Зниження викидів канцерогенних речовин з відпрацьованими газами автомобільних бензинових двигунів - Автореферат

Автомобілізація, як складова технічного прогресу, має істотні негативні наслідки: ДВЗ є основними споживачами нафтового палива та найбільш істотними джерелами забруднення навколишньої атмосфери токсичними й особливо канцерогенними речовинами, що викидаються з відпрацьованими газами (ВГ). Однак до цього часу практично відсутні надійні дані за рівнями викидів канцерогенних речовин з ВГ автомобільних ДВЗ, в тому числі при використанні різних палив, способів запалювання горючої суміші та систем термокаталітичної нейтралізації ВГ. У цій роботі, грунтуючись на проведених дослідженнях, дається комплексна оцінка екологохімічних показників різних модифікацій автомобільних бензинових ДВЗ і рекомендовано шляхи зниження викидів канцерогенних речовин з відпрацьованими газами. Для досягнення поставленої мети розвязувались такі задачі: удосконалення систем вимірювання рівнів викиду канцерогенних речовин з ВГ автомобільних ДВЗ, в тому числі під час їх випробування спільно з автомобілем за їздовим циклом; На основі проведених досліджень встановлено, що використання рідких палив з більш низьким вмістом ароматичних вуглеводнів і газового палива, підвищення якості сумішоутворення в циліндрах ДВЗ, застосування форкамерно-факельного запалювання горючих сумішей та систем термокаталітичної нейтралізації ВГ, а також практична реалізація заходів, спрямованих на зниження експлуатаційних витрат палива, є ефективним засобом зниження викидів канцерогенних речовин з ВГ автомобільних ДВЗ.Проаналізовано шляхи вирішення проблеми зниження викидів канцерогенних речовин з відпрацьованими газами ДВЗ, повязаних з розробкою та реалізацією ряду технічних, економічних та організаційних заходів, в тому числі - з виробництвом і використанням більш якісного рідкого палива, а також поширенням застосування газового палива. У другому розділі наведено дані по пріоритетній групі ПАВ і БП, в тому числі розглянуті механізми утворення БП під час спалювання палива. Для визначення рівнів рівноважних концентрацій бенз(а)пірену в продуктах спалювання палив було виконано термодинамічний аналіз, з якого випливає, що рівноважні концентрації БП істотно зростають за збагачення горючої суміші та підвищення тиску газу, що може підтвердити локальну природу утворення канцерогенних ПАВ при розкладанні вуглеводневого палива без доступу кисню. Для експериментального дослідження закономірностей утворення та вигоряння компонентів ПАВ було удосконалено та відпрацьовано комбіновані системи їх уловлювання з продуктів спалювання палива, а також - методи кількісного визначення. Для проведення таких досліджень була розроблена, виготовлена та попередньо випробувана комбінована повнопоточна система уловлювання БП та ПАВ з ВГ автомобільних ДВЗ, а для визначення рівнів їх концентрацій використовувалась методика спектрально-флуоресцентного аналізу.В дисертаційній роботі розвязано важливу науково-технічну задачу, повязану з аналізом ефективності заходів та виробленням рекомендацій, спрямованих на зниження рівнів викиду канцерогенних речовин з ВГ автомобільних бензинових ДВЗ. Удосконалено та впроваджено комбіновані, у тому числі повнопоточні, системи відбору та уловлювання бенз(а)пірену й інших ПАВ з відпрацьованих газів автомобільних двигунів. Уперше отримано кореляційні залежності, що звязують рівні викиду будь-якого інгредієнта пріоритетної групи ПАВ або їх окремих підгруп, а також сумарну канцерогенність ВГ досліджуваних ДВЗ з масовим рівнем викиду БП.

Основний зміст роботи

В дисертаційній роботі розвязано важливу науково-технічну задачу, повязану з аналізом ефективності заходів та виробленням рекомендацій, спрямованих на зниження рівнів викиду канцерогенних речовин з ВГ автомобільних бензинових ДВЗ. Основні результати виконаної роботи: 1. Удосконалено та впроваджено комбіновані, у тому числі повнопоточні, системи відбору та уловлювання бенз(а)пірену й інших ПАВ з відпрацьованих газів автомобільних двигунів.

