Зниження викидів канцерогенних речовин з відпрацьованими газами автомобільних бензиновых двигунів

Abstract

UA: Дисертація присвячена розв´язанню важливої науково-технічної задачі, пов´язаної з вивченням, аналізом та вибором засобів, спрямованих на зниження канцерогенності відпрацьованих газів (ВГ) ДВЗ. Запропонована методика оцінки сумарної канцерогенності ВГ ДВЗ за результатами їх екодосліджень спільно з автомобілем на стенді з біговими барабанами за Європейським їздовим циклом. Удосконалені та використані повнопоточні комбіновані системи уловлювання БП з ВГ ДВЗ і відпрацьована методика їх кількісного визначення. Проведені комплексні дослідження восьми різних модифікацій бензинових ДВЗ типу ЗМЗ. Визначені кореляційні залежності, що зв´язують сумарну канцерогенність ВГ ДВЗ з масовим рівнем викиду БП за їздовий цикл. Показана висока ефективність зниження канцерогенності ДВЗ при використанні газоподібних палив, форкамерно-факельного запалювання горючої суміші та термокаталітичних систем нейтралізації ВГ. Накреслені раціональні шляхи зниження канцерогенності ВГ автомобільних бензинових двигунів.

RU: Автомобильные ДВС являются одними из основных потребителей нефтяных топлив, наиболее существенными источниками загрязнения атмосферы городов вредными веществами, выбрасываемыми с отработавшими газами (ОГ). Анализ загрязненности атмосферы городов с интенсивным автомобильным движением показал, что на первом месте по уровню превышения ПДК находится бенз(а)пирен (БП). Установлено, что при взаимодействии канцерогенных углеводородов с оксидами азота синтезируются значительно более опасные для человека нитроканцерогенные вещества. Однако до настоящего времени практически отсутствуют надежные данные по уровням выбросов канцерогенных веществ с ОГ автомобильных ДВС, в том числе при использовании различных топлив, способов воспламенения горючей смеси и систем каталитической нейтрализации ОГ. Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи, связанной с изучением, анализом и выбором мероприятий, направленных на снижение выбросов канцерогенных веществ с ОГ автомобильных бензиновых ДВС. Усовершенствованы и внедрены комбинированные, в том числе полнопоточные, системы отбора и улавливания БП и других ПАУ из ОГ автомобильных ДВС и отработана методика их количественного определения. Предложена оригинальная методика комплексной оценки уровней выбросов канцерогенных и токсичных ингредиентов с ОГ ДВС и их суммарной канцерогенности по результатам испытаний двигателя совместно с автомобилем на стенде с беговыми барабанами по Европейскому ездовому циклу. Проведены комплексные экологические исследования восьми различных модификаций бензиновых ДВС типа ЗМЗ. Определены корреляционные зависимости, связывающие уровни выброса любого ингредиента из приоритетной группы ПАУ или их отдельных подгрупп, а также суммарную канцерогенность отработавших газов исследуемых ДВС с массовым уровнем выброса БП за ездовой цикл. Установлено, что бенз(а)пирен является надежным индикатором канцерогенности ОГ бензиновых ДВС. На основании результатов проведенных испытаний предложен интегральный показатель для сравнительной экологохимической оценки автомобильных ДВС. Показана высокая эффективность снижения выбросов канцерогенных веществ с ОГ автомобильных бензиновых ДВС при использовании более качественных жидких, а также газовых топлив, форкамерно-факельного зажигания обедненных горючих смесей и термокаталитических систем нейтрализации ОГ. Обоснованы методические принципы и рекомендации, а также намечены последовательные рациональные пути снижения уровней выбросов канцерогенных веществ с ОГ автомобильных ДВС, включающие: практическую реализацию мероприятий, направленных на повышение эксплуатационной топливной экономичности, а также на поддержание ДВС в технически исправном состоянии; использование более качественных жидких топлив, а также газообразных; обеспечение высококачественного смесеобразования и предотвращение локального переобогащения горючих смесей в камерах сгорания; сочетание обедненных горючих смесей с форкамерно-факельным зажиганием; внедрение систем термокаталитической нейтрализации ОГ ДВС. Разработана комплексная методика и проведен численный анализ годовых уровней компенсаций за ущерб, связанный с загрязнением окружающей среды канцерогенными и токсичными ингредиентами, выбрасываемыми с ОГ автомобильных бензиновых ДВС.

EN: The thesis is devoted to solution of technological problem concerned studying, analysis, and means option in order to reduce the cancinogenity of ICE WGs. An method for evaluation of the total cancinogenity of ICE WGs according to European stadart ecological examination of car on a bench with running drums. Full-flow combined systems for trapping C20H12 (BP) off ICE WGs are improved and introduced. An method for quantitative rating is worked through. The complex studies of 8 different types of ZMZ petrol ICEs are conducted. Correlation of the total cancinogenity of ICE WGs and mass level of BP emission per running cycle is determined. It is shown that BP is a reliable indicator of cancinogenity of ICE WGs. High efficiency of reduction of ICE cancinogenity while gas fuel, fore-chamberflame ignition of petrol-gas mixture, and thermo-catalitic neitralization system are used is shown. Rational ways of WG cancinogenity reduction of car ICEs are stated.