Диплом Кирилл. 1 Обзор конструктивных особенностей автомобиля камаз 5320 12 1 Конструкция автомобиля Камаз 5320 15
 Скачать 2.9 Mb.
|
|
6.4 Устройство для очистки выхлопных газов и способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (патент № 2381370) Реферат: Устройство для очистки выхлопных газов (ВГ) ДВС скомпоновано как катализатор-ловушка SOX, способное улавливать оксиды серы в ВГ внутри выхлопной трубы двигателя. В катализатор-ловушку внесен путем диффузии, по меньшей мере, один из щелочных металлов и щелочноземельных металлов. За счет поддержания температуры катализатора-ловушки SOX во время работы двигателя при температуре, когда нитрат, по меньшей мере, одного из щелочных металлов и щелочноземельных металлов переходит в расплавленное состояние во время работы двигателя, стимулируется перемещение нитрата и его коагулирующее действие. Причем нитрат в катализаторе-ловушке SOX перемещается и коагулирует на поверхности катализатора-ловушки SOX. Благодаря этому перемещению нитрата и коагулирующему действию SOX удаляется, и в то же время восстанавливается степень захвата SOX. Такое выполнение позволит восстановить степень улавливания SOX. 2 н. 6.4.1 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к устройству для очистки выхлопных газов и способу очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. 6.4.2 Уровень техники Топливо и смазочное масло, применяемые в двигателе внутреннего сгорания, содержат серу, следовательно, выхлопные газы содержат оксиды серы (SOX). Однако эти SOX сильно снижают эксплуатационные характеристики или срок службы катализатора очистки выхлопных газов или других устройств последующей обработки, расположенных в выхлопной трубе двигателя, поэтому SOX в выхлопных газах предпочтительно удаляют. Следовательно, известен двигатель внутреннего сгорания, в выхлопной трубе которого расположен катализатор-ловушка SOX, способный улавливать SOX, содержащиеся в выхлопных газах двигателя (смотрите публикацию патента Японии (А) 2005-133610). Этот катализатор-ловушка SOX обладает свойством улавливать SOX, содержащиеся в выхлопных газах, когда соотношение воздуха и топлива в выхлопных газах, поступающих в катализатор-ловушку SOX, соответствует бедной смеси; это позволяет захваченным SOX постепенно диффундировать внутрь катализатора-ловушки NOX при повышении температуры катализатора-ловушки SOX, когда соотношение воздуха и топлива в выхлопных газы соответствует бедной смеси, и в результате будет восстанавливаться степень захвата SOX. Поэтому в этом двигателе внутреннего сгорания предусмотрено устройство для оценки степени захвата SOX катализатором-ловушкой SOX. Когда степень захвата SOX падает ниже предварительно заданной величины, температура катализатора-ловушки SOX повышается при бедной смеси воздуха и топлива в выхлопных газах, и таким образом, восстанавливается степень захвата SOX. Однако авторы изобретения провели повторное исследование этого типа катализатора-ловушки SOX. В результате разработан новый способ, обеспечивающий восстановление степени захвата SOX, и обнаружено, что с использованием этого способа возможно еще лучше восстанавливать степень улавливания SOX. 6.4.3 Раскрытие изобретения Целью настоящего изобретения является предоставление устройства для очистки выхлопных газов и способа очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, разработанного с целью применения этого нового способа для того, чтобы хорошо восстанавливать степень улавливания SOX. Согласно настоящему изобретению разработано устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, скомпонованное как катализатор-ловушка SOX, способный улавливать SOX, содержащиеся в выхлопных газах внутри выхлопной трубы двигателя, где катализатор-ловушка SOX содержит, по меньшей мере, один из щелочных металлов и щелочноземельных металлов, продиффундировавших внутрь катализатора, причем температуру катализатора-ловушки SOX поддерживают на уровне, когда нитрат, по меньшей мере, одного из щелочных металлов и щелочноземельных металлов переходит в расплавленное состояние во время работы двигателя, таким образом, облегчается