2. Уперше отримано кореляційні залежності, що звязують рівні викиду будь-якого інгредієнта пріоритетної групи ПАВ або їх окремих підгруп, а також сумарну канцерогенність ВГ досліджуваних ДВЗ з масовим рівнем викиду БП. Останнє підтверджує, що БП є надійним індикатором пріоритетної групи ПАВ у ВГ автомобільних бензинових ДВЗ.

3. Запропонована оригінальна методика комплексної оцінки рівнів викиду канцерогенних і токсичних інгредієнтів з ВГ автомобільних ДВЗ та їх сумарної канцерогенності по результатах випробувань двигуна спільно з автомобілем на стенді з біговими барабанами за Європейським їздовим циклом.

4. За розробленою методикою проведено порівняльні екологічні дослідження ряду модифікацій автомобільних бензинових ДВЗ типу ЗМЗ. На основі результатів випробувань запропоновано інтегральний показник для порівняльної екологохімічної оцінки автомобільних ДВЗ.

5. Обгрунтовано методичні принципи та рекомендації, а також накреслено послідовні раціональні шляхи зниження рівнів викиду канцерогенних речовин з відпрацьованими газами автомобільних бензинових ДВЗ, які включають: практичну реалізацію заходів, спрямованих на підвищення експлуатаційної паливної економічності, а також на підтримання ДВЗ в технічно налагодженому стані;

використання більш якісного рідкого палива (з мінімізацією вмісту ароматичних вуглеводнів, в першу чергу високомолекулярних), а також газоподібного палива як основного, так і додаткового енергоносія;

забезпечення рівномірного розподілу палива по циліндрах ДВЗ і високоякісного сумішоутворення, запобігання локального перезбагачення горючих сумішей в камерах згоряння;

поєднання збіднених горючих сумішей з інтенсивними, наприклад форкамерно-факельним запалюванням;

впровадження систем термокаталітичної нейтралізації відпрацьованих газів ДВЗ (при цьому найбільша перевага надається застосуванню біфункціональних систем нейтралізації ВГ).

6. Розроблено комплексну методику та проведено чисельний аналіз річних рівнів компенсацій за збитки, повязані з забрудненням навколишнього середовища канцерогенними і токсичними інгредієнтами, що викидаються з ВГ автомобільних бензинових ДВЗ.

1. Канило П.М., Овчаров А.В. Комплексные экологические исследования легковых автомобилей с карбюраторными двигателями // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - № 3. - С. 37-43.

2. КАНИЛОП.М.,ОВЧАРОВА.В.Эколого-экономический анализ эффективности применения бифункциональных аталитических нейтрализаторов отработавших газов ДВС на автотранспорте // Там же. - № 6. - С. 24-29.

3. Канило П.М., Овчаров А.В. Дизелизация автотранспорта и экологические проблемы городов: комплексные экоисследования автомобилей с разными двигателями внутреннего сгорания // Пробл. машиностроения. - 1998. - 1, № 2. - С. 102-108.

4. Канило П.М., Соловей В.В., Овчаров А.В. Принципы экологизации тепловых двигателей // Прогресс. Качество. Технология: Тр. Харьк. аэрокосм. ун-та им. Н.Е.Жуковского. - Харьков. - 1998. - С. 198-206.

5. Канило П.М., Овчаров А.В. Методология экологизации автомобилей // Системотехника на автомобильном транспорте: Материалы респ. науч.-практ. конф. - Харьков. - 1999. - С.17-25.

6. Канило П.М., Ровенский А.И., Овчаров А.В. Эколого-экономический анализ эксплуатационных показателей автомобилей с карбюраторными двигателями и дизелями / НАН Украины. Северо-Восточный научный центр. - Харьков. - 1997. - 22 с. - Метод. указания.

7. КАНИЛОП.М., РОВЕНСКИЙА.И., ОВЧАРОВА.В.Современные методы и средства экодиагностики автомобилей и их двигателей /НАН Украины. Северо-Восточный научный центр. - Харьков. - 1998. - 19 с. - Метод. указания.