namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-105Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTЭкологическое нормирование выбросов вредных веществ двигателями внутреннего сгорания грузовых автомобилей с отработавшими газамиEcological rationing of harmful exhaust gases emitted by internal combustion engines of trucksШабановА. В.ShabanovA. V.

канд. техн. наук, эксперт Экспертного отдела

Московская область 141830, Дмитровский р-н, пос. Автополигон

PhD (Eng), expert

Moscow Region 141830, Dmitrov district, pos. Avtopoligon

saaha-1955@mail.ruСоломинВ. А.SolominV. A.

заведующий лабораторией двигателей отделения экологии транспортных средств

Московская область 141830, Дмитровский р-н, пос. Автополигон

head of the engine laboratory of the department of ecology of vehicles

Moscow Region 141830, Dmitrov district, pos. Avtopoligon

v.solomin@autorc.ruВанинВ. К.VaninV. K.

и. о. начальника управления ДВС Центра «Энергоустановки»

г. Москва 125438

acting head of the directorate of the internal combustion engine, Center “Power units”

Moscow 125438

v.vanin@nami.ruНИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»РоссияNAMI’s Testing CentreRussian FederationФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation201913072020027988Copyright © Шабанов А.В., Соломин В.А., Ванин В.К., 20202020Шабанов А.В., Соломин В.А., Ванин В.К.Shabanov A.V., Solomin V.A., Vanin V.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/105Введение

Введение. Сегодня особенно актуальной становится задача не только нормирования выбросов вредных веществ двигателями автомобилей, но также и совершенствование системы контроля средств бортовой диагностики и систем нейтрализации в эксплуатации.

Цель исследования – оценка содержания аммиака, выделяемого отработавшими газами двигателя автомобиля; обоснование комплексного контроля бортовой системой диагностики автомобиля азотосодержащих выбросов и анализ работы системы SCR-NH3 для её дальнейшего совершенствования.

Методология и методы

Методология и методы. Выполнен расчёт объёмной концентрации аммиака в расчётном коридоре движения автомобиля на трассах населённых пунктов для оценки уровня загрязнения окружающей среды исходя из допустимой Правилами ООН № 49-05 концентрации NH3.

Результаты и научная новизна. В исследовании рассматриваются вопросы о поддержании экологических характеристик автотранспортных средств в эксплуатации, работе системы бортовой диагностики систем нейтрализации вредных веществ, функциональности элементов электронного управления двигателем. Расчёты показывают, что даже при предельно допустимой концентрации в воздухе ниже предельной величины на 25% суммарное воздействие вредных веществ увеличивает вредный эффект в 1,5 раза.

Практическая значимость

Практическая значимость. Предложены подходы по дальнейшему совершенствованию методов контроля бортовой системы диагностики и, в частности, контроля пороговых значений выбросов NH3. Для эффективного функционирования систем нейтрализации вредных веществ в течение всего срока эксплуатации автомобиля предлагается установить действенную систему замены нейтрализаторов автомобиля, вышедших из строя при эксплуатации. Результаты исследования позволят разработчикам и экспертам, участвующим в обсуждении поправок к Правилам ООН № 49, выполнить работы в направлении нормирования, контроля выбросов аммиака в эксплуатации для грузовых автомобилей с системами нейтрализации SCR-NH3.

Introduction

Introduction. The actual task of today is not only the rationing of harmful substances emissions by vehicles, but also the improving of the monitoring on-board diagnostics system and neutralization system in operation.

The purpose of the study was: estimatation of the content of ammonia released by the car engine exhaust gases; justification of the integrated controlling on-board system for diagnosing nitrogen-containing emissions of a vehicle; and analysis of the SCR-NH3 operation system for its further improvement.

Methodology and research methods. The level of environmental pollution based on the permissible concentration of NH3 UN No. 49-05 is assessed by the calculation of the volumetric concentration of ammonia in the calculated corridor of the vehicle movement on the routes of settlements.

Scientific novelty and results. The study has considered the issues of maintaining the environmental performance of vehicles in operation, the on-board diagnostics system operation for neutralizing harmful substances, and the functionality of electronic engine control elements. Calculations showed that the total exposure to harmful substances increases the harmful effect by 1.5 times even at their permissible 25% and below maximum concentration in the air.

Practical significance

Practical significance. A number of approaches was proposed for further improvement of the monitoring methods for the on-board diagnostic system and, in particular, monitoring the threshold values of NH3 emissions. To neutralize harmful substances efficiently during the entire period of vehicle operation, effective functioning systems were proposed to be created and installed to replace the converters that had failed during operation. The results of the study would allow developers and experts involved in the discussion of amendments to UN Regulation No. 49 to carry out work in the direction of rationing and monitoring ammonia emissions in operation for trucks equipped with SCR-NH3 neutralization systems.