перемещение нитрата и его коагулирующее действие, где нитрат в катализаторе-ловушке SOX перемещается к поверхности и коагулирует на поверхности катализатора-ловушки SOX, причем перемещение нитрата и его коагулирующее действие используются для восстановления степени захвата SOX и удаления SOX. Кроме того, согласно настоящему изобретению, разработан способ очистки выхлопных газов с удалением SOX, содержащихся в выхлопных газах, с помощью катализатора-ловушки SOX, расположенного внутри выхлопной трубы двигателя, который заключается во внесении, по меньшей мере, одного из щелочных металлов и щелочноземельных металлов, продиффундировавших в катализатор-ловушку SOX, причем температуру катализатора-ловушки SOX поддерживают на уровне, когда нитрат, по меньшей мере, одного из щелочных металлов и щелочноземельных металлов переходит в расплавленное состояние во время работы двигателя, таким образом, облегчается перемещение нитрата и его коагулирующее действие, где нитрат в катализаторе-ловушке SOX перемещается к поверхности и коагулирует на поверхности катализатора-ловушки SOX, и использование перемещения нитрата и его коагулирующего действия для восстановления степени захвата SOX и удаления SOX. На рисунке 19 приведен общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением. Рассмотрим рисунок 19, где позицией 1 обозначен корпус двигателя, 2 - это камера сгорания каждого цилиндра, 3 - топливная форсунка с электронным управлением для впрыска топлива в каждую камеру 2 сгорания, 4 - впускной коллектор, и 5 - выпускной коллектор. Впускной коллектор 4 соединен с помощью подводящего трубопровода 6 с выходом компрессора 7а выпускного турбокомпрессора 7, в то время как впуск компрессора 7а подсоединен к воздушному фильтру 8. Внутри подводящего трубопровода 6 расположен дроссельный клапан 9, приводимый в движение шаговым двигателем. Кроме того, вокруг подводящего трубопровода 6 расположено охлаждающее устройство 10 для охлаждения всасываемого воздуха, проходящего внутри подводящего трубопровода 6. В показанном на фиг.1 варианте охлаждающая вода двигателя направляется в охлаждающее устройство 10, где охлаждающая вода двигателя используется для охлаждения всасываемого воздуха. С другой стороны, выпускной коллектор 5 подсоединен к впуску выхлопной турбины 7b выпускного турбокомпрессора 7, в то время как выпуск выхлопной турбины 7b подсоединен к входу в катализатор-ловушку SOX-11. Кроме того, выход из катализатора-ловушки SOX 11 подсоединен с помощью выхлопной трубы 13 к фильтру 12 для твердых частиц. К выхлопной трубе 13 подсоединен клапан 14 подачи углеводородов, например, для подачи углеводородов, например, топлива в поток выхлопных газов, проходящий внутри выхлопной трубы 13. Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединены между собой с помощью трубопровода 15 для рециркуляции выхлопных газов (в дальнейшем используется сокращение "РВГ"). Внутри трубопровода 15 РВГ расположен регулирующий клапан 16 РВГ с электронным управлением. Кроме того, вокруг трубопровода 15 РВГ расположено охлаждающее устройство 17 для охлаждения газа РВГ, проходящего внутри трубопровода 15 РВГ. В показанном на фиг.1 варианте, охлаждающая вода двигателя направляется в охлаждающее устройство 17, где охлаждающая вода двигателя используется для охлаждения газа РВГ. С другой стороны, каждая топливная форсунка 3 подсоединена с помощью топливной подающей трубки 18 к общему лонжерону 19. Внутри этого общего лонжерона 19 подается топливо из переменного нагнетательного топливного насоса 20 с электронным управлением. Топливо, проходящее внутри общего лонжерона 19, подается по топливным подающим трубкам 18 в топливные форсунки 3. Блок электронного управления 30 включает в себя цифровую вычислительную машину, в которой предусмотрены компоненты, связанные между собой двунаправленной шиной 31, такие как ROM (постоянное запоминающее устройство) 32, RAM (оперативное запоминающее устройство) 33, CPU (центральный микропроцессор) 34, порт ввода 35, и порт вывода 36. Катализатор-ловушка SOX 11 связан с датчиком температуры 21 для того, чтобы регистрировать температуру