Устройство для очистки отработавших газов дизельных двигателей с автоматическим регулированием режима работы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (8) август 2009 г.

Статья просмотрена: 111 раз

Библиографическое описание:

Олейник Д. О. Устройство для очистки отработавших газов дизельных двигателей с автоматическим регулированием режима работы // Молодой ученый. — 2009. — №8. — С. 17-19. — URL https://moluch.ru/archive/8/549/ (дата обращения: 22.07.2018).

Проблема снижения отрицательного воздействия мобильных энергетических средств на окружающую среду и человека, остается актуальной по сей день, несмотря на колоссальную работу, проведенную за последние десятилетия учеными и инженерами во всем мире. Потребление кислорода воздуха, выделение вредных и токсичных веществ в атмосферу, образование пыли, шум, вибрации, электромагнитные излучения, выделение парниковых и озоноразрушающих газов, выделение тепла в окружающую среду – все это далеко не полный перечень негативных явлений возникающих при работе мобильных энергетических средств оснащенных дизельными двигателями внутреннего сгорания [5, с7].

Для исключения вышеперечисленных вредных воздействий необходимо с одной стороны снизить токсичность отработавших газов дизельного двигателя до допустимых пределов и при этом сохранить долю механизированных работ выполняемых мобильным энергетическим средством не внося существенных изменений в технологический процесс.

В настоящее время известно множество устройств и способов нейтрализации токсичных компонентов и сажи, содержащихся в отработавших газах дизельных двигателей.  Однако современное состояние работ в этой области характеризуется тем, что на данный момент не существует единого универсального средства, способного эффективно бороться с основными опасными составляющими отработавших газов: оксидами азота, оксидами углерода, углеводородами и сажей.

Учитывая ситуацию, сложившуюся на современном этапе развития агропромышленного комплекса, производителям сельскохозяйственной продукции необходимо использовать все возможные средства для сокращения расходов и увеличения производительности и прибыли, что невозможно осуществить без создания благоприятных условий труда. Превышения ПДК вредных веществ в атмосфере помещения способствуют повышению риска развития заболеваний, снижению профессиональной пригодности и даже продолжительности жизни. В частности, в животноводческих помещениях нарушение параметров микроклимата приводит к снижению продуктивности животных, заболеваниям, увеличению потерь молодняка. [5, с 66-67]

Для улучшения экологических показателей дизельного двигателя, путем снижения выбросов сажи и вредных веществ, на кафедре «Сельскохозяйственные дорожные и специальные машины» Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева, было разработано устройство для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания, конструкция которого защищена патентами РФ на полезную модель [2,3,4].

Устройство представляет собой жидкостной нейтрализатор, (рис. 2) состоящий из двух камер, в первой из которых, именуемой аэрозольной камерой, поток отработавших газов от двигателя обрабатывается нейтрализующим раствором, посредством установленных в корпусе форсунок, причем обработка осуществляется синхронизировано с частотой работы двигателя и в количествах адекватных текущему режиму его работы. Во впускном патрубке аэрозольной камеры установлен конический завихритель лопаточного типа, проходя через который проток турбулизуется, что способствует коагуляции сажевых аэрозолей и оптимальному насыщению всего объема отработавших газов нейтрализующим раствором. Затем, пройдя через эжектор и смешавшись с атмосферным воздухом, поток отработавших газов поступает в последнюю камеру, именуемую центробежным каплеуловителем, в которой поток, проходит через завихритель лопаточного типа и приобретает направленное вращательное движение, в результате этого жидкая фаза и посторонние негазообразные примеси, под действием центробежных сил, сепарируются на внутренней стенке корпуса центробежного каплеуловителя, а пар и очищенный газ поступают в выпускной патрубок [6, с 10].

Для улучшения показателей очистки отработавших газов на режимах номинальной и повышенной нагрузки, времязадающая цепь 17 (рис. 1), определяющая время нахождения форсунки в открытом состоянии, содержит блок-измеритель температуры отработавших газов 13, установленный в корпусе выпускного патрубка 12 центробежного каплеуловителя 10. Блок-измеритель температуры отработавших газов 13, связан со входом времязадающей цепи 17 посредством операционного усилителя 16 и блока-формирователя тока заряда 14. При изменении температуры очищенных отработавших газов, проходящих через выпускной патрубок 12 и контактирующих с блоком-измерителем температуры 13, что может являться следствием несоответствия количества нейтрализующего раствора, продающегося в аэрозольную камеру 5, количеству отработавших газов, блок-измеритель температуры 13 изменяет напряжение на своих выводах. Операционный усилитель 16 усиливает сигнал от  блока-измерителя температуры 13, после чего его выходное напряжение преобразуется в ток при помощи блока-формирователя тока заряда 14. Ток с выхода блока-формирователя тока заряда 14 подается на вход времязадающей цепи 17, определяющей время нахождения форсунок в открытом состоянии. В зависимости от величины тока, протекающего во  времязадающей цепи 17, блок таймер 3 изменяет время нахождения форсунок 7 в открытом состоянии и как следствие изменяет количество поступающего в единицу времени нейтрализующего раствора. Таким образом, происходит автоматическое регулирование режима работы устройства, за счет появления в системе обратной связи по температуре.

