Анотація до роботи:

Кабанов О.М. Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами транспортних дизелів шляхом конвертування їх в газові двигуни. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». – Харків, 2008.

Дисертація присвячена питанням зниження токсичності транспортного дизеля шляхом конвертування його в газовий двигун з високоенергетичною системою запалювання.

Вдосконалено методику розрахунку процесу згоряння І.І. Вібе, що дозволяє провести розрахункове дослідження впливу різних факторів на форму характеристики тепловиділення і, як наслідок, – на утворення шкідливих речовин у циліндрі газового двигуна з високоенергетичною системою запалювання.

Розроблено методику проведення експериментального дослідження газового двигуна.

Розроблено методику визначення змінного показника згоряння за І.І. Вібе шляхом обробки експериментальних характеристик тепловиділення.

Одержані характеристичні карти значень коефіцієнтів надлишку повітря і кутів випередження запалювання для системи управління газовим двигуном 6ГЧ13/14 з високоенергетичною системою запалювання.

У дисертаційному дослідженні поставлена та вирішена науково-практична задача – визначення можливостей та умов поліпшення екологічних показників транспортного дизеля шляхом конвертування його в газовий двигун (на прикладі дизеля ЯМЗ-236). Розв’язання даної задачі дозволило одержати наступні наукові і практичні результати:

1. Уточнена математична модель робочого процесу І.І. Вібе, у якій враховано, що показник згоряння m для розрахунку характеристики тепловиділення є змінною величиною і залежить від коефіцієнту надлишку повітря, частоти обертання колінчастого вала двигуна, кута випередження запалювання, коефіцієнту наповнення.

2. Розроблена методика визначення показника згоряння І.І. Вібе m шляхом обробки експериментальної характеристики тепловиділення.

3. Встановлена залежність змінного показника згоряння І.І. Вібе m від коефіцієнту надлишку повітря, частоти обертання колінчастого вала, кута випередження запалювання та коефіцієнту наповнення газового двигуна з високоенергетичною системою запалювання.

   Розроблені тримірні характеристичні карти значень коефіцієнтів надлишку повітря та кутів випередження запалювання залежно від частоти обертання та ефективного крутного моменту газового двигуна 6ГЧ13/14 з високоенергетичною системою запалювання, призначені для використання в мікропроцесорній системі управління двигуном.

   Порівняння результатів показало, що при обробці індикаторних діаграм, розрахованих за методом І.І. Вібе з постійним значенням показника згоряння m, середня похибка визначення p_i в порівнянні з результатами експерименту склала 5,4 %, а при розрахунку за методикою зі змінним показником m середня похибка склала 2,7 %.

   Порівняння результатів розрахунку показників токсичності газового двигуна 6ГЧ13/14 з результатами експерименту продемонструвало, що коли в якості вихідних даних використовувалась характеристика тепловиділення, розрахована за моделлю І.І. Вібе з постійним значенням показника згоряння m, максимальна відносна похибка розрахунку вмісту у відпрацьованих газах NO_x складала 16,2 %, СО – 17,8 %, СН – 18,7 %. Відносна похибка розрахунку середньоексплуатаційних питомих викидів нормованих шкідливих речовин за 13-ступеневим циклом ESC з використанням цієї математичної моделі складала: NO_x – 12,5 %, СО – 14,8 %, СН – 17,1 %. Якщо в якості вихідних даних використовувалась характеристика тепловиділення, розрахована за уточненою математичною моделлю, максимальна відносна похибка розрахунку вмісту NO_x складала 7,1 %, СО – 6,7 %, СН – 8,3 %. Розрахунок середньоексплуатаційних питомих викидів нормованих шкідливих речовин за 13-ступеневим циклом ESC з використанням уточненої математичної моделі дозволив отримати похибку розрахунку: NO_x – 7,8 %, СО – 8,4 %, СН – 12,3 %

   Зниження викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами при конвертації дизельного двигуна в газовий, залежно від режиму роботи, складає: NO_x – 18-68 %, СО – 57-78 %, на режимі мінімальних обертів холостого ходу викиди СН збільшуються на 8 %, але при n = 2100 хв^-1 і максимальному навантаженні вміст цієї речовини у відпрацьованих газах зменшується на 37 %.

   Середньоексплуатаційні питомі викиди нормованих шкідливих речовин з відпрацьованими газами двигуна 6ГЧ13/14 за 13-ступеневим циклом ESC склали, г/(кВтгод): NO_x – 2,24, СО – 1,45, СН – 1,31. При цьому викиди СН газового двигуна в основному складаються з метану, а викиди СН двигуна, що працює на дизельному паливі – з високомолекулярних неметанових вуглеводнів.

Публікації автора:

1. Богомолов В.А., Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н., Салдаев С.В. Перспективы применения природного газа в качестве топлива для автомобильных дизелей // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2005. № 16. С. 247 – 249. Здобувачем виконаний аналіз вітчизняної та закордонної літератури з метою оцінки перспектив використання природного газу як моторного палива для автомобільних дизелів.

2. Богомолов В.А., Абрамчук Ф.И., Манойло В.М., Кабанов А.Н., Салдаев С.В. Экспериментальная установка для доводки систем зажигания и управления газовым двигателем с искровым зажиганием 6Ч13/14 // Авто Газо Заправочный комплекс + Альтернативное топливо. Москва: АГЗК+АТ. 2005. № 4 (22). С. 42 – 45. Здобувач брав участь у розробці схеми встановлення систем запалювання та керування двигуном на експериментальний стенд.

3. Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н., Салдаев С.В. Реализация возможностей сжатого природного газа при использовании его в качестве топлива для ДВС // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2005. № 17. С. 61 – 66. Здобувачем зібрані, систематизовані та проаналізовані дані щодо економічних та екологічних показників двигунів, що працюють на дизельному пальному та СПГ.

4. Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н., Салдаев С.В. Расчёт процесса сгорания газового двигателя с высокоэнергетической системой зажигания // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2006. № 18. С. 100 – 103. Здобувачем проведене розрахункове дослідження процесу згоряння газового ДВЗ.

5. Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н. Расчётная оценка эколого-химических показателей газового двигателя с высокоэнергетической системой искрового зажигания // Автомобильный транспорт. Харьков: ХНАДУ. 2007. № 20. С. 63 – 67. Здобувачем проведене розрахункове дослідження утворення шкідливих речовин у відпрацьованих газах двигуна на СПГ.

6. Абрамчук Ф.И., Кабанов А.Н. Методика расчёта процесса сгорания газового двигателя с высокоэнергетической системой зажигания // Двигатели внутреннего сгорания. Харьков: НТУ «ХПИ». 2007. № 2. С. 67 – 73. Здобувачем уточнена методика розрахунку процесу згоряння газового двигуна, розроблена методика отримання змінного показника згоряння за І.І. Вібе з експериментальної індикаторної діаграми.

7. Богомолов В.А., Абрамчук Ф.И., Манойло В.М., Воронков А.И., Салдаев С.В., Кабанов А.Н. Особенности конструкции экспериментальной установки для проведения исследований газового двигателя 6Ч13/14 с искровым зажиганием // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Харьков: ХНАДУ. 2007. № 37. С. 43 – 47. Здобувач брав участь у розробці креслень деталей експериментального стенду з газовим ДВЗ та в експериментальній перевірці методу розрахунку процесу згоряння газових ДВЗ.