катализатора-ловушки SOX 11, в то время как фильтр 12 для твердых частиц связан с датчиком температуры 22 для того, чтобы регистрировать температуру фильтра 12 для твердых частиц. Выходные сигналы этих датчиков температуры 21 и 22 вводятся с помощью соответствующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 37 в порт ввода 35. Кроме того, в фильтре 12 для твердых частиц имеется датчик перепада давлений 23 для того, чтобы регистрировать перепад давлений до и после фильтра 12 для твердых частиц. Выходной сигнал этого датчика перепада давлений 23 вводится с помощью соответствующего АЦП 37 в порт ввода 35. Педаль акселератора 40 соединена с датчиком нагрузки 41, генерирующим выходное напряжение, которое пропорционально величине нажатия вниз L педали акселератора 40. Выходное напряжение датчика нагрузки 41 вводится с помощью соответствующего АЦП в порт ввода 35. Кроме того, порт ввода 35 снабжен датчиком 42 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс каждый раз, когда связанный с датчиком коленчатый вал вращается, например, на 15°. С другой стороны, порт вывода 36 связан с топливными форсунками 3, дроссельным клапаном 9, который приводится в движение шаговым двигателем, клапаном подачи углеводородов 14, регулирующим клапаном 16 для РВГ и топливным насосом 20 с помощью соответствующих возбуждающих контуров 38.  Рисунок 19. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением 7 Экономическая часть В данной дипломной работе был проведен обзор выхлопной системы автомобиля КамАЗ 5320, в виду того, что выхлопная система в зимнее время призвана отдавать свое тепло раме, путем вывода патрубка к раме, во избежание нарушения устоявшейся целостности конструкции, для модернизации выхлопной системы автомобиля КАМАЗ 5320, путем проведения анализа конструкции выхлопной системы принято решение разработки и установки турбокомпрессора. При работе двигателя с турбокомпрессором, выхлопные газы подаются в турбину, где отдают часть своей энергии, раскручивая ротор турбокомпрессора, и затем поступают через приемную трубу в глушитель. На одном валу с лопаточным колесом турбины находится колесо компрессора, который засасывает воздух через воздушный фильтр, повышает его давление на 30-80% и подает в двигатель. В один и тот же объем двигателя поступает большее по массе количество рабочей смеси и, следовательно, обеспечивается достижение большей мощности. Таким образом, турбокомпрессор для КамАЗа 5320 позволяет увеличить эффективность двигателя, снизить загрязнения окружающей среды, уменьшать шум выхлопа отработавших газов и экономить на топливе В один и тот же литраж (объем) двигателя поступает большее по весу количество рабочей смеси и, следовательно, обеспечивается достижение на 20% большей мощности, а за счет использования энергии выхлопных газов повышается КПД двигателя и снижается удельный расход топлива на 20%. В условиях подорожания топлива, модернизация выхлопной системы автомобиля КамАЗ 5320 является довольно актуальной на основании проделанной работы, предлагается переход от теоретической модернизации к практической. 7.1 Себестоимость модернизации Подсчитаем себестоимость проведения модернизации автомобиля КамАЗ 5320, путем монтажа турбокомпрессора, последовательно, сложив себестоимость проведения каждой операции: - покупка турбокомпрессора; - монтаж турбокомпрессора; - инструмент Расчет производится с учетом того, что данное предприятие по модернизации автомобиля КамАЗ 5320 уникально в своем роде, производится в единственном экземпляре. 7.2 Стоимость основных средств для модернизации Для модернизации автомобиля КамАЗ 5320, путем монтажа турбокомпрессора, необходимо подсчитать стоимостные выражения. Стоимостные выражения, приведенные в таблице 2, взяты из каталогов спецтехники, опубликованных на территории Республики Казахстан, за первый квартал 2012 года, то есть с уверенностью можно сказать, что цены актуальные на момент разработки и защиты дипломной работы. В таблице 2, представлены стоимостные значения закупаемых материальных средств. Таблица 2. Стоимостные значения закупаемых материальных средств (Сз.м.с.)
