Титульный лист методических указаний |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40 |
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра «Транспортная техника и логистика»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению расчетно–графической работы
по дисциплине Экологическая безопасность автомобилей
для студентов специальностей 050713 – Транспорт, транспортная техника и технологии и 050901 – Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта
Павлодар
Лист утверждения методических указаний |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/41 |
УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ___________ «___»_____________20__г. | ||
Кафедра «Транспортная техника и логистика»
Методические указания
к выполнению расчетно–графической работы
по дисциплине Экологическая безопасность автомобилей
для студентов специальностей 050713 – Транспорт, транспортная техника и технологии и 050901 – Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта
Рекомендовано на заседании кафедры
«___»______________20__г., протокол №__
Заведующий кафедрой _____________ «____» ________20__г.
Одобрено УМС факультета металлургии, машиностроения и транспорта
«___»______________20__г., протокол №____
Председатель УМС ________________ «____» ________20__г.
Одобрено:
Начальник ОПиМОУП _____________ «____» ________20__г.
Одобрена учебно-методическим советом университета
«___»______________20__г. Протокол №____
1 СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ И ВЫБОР ВАРИАНТА
Расчетно – графическое задание по дисциплине «Экологическая безопасность автомобилей» предусматривает определение количественных показателей токсических характеристик автомобиля. Необходимо выполнить расчет вредных выбросов автомобильного двигателя при различных нагрузках (1 – часть) и в упрощенном городском ездовом цикле (2 часть). Задание в первой части соответствует стендовым испытаниям двигателя, при которых выделение токсичных веществ определяется в г/кВТ. час (на единицу работы), а во второй части – режиму движения автомобиля, когда расчет целесообразно проводить в г/км, т. е. на единицу пути.
Вариант задания следует выбрать из таблицы 1 по последней цифре номера зачетной книжки (для первой части).
Таблица 1 – Варианты задания
Вариант | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Тип двигателя | Б | Б | Д | Б | Д | Д | Б | Д | Б | Д |
Номинальная мощность, кВт | 60 | 55 | 40 | 65 | 54 | 70 | 45 | 50 | 80 | 65 |
Расход топлива, кг/час | 16 | 15 | 9 | 17 | 12 | 16 | 12 | 11 | 21 | 14 |
В таблице указан тип двигателя (Б – бензиновый, Д - дизельный), номинальная эффективная мощность Nеном и часовой расход топлива на этом режиме.
2 РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАГРУЗКАХ ДВИГАТЕЛЯ
Расчет выброса вредных веществ производится для 3 режимов нагрузки:
− номинальной Nе=Nеном,
− средней Nе=0,5Nеном
− малой нагрузки Nе=0,2Nеном.
Расход топлива, соответствующий каждому режиму, определяется с учетом коэффициентов К1 , приведенных в таблице 2. Подвариант А выбирается по предпоследней цифре номера зачетной книжки.
Таблица 2 – Коэффициенты расхода К1 топлива при различных нагрузках.
Нагрузка двигателя | Подвариант А | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
средняя 0, 5 Nеном | 0,52 | 0,56 | 0,55 | 0,53 | 0,50 | 0,57 | 0,54 | 0,51 | 0,58 | 0,57 |
малая 0, 2 Nеном | 0,31 | 0,28 | 0,35 | 0,30 | 0,27 | 0,34 | 0,25 | 0,26 | 0,32 | 0,33 |
В таблице 3 для расчетных режимов указаны значения коэффициента избытка воздуха α, характеризующие состав топливо – воздушной смеси, и концентрация в отработавших газах основных токсичных компонентов – оксида углерода СО, оксида азота NO, углеводородов CH и сажи C.
Таблица 3 – Данные к расчету вредных выбросов.
Нагрузка двигателя | Бензиновый двигатель | Дизель | |||||||
α | CO, % | CH, мг/л | NO, ppm | α | CO, % | CH, мг/л | NO, ppm | C, мг/л | |
номинальная Nеном | 0,9 | 4,0 | 0,8 | 2300 | 1,6 | 0,3 | 0,7 | 2800 | 0,9 |
средняя 0,5 Nеном | 1,1 | 0,5 | 0,2 | 3400 | 2,8 | 0,1 | 0,4 | 1900 | 0,2 |
малая 0,2 Nеном | 0,9 | 4,0 | 1,3 | 700 | 4,2 | 0 | 0,5 | 600 | 0 |
Расчет выброса основных токсичных компонентов для каждого заданного режима производится в следующей последовательности:
2.1 Количество отработавших газов за один час работы двигателя
МОГ= G Т (1+ α l о), кг/ час.
G т - расход топлива на данном режиме ;
α – коэффициент избытка воздуха на данном режиме (таблица 3);
l о – количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива (для бензина l о=14, 9 кг/кг, для дизтоплива l о=14, 4 кг/кг ).