отработавшие газы автомобилейвыбросы вредных веществвыбросы NOxNH3 и взвешенных частицпредельно допустимая концентрациясистема бортовой диагностикиautomobile exhaust gasesemissions of harmful substancesemissions of NOxNH3 and suspended particlesmaximum permissible concentrationon-board diagnostics systemReferencesГетия И.Г., Шумилин В.К., Шабанов А.В., Шумилина Г.И. Глобальные проблемы экологии и автотранспорт (Часть 1). Учебное пособие. – М.: МГУПИ, 2015. – С. 118.Getiya I.G., Shumilin V.K., Shabanov A.V., Shumilina G.I. [Global problems of ecology and motor transport (Part 1). Tutorial]. Moscow, MGUPI Publ., 2015, p. 118. (In Russian)Кутенёв В.Ф., Кисуленко Б.В., Шюте Ю.В. Экологическая безопасность автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Экология. – М.: Машиностроение, 2009. – 253 с.Kutenev V.F., Kisulenko B.V., Shyute Yu.V. [Ecological safety of vehicles with internal combustion engines. Ecology]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2009. 253 p. (In Russian)Азаров В.К., Кутенёв В.Ф., Козлов А.В., Теренченко А.С. Анализ возможностей повышения энергетической эффективности и улучшения экологических показателей современного легкового автомобиля массового производства применением новых энергетических установок // Труды НАМИ. – 2012. – № 249. С. 15–22.Azarov V.K., Kutenev V.F., Kozlov A.V., Terenchenko A.S. [Analysis of opportunities to improve energy efficiency and environmental performance of the modern mass-production car with new energy power plants]. Trudy NAMI, 2012, no. 249, pp. 15–22. (In Russian)Правила ЕЭК ООН № 49. Единообразные предписания, касающиеся подлежащих принятию мер по ограничению выбросов загрязняющих газообразных веществ и взвешенных частиц двигателями с воспламенением от сжатия и двигателями с принудительным зажиганием, предназначенными для использования на транспортных средствах: поправки серии 06 ООН. URL: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2018/R049r6am6r.pdf (дата обращения: 03.10.2018).UN Regulation No. 49. Uniform provisions concerning the measures to be taken against the emission of gaseous and particulate pollutants from compressionignition engines and positive ignition engines for use in vehicles: Amendment 6. Available at: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2018/R049r6am6e.pdf (accessed 03 October 2018).Панчишный В.И. Нейтрализация оксидов азота в отработавших газах дизелей // Двигателестроение. 2005. – № 2. – С. 35–42.Panchishnyi V.I. [Neutralization of nitrogen oxides in diesel exhaust gases]. Dvigatelestroenie, 2005, no. 2, pp. 35–42. (In Russian)Панчишный В.И., Воробьёв И.Ю. К вопросу моделирования систем нейтрализации автомобильных двигателей // Труды НАМИ. – 2018. – № 4 (275). С. 23–37.Panchishnyi V.I., Vorob’ev I.Yu. [To the issue of neutralization systems simulation of automobile diesel engines]. Trudy NAMI, 2018, no. 4 (275), pp. 23–37. (In Russian)Грушко Я.М. Справочник. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. – Л.: Химия, 1987. – С. 101.Grushko Ya.M. [Directory. Harmful inorganic compounds in industrial emissions into the atmosphere]. Leningrad, Khimiya Publ., 1987, p. 101. (In Russian)Демидов А.А., Надарейшвили Г.Г., Титченко А.Ю. Контроль концентрации аммиака в системах селективного восстановления оксидов азота дизелей // Механика машин, механизмов и материалов. – 2015. № 3 (32). – С. 42–46.Demidov A.A., Nadareyshvili G.G., Titchenko A.Yu. [Control of ammonia concentration in the systems of selective reduction of nitrogen oxides of diesel engines]. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 2015, no. 3 (32), pp. 42–46. (In Russian)Кульчевский А.Р. Исследование процессов образования и разработки методов снижения выбросов вредных веществ с ОГ дизелей внедорожных машин: дисс. … д-ра техн. наук. – Владимир, 2006. – С. 337.Kul’chevskiy A.R. [Study of the processes of education and the development of methods for reducing emissions of harmful substances from the exhaust gases of diesel engines of off-road vehicles. Doct. eng. sci. diss.]. Vladimir, 2006, p. 337. (In Russian)Шабанов А.В., Соломин В.А., Шабанов А.А. Способ повышения эффективности системы нейтрализации оксидов азота дизельного ДВС и эффективности его работы // Известия МГТУ МАМИ. – 2018. № 4 (38). – С.77–84.Shabanov A.V., Solomin V.A., Shabanov A.A. [The way to improve the efficiency of the neutralization system of nitrogen oxides of diesel internal combustion engines and its efficiency]. Izvestiya MGTU MAMI, 2018, no. 4 (38), pp.77–84. (In Russian)Шабанов А.В. Анализ возможности повышения эффективности ДВС за счёт использования энергии выхлопных газов // Журнал ААИ. – 2017. – № 3 (104). – С. 26–29.Shabanov A.V. [Analysis of the possibility of increasing the efficiency of the internal combustion engine through the use of exhaust energy]. Zhurnal AAI, 2017, no. 3 (104), pp. 26–29. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.