7.3 Стоимость проведения модернизации Для монтажа модернизации автомобиля КамАЗ 5320, путем монтажа турбокомпрессора, нам понадобится один спеуиалист сервисного обслуживания. Стоимость работ примем: -специалист сервисного обслуживания – 2 000 тг – 1 чел/час. Время проведения сантехнических работ по монтажу турбокомпрессора составляет 4(t2) часа. Тогда стоимость монтажных работ по установке турбокомпрессора составит: См.т= Ссан (66) Ссан=2000 чел/час ∙ t2=2000 чел/час ∙ 4 часа= 8000 тенге (67) См.т= Ссан == 8000 тенге 7.4 Полная стоимость модернизации и срок окупаемости Цена модернизации по себестоимости: Х= Сз.м.с + См.т = 200 000 тг +8 000 тг =208 000 тг (68) Прибавляем рентабельность – 25%: R=208 000 тг ∙  1,25=260 000 тг (69) Прибавляем НДС – 12%: N=260 000 тг ∙1,12=291 200 тг (70) Полная цена проведения модернизации автомобиля КамАЗ 5320, путем монтажа турбокомпрессора составит 291 200 тг. В связи с тем, что данный проект уникален и рассматривается только для модернизации одной единицы автотранспорта, рассчитаем срок окупаемости, исходя из следующих данных: -цена модернизации(См) – 291 200 тг; -экономия потребления топлива после модернизации – 20%; -стоимость одного литра топлива(С) – 85тг; -потребление бензина(П), л/100км (по данным табл.1) – 35 л. Расход бензина, после модернизации составит(Пм): Пм=П ∙ 0,8= 28 литров, (71) Тогда, экономия топлива после модернизации(Э), л/100км составит: Э= Пм-П=35-28-7 литров, (72) Переведем стоимостное значение экономии топлива на 100 км пройденного пути(Эст), после модернизации: Эст=Э ∙С=7литров ∙ 85 тенге=595 тенге, (73) Из этого следует, что после модернизации выхлопной системы автомобиля КамАЗ 5320, путем внедрения турбокомпрессора, каждые 100 км пройденного пути сэкономят владельцу данного автомобиля 595 тенге. Итак, рассчитаем срок окупаемости автотранспорта (То), в связи с тем, что мы не знаем как часто эксплуатируется транспортное средство, расчет будем вести исходя из пройденного пути, км. То= См/ Эст ∙ 100 км=48 941км, (74) Следовательно, модернизация автомобиля КамАЗ 5320 окупится по достижению пробега автомобиля, с начала монтажа турбокомпрессора, 48 941км. 8 Охрана труда 8.1 Общие требования безопасности Работники не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку, имеющие удостоверение на право вождению грузовых автомобилей, не имеющие противопоказаний по полу при выполнении отдельных работ перед допуском к самостоятельной работе должны пройти: -обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течении трудовой деятельности) медицинские осмотры и обследования для признания годными к выполнению работ в порядке, установленном Минздравом России; -обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, инструктаж по охране труда, стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований охраны труда. Водители обязаны соблюдать требования безопасности труда для обеспечения защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов, связанных с характером работы: -движущиеся машины, механизмы и их подвижные части; -повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; -повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте; -эмоциональные перегрузки. Для защиты от механических воздействий и загрязнений водители обязаны использовать предоставляемыми работодателями бесплатно комбинезон хлопчатобумажный, рукавицы комбинированные, костюмы на утепляющей прокладке и валенки для зимнего периода. Находясь на территории строительной (производственной) площадки, в производственных и бытовых помещениях, участках работ и рабочих местах водители обязаны выполнять правила внутреннего трудового распорядка, принятые в данной организации. Допуск посторонних лиц, а также работников в нетрезвом состоянии на указанные места запрещается. В процессе повседневной деятельности водители должны: -применять в процессе работы машины и механизмы по назначению, в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей; -поддерживать порядок на рабочих местах, очищать их от мусора, снега, наледи, не допускать нарушений правил складирования материалов и конструкций; -быть внимательным во время работы и не допускать нарушений требований безопасности труда. Водители обязан немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя работ о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о появлении острого профессионального заболевания (отравления). |