Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
- Content filed under the герметик kimtec.
-

Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК

пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.

Предыдущая

4. Обеспечение экологической безопасности тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин

4.2. Влияние эксплуатационных факторов на экологическую безопасность МТП

Основными факторами технического состояния дизеля, значительно увеличивающими токсичность ОГ по мере наработки дизелей являются:

-  загрязненность воздухоочистителя или неисправность турбокомпрессора, уменьшающие поступление воздуха в цилиндры и ухудшающие полноту сгорания топлива (появление темного цвета или черного дыма при работе под нагрузкой);

-  ухудшение качества распыливания топлива форсунками (белый дым на холостых оборотах непрогретого дизеля, черный дым при работе прогретого дизеля под нагрузкой);

-  неправильный момент начала впрыскивания топлива форсунками (черный дым при раннем, белый дым – при позднем впрыскивании);

-  повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы дизелей (поршневые кольца, гильзы, поршневые канавки под кольца качественный признак – голубой дым ОГ).

Менее определенно на токсичность ОГ проявляется влияние состояния топливной аппаратуры, хотя и оно влияние существенно увеличивается по мере нарастания износов деталей ТНВД. Встречаются также случаи повышенного дымления и токсичности ОГ под нагрузкой вследствие принудительного увеличения цикловой подачи топлива против номинальной. Кроме повышения дымности и токсичности ОГ это нарушение приводит к значительному перерасходу топлива и снижению ресурса дизеля в целом.

Окись углерода, углеводороды и другие органические продукты неполного сгорания топлива возрастают в ОГ из-за уменьшения количества воздуха, поступающего в цилиндры, ухудшения его турбулизации, ухудшения качества распыливания, позднего начала его воспламенения, а также из-за повышенной подачи масла в камеру сгорания, износа ЦПГ или повышенной загрязненности воздухоочистителя. Так, например [8], увеличение разрежения Рвп за воздухоочистителем на 100 мм вод. ст. увеличивает дымность ОГ и выбросы СО и СН под нагрузкой в 1,5 раза. Снижение давления наддува Рк на те же 100 мм вод. ст. действует равнозначно. Уменьшение давления впрыскивания Рвпр топлива на 1 МПа от нормы увеличивает дымность под нагрузкой на 3 %, выход СО на 5 %, а СН – на 10 %. Повышение Рвпр заметно уменьшает выход ВВ и дымность ОГ. Естественное уменьшение угла начала нагнетания на 2 град. п.к.в. увеличивает выход СО и СНх в 1,5 раза. При этом возникает проблема «белого дыма» (белого или голубоватого «холодного дыма»), являющегося следствием чрезмерного выброса углеводородов и паров топлива в ОГ.

Значительное влияние на токсичность и дымность ОГ оказывает тепловой режим дизеля, температура воздуха. На холостом ходу дизелей смесеобразование и сгорание ухудшаются, выход продуктов неполного сгорания, особенно СНх, увеличивается. Поэтому, при контроле токсичности и дымности ОГ следует обеспечивать прогрев дизеля не менее чем до tохл, tм = 85 оС. Повышение tохл, tм до 95–105 °С снижает дымность ОГ на 20–30 %. Таким образом, изменение (уменьшение) дымности и цвета дыма во время прогрева дизеля является качественным признаком его нормального состояния. Замена топлива с    ρ = 0,81 т/м3 на топливо с ρ = 0,87 т/м3 увеличиает выход СО в 2 раза [8].

Износ КШМ приводит к увеличению надпоршневого зазора, уменьшению компрессии, увеличению доли топлива, сгорающего вне камеры сгорания. Параллельно этому износ ЦПГ увеличивает расход масла. Эти процессы значительно увеличивают выход СО, СН и прежде всего, сажи (дымности ОГ). Отсюда следует, что одновременное увеличение выхода сажи СО, СН   (с повышенным расходом моторного масла на угар) является признаком износа КШМ. Редкими причинами увеличения дымности и токсичности ОГ являются увеличение противодавления из-за засоренности выхлопного тракта (дымность может увеличиться в несколько раз), неисправности (прогар, негерметичность) клапанов ГРМ, применение несоответствующего сорта топлива (повышенная плотность, вязкость, чрезмерное содержание серы). Кроме общих, присущих всем цилиндрам, могут возникать неисправности и в отдельных цилиндрах: неисправность форсунки, клапанов, компрессионных колец. Эти неисправности локализуются выключением подачи: ослаблением крепления топливопровода; декомпрессированием цилиндра декомпрессором или вворачиванием регулировочного винта в коромысло клапана или другими приемами.

