Особенности организации процессов горения топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) обусловливают образование вредных веществ, которые выбрасываются вместе с отработавшими газами (ОГ) в окружающую среду и оказывают вредное воздействие на атмосферу, почву, воду, растения, животных и людей.
В идеальном случае при полном сгорании углеводородного топлива должны были бы образовываться только продукты полного сгорания топлива: диоксид углерода (С02) и вода (Н20). Практически же вследствие физико-химических процессов в цилиндрах двигателя действительный состав ОГ очень сложный и включает более 1000 токсичных соединений, большую часть из которых представляют различные углеводороды. Ввиду такого многообразия и сложности идентификации отдельных соединений к рассмотрению обычно принимаются компоненты или их группы, составляющие основную часть ОГ (табл. 3.1).
Вредных выбросов у бензиновых ДВС в расчете на единицу полезной работы больше, чем у дизелей, в 2…4 раза по массе и в 1,5…2 раза по эквивалентной токсичности. Как видно из табл. 3.1, состав ОГ рассматриваемых типов ДВС существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания — оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и сажи. Различие в составе ОГ бензиновых и дизельных ДВС объясняется большим коэффициентом избытка воздуха и лучшим распиливанием топлива в дизельных ДВС.
| Таблица 3.1 Ориентировочный состав отработавших газов карбюраторных и дизельных двигателей
|
Однако дизельные ДВС характеризуются высокой дымностью ОГ. Значение дымности ОГ зависит от содержания в них различных веществ: паров воды, несгоревших частиц масла и топлива, твердых частиц. Белый дым соответствует холодному пуску и малым нагрузкам двигателя. Он содержит в основном углеводороды и водяные пары. Черный дым наблюдается при больших нагрузках двигателя и содержит твердые частицы, в основном сажу. Наличие сажи объясняется тем, что, несмотря на сравнительно большой избыток воздуха в камере сгорания дизеля, происходит местное переобогащение смеси в различных участках объема камеры. Это способствует образованию частиц сажи, которые в основном сгорают в цилиндре дизеля, однако около 1 % этих частиц выбрасывается в атмосферу.
В состав ОГ входят вещества, образующиеся в результате термического синтеза из воздуха при высоких температурах (оксиды азота), продукты неполного сгорания топлива (несгоревшие углеводороды, окись углерода, спирты, кетоны, кислоты, перекиси, сернистый ангидрид, частицы сажи, продукты конденсации и полимеризации), а также продукты сгорания смазочного масла, вещества, образующиеся из присадок к топливу и маслу, и твердые частицы, в частности из материала конструкции двигателя (Ее, №, Си, Сп, Сг).
Сущность явления токсичности определяется количественной характеристикой взаимоотношений между химическими компонентами внешней среды и организмом человека. Токсичность веществ — это мера несовместимости веществ с жизнью организма. Опасность вещества — это вероятность возникновения и развития отравления в реальных условиях.
Сгорание топлива в цилиндрах ДВС сопровождается образованием большого количества различных токсичных веществ, которые состоят из продуктов неполного сгорания и термического разложения углеводородов топлива, оксидов азота, соединений серы и свинца.
Доказано, что продукты сгорания топлива накапливаются в воде, растениях, на сооружениях, в почве. В воздухе они могут превращаться в другие, более токсичные, чем исходные продукты. При высоком содержании в малоподвижной и влажной атмосфере Ж)2, 03 и С„Нт возникает туман коричневого цвета, который получил название «смог». Смог является смесью жидких и газообразных компонентов, он раздражает глаза и слизистые оболочки, ухудшает видимость на дорогах.
Характеристика отдельных компонентов ОГ и их воздействие на организм человека описаны в табл. 3.2.
Установлено, что в кабинах автомобилей и тракторов концентрация вредных веществ может в несколько раз превышать предельно допустимые нормы и отрицательно сказываться на здоровье работающих. Загрязнения отрицательно сказываются на продуктивности животноводства, урожайности сельскохозяйственных культур, качестве продукции.
Оксиды азота. Если температура в цилиндре превышает 1500 К, то азот и кислород воздуха вступают в химическое взаимодействие по цепному механизму:
Ы2 + О N0 + N — 316 кДж/(К • моль),
N + 02 N0 + О + 136 кДж/(К • моль).