Термоэлектрический метод измерения температуры основан на возникновении электродвижущей силы в цепи, составленной из разнородных проводников, при нарушении теплового баланса, вызванного неравенством температур в местах соединения проводников.  Возникновение термо-э.д.с. объясняется перемещением электронов из одного проводника в другой и выравниванием их внутренних потенциалов. [7, с 39]

Основным элементом блока-измерителя температуры отработавших газов 13 является микросхема-термодатчик с линейной зависимостью выходного напряжения от температуры типа К1019ЕМ1. Датчик по свойствам подобен стабилитрону с малым дифференциальным сопротивлением и со стабильным и нормированным плюсовым температурным коэффициентом напряжения (ТКН). Принципиальная схема прибора показана на рис 3. Работа термодатчика К1019ЕМ1 основана на зависимости от температуры разности значений напряжения на эмиттерном переходе Uбэ двух транзисторов с разной плотностью эмиттерного тока. С целью повышения точности измерения температуры в микросхеме предусмотрена цепь калибровки.

патент 3

1- датчик положения коленчатого вала; 2,17 – времязадающие цепи; 3 – блок-таймер; 4 – выхлопной коллектор; 5 – аэрозольная камера; 6 – трубки для подачи раствора; 7 – форсунки; 8 – бак с нейтрализующим раствором; 9 – жидкостной насос; 10 – центробежный каплеуловитель; 11 – жидкостной нейтрализатор; 12 – выпускной патрубок; 13 – блок-измеритель температуры; 14 – формирователь тока заряда; 15 – электронный блок управления, 16 – операционный усилитель; 18 – ключ; 19 – источник тока;

Рис. 1. – Схема устройства для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания с блоком-измерителем температуры

нейтрализатор

Рис. 2. – Жидкостной нейтрализатор отработавших газов дизеля

 

ЭБУ

Рис. 3. – Электронный блок управления жидкостным нейтрализатором

 

Применение данного подхода к проблеме очистки дизельного выхлопа и использование разработанного устройства позволяет избавить жидкостные нейтрализаторы отработавших газов от некоторых недостатков, таких как: большие габариты и масса, снижение эффективности нейтрализаторов при работе двигателя на режимах, близких к номинальным и большое гидравлическое сопротивление. Разработанная конструкция обладает сравнительно небольшими габаритами и массой, эффективность очистки постоянна на всех режимах работы двигателя благодаря электронному блоку управления (рис.3) и блоку-измерителю температуры, отслеживающему режимы работы двигателя и при необходимости корректирующего подачу нейтрализующего раствора. Кроме того, конструкция обладает малым газодинамическим сопротивлением прохождению потока отработавших газов.

 

Список использованной литературы

1. Максимов В.А., Сарабаев В.И. – Нормативное обеспечение экологической безопасности автомобильного транспорта – Учебное пособие, МАДИ–ГТУ Москва 2004. – 235 с.

2. Патент на полезную модель № 77353 кл. F01N 3/02, 2008.

3. Патент на полезную модель № 83292 кл. F01N 3/02, 2009.

4. Решение о выдаче патента № 2009113715 от 19.05.09, получено 27.05.09.

5. Тришкин И.Б., Олейник Д.О., «Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания» // Вестник Федерального Государственного общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина», выпуск №1 (32) / 2009.

6. Олейник Д.О. «Нейтрализатор для очистки отработавших газов дизельных двигателей» // Ежемесячный научный журнал «Молодой ученый», выпуск №5 / 2009

7. Чистяков С.Ф., Радун Д.В. – Теплотехнические измерения и приборы. Учеб. пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1972. – 392 с., с ил.

 

Основные термины (генерируются автоматически): блок-измеритель температуры, нейтрализующий раствор, газ, внутреннее сгорание, выпускной патрубок, ток заряда, аэрозольная камера, операционный усилитель, полезная модель, электронный блок управления.


Похожие статьи

Конструктивно-технологическая схема устройства для очистки...

аэрозольная камера, выпускной патрубок, внутреннее сгорание, впускной патрубок, нейтрализующий раствор, газ, жидкостный нейтрализатор, электронный блок управления, отработавший газ двигателей, устройство.

