Вданной работе проведено комплексное исследование проблематики очистки выхлопных газов автомобилей и разработано инновационное устройство для дожигания токсичных компонентов выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.
Ключевые слова: очистка выхлопных газов, дожигатель токсичных компонентов, двигатель внутреннего сгорания, высокоимпульсные электрические разряды.
Актуальность проведенного исследования обусловлена растущей обеспокоенностью мирового сообщества негативным воздействием автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье человека. Выхлопные газы автомобилей, являясь сложной смесью, содержат множество вредных веществ, включая оксиды углерода, оксиды азота, углеводороды и твердые частицы. Эти вещества приводят к загрязнению атмосферы, способствуют образованию смога, кислотным дождям и возникновению различных заболеваний дыхательных путей. Поиск и разработка эффективных методов очистки выхлопных газов, таким образом, становятся критически важными для обеспечения экологической безопасности и здоровья населения [1].
В ходе исследования:
- Проведен глубокий анализ современного состояния исследований в области обеспечения экологической безопасности транспортных процессов:
Детально рассмотрена государственная политика в области обеспечения безопасности транспортных процессов, включая нормативно-правовую базу, регулирующую деятельность транспортной отрасли, и стратегические направления ее развития.
Проанализирована государственная политика в области экологической безопасности, с акцентом на принципах экологически безопасного развития, мерах по контролю и профилактике загрязнения окружающей среды, а также перспективных направлениях развития экологически чистых транспортных технологий.
- Исследованы существующие и перспективные методы очистки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания и устройства для их реализации:
Представлен обзор наиболее распространенных способов очистки выхлопных газов, таких как каталитические нейтрализаторы, системы возврата паров топлива, вторичные воздушные системы, электронное управление двигателем и система вентиляции картера.
Для каждого метода подробно рассмотрены преимущества и недостатки, а также перспективы их развития с учетом современных тенденций в автомобилестроении.
Особое внимание уделено анализу возможностей применения высокоимпульсных электрических разрядов для дожигания выхлопных газов, как одной из наиболее перспективных технологий в области очистки выхлопных газов.
Проведен анализ физико-химических процессов, происходящих при воздействии высокоимпульсных разрядов на выхлопные газы.
Исследована эффективность различных типов разрядов, таких как коронный, барьерный и скользящий разряды, для очистки выхлопных газов от различных компонентов, с учетом их специфических свойств и реакционной способности [2].
- Разработана оригинальная схема для сжигания токсичных выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания:
Предложен новый способ очистки выхлопных газов автомобиля с использованием высокоимпульсных искровых разрядов тока, который основан на генерации высокоэнергетических искровых разрядов в потоке выхлопных газов (рисунок 1).
Разработана конструкция устройства дожигателя, включающая в себя искровую камеру, свечи с удлиненными центральными электродами, штыри, соединенные с массой автомобиля, и электрическую схему, интегрированную с системой зажигания автомобиля (рисунок 2).
Подробно описан алгоритм работы автомобиля с установленным дожигателем, включая этапы запуска, обработки выхлопных газов и вывода очищенных газов в окружающую среду.
Рис. 1. Способ очистки выхлопных газов автомобиля высоко импульсными искровыми разрядами тока. 1-дожигатель; 2-выпускной коллектор; 3- свечи с удлиненным электродом; 4-штыри соединенные с массой; 5-высоковольтная электрическая цепь; 6- цепь низкого напряжения; 7-аккумуляторная батарея; 8- катушка зажигания; 9-прерыватель распределитель; 10-провод низкого напряжения; 11-провод высокого напряжения; 12-ротор; 13-концевые клеммы; 14-свечи автомобиля; 15-провод высокого напряжения
Рис. 2. Схема разработки
- Проведен анализ существующих методик и выбран оптимальный метод для проведения испытаний по очистке выхлопных газов автомобиля с использованием высокоимпульсных искровых разрядов [3].
Рассмотрены наиболее распространенные измерительные приборы и датчики, используемые для контроля и измерения очистки выхлопных газов автомобиля, такие как газоанализаторы, дымомеры, лямбда-зонды и датчики NOx.
Описаны принципы работы, типы, преимущества и недостатки каждого прибора, а также области их применения с учетом специфики измеряемых параметров.
Обоснован выбор газоанализатора модели Инфракар М3.01 для проведения исследования, подробно описаны его характеристики и особенности, а также этапы сбора информации с прибора и интерпретации полученных данных.
Проведены первичные тесты на автомобиле марки Lada с бензиновым двигателем для определения базовых параметров выхлопных газов, что позволяет сравнить их с показателями после установки и запуска устройства дожигателя.
Практическая значимость проведенного исследования заключается в разработке устройства дожигателя токсичных компонентов выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, которое отличается высокой эффективностью, простотой конструкции, экономической эффективностью и долговечностью. Внедрение разработанного устройства позволит значительно снизить выбросы вредных веществ автомобильным транспортом, что способствует улучшению качества воздуха и снижению рисков для здоровья населения.
Результаты исследования могут быть использованы в учебных заведениях для обучения студентов современным технологиям очистки выхлопных газов и принципам работы инновационных устройств дожигания. Кроме того, полученные результаты могут быть внедрены на автомобильных предприятиях для разработки и производства новых, более эффективных систем очистки выхлопных газов, что способствует повышению экологичности и конкурентоспособности выпускаемой продукции.
В заключение, необходимо подчеркнуть, что разработка и внедрение новых технологий очистки выхлопных газов автомобилей является неотъемлемой частью глобальной стратегии по снижению негативного воздействия транспорта на окружающую среду и здоровье человека. Разработанное в рамках данного исследования устройство дожигателя является шагом вперед в этом направлении и имеет большой потенциал для практического применения, способствуя созданию более чистого и безопасного будущего для следующих поколений.
Литература:
1. Государственная программа развития и интеграции инфраструктуры транспортной системы Республики Казахстан до 2020 года от 19 марта 2010 года.
2. Tazhigulova G. O., Amanzholova M., Esengulov D. State regulation of the development of the transport services market in Kazakhstan //Proceedings of the International Conference “Process Management and Scientific Developments” (Birmingham, United Kingdom, December 19, 2020). — P. 54–58.
3. Зоидов З. К., Медников В. В., Зоидов Х. К. Использование потенциала транспортной инфраструктуры в контексте построения социально-ориентированной экономики // РППЭ. 2014. № 11 (49). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-potentsiala-transportnoy-infrastruktury-v-kontekste-postroeniya-sotsialno-orientirovannoy-ekonomiki (дата обращения: 04.01.2021).