Каріашсвм’ї
| Компонент | Характеристика Компонента | Воздействие на организм человека |
| Оксиды азота (N0*) | N0(95…98% всего объема) — бесцветный газ, очень плохо растворяющийся в воде; N02 (2…5 % всего объема) — газ красновато-бурого цвета с характерным запахом (плотность по воздуху 1,58) | Взаимодействуя с парами воды в воздухе, образуют азотную кислоту, разрушающую легочную ткань и вызывающую хронические заболевания. Концентрация N0* в воздухе, равная 0,0001… …0,0003 %, воспринимается по запаху, 0,0013 % — раздражает слизистую оболочку носа и глаз, 0,004…0,008 % —приводит к отеку легких. Вызывают необратимые изменения в сердечнососудистой и нервной системах, в соединении с углеводородами образуют токсичные нитроолефины. Воздействие N0^ на организм человека ничем не нейтрализуется |
| Окись углерода (СО) | Бесцветный газ без запаха и вкуса, очень плохо растворим в воде, плотность по воздуху 0,97, горюч, с воздухом образует взрывчатые смеси, значительно активнее кислорода в соединении с гемоглобином крови (более чем в 200 раз) | Вытесняя кислород из крови, нарушает перенос кислорода от легких к тканям. При этом наступает кислородное голодание, удушье. Если концентрация СО мала, то появляются субъективные ощущения: голова становится «тяжелой», сильная боль во лбу, висках, в глазах — «туман», в висках — ощущение пульсации. В дальнейшем — головокружение, шум в ушах, чувство слабости, рвота, учащается пульс, равнодушие, сонливость и потеря сознания. Воздействие СО зависит от ее концентрации в воздухе: 0,01 % — хроническое отравление при длительном пребывании, 0,05 % — слабое отравление через 1 ч, 1 % — потеря сознания через несколько вдохов. Концентрация около 0,01 % характерна для работы водителей в помещениях с ограниченным воздухообменом |
| . Проверка токсичности и дымности отработавших газов двигателей |
| Воздействие отдельных компонентов ОГ на человека |
| Углеводороды (С„Н„) | Ароматические углеводороды, обладают сильными отравляющими свойствами, воздействуют на процессы кроветворения, деятельность центральной нервной и мышечной системы | Наибольшую опасность представляют канцерогенные полицик — лические ароматические углеводороды (ПАУ), включая бенз(а)пи — рен (БП, С20Н12). Они не выводятся из организма человека, а со временем накапливаются в нем, способствуя образованию злокачественных опухолей |
| Альдегиды (формальдегид, акролеин) | Органические соединения, содержащие альдегидную группу СНО. Как правило, это бесцветная жидкость или газ с резким неприятным запахом | Вредно действуют на нервную систему и органы дыхания человека. Сильное раздражение слизистых оболочек носа и глаз наступает при концентрации формальдегида 0,18 %. Акролеин более ядовит и уже при концентрации 0,002 % вызывает сильное раздражение слизистых оболочек |
| Сажа (С) | Твердый продукт, содержащий в основном углерод, а также 1…3 % (по массе) водорода | Частицы сажи засоряют дыхательные пути, вызывают хронические заболевания носоглотки и легких. Относительно крупные частицы сажи (размером более 10 мкм) задерживаются в верхних дыхательных путях и легко выводятся из организма, мелкие (0,1…10,0 мкм) задерживаются в легких и вызывают аллергию дыхательных путей. Токсичные свойства сажи обусловлены присутствием на ней адсорбированных канцерогенных ПАУ |
| 3.1. Состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания |
0>
‘Ч
Определяющей является верхняя реакция, скорость которой зависит от концентрации атомарного кислорода. При сгорании в цилиндрах ДВС образуется главным образом оксид азота N0.
В двигателе с искровым зажиганием окисление азота и образование N0 происходит за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания, где в результате Махе-эффекта[2] достигаются наивысшие температуры. Образование N0 сильно увеличивается с ростом температуры газов и концентрации кислорода.
При сгорании в дизеле образование N0 определяется локальным составом смеси и температурой. Наибольшее количество N0 образуется в тех зонах заряда дизеля, которые сгорают первыми и имеют наибольшее время пребывания при температуре выше 2200 К.
Выход N0 зависит и от скорости охлаждения продуктов сгорания. Установлено, что при а > 1 (а — коэффициент избытка воздуха) в процессе расширения, когда температура газов в цилиндре уменьшается, концентрация оксида азота не снижается до равновесной, а остается на уровне максимальной, т. е. имеет место так называемая «закалка». При работе двигателя с искровым зажиганием при а < 1 «закалка» не наблюдается. Поэтому при работе на бедных смесях выход N0 определяется максимальной температурой, т. е. кинетикой образования оксида азота. При а < 1 образование N0 практически перестает зависеть от максимальной температуры и определяется кинетикой разложения. Вне цилиндра двигателя (в выпускной системе и в атмосфере) N0 окисляется до Ж)2 (диоксид азота), токсичность которого значительно больше.
Оксид углерода. Оксид углерода образуется во время сгорания при недостатке кислорода, в ходе холоднопламенных реакций в дизелях или при диссоциации С02 (главным образом в двигателях с искровым зажиганием). При нормальной эксплуатации концентрация СО в дизелях невелика (не более 0,1…0,2 %).
В двигателях с искровым зажиганием основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем выше концентрация СО. Значительное количество СО образуется в режимах холостого хода и максимальной мощности, когда коэффициент избытка воздуха находится в пределах 0,5…0,9.
Углеводороды. Углеводороды состоят из исходных или распавшихся молекул топлива, которые не принимали участия в сгорании. Они появляются в ОГ вследствие гашения пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания, в «защемленных» объемах, находящихся в вытеснителях и в зазоре между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.
В дизелях углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где происходит пиролиз молекул топлива (распад молекул топлива под действием высоких температур при отсутствии химических реагентов). Если в процессе расширения в эти зоны не поступит достаточное количество кислорода, то углеводороды окажутся в составе ОГ. Углеводороды могут выбрасываться в атмосферу также вследствие пропусков воспламенения, негерме — тичности выпускного клапана или системы вентиляции картера, а также из-за испарения бензина в топливном баке и карбюраторе.
В ряде работ (например: Кульчицкий А^Р. Токсичность автомобильных и транспортных дизелей / А. Р. Кульчицкий. М.: Академический проект, 2004) утверждается, что значительная часть СпНт выбрасывается в результате того, что на тактах впуска и сжатия горючей смеси пары топлива поглощаются масляной пленкой на стенках цилиндра (абсорбция). На такте расширения парциальное давление паров топлива в заряде снижается практически до нуля и происходит их выделение из пленки (десорбция). Аналогичный эффект вызывается также нагаром на поверхности камеры сгорания.
Количество различных углеводородов, входящих в группу токсичных веществ, превышает 200. В тех концентрациях, в которых СпНт содержится в воздухе даже в зонах с самым интенсивным движением автотранспорта, они не приносят значительного вреда здоровью человека, однако могут вызывать реакции, которые ведут к образованию соединений, вредных даже при незначительной их концентрации. Так, углеводороды под действием солнечных лучей могут взаимодействовать с оксидами азота, образуя биологически активные вещества, которые вызывают появление смога и раздражающе действуют на органы дыхательных путей.