2.2 Выброс токсичных компонентов.
Оксид углерода СО
Общий часовой выброс:
Mco =(Cco/100)*Mог кг/час
Cco - концентрация СО в ОГ, % (таблица 3).
Удельный выброс СО:
qCO=MCO*103/Ne кг/( кВт* час)
Углеводороды СН
Общий выброс СН при допущении, что плотность газов равна 1 кг/м3:
MCH
CCH*MОГ*10-3 кг/час
СCH - концентрация СН в ОГ, мг/л.
Удельный выброс CH:
qCH=MCH*103/ Ne г/(кВт*час)
Оксид азота NO
Общий выброс NO:
MNO=CNO*10-6*MОГ кг/час
CNO - концентрация NO в ОГ, ppm (части на млн.).
Удельный выброс NO:
qNO=MNO*103/Ne г/(кВт*час)
Сажа С
Общий выброс сажи:
MC=CC*10-3*MОГ кг/час
СС - содержание сажи в ОГ, мг/л.
Удельный выброс сажи:
qC=MC*103/Ne г/(кВт*час)
Расчеты удобно выполнять для каждого режима отдельно по схеме:
Номинальная нагрузка.
– исходные данные по Ne, GT (таблица 1) и 
(таблица 3)
– расчет выброса СО, СН, NО и сажи
Средняя нагрузка.
– исходные данные по Ne, GT (таблица 1) и (таблица 3)
– расчет выброса СО, СН, NО и сажи
Малая нагрузка.
– исходные данные по Ne, GT (таблица 1) и (таблица 3)
– расчет выброса СО, СН, NО и сажи
Результаты расчета необходимо представить в табличной форме и графически (рис. 1).
Таблица 4 – Результаты расчета вредных выбросов
Расчетный режим | Общий (кг/час) и удельный (г/кВт*час) выбросы токсичных веществ | |||||||
MCO | qCO | MCH | qCH | MNO | qNO | MC | qC | |
Номинальная нагрузка | ||||||||
Средняя нагрузка | ||||||||
Малая нагрузка |
Рисунок 1. Диаграмма выброса токсичных веществ.
2.3 Анализ результатов расчета.
В этом разделе по построенной диаграмме проводится анализ полученных результатов и оценка различных режимов с точки зрения токсичности отработавших газов двигателя.
3 РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В ЕЗДОВОМ ЦИКЛЕ
В упрощенном ездовом цикле, состоящем из 4 режимов движения, токсическая характеристика автомобиля с бензиновым двигателем определяется по выбросу CO, СН и NO, дизельного автомобиля – по выбросу NO, СО и сажи на единицу пути. Данные к расчету приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Данные к расчету вредных выбросов в ездовом цикле.
Режим движения | Коэфф. расхода топлива, К2 | Относит. время режима
| Автомобиль с бензиновым двигателем | Дизельный автомобиль | ||||||
| СО, % | NO, ppm | СН, ppm |
| СО, % | NO, ppm | C, мг/л | |||
Холостой ход | 0,15 | 0,20 | 0,95 | 2,5 | 0 | 220 | 5,5 | 0 | 0 | 0 |
Разгон | 0,75 | 0,35 | 0,90 | 4,0 | 1400 | 400 | 2,3 | 0,5 | 2200 | 1,5 |
Установившийся режим движения | 0,60 | 0,20 | 1,10 | 0,5 | 3000 | 80 | 2,9 | 0,2 | 1800 | 0,7 |
Замедление | 0,20 | 0,25 | 0,65 | 1,5 | 0 | 450 | 6,5 | 0 | 0 | 0 |
Средняя скорость за цикл, км/час | 45 | 40 |
Тип двигателя автомобиля и расход топлива при номинальной мощности двигателя определяется по таблице 1 по варианту следующим образом. Вариант для расчета надо выбрать по сумме последних 2 цифр в номере зачетной книжки. Если сумма окажется двухзначным числом, то учитывается последняя цифра в нем.
Расчет для каждого заданного режима выполняется в следующей последовательности:
3.1 Количество отработавших газов
МОГ=
*К2*GT(1+l0) кг
,К2, - заданные параметры режима (таблица 5);
GT – расход топлива (таблица 1)
l0 - см. выше (раздел 2.1)
3.2 Выброс токсичных компонентов
MCO=CCO/100*MОГ*103 г
MNO=CNO*MОГ*10-3 г
МСН =ССН*МОГ*10-3 г
MC=CC*MОГ г
CCO, CNO, ССН, CC - содержание компонентов на данном режиме (таблица 5)
3.3 Общий выброс токсичных компонентов за цикл (час) сводится к суммированию выбросов токсичных компонентов на всех режимах, что удобно сделать в табличной форме.