Противоположным вышеизложенному является измерение в ОГ концентрации окислов азота. В цилиндре только во время сгорания топлива образуется в основном окись азота (95 %). Оптимальными условиями для этого являются избыток кислорода и наивысшая температура (как минимум 1650 °С), т. к. в отличие от других токсичных компонентов – продуктов неполного сгорания топлива, образование не связано с реакциями горения, а имеет только термическую природу. Поэтому, если увеличение выхода СО, СН и сажи напрямую свидетельствует об ухудшении рабочего процесса, понижении эффективности и экономичности работы дизеля, то в противоположность этому естественным по мере эксплуатации дизеля является уменьшение выхода х, т. к. это обусловлено снижением как избытка воздуха в камере сгорания, так и температуры рабочего процесса.

Вид топлива не оказывает заметного влияния на концентрацию х.

Основные причины неисправностей дизеля, влияющих на его экологичность приведены в таблице 4.3. К числу эксплуатационных мероприятий по восстановлению экологических характеристик дизеля относятся [8]:

-  своевременная и качественная очистка воздухоочистителя и (или) обеспечение нормативного давления наддувочного воздуха при каждом ТО-1 машин, а в условиях запыленности воздуха – через 50–60 мото-ч;

-  поддержание нормативного давления и качества распыливания топлива форсунками; контроль при ТО-2 тракторов и комбайнов;

-  поддерживание нормативного угла начала нагнетания топлива секциями ТНВД, причем для достижения токсичности ОГ только по х – занижение на 2–3 градуса;

-  восстановление и поддержание нормативного значения максимальной частоты вращения коленчатого вала;

-  восстановление и поддержание нормативного значения теплового зазора в клапанах ГРМ;

-  восстановление нормативного значения расхода топлива на холостом ходу и под максимальной нагрузкой.

В режиме свободного ускорения коленчатого вала ненагруженного дизеля, используемого вместо стендовой загрузки дизелей в эксплуатационных условиях, ухудшается смесеобразование, увеличивается неполнота сгорания топлива, вследствие чего резко увеличивается дымность ОГ и увеличивается выход других продуктов неполного сгорания (СО, СНх), а выход окислов азота заметно уменьшается. Для дизелей с ТКР из-за несоответствия расходных характеристик дизеля и ТКР вследствие инерции ротора ТКР расход воздуха в цилиндры увеличивается со значительным опозданием, а расход топлива резко повышен. Вследствие этого еще более значительно и увеличивается выход СО и СН, а выход х, как и для безнаддувных дизелей заметно уменьшается. Это явление почти не имеет место для вихрекамерных дизелей.

Таблица 4.3 – Основные причины неисправностей двигателя, влияющие на экологические показатели

Составная часть

Причины неисправностей

1. Система

воздухоподачи

2. Система

топливоподачи

3. ЦПГ

4. ГРМ

5. Система смазки

6. Система

охлаждения

7. Загрязненность

ТСМ

- загрязненность воздухоочистителя; засоренность впускного воздушного тракта; неисправность ТКР; негерметичность впускного тракта за ТКР;

- пониженное давление впрыскивания; плохое качество распыливания топлива, подтекание форсунок;

- неправильный угол начала нагнетания топлива насосом высокого давления; разрегулировки ТНВД; износ кулачкового вала;

- неправильно отрегулирован корректор регулятора ТНВД; завышена цикловая подача топлив;

- износ деталей ЦПГ, закокосованы (залегли) поршневые кольца;

- негерметичность прилегания клапанов ГРМ к седлам из-за износа, прогара;

- неправильные тепловые зазоры в клапанах ГРМ;

- заедание клапанов в направляющих втулках, поломка клапанных пружин;

- загрязненность картера и масляной системы; уровень масла в картере; загрязненность маслозаборника и фильтров; негерметичность уплотнений и соединений;

- негерметичность соединений и уплотнений; загрязненность радиатора; натяжение ремня вентилятора; уровень воды в радиаторе;

- топливо с низким цетановым числом; попадание воды в топливо и масло, загрязненность моторного масла.

Изменение атмосферных условий мало влияет на выход СО и СН.

На токсичность ОГ кроме режимных и функциональных параметров оказывают большое влияние неконтролируемые параметры: обводненность, загрязненность топлива и масла, толщина нагара в камере сгорания, залегание (закокосованность) поршневых колец, температура топлива, атмосферное давление, в обычном диапазоне его изменения на равнине, мало влияет на выход СО и СН, т. к. дизели обычно работают с коэффициентом избытка воздуха 1,3. Меньшую токсичность имеют дизели с разделенной камерой сгорания (вихрекамерные, предкамерные). Несколько выше у дизелей с непосредственным впрыском. Наивысшая токсичность свойственна дизелям с турбонаддувом.

Вихрекамерные дизели имеют минимальную дымность и токсичность по всем компонентам, что предполагает их использование в рабочих зонах с ограниченным воздухообменом.

Предыдущая