Особое значение имеют выбросы бензола, толуола, ПАУ и в первую очередь бенз(а)пирена. Эта группа высокотоксичных веществ образуется в результате пиролиза (разложения) легких и средних фракций топлива при температуре 600…700 К. Такие условия возникают во время рабочего хода в цилиндре вблизи его холодных поверхностей при наличии там несгоревших углеводородов. Количество ПАУ в ОГ тем больше, чем выше концентрация в топливе бензола.
Сажа. Сажа образуется при температуре выше 1500 К в результате объемного процесса термического разложения (пиролиза) топлива при сильном недостатке кислорода. Формально реакция пиролиза выражается уравнением
С„Нт нпС + 1/2тН2.
Сажа начинает образовываться при а < 0,3…0,7, ее количество зависит от температуры и давления газов, а также от вида топлива. При одинаковом количестве атомов углерода по степени увеличения склонности к образованию сажи углеводороды располагаются следующим образом: парафины, олефины, ароматические углеводороды.
В двигателях с искровым зажиганием концентрационные пределы воспламенения смеси не совпадают с указанными пределами начала образования сажи, поэтому содержание сажи в ОГ двигателей с искровым зажиганием незначительно.
В дизелях вследствие неоднородности состава смеси в цилиндрах преобладает так называемое диффузионное сгорание, при котором скорость горения в основном лимитируется не скоростью химических реакций, а скоростью смешения (диффузии) паров топлива в воздухе. В результате этого в цилиндре дизеля имеют место зоны с богатой, стехиометрической и бедной смесью. В зонах с богатой смесью при диффузионном догорании и малом доступе кислорода создаются благоприятные для пиролиза условия. Большая часть частиц сажи имеет размеры 0,4…5 мкм. Концентрация частиц сажи в ОГ зависит и от выгорания ее в процессе расширения, когда к частицам поступает кислород. Наличие сажи в ОГ обусловливает черный дым на выпуске.
Сажа — не единственное твердое вещество, содержащееся в ОГ. Другие твердые вещества образуются из содержащейся в дизельном топливе серы, а также аэрозолей масла и несгоревшего топлива. Кроме того, в ОГ могут находиться продукты износа цилиндра. Все вещества, которые оседают на специальном фильтре при прохождении через него ОГ, получили общее название — «частицы».
До недавнего времени считалось, что бензиновые двигатели более токсичны, чем дизельные, однако применение неэтилированных бензинов и микропроцессорной техники, регулирующей подачу топлива, позволило значительно снизить выброс токсичных веществ и повысить их экономичность.
Содержание в ОГ продуктов неполного сгорания (СО, С„Нт и сажи) нежелательно не только из-за их токсичности, но и потому, что при неполном сгорании топлива недовыделяется часть теплоты, что приводит к ухудшению экономических показателей двигателя.
Для контроля содержания в ОГ вредных компонентов выпускаются анализаторы, основанные на оптических методах анализа. Принцип их действия заключается в избирательном поглощении компонентами ОГ лучистой радиации в инфракрасной, ультрафиолетовой или видимой областях спектра. Концентрация компонента определяется пропорционально степени поглощения лучистой радиации.
Для определения содержания в ОГ оксидов азота, оксида углерода и углеводородов выпускаются газоанализаторы ГИАМ-27-02(04), ГАИ-1, ГЛ-1121, основанные на прямом поглощении инфракрасного (ИК) излучения пробой исследуемого газа. Трубка пробозаборника газоанализатора устанавливается в выхлопную трубу автомобиля с прогретым двигателем. Отработавшие газы просасываются через фильтры и поступают в рабочую кювету оптического блока.
Для непрерывного измерения концентрации СО, С02, С„Нт, N0* в отработавших газах выпускаются газоаналитические системы АСГА-Т, ЕКЕ11АС-2000.
Разработано несколько методов определения дымности ОГ, которые основаны на степени поглощения светового потока столбом газа заданной длины (СИДА-107 «Атлас», «Хартридж», «Вольво») либо фильтрации определенного объема ОГ с последующим определением степени отражения света поверхностью фильтра, покрытого сажей (ИД-1, «Бош», ЕКЕ11АС-2000).
Для определения содержания частиц ОГ при сертификационных испытаниях применяется так называемый разбавительный туннель.
Отработавшие газы из дизеля направляются в туннель, одна сторона которого через воздушный фильтр связана с атмосферой, а другая подсоединена к пробоотборнику постоянного объема. Отработавшие газы разбавляются теплым воздухом (20…30 °С) для того, чтобы избежать конденсации водяных паров, содержащихся в ОГ до отбора пробы. Отобранная проба при постоянном расходе прокачивается через специальный стандартный фильтр; температура на входе в него должна быть не выше 52 °С, чтобы смоделировать конденсацию. Фильтрующий элемент взвешивается с высокой точностью до и после отбора пробы. По разности показаний весов определяется содержание частиц в пробе. После учета соотношения расходов через туннель и фильтр определяется общий выброс частиц.
В настоящее время разработаны стандарты и правила, устанавливающие предельно допустимые нормы выброса СО, СН и N0*. Кроме того, для дизелей установлены нормы на допустимую дымность ОГ. В последнее время от нормирования дымности ОГ многие страны перешли к нормированию содержания в них частиц.
Нормы на допустимые токсичные выбросы с ОГ устанавливаются исходя из условий обеспечения санитарных норм на предельно допустимые концентрации токсичных веществ в атмосфере на улицах городов с интенсивным движением автомобилей. С ростом автомобильного парка вводятся все более жесткие нормы.
Нормирование токсичности ОГ является главным стимулом к созданию тракторов и автомобилей с требуемыми экологическими показателями.
Впервые нормирование токсичности ОГ и картерных газов было введено в 1959 г., в штате Калифорния (США). В 1968 г. на его основе утвержден Государственный (федеральный) стандарт. С 1970 г. Европейской экономической комиссией ООН рекомендованы единые для государств Европы Правила оценки токсичности ОГ и картерных газов (Правила № 15 и № 49). С 2000 г.