Таблица 6 – выброс токсичных веществ за цикл.
Режим движения | MCO, г | MNO, г | MC, г |
Холостой ход Разгон Установившийся режим движения Замедление | |||
Всего: |
3.4 Удельный выброс токсичных компонентов на единицу пути определяется путем деления общего выброса за цикл (час) на путь S, пройденный автомобилем за 1 час при заданной скорости. Например, удельный выброс СО
, г/км
3.5 Заключение
В этом разделе по данным таблицы 6 следует дать сравнительный анализ режимов движения автомобиля точки зрения экологической опасности. Затем необходимо оценить уровень токсичности ОГ данного автомобиля, необорудованного специальными антитоксичными устройствами, с точки зрения его соответствия EURO – нормам (таблица 7), а также указать перечень конструкторско – технических и организационно – эксплуатационных мероприятий для улучшения токсических показателей автомобиля.
Таблица 7 – Нормы вредных выбросов новых автомобилей в европейских странах, г/км
Ступень | Год введения | Бензиновые двигатели | Дизели | ||||
СО | NO | CH | CO | NO | Сажа | ||
EURO – 1 | 1993* | 2,27 | 0,97** | 2,27 | 0,97** | 0,14 | |
EURO – 2 | 1996 | 2,2 | 0,5** | 1,0 | 0,67** | 0,08 | |
EURO – 3 | 2000 | 1,5 | 0,14 | 0,17 | 0,6 | 0,5 | 0,05 |
EURO – 4 | 2005 | 0,7 | 0,07 | 0,08 | 0,47 | 0,25 | 0,025 |
*- В России с 1999г. ** - СH+NO
4 ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ
Текстовые документы подразделяют на документы, содержащие, в основном сплошной текст (рефераты, отчёты, пояснительные записки и т. п.), и документы, содержащие текст, разбитый на графы (спецификация, ведомости, таблицы и т. п.).
Текстовые документы выполняются на одной стороне листа бумаги формата А4 (210х297 мм) ГОСТ 2.301, допускается, при необходимости, при выполнении таблиц и иллюстраций использование листа формата АЗ (297х420 мм).
Подлинники текстовых документов выполняют одним из следующих способов:
- рукописным – с высотой букв и цифр не менее 2,5 мм. Цифры и буквы необходимо писать чётко тушью, чернилами или шариковой ручкой, одним цветом (синим, фиолетовым, чёрным) на всём протяжении документа. Применение паст, чернил, туши других цветов и подчёркивание не допускается;
- машинным способом с применением печатающих и графических устройств ЭВМ. Шрифт – Times New Roman, обычный, кегль 14 пунктов, межстрочный интервал – одинарный.
Вписывать в текстовые документы, изготовленные машинным способом, отдельные слова, формулы, условные знаки (рукописным способом), а также выполнять иллюстрации следует чёрными чернилами, пастой или тушью.
Текст должен иметь поля по всем четырем сторонам листа. Размер левого поля - 30 мм, правого – 10 мм, размеры верхнего и нижнего полей – 20 мм.
Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15-17 мм рукописного текста или пяти знакам (1,25 см) машинного текста. Абзацный отступ в пределах текста должен быть одинаковым.
Расстояния между основаниями строк текста, написанного от руки, должно быть не менее 10 мм.
Пример выполнения текстового документа приведён в приложении А.
Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в процессе выполнения документа, допускается исправлять подчисткой или закрашиванием белой краской с нанесением на том же месте исправленного текста (графики) машинным способом или чёрными чернилами, пастой, тушью рукописным способом. Допускается не более трёх исправлений на одну страницу.
Повреждения листов текстовых документов, помарки и следы не полностью удалённого прежнего текста (графики) не допускаются.
Учебная документация в общем случае должна включать в себя следующие структурные элементы:
- титульный лист (приложения Б-Л);
- содержание;
- введение;
- основная часть;
- заключение (выводы);
- список использованной литературы;
Пример оформления титульного листа расчётно-графической работы
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
14 кегль
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра «Транспортная техника логистика»
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА 22 кегль
РГ. 00000. ХХ 16 кегль
По дисциплине ______________________________________________
Тема__________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
______________ (оценка) |
|
Руководитель 14 кегль
_____________________________20__
Список рекомендуемой литературы
Основная
1. , Трофименко – транспортная экология - М.: Высшая школа. 2001 – 273 с.
2. , , Святкин безопасность автомобильного транспорта - М.: Агар. 2000 – 176 с.
3. Павлова транспорта - М.: Транспорт, 2000. – 248 с.
4. , Патрахальцев двигателей внутреннего сгорания – М.: Машиностроение, 1998. – 214с.
5. Дмитриевский бензиновые двигатели. – АСТ, 2003–127с.
Дополнительная
6. Энергетические установки подвижного состава: