Экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания

Экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания

Современные масштабы выпуска поршневых ДВС и их использование привели к тому, что стало значительным их воздействие на окружающую среду. Условия существования жизни на Земле возможны, как известно, в очень узких пределах изменения физических и химических характеристик окружающей среды. Размеры выбросов от ДВС таковы, что они существенно могут менять концентрации химических веществ, входящих в состав воздуха, воды, почв, которые становятся опасными для жизни биологических существ и прежде всего для человека.

Учение об экологических характеристиках ДВС следует понимать как раздел промышленной экологии, который рассматривает воздействие техники на природу. Это воздействие может быть от единичного двигателя — локальное, или от всей совокупности эксплуатируемых ДВС совместно со всеми элементами инфраструк­туры, обеспечивающей их эксплуатацию,— глобальное.

Оценки совокупного воздействия двигателя на окружающую среду возможны. Автомобили и двигатели образуют транспортные потоки, которые перемещаются по улично-дорожной сети. Выделив участок территории, получим транспортный поток плотностью Р авт./км или интенсивностью I авт./ч, для которого можно получить изменение характеристики множества автомобилей, которые перемещаются по выделенной территории. Зная топливно-экономическую характеристику автомобиля (двигателя), можно найти расход топлива автомобильным потоком на выделенной территории. По расходу топлива возможны оценки токсичных выбросов автомо­бильным потоком, что и определяет его воздействие на окружающую среду. По данной схеме возможны оценки экологического воздействия любого автомобильного потока на автомагистрали или уличной сети.

К экологическим показателям ДВС следует отнести такие, которые характеризуют прямое и косвенное воздействие на окружающую среду. В соответствии со вторым законом термодинамики ДВС всегда будет выбрасывать теплоту в окружающее пространство. Чем выше КПД двигателя, чем лучше его топливная экономичность, тем выше его экологические качества.

Цикличность работы ДВС и процесс сгорания топлива предполагают использование кислорода воздуха и химические превращения веществ в цилиндре ДВС с образованием вредных веществ, а затем их выброс в атмосферу.

Кроме тепловой ДВС выбрасывает в окружающее пространство механическую энергию — акустическое излучение (вибрации и шум).

Таким образом, совокупность показателей, характеризующих тепловое и вещественное взаимодействие работающего ДВС с окружающей средой; акустическое излучение (шум), вибрации; количества конструкционных и эксплуатационных материалов, расходуемых при изготовлении и использовании ДВС; количества энергии, затрачиваемые при производстве и использовании двигателей и материалов, следует понимать как определяющую качество экологической чистоты ДВС.

Прежде всего следует отметить техногенное воздействие на окружающую среду при создании двигателя. Начало его имеет место при разведке и добыче полезных ископаемых, идущих на изготовление конструкционных и эксплуатационных материалов, затем собственно производство двигателей. Технологические процессы изготовления также сопровождаются вредными выбросами, которые концентрируются главным образом в пределах заводских территорий. Оценка экологических качеств технологических процессов изготовления (литье, ковка, механическая обработка, сборка) и их сравнительный анализ — важная самостоятельная задача, здесь же ограничимся самой общей характеристикой, каковой является величина затрат энергии, которые имеют место при производстве единицы материала (чугуна, стали, бензина) или собственно двигателя.

Сведения о величине выбросов некоторых веществ при производстве основных конструкционных и эксплуатационных матери­алов (металлов, пластмасс, резинотехнических изделий), топлив и масел приведены в табл. 4. Все величины выбросов удельные, т. е. они отнесены к единице массы материала. Данные, содержащиеся в табл. 4, позволяют делать сравнительные оценки совершенства существующих и проектируемых конструкций ДВС, а также дать заключения о том, какова мера воздействия на окружающую среду при производстве материалов для изготовления двигателя и обеспечения его использования.

Естественно, при этом необходимо знать расходы материалов на изготовление двигателя; для существующих двигателей сведения о фактических расходах материалов известны. При проектировании в первом приближении достаточно знать массу двигателя.

Не будет грубой ошибкой считать, что вся тепловая энергия сжигаемого в ДВС топлива выделяется в окружающую среду, что приводит к ее подогреву.

Одновременно расходуется кислород воздуха, а также выбрасываются ОГ, большую долю в которых по массе составляет диоксид углерода СО₂. Диоксид углерода экологически опасен, так как в совокупности с другими химическими веществами он препятствует излучению теплоты земным шаром в окружающее пространство, что приводит к появлению «парникового» эффекта — повышению средней температуры атмосферы.

Снизить выбросы СО₂ позволяет переход на использование в качестве топлива природного сжатого газа. Снижение выбросов С0₂ возможно также при осуществлении непосредственно на двигателе конверсии природного газа с водяным паром и СО₂, частично извлекаемым из ОГ, с одновременным использованием их теплоты и энергии, уходящей в охлаждающую среду, так как конверсионные реакции являются эндотермическими. При такой реализации конверсии теплоиспользование в ДВС получается более высоким, так как возникающий в результате конверсии синтезированный газ имеет более высокую удельную теплоту сгорания, чем исходное газовое топливо. Такие же положительные эффекты дает использование по аналогичной схеме спиртового топлива — метанола. Метанол можно получать, например, из биомассы, которая выращивается для этих целей. При выращивании зеленой массы СО₂ поглощается из атмосферы, а при снижении метанола в двигателе СО₂ выбрасывается в атмосферу. Поэтому в таком цикле не происходит увеличение концентрации СО₂ в окружающей среде.

Следующим шагом по уменьшению выбросов СО₂ является использование водорода в качестве моторного топлива, при его сжигании в ОГ двигателя СО₂ отсутствует.

В ОГ содержится очень большое количество химических веществ (до 300), из которых главное внимание уделяется так называемым токсичным составляющим СО, СН, N0 и саже (твердым частицам). Токсичными называют вещества, оказывающие отравляющее действие на организм человека и окружающую среду.

Очень часто вся проблема экологического совершенства ДВС сводится к поиску способов снижения содержания этих токсичных веществ в ОГ. Безусловно, они вредны и их выбросы нужно снизить, но этим задача экологического совершенствования ДВС не исчерпывается. В ОГ содержатся также канцерогенные вещества ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), соединения серы и свинца и множество других составляющих, которые по степени токсичности опаснее, чем СО, СН и N0_х.

Помимо ОГ источниками токсичности двигателей являются также картерные газы и испарение топлива в атмосферу. Наибольшее выделение токсичных веществ в атмосферу происходит с ОГ, поэтому основное внимание уделяется уменьшению токсичности ОГ.

Концентрацию токсичных компонентов в сухих ОГ оценивают в % (об.), миллионных долях по объему (млн -1 ) и реже в мг/л.

Диапазоны изменения количества токсичных компонентов в ОГ приведены табл. 5

Таблица 5

Значимость отдельных компонентов (в порядке убывания) для общей токсичности ОГ с учетом действующих норм на предельно допустимые концентрации следующая: соединения свинца (Pb), NO_х ПАУ, СО и СН. В соответствии с действующими в Российской Федерации нормами на предельнодопустимые концентрации (ПДК) относительная токсичность ряда составляющих ОГ располагается следующим образом: СО; NO_X; СН; РbСН; С₂₀Н₁₂ (бенз-α-пи-рен)= 1:40:1,25:22000:1250000.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания

В декабре прошлого года марка Volkswagen Коммерческие автомобили торжественно передала компании Татнефть два автомобиля Volkswagen Multivan с двигателями стандарта Евро-6 для масштабного экологического теста продуктов Татнефть. В течение полугода дизельное топливо «ТАНЕКО», а также моторное масло «Татнефть/ТАНЕКО» и шины «Viatty» тестировались на автомобилях Multivan с новейшими эко-двигателями Евро-6. Всего за шесть месяцев интенсивной эксплуатации в Татарстане и в Москве пробег достиг 60 тыс км.

Марка Volkswagen Коммерческие автомобили с гордостью делится промежуточными результатами тестирования дизельного топлива Татнефть стандарта ЕВРО 5 в дизельных двигателях внутреннего сгорания стандарта ЕВРО 6 автомобилей Multivan.

Анализ и экспертное мнение показали, что после периода полугодовой эксплуатации внешнее состояние двигателей в норме, внешних повреждений и неисправностей не наблюдается.

Система охлаждения двигателя функционирует исправно, а утечек и повреждений нет.

Эксперты заключили, что топливная система автомобиля в исправном состоянии. Соединения топливного бака, топливных трубок и магистрали герметичны, насосы подкачивающий и высокого давления работают в штатном режиме признаков неисправности не имеют. Осмотр топливного фильтра при замене предписанного регламентом по пробегу неисправностей, повреждений и текстурного изменений не выявил. Также не было зафиксировано и загрязнений топливного фильтра или электронных неисправностей топливной системы.

Двигатели тестируемых Volkswagen Multivan запускаются уверенно, без видимых задержек, при температурах ниже и выше 0* С, и при различных погодных условиях. Эксперты не выявили отклонений стабильности работы двигателей на холостом ходу, а субъективная оценка шумности показала, что двигатели стандарта ЕВРО 6 не превышают средний шумовой лимит.

Результаты тестирования показали, что Состояние системы очистки выхлопных газов стандарта ЕВРО 6 AdBlue в норме: негерметичностей и повреждений не обнаружено. Электронных ошибок системы не было зафиксировано, индикация работоспособности и состояния функционирует исправно. Системы выпуска отработанных газов не имеет внешних повреждений, а отдельные элементы не имеют зафиксированных электронных ошибок. Система очистки от сажи и сажевый фильтр DPF работают в штатном режиме. По итогам тестирования ремонтных работ и замены деталей двигателя, системы выхлопных газов, топливной системы или системы AdBlue не проводилось.

Промежуточные результаты тестирования позволяют утверждать , что модель Volkswagen Multivan с двигателем Евро-6 и продукты Татнефть соответствуют современным экологическим стандартам и высоким требованиям клиентов в отношении пробега и повышенных нагрузок в течение длительного срока эксплуатации автомобилей. Впереди – продолжение тестирования, и марка Volkswagen Коммерческие автомобили верит, что Volkswagen Multivan достойно справиться с ним. О финальных результатах тестирования марка сообщит по его завершении.

Двигатели стандарта Евро-6 признаны наиболее современными и экологически чистыми из всех существующих ДВС на данный момент. Дизельные двигатели Евро-6 с технологией BlueMotion – абсолютная новинка для России, позволяющая автомобилям Марки Volkswagen Коммерческие автомобили идти в ногу со временем и соответствовать нормам Евросоюза по экологичности. Они легче и компактнее предшественников, разработаны на основе модульной платформы MDB EA288 и обеспечивают повышение чистоты выхлопа отработанных газов. Уменьшение содержания оксидов азота (NOx) в отработавших газах является важнейшей задачей, стоящей перед производителями автомобилей во всём мире. В одной из современных систем нейтрализации ОГ — системе селективной каталитической нейтрализации SCR (Selective Catalytic Reduction) — для уменьшения выбросов NOx используется химически синтезированный реагент мочевина (AdBlue®).Восстановитель, жидкость AdBlue® является зарегистрированной торговой маркой Объединения немецкой автомобильной промышленности (VDA), а система селективной каталитической нейтрализации SCR является лидирующей технологией по снижению содержания оксидов азота.

Помимо экологичности, дизельные двигатели Евро-6 обладают целым рядом преимуществ для автовладельцев: благодаря повышенной экономичности они уменьшают расход топлива почти на четверть (5.8 л на 100 км). Так же снижается общая стоимость владения (ТСО) автомобилем, уменьшаются расходы на страхование и повышается остаточная стоимость автомобиля.

«Татнефть» – одна из крупнейших российских нефтяных компаний. В составе вертикально-интегрированного холдинга стабильно развиваются нефтегазодобыча, нефтегазопереработка, нефтехимия, шинный комплекс и сеть АЗС.

Деятельность ПАО «Татнефть» постоянно совершенствуется, принимаются бизнес-решения, которые направлены на повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции и соответствия самым высоким экологическим требованиям. Бренд Компании воспринимается клиентами и потребителями как гарантия высокого качества товаров и услуг.

На нефтеперерабатывающем комплексе «Татнефти» – «ТАНЕКО» производится уникальный продукт – дизельное топливо стандарта «Евро-5», которое по показателям качества соответствует уровню двигателей «Евро-6».

Дизтопливо «ТАНЕКО» имеет оптимальные эксплуатационные и экологические характеристики.

Экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания

Объектом исследований является рабочий процесс дизельного двигателя при работе видах топлива. Целью исследований является определение экономических показателей дизельного двигателя и при работе топливе, биоэтаноле, рапсовом масле видах топлива, создание лабораторного комплекса для проведения исследований занятий возможностей использования альтернативных топлив.

Необходимость реализации данной работы вызвана необходимостью улучшения качества подготовки работников автомобильного профиля, инженеров по специальности 190109.65 «Наземные транспортно-технологические средства» подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин Такие дисциплины, как «Автомобильные двигатели», «Автомобили» входят часть дисциплин специализации усвоение знаний, умений навыков компетенции выпускниками вуза достигается наиболее эффективно научно-исследовательской работы студентов под руководством учёных –

Повышение качества подготовки специалистов невозможно без проведения практических занятий по указанным дисциплинам. занятиях появляется возможность лучше представить качественные картины происходящих внутреннего сгорания (ДВС) процессов что способствует активизации научно-исследовательской, творческой деятельности студентов. оптимизация эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых позволяет улучшить как экономические, экологические показатели, так безопасность. эти показатели зависят системы питания, вида применяемых топлив. Наиболее перспективным направлением является также новых, альтернативных видов топлив для автомобильных двигателей современных ДВС топливам. запланировано расширение лаборатории теории ДВС дополнительным обкаточно-тормозным стендом для испытаний дизелей автомобильные. Методы стендовых испытаний». по своим функциональным возможностям подходящим по цене нагрузочного устройства выбран стенд – автомобильный дизель Д245.12° C-230Д.

Для измерения содержания нормируемых компонентов газах автомобилей двигателями, системами нейтрализации или оснащенных двухкомпонентными (окислительными) системами нейтрализации, применяют двухканальные газоанализаторы, предназначенные для измерения содержания оксида углерода (СО) (СН)

Для двигателей, оснащенных трёхкомпонентными системами нейтрализации, используют четырёхканальные газоанализаторы, предназначенные для измерения содержания СО, СН, диоксида углерода (СО₂) (О₂). Четырехканальные газоанализаторы могут быть также использованы для проведения измерений системами нейтрализации или оснащенных двухкомпонентными системами нейтрализации.

Для измерения содержания СО, СН и СО₂ вотработавших газах применяют газоанализаторы непрерывного действия, принцип действия которых основан спектроскопии, измерения содержания О₂ – электрохимический сенсор.

Помещение для лаборатории испытания дизеля выбрано требований по ограничению шума пунктах. Помещение расположено закрытом боксе учебного корпуса № 3 Чебоксарского политехнического института по адресу: 8.

Лаборатория является подразделением учебно-лабораторной базы автомеханического факультета для проведения научных исследований аспирантами кафедры, проведения лабораторных работ автомобильного факультета, слушателями курсов ДПО подшефных учебных заведений.

Рис. 3.2. Планировка лаборатории:

1 – двигатель Д-245; 2 – двигатель-тормоз; 3 – весы; реостат; 5 – электрощит; приборный шкаф; выпускная система; зона испытания двигателя ВАЗ-21124; 9 – хранилище топлива.

НОВОСТИ

_{17 июля 2020}

КОМПАНИЯ JAGUAR LAND ROVER ВЫПУСТИЛА СВЫШЕ ПОЛУТОРА МИЛЛИОНОВ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ INGENIUM

Компания Jaguar Land Rover отмечает преодоление полуторамиллионного рубежа в объемах выпуска двигателей нового семейства Ingenium, дополнив ассортимент своего производства на территории Великобритании еще одной современной версией силового агрегата.

Завод в британском Вулверхэмптоне выпускает передовые двигатели Ingenium, в которые входят как экологически чистые двигатели внутреннего сгорания, так и электрифицированные силовые установки для всех моделей Jaguar и Land Rover 1 .

Высокоэффективные, отличающиеся плавной работой и низким уровнем вредных выбросов, традиционные, гибридные, подзаряжаемые и полностью электрические двигатели сконструированы таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу и при этом снизить не только воздействие на окружающую среду, но и затраты клиентов на пользование своим автомобилем.

Двигатели Ingenium являются собственной разработкой Jaguar Land Rover, они выпускаются на заводе компании в Великобритании. Модульная архитектура этих полностью алюминиевых двигателей позволяет гибкое масштабирование при сохранении общих базовых технологий.

Новейшим пополнением семейства Ingenium стал шестицилиндровый дизельный двигатель, обеспечивающий повышенную мощность, высокую топливную эффективность и плавность работы. Именно эти силовые агрегаты теперь устанавливаются на Range Rover и Range Rover Sport 21 модельного года. Современный рядный дизельный двигатель с технологией «мягкого гибрида» (MHEV), дополняет уже предлагающуюся на сегодняшний день линейку экологически чистых и высокоэффективных шестицилиндровых бензиновых, четырехцилиндровых бензиновых и дизельных двигателей, производящихся на заводе Jaguar Land Rover в графстве Уэст-Мидлендс 2 .

Развитие и расширение семейства двигателей Ingenium вносит свой вклад в реализацию долгосрочной стратегии компании по снижению уровня вредных выбросов автомобилей и улучшению топливной экономичности по всему производимому модельному ряду. В рамках миссии Destination Zero британский автопроизводитель стремится сделать планету безопаснее, а окружающую среду – экологичнее посредством непрекращающейся инновационной деятельности.

Jaguar Land Rover продолжит развитие технологии Ingenium и электрификацию всего выпускаемого модельного ряда, а также разработку концептуального прототипа, в котором для силового агрегата используется энергия водородных топливных ячеек 3 . В специализированном центре в Вулверхэмптоне также осуществляется производство электрических силовых установок EDU (Electric Drive Units), которые клиенты смогут предпочесть в качестве альтернативы традиционным двигателям внутреннего сгорания.

Кроме того, неподалеку от этого завода двигателей, открылся инновационный и использующий самые передовые технологии Центр по сборке аккумуляторных батарей в Хэмс-Холле, где производятся батареи для автомобилей с полностью электрическими силовыми установками BEV (Battery Electric Vehicle) и для гибридных автомобилей с возможностью подзарядки от внешнего источника PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Общими усилиями эти производства обеспечат создание нового поколения моделей Jaguar и Land Rover.

Директор по запускам новой продукции подразделения силовых агрегатов Jaguar Land Rover Powertrain Operations Кен Клоуз (Ken Close): «Мы наблюдаем беспрецедентный уровень спроса на дружественные к окружающей среде автомобили. И сейчас важнее, чем когда-либо прежде, обеспечить производство экологически чистых и высокоэффективных двигателей, не требующих компромисса в плане мощностных характеристик или возможностей использования в условиях бездорожья, которые привыкли ожидать наши клиенты. Наши двигатели семейства Ingenium предлагают сочетание лучшей экономичности и меньшего уровня вредных выбросов, но при этом развивают еще больший крутящий момент и обеспечивают более быстрые реакции, что делает управление автомобилем интереснее и увлекательнее».

Завод двигателей в Вулверхэмптоне осуществляет поставки силовых агрегатов глобальному подразделению производства автомобилей Jaguar Land Rover. Основная часть этих силовых установок используется в производстве на расположенных на территории Великобритании заводах компании, в частности – в Солихалле, где выпускаются недавно анонсированные Range Rover и Range Rover Sport 21 модельного года.

Новейшие шестицилиндровые дизельные двигатели производятся параллельно на тех же мощностях, где осуществляется сборка и шестицилиндрового бензинового двигателя, с успехом дебютировавшего в минувшем году. Такое совместное производство подразумевает формирование основной архитектуры, производство блока цилиндров и коленчатого вала, головки блока цилиндров, а также сборку и испытание двигателей. Завод в Вулверхэмптоне использует самое современное сборочное оборудование и все свои широкие возможности по замерам и испытаниям, что позволяет успешно производить один из самых экологически чистых в мире дизельных двигателей.