Нейтрализатор для влажной очистки отработавших газов...

аэрозольная камера, электронный блок управления, нейтрализующий раствор, внутреннее сгорание, выпускной патрубок, коленчатый вал, отработавший газ двигателей, впускной патрубок, блок ключей, дизельный...

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Полезная информация. Спецвыпуски.

В работе была использована модель камеры сгорания в форме цилиндра, высота которой 15 см, диаметр 4 см. Общий вид

Температура стенок камеры сгорания 353 К. Начальная температура газа в камере сгорания 900 К, топливо...

К вопросу токсичности двигателей внутреннего сгорания

2 — монолитный блок-носитель; 3 — монтажный элемент в виде проволочной сетки

Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, катализатор, газ, выпускной коллектор, вещество, оксид азота, приемная труба, требование, внутреннее сгорание...

К вопросу обеспечения термокомпенсации синтезатора частоты...

Полезная информация. Спецвыпуски.

- за счет определения температуры блока, открывается больше возможностей для диагностики соседних узлов электронного блока (перегрев соседних ЭРЭ)

Лабораторные испытания ТЭГ системы выпуска двигателя...

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, отработавшие газы, тепловая энергия, термоэлектрический генератор. Среди разнообразных способов прямой утилизации тепловой энергии отработавших газов благодаря широкому диапазону температур применения и...

Проектирование адаптивной системы озонирования воздуха для...

Обеспечить более полного сжигания топлива в камере сгорания с целью предотвращения загрязнения окружающей среды.

Рис. 4. Внешний вид системы озонирования воздуха: 1 — преобразователь напряжения; 2 — Озонатор; 3 — Электронный блок управления.

Обзор неисправностей, возникающих при эксплуатации двигателя...

Значения температуры датчиков отработавших газов значительны.

Перспективы метана на транспорте [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан.

Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Перспективный способ мойки двигателей перед ремонтом

В процессе подготовки двигателей внутреннего сгорания к ремонту и другим видам технологических

раствора, м3. Остаточное загрязнение

Макеева Е.Ю., Шемякин А.В., Терентьев В.В. Патент на полезную модель РФ № 73293 Сопло для моечных установок.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Конструктивно-технологическая схема устройства для очистки...

аэрозольная камера, выпускной патрубок, внутреннее сгорание, впускной патрубок, нейтрализующий раствор, газ, жидкостный нейтрализатор, электронный блок управления, отработавший газ двигателей, устройство.

Нейтрализатор для влажной очистки отработавших газов...

аэрозольная камера, электронный блок управления, нейтрализующий раствор, внутреннее сгорание, выпускной патрубок, коленчатый вал, отработавший газ двигателей, впускной патрубок, блок ключей, дизельный...

Компьютерное моделирование процессов распыла и дисперсии...

Полезная информация. Спецвыпуски.

В работе была использована модель камеры сгорания в форме цилиндра, высота которой 15 см, диаметр 4 см. Общий вид

Температура стенок камеры сгорания 353 К. Начальная температура газа в камере сгорания 900 К, топливо...

К вопросу токсичности двигателей внутреннего сгорания

2 — монолитный блок-носитель; 3 — монтажный элемент в виде проволочной сетки

Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, катализатор, газ, выпускной коллектор, вещество, оксид азота, приемная труба, требование, внутреннее сгорание...

К вопросу обеспечения термокомпенсации синтезатора частоты...

Полезная информация. Спецвыпуски.

- за счет определения температуры блока, открывается больше возможностей для диагностики соседних узлов электронного блока (перегрев соседних ЭРЭ)

Лабораторные испытания ТЭГ системы выпуска двигателя...

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, отработавшие газы, тепловая энергия, термоэлектрический генератор. Среди разнообразных способов прямой утилизации тепловой энергии отработавших газов благодаря широкому диапазону температур применения и...

Проектирование адаптивной системы озонирования воздуха для...

Обеспечить более полного сжигания топлива в камере сгорания с целью предотвращения загрязнения окружающей среды.

Рис. 4. Внешний вид системы озонирования воздуха: 1 — преобразователь напряжения; 2 — Озонатор; 3 — Электронный блок управления.

Обзор неисправностей, возникающих при эксплуатации двигателя...

Значения температуры датчиков отработавших газов значительны.

Перспективы метана на транспорте [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан.

Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Перспективный способ мойки двигателей перед ремонтом

В процессе подготовки двигателей внутреннего сгорания к ремонту и другим видам технологических

раствора, м3. Остаточное загрязнение

Макеева Е.Ю., Шемякин А.В., Терентьев В.В. Патент на полезную модель РФ № 73293 Сопло для моечных установок.

Задать вопрос