детонаційне горіння сприяє утворенню альдегідів і канцерогенних ароматичних вуглеводнів.
6. Сажа. Виділення сажі характерне для дизельних двигунів. Шкідливість сажі полягає в тому, що вона здатна адсорбувати канцерогенні речовини, що містяться в відпрацьованих газах. Крім того, неприємна дія на людину робить димність і запах відпрацьованих газів, з великою кількістю сажі.
7. Антидетонаційні добавки в паливі у виді тетраетилсвинця приводять до викидів з'єднань свинцю.
8. І дизелі, і бензинові двигуни викидають в атмосферу досить велику кількість диоксида сірки SO2.
Збіднення пальної суміші приводить до деякого зниження викидів вуглеводнів, однак при цьому підвищується кількість окислів азоту. Детонаційне горіння сприяє утворенню альдегідів і канцерогенних ароматичних вуглеводнів.
Дизелі виділяють меншу кількість окису вуглецю в порівнянні з карбюраторними двигунами, однак при збільшенні навантаження концентрація СО усе-таки зростає. Трохи менше в них і викиди NOx, і CnHm. У той же час у камерах згоряння відбувається піроліз палива з утворенням вуглецю у виді сажі. Зі збільшенням навантаження і збагаченням суміші кількість сажі у вихлопних газах зростає. У процесі самозапалювання утворяться також альдегіди, що також викидаються з відпрацьованими газами.
Головним техногенним джерелом забруднення атмосфери в усьому світі є транспортні засоби, причому більш 80% основних викидів у великих містах дає автомобільний транспорт. Наприклад, в Україні внесок автотранспорту в загальне забруднення повітря складає для Києва до 78%, для Одеси - до 62%, для Харкова - до 68%. Автомобільні двигуни внутрішнього згоряння забруднюють атмосферу шкідливими речовинами, що викидаються з вихлопними газами, картерними газами і паливними випарами. При цьому 95...99% шкідливих викидів приходиться на вихлопні гази, що представляють собою аерозоль складу, який залежить від режиму роботи двигуна і складу суміші.
Ще в 1970 р. у СРСР затверджений стандарт (ГОСТ 16533-70) на обмеження викидів СО з відпрацьованими газами, на режимі холостого ходу двигуна (до 4,5% СО у загальному викиді з ВГ). З 1974 року діє галузевий стандарт (ОСТ 37.001.054) на обмеження викиду трьох компонентів: СО, СН і NОx.
Для розрахунку суспільного економічного ефекту від переходу транспорту на нешкідливий азот можна скористатися підходом ВНИИЭгазпрома. Економічний ефект для суспільства в цілому від упровадження стопроцентно екологічно чистого азотного автотранспорту приймається рівним відверненому збитку в результаті зниження викидів в атмосферу еквівалентного забруднювача - СО. Основні види забруднювачів інших видів перераховуються в еквівалентну кількість СО відповідно до їхньої відносної токсичності і перераховані в таблиці 15.1. Перелічені кількості потім складаються.
Таблиця 15.1 – Склад вихлопних газів ДВЗ і їхня токсичність
Показники |
СО |
СnНm |
NOz |
Сажа |
Бенз()пірен |
Межі концентрації, мг/м3 |
3.0 |
1.5 |
0.04 |
0.05 |
10-6 |
Відносна токсичність |
1.0 |
2.0 |
75 |
60 |
3106 |
Загальний збиток розраховують формулою:
Y=MyR,
де М - сумарна кількість еквівалентного забруднювача атмосферного повітря, тис. т;
у = $3000/(1000т х 1000 люд х рік) - питомий збиток від викиду еквівалентного забруднювача;
R - чисельність населення, що піддається впливу забруднювача в зоні радіусом 1 км від місця викидів, тис. люд.
Питома еквівалентна кількість СО, що викидається в міському циклі швидкісної їзди базовим автомобілем типу УАЗ-451М с витратою бензину 16 л /100 км, з урахуванням даних таблиці 15.1, складає близько 570 г/км. Приймаючи, що середньодобовий пробіг автомобіля при міській їзді дорівнює 150 км, а в році 310 робочих днів, одержимо, що річна кількість викидів в атмосферу еквівалентного забруднювача одним базовим автомобілем складе близько 26 тонн. При цьому річний пробіг автомобіля складе майже 47 тис.км.
Чисельність населення, що піддається впливу забруднювача в зоні радіусом 1 км від місця викидів залежить від щільності міського населення в місцях експлуатації транспортного засобу. Для оцінки приймемо, що середня щільність населення в зоні радіусом 1 км від місця викидів складає 20 тис.люд./км2. У цьому випадку виявляється, що впливу забруднювача піддається до 63 тис.люд. Таким чином, річний збиток від експлуатації базового варіанта автомобіля на бензині в міському циклі швидкісної їзди складає Y= 4914$/рік, а питомий збиток на 1 км пробігу базового автомобіля дорівнює відповідно 10.6 цента/км