В странах Европейского экономического сообщества должны выполняться Правила № 83.03, № 49 и № 24. В нашей стране нормирование токсичности ОГ началось в 1970 г. (ГОСТ 16533-70).
В настоящее время существуют разные стандарты, разработанные для США, Европы и Японии, представляющих собой регионы с наиболее жестким нормированием выбросов. Эти стандарты постоянно совершенствуются, а нормы становятся все более жесткими. При этом сформировалась четкая тенденция приближения европейских стандартов к стандартам США, а наши стандарты уже сейчас во многом идентичны Правилам № 83.03 ЕЭК ООН, предусматривающим пять типов испытаний.
В табл. 3.3 приведены европейские нормы на выбросы токсичных веществ и дымности ОГ согласно Правилам ЕЭК ООН № 49 и ЕБС/ЕЬК, ОСТ 37.001.234-81, а также (справочно) фактические выбросы автомобилей КамАЗ и МАЗ согласно приведенным замерам.
| Таблица 3.3 Выброс загрязняющих веществ дизельными двигателями
|
| ЕЭС/Еиг
|
Снижение токсичности ОГ до допустимых пределов представляет собой сложную научно-техническую задачу, при решении которой большое значение имеет стоимость тех или иных
Мероприятий, а также необходимость обеспечения сохранения высоких экономических, энергетических и других показателей двигателей.
Исторически снижение токсичности ОГ осуществлялось в первую очередь путем совершенствования традиционных процессов смесеобразования и сгорания при одновременной оптимизации управления двигателем (регулировались состав смеси и угол опережения зажигания). Практика показала, что достичь при этом уровня токсичности ОГ, требуемого законодательством развитых стран, нельзя.
Поэтому широкое применение получил второй путь — нейтрализация ОГ (СО, СпНт, N0*) в системе выпуска до выброса их в атмосферу.
Использование этих двух путей не позволяет устранить выбросы соединений свинца, 302 и ПАУ. Это вызывает необходимость использовать третий путь — ограничение содержания в топливе свинца, серы и ароматических углеводородов. Например, по действующим в нашей стране стандартам в этилированных бензинах Н-80 и АИ-92 содержание свинца не должно превышать 0,17 и 0,37 г/дм3 соответственно, а в неэтилированном бензине свинец практически отсутствует (менее 0,013 г/дм3). В дизтопливе допускается содержание серы по массе не более
0, 20…0,05 %. Уменьшение содержания в бензинах ароматических углеводородов обеспечивает снижение выбросов бензола и ПАУ. Разрешенное содержание свинца, серы и ароматических углеводородов в топливах для ДВС постоянно уменьшается.
Четвертый путь снижения вредных выбросов с ОГ связан с улучшением топливной экономичности двигателей (снижением расхода углеводородного топлива) или с переходом на альтернативные виды топлива, в том числе не содержащие углерод (например, водород).
Перевод двигателей на питание сжатым природным газом дает заметный экологический эффект из-за значительного отличия элементного состава природного газа и бензина. Например, при испытаниях в среднем регистрируется выброс СО в 2 раза, С„Нт — на 15…40 %, N0* — на 15 % меньше норм по ОСТ 37.001.054-86. Одновременно при работе на сжатом газе регистрируется меньший выброс С02 и отсутствие тяжелых углеводородов. Опыт показывает, что оптимизация состава смеси и угла опережения зажигания не дает возможности при работе на газе выполнить нормы ЕШ10-2.
Для снижения токсичности ОГ используется большое количество различных мероприятий, включая применение специальных антитоксичных устройств и систем. Выбор той или иной стратегии зависит от уровня токсичности ОГ, который требуется обеспечить. Другими словами, все зависит от законодательных норм на допустимые выбросы токсичных веществ, которые необходимо выполнять.
eljbi.ru
Эффекты -
1. Экономия топлива от 10-30% ( в некоторых случаях доходит до 50%)2. Уменьшение детонации двигателя.3. Увеличение срока службы двигателя в 2-3 раза.4. Замена масла происходит гораздо реже, за счет уменьшения силы трения.5. Повышение компрессии в камере сгорания, соответственно увеличивается тяга двигателя.6. Притирка делается всего лишь один раз, за весь срок службы двигателя.7. Присадку можно использовать везде, где есть пары трения(коробка передач, вал и т.д.)
Антифрикционные Противоизносные Восстановительные составы WL. Это продукт инновационных технологий, который позволяет наращивать на деталях и узлах машин прочный, износостойкий, антифрикционный слой, диффундирующий в кристаллическую решетку пар трения.
Толщина наращиваемого слоя составляет десятки, а иногда сотни микрон, что обеспечивает восстановление геометрии деталей и узлов требующих ремонта до состояния нового. Создание антифрикционной поверхности(класс чистоты 12–14) составом WL, обеспечивает снижение потерь на трении и как следствие, повышение КПД двигателей.
Износостойкость наращиваемого составом WL слоя повышается в десятки раз(по заключению института машиноведения им. Благонравова; после применения WL снижение скорости износа, при нагрузке 193кг/см2, более чем в 70 раз.)
Применение состава WL на двигателях позволяет повысить мощность до 25%, при этом экономия топлива может достигать 10–30% относительно паспортных данных.
Использование состава WL повышает КПД новых и восстанавливает изношенные бензиновые и дизельные двигатели, коробки передач, редукторы, на автомобилях, тракторах, промышленном оборудовании, подшипники при производстве и эксплуатации токарных, фрезерных и других станков, повышать их точность, избежать дорогостоящих расходов по их капитальному ремонту.
Антифрикционный-Противоизносный Восстановительный состав «WL» -сертифицирован (сертификат соответствия РОСС RU.AU50.h20041 №0797372 от 25марта 2008г.),Технические условия: ТУ 0257–001-71643374–2007, Патент РФ №2345176, прошел испытания в институте Машиноведения им.Благонравова РАН, Каирском техническом университете, Египет , стендовые испытания Центрального Института Авиационного Моторостроения, испытания в Федерации асфальтовых гонок Р.Молдова, в Тойота-центре и Мерседес центре г. Афины, Греция.
Состав WL предназначен для восстановления и защиты поверхностей пар трения в режиме штатной эксплуатации без разборки механизмов, его применения может значительно сократить затраты на ремонт, эксплуатацию автомобилей и прочего оборудования, повысить их надежность.
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СОСТАВЫ WL
Приоритет по патенту февраль 2008г. Патент РФ №2345176
Подобные продукты существуют более 30 лет. Как правило их создавали последователи Питерской школы. Создание нашего продукта началось в 2005г. Изначально был изучен рынок аналогов. Далее были изучены патентные материалы из открытых источников Федерального института патентной собственности. В процессе маркетинговых и технических исследований была поставлена сверхзадача создать продукт который бы превосходил аналоги по основным параметрам. За основные параметры были взяты 2 функции продуктов аналогов. 1. Функция повышенной износостойкости. 2. Восстанавливающая функция(способность нового продукта максимально восстанавливать геометрию, как новых так и изношенных, пар трения до оптимальной). После определения данных параметров начался процесс создания нового продукта и технологии его применения. Период создания нашего продукта занял 1.5 года (в основном эмпирическим методом). На отработку технологии применения ушло еще 2 года. В процессе создания продукта проводились многочисленные исследования и тесты, ходе которых было отмечено что, после применения составов wl на парах трения ролик- колодка, скорость снижения износа колодки (при нагрузке 193кг/см2) уменьшается в 70 раз, а вновь образованный слой через 30–60 минут после применения wl, достигает 20–30микрон. При этом за счет “водородного износа” вновь образованный слой продолжает расти по толщине как тесто на дрожжах и достигать через несколько недель 40–70 микрон. Конечная толщина вновь образованного слоя на подшипниках скольжения может доходить до 90–150 микрон, а на пятнах контакта зубчатых передач до 200–500 микрон. Параметры геометрии пар трения получаемые нашим продуктом (составом- wl) в 9 случаях из 10 обеспечивает восстановление сопрягаемых деталей и узлов в двигателях внутреннего сгорания до состояния нового. А за счет создания продуктом антифрикционной поверхности в парах трения, значительно снижаются потери на трении, как следствие на двигателях растет крутящий момент и мощность до 10% выше заводской, при этом на 10–30% от паспортных данных снижается расход топлива.
ИНСТРУКЦИЯ
по применению Антифрикционного Противоизносного Восстановительного состава «WL»
для «безразборного ремонта» и модернизации ДВС, агрегатов силовой передачи и ТНВД
Примечание № 1. Технология «WL» обеспечивает наращивание на изношенных поверхностях деталей прочного слоя толщиной в десятки и сотни микрон. Oднако, если в узле дефект: нет пары трения, а например, прогорел клапан или седло клапана, поломаны поршневые кольца, поломаны детали агрегата силовой передачи, или образовался запредельный износ (более 150‑1000 микрон) на рабочей поверхности вкладыша подшипника, то в этих случаях технология «WL» не сможет помочь.
Примечание № 2. Если в агрегатах ранее применялись добавки или составы, образующие на поверхностях трения металлоплакирующую или органическую пленку, т.е. не РВС-составы, не геомодификаторы, то перед применением минерального серпентинового состава «WL» необходимо промыть агрегат или обеспечить его работу на полный ресурс масла без применения какой либо добавки. 1. Подготовка ДВС (инжекторного, дизельного, кроме двухтактных)
1.1. Проверьте и отрегулируйте, при необходимости, зазоры в клапанах ГРМ (если поддаются регулировке).
1.2. Проверьте состояние вентилятора и термостата системы охлаждения ДВС (в процессе обработки составом «WL» происходит временное повышение температ-уры охлаждающей жидкости до 90–95 ºС и возможно управляемое автоматикой включение вентилятора; ориентировочно через 35–45 мин после начала обработки температура нормализуется).
1.3. Пустите и прогрейте двигатель до температуры не ниже 70 ºС.
2. Обработка двигателя (максимально восстанавливаемый износ 60–70 %)
2.1. Подготовьте масляный раствор порошка «WL-1». Определитe необходимое количество порошка для обрабатываемого ДВС, руководствуясь таблицей. ДВС без турбонаддува, с наработкой ДВС с турбонаддувом, с наработкой Новые, после капремонта 100–150 тыс. км или 2,5–4 тыс. мото-ч 150–300 тыс. км или 4–8 тыс. мото-ч Новые, после капремонта 100–150 тыс. км или 2,5–4 тыс. мото-ч 150–300 тыс. км или 4–8 тыс. мото-ч 0,3–0,7 г/л 1,0–1,2 г/л 1,5 г/л 0,5 г/л 0,75 г/л 1,0 г/л Если в ТКР подшипники качения 0,5–0,7 г/л 1,0–1,2 г/л 1,5 г/л Если в ТКР подшипники скольжения
2.2. Показатели нижних строк таблицы умножьте на объем масла ДВС и определите количество порошка для максимального восстановления характеристик двигателя.
2.3. Предварительно тщательно перемешайте порошок «WL» в 150–250 мл моторного масла, той же марки, что залито в ДВС. Не смешивайте синтетическое и минеральное масла, масла с разными пакетами присадок.
2.4. Снимите крышку маслозаливной горловины и влейте смесь (порошок «WL» + моторное масло) в горячий остановленный двигатель так, чтобы он весь проник в масло, не задерживаясь в лабиринтах. Закройте горловину.
2.5. Пустите ДВС на 5–7 минут при 2/3 максимальной частоты вращения коленвала, но не более 1800–2500 об/мин.
2.6. Далее обеспечьте работу ДВС на устойчивых оборотах холостого хода (около 1000 об/мин) в течение 45–60 мин (для новых 45, для сильно изношенных 60 мин).
2.7. Остановите ДВС и оставьте машину (автомобиль, трактор, комбайн) на 48 час в холодное и на 72 час в теплое время без работы, чтобы образовавшийся на поверхностях трения металлокерамический слой, благодаря постепенной диффузии в него атомарного водорода, набрал прочность.
2.8. Промойте систему смазки ДВС (желательно сразу после приработки или через 48–72 часа стоянки, предварительно разогрев ДВС до 70 ºС), замените масло и масляный фильтр.
2.9. Если масло после обработки не заменено, то следите за давлением масла в системе смазки и при его падении к предельному значению замените маслофильтры.
2.10. Если автомобиль снабжен компьютером регулирования параметров движения (например, расхода и качества топливо-воздушной смеси), то следует отключить компьютер на 5 мин для перезагрузки, отсоединив клеммы «+ -» аккумулятора.
2.11. Первые 10 дней эксплуатации не перегружайте ДВС, а частоту вращения не повышайте свыше 2/3 максимальных.
2.12. Следите за давлением масла в системе смазки ДВС. При падении его к предельному срочно замените маслофильтр.
2.13. По истечению указанного периода можно использовать ДВС без ограничений.
3. Обработка коробки передач, редукторов ведущих мостов машины
(при вибрации КП или редуктора моста до применения «WL»-состава рекомендуется заменить изношенные подшипники)
3.1. Приготовьте масляную смесь: 1–2 грамма «WL-2» порошка на литр картерного масла агрегата тщательно перемешайте в 50–100 миллилитров трансмиссионного масла, аналогичного используемому.
3.2. Заполните предварительно перемешанным составом объемный шприц.
3.3. Выверните пробку маслозаливной горловины КП (или редуктора моста), выдавите смесь из шприца в заливное отверстие, вверните пробку на место.
3.4. Поработайте на машине на каждой передаче по 10–20 минут.
3.5. При обработке редуктора ведущего моста, обеспечьте его работу по 15–25 мин при движении вперед и назад.
3.6. Обязательно замените масло в обработанном агрегате.
4. Обработка (восстановление) ТНВД, насос-форсунок
4.1. Приготовьте топливную смесь: по 1,0 грамму состава «WL-1» на 2–5 литров топлива, в соответствии с его остатком в баке, тщательно размешайте в 500…1000 миллилитров дизтоплива.
4.2. Влейте смесь в топливный бак, в котором должно оставаться 5…10 л топлива
4.3. На время обработки удалите фильтр тонкой очистки топлива( снимите имеющийся).
4.4. Пустите дизель на 50–70 минут и остановите его.
4.5. Установите штатный фильтр тонкой очистки топлива, залейте чистое дизтопливо, пустите дизель на 5–10 мин для промывки топливной системы и оставьте его без работы на 48 часов. Далее можно начать обычную работу.
Отзывы и отчеты 
Восстановительного состава - "WL"
www.xn--e1aehoccs7g.xn--p1ai
Работа большинства современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) как карбюраторных, так и дизельных основана на способе, включающем впуск свежего заряда рабочего тела в рабочие камеры циклически изменяющегося объема, сжатие, воспламенение и сгорание рабочей смеси, последующее расширение рабочего тела и выпуск отработавших газов (ОГ) из рабочих камер.
Данный способ реализуется в четырехтактных поршневых ДВС, а также практически во всех известных роторных двигателях.
Рисунок 1.
Индикаторная диаграмма осуществления рабочих процессов описанным способом показана на Рисунке 1, где обозначено:
| V | – | текущий объем рабочей камеры; |
| p | – | давление в рабочей камере; |
| po | – | давление на входе в рабочую камеру; |
| r | – | точка начала впуска свежего заряда рабочего тела в рабочую камеру; |
| a | – | точка окончания впуска свежего заряда; |
| f | – | точка воспламенения рабочего тела; |
| c | – | точка окончания сжатия; |
| z | – | точка достижения максимального давления; |
| b | – | точка начала выпуска отработавших газов. |
Основными показателями эффективности осуществления рабочих процессов в ДВС являются среднее индикаторное давление (pi) и индикаторный КПД (ηi) /1/.
Среднее индикаторное давление определяет мощность, которую может развить ДВС на том или ином режиме работы (при постоянной угловой скорости вращения вала двигателя), а индикаторный КПД – его экономичность.
Указанные показатели зависят от большого количества различных факторов, которые условно можно разделить на основные и второстепенные.
К группе основных факторов целесообразно отнести те, изменения которых оказывают непосредственное влияние на изменения pi и ηi.
К ним можно отнести следующие:
Все остальные факторы относятся к второстепенным, поскольку влияют на изменения pi и ηi не непосредственно, а через изменения основных.
Использование влияния основных факторов на индикаторные показатели ДВС лежит в основе большинства известных способов выбора их конструктивных характеристик и регулирования на различных режимах работы.
Наиболее благоприятно на индикаторные показатели ДВС (pi и ηi) влияет увеличение степени сжатия рабочего тела (ε), так как при этом одновременно увеличиваются как среднее индикаторное давление, так и индикаторный КПД.
Однако возможности увеличения степени сжатия в современных ДВС ограничены. Это связано с тем, что в двигателях с искровым зажиганием при больших степенях сжатия происходит преждевременное самовоспламенение рабочей смеси, и возникают детонационные явления, которые состоят в нарушении процесса горения и распространении ударных волн, что крайне отрицательно сказывается на работе двигателя. Вследствие отмеченного, степень сжатия в ДВС с искровым зажиганием не может превышать (6-10) единиц. Важнейшим преимуществом дизельных ДВС по сравнению с двигателями с искровым зажиганием является возможность увеличения в них степени сжатия рабочего тела (воздуха) до значительно больших значений – до (14-23) единиц. Однако дальнейшее ее увеличение малоэффективно, так как уже не дает заметного повышения pi и ηi и приводит лишь к недопустимому росту тепловых и механических нагрузок на детали двигателя, повышению потерь теплоты в охлаждающую среду, ухудшению условий смесеобразования и т.д.
Состав смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха (α) и оказывает весьма существенное влияние на индикаторные показатели ДВС. Зависимости pi(α) и ηi(α) при этом имеют максимальные значения, которые достигаются при разных составах рабочей смеси (разных значениях α). У дизелей максимум pi имеет место при слабо обедненной смеси (α ≈ 1), а максимум ηi – при сильно обедненной смеси (при α от 3 до 5). У двигателей с искровым зажиганием максимум pi достигается при обогащенной смеси (при α от 0,7 до 0,9), а максимум ηi – при α от 1,3 до 1,5 /1/.
Изменение состава смеси является основным способом регулирования мощности дизельных ДВС на различных режимах работы и осуществляется изменением подачи топлива через форсунки. При уменьшении подачи топлива коэффициент избытка воздуха (α) увеличивается, а мощность ДВС уменьшается. С увеличением подачи топлива коэффициент α уменьшается, а мощность ДВС увеличивается. Максимальный индикаторный КПД при этом достигается при малых нагрузках, а при нагрузках, близких к максимальным, индикаторный КПД дизельных ДВС существенно меньше максимального.
Регулирование состава смеси применяется также и в двигателях с искровым зажиганием и осуществляется специальными дозирующими устройствами. Целью такого регулирования является автоматическое изменение α в соответствии с наивыгоднейшей характеристикой, которая предусматривает увеличение α (обеднение смеси) при частичных нагрузках и его уменьшение (обогащение смеси) на режимах максимальных нагрузок. При таком регулировании максимальный индикаторный КПД ДВС с искровым зажиганием, также как и у дизелей, достигается при малых нагрузках, а при максимальных нагрузках их индикаторный КПД существенно меньше максимального.
Степень наполнения рабочего объема ДВС свежим зарядом количественно оценивается коэффициентом наполнения (0 < ηv < 1) и оказывает сильное влияние, в основном, на среднее индикаторное давление, которое быстро уменьшается с уменьшением ηv. Индикаторный КПД с изменением ηv изменяется очень мало и остается практически постоянным. Изменение степени наполнения рабочего объема свежим зарядом посредством открытия и закрытия дроссельной заслонки является основным способом регулирования мощности ДВС с искровым зажиганием на различных режимах работы. На режимах максимальной мощности дроссельная заслонка полностью открыта (ηv = ηvmax), а для уменьшения мощности ДВС при уменьшении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают (уменьшают ηv). С учетом упомянутого выше регулирования состава смеси максимальный индикаторный КПД двигателей с искровым зажиганием также, как и у дизелей, достигается при малых нагрузках, а при увеличении нагрузки индикаторный КПД уменьшается.
В дизельных ДВС степень наполнения рабочего объема воздухом не регулируется и остается практически постоянной.
Момент воспламенения рабочей смеси определяется углом опережения воспламенения (θвоспл) относительно верхней мертвой точки (ВМТ) и весьма сильно влияет на индикаторные показатели ДВС.
При увеличении θвоспл увеличиваются:
Первые три фактора способствуют уменьшению pi и ηi, а четвертый – их увеличению. Противоположное влияние указанных факторов определяет существование оптимальных значений угла опережения воспламенения, при которых pi и ηi имеют максимальные значения. Каждому режиму работы двигателя соответствует свой оптимальный угол опережения воспламенения, на чем основаны способы управления работой ДВС посредством изменения моментов подачи управляющих воздействий на свечи зажигания в двигателях с искровым зажиганием и на форсунки для впрыска топлива в дизельных ДВС.
Скорость и длительность сгорания рабочей смеси в двигателях с искровым зажиганием какого-либо существенного влияния на их индикаторные показатели не оказывают, так как сгорание заранее подготовленной смеси в них происходит практически мгновенно и при практически неизменном объеме рабочих камер.
В отличие от карбюраторных двигателей с искровым зажиганием в дизельных ДВС впрыск топлива в рабочие камеры производится через форсунки и продолжается некоторое время уже после воспламенения рабочей смеси, вследствие чего скорость и длительность ее сгорания оказывают определенное влияние на характер тепловыделения и, соответственно, на индикаторные показатели ДВС. Это влияние выражается в том, что тепловыделение при малоизменяющемся (постоянном) объеме рабочих камер осуществляется не полностью и завершается тогда, когда их объем изменяется уже достаточно быстро, в результате чего индикаторный КПД и среднее индикаторное давление оказываются меньше тех, которыми они могли бы быть в случае полного завершения тепловыделения при постоянном (малоизменяющемся) объеме рабочих камер.
Увеличить скорость и уменьшить длительность сгорания топлива в дизельных ДВС и добиться за счет этого повышения индикаторного КПД и среднего индикаторного давления возможно при использовании различных способов улучшения характеристик впрыскивания и распыливания топлива, однако оно очень незначительно.
Увеличение давления свежего заряда рабочего тела в момент его впуска в рабочие камеры (pк) является одним из основных способов повышения среднего индикаторного давления ДВС и их мощностных характеристик, которые увеличиваются пропорционально степени повышения pк, и осуществляется путем наддува.
Поскольку при наддуве существенно возрастают максимальные значения давления (pz) и температуры (Тz) рабочего тела в рабочих камерах, то его применение возможно, в основном, в дизельных ДВС. Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием в связи с опасностью возникновения детонации при увеличении pz и Тz весьма проблематично и требует принятия специальных мер по ее предотвращению.
Различают механический, газотурбинный, комбинированный и динамический наддувы.
Механический наддув осуществляется компрессором, привод которого соединен с валом двигателя. Существенным недостатком такой системы является снижение КПД двигателя, обусловленное необходимостью отбора части его мощности на привод компрессора.
При газотурбинном наддуве в качестве привода компрессора применяется газовая турбина, использующая энергию отработавших газов (ОГ), которые объединяются в единый агрегат (турбокомпрессор), что позволяет избежать отбора мощности с вала двигателя на привод компрессора и снижения КПД двигателя. Недостатками такой системы наддува являются ухудшение тяговых характеристик и приемистости двигателя, что обусловлено отсутствием механической связи агрегатов наддува с валом двигателя, инерционностью роторов турбокомпрессора и уменьшением энергии ОГ при малых нагрузках.
Для устранения этих недостатков используются системы комбинированного наддува, которые представляют собой определенные комбинации механического и газотурбинного наддува.
Для повышения плотности свежего заряда рабочего тела, подаваемого в рабочие камеры ДВС, могут использоваться также колебательные явления в системах газообмена, при которых перед впускными и выпускными клапанами периодически возникают волны сжатия и разрежения, обусловленные циклическим характером следования процессов газообмена.
Путем создания волны сжатия перед закрытием впускного клапана или волны разрежения при открытом выпускном клапане можно добиться весьма существенного увеличения массы свежего заряда, поступающего в рабочие камеры ДВС. Такой способ может быть осуществлен путем соответствующего выбора геометрических параметров системы газообмена и получил название динамического наддува.
При увеличении давления наддува (pк) одновременно возрастает и температура наддувочного воздуха (Тк), вследствие чего возрастают средние и максимальные температуры цикла, приводящие к увеличению теплоемкости рабочего тела и связанному с этим уменьшению индикаторного КПД, резкому возрастанию тепловых нагрузок на детали двигателя.
С целью снижения отрицательного влияния наддува на температуры цикла применяют охлаждение наддувочного воздуха (ОНВ), что позволяет снизить тепловые нагрузки на детали двигателя и предотвратить уменьшение индикаторного КПД цикла.
Потери теплоты в охлаждающую среду через стенки рабочих камер являются одним из основных видов потерь и оказывают существенное влияние как на индикаторный КПД, так и на среднее индикаторное давление. С их увеличением ηi и pi уменьшаются, а с уменьшением – увеличиваются. Эффективных способов их снижения до сих пор не разработано. Частичное уменьшение упомянутых потерь может быть достигнуто за счет применения для изготовления стенок рабочих камер и поршней материалов с малой теплопроводностью.
Однако, несмотря на многообразие приведенных выше возможностей для воздействия на характер осуществления рабочих процессов в современных четырехтактных ДВС описанным в начале раздела способом, повысить их максимальный КПД за счет использования указанных возможностей для оптимального выбора их конструктивных характеристик и параметров регулирования режимов работы больше, чем до (30-40)% у двигателей с искровым зажиганием и до (40-50)% у дизельных двигателей практически невозможно /1/.
Среднее индикаторное давление ДВС на номинальном режиме их работы при этом может составлять от 0,9 до 1,2 МПа у двигателей с искровым зажиганием и от 0,75 до 1,05 МПа у дизельных двигателей /1/.
Проведенный анализ показывает, что при осуществлении рабочих процессов в четырехтактных ДВС упомянутым выше традиционным способом, независимо от степени сжатия, состава рабочей смеси, характеристик воспламенения, сгорания и прочих параметров выпуск ОГ в них из рабочих камер в конце такта расширения происходит при высоком остаточном давлении, которое может составлять от 0,35 до 0,5 МПа у двигателей с искровым зажиганием и от 0,2 до 0,4 МПа у дизельных двигателей, что говорит о недостаточно полном использовании энергии продуктов сгорания топлива в процессе их расширения в рабочих камерах. Высокое давление при выпуске ОГ является также основным источником шума, создаваемого двигателем, поскольку он происходит при сверхзвуковой скорости. Добиться снижения давления ОГ при их выпуске из рабочих камер в рамках традиционного способа осуществления рабочих процессов в ДВС не представляется возможным.
Более полного использования энергии продуктов сгорания топлива в ДВС можно достичь разными путями.
Один из таких путей уже упомянут ранее и состоит в использовании энергии ОГ в газовой турбине, являющейся приводом компрессора для осуществления наддува. Однако, такой способ применим только в двигателях с наддувом и существенного прироста внешней по отношению к ДВС полезной работы не дает, поскольку энергия ОГ в этом случае затрачивается на обеспечение функционирования самого ДВС.
Наиболее полного использования энергии продуктов сгорания топлива непосредственно в рабочих камерах можно достичь в ДВС, в которых реализуются термодинамические циклы с продолженным расширением, у которых степень расширения рабочего тела больше степени его сжатия.
Осуществление таких термодинамических циклов, в частности, возможно в ДВС, в которых сжатие и расширение рабочего тела происходят в рабочих камерах разного объема.
Одним из таких ДВС является, например, двигатель, содержащий не менее одной пары цилиндров с возвратно-поступательно движущимися поршнями и головку, в которой размещен периодически сообщающийся с цилиндрами газораспределительный золотник, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с валом двигателя. Цилиндры выполнены разного объема, причем цилиндр малого объема снабжен впускными органами и используется для сжатия рабочего тела, а цилиндр большого объема – газовыпускными и используется для его расширения /3/.
Однако, существенным недостатком таких двигателей является необходимость использования целого ряда дополнительных устройств, которые усложняют их конструкцию, увеличивают гидравлические и механические потери.
Нами разработан способ осуществления рабочих процессов в ДВС, позволяющий осуществить термодинамические циклы с продолженным расширением непосредственно в рабочих камерах четырехтактных ДВС без использования каких-либо дополнительных устройств, повысить их КПД, снизить создаваемый ими шум и уменьшить выбросы теплоты в окружающее пространство.
Список использованных источников
rotor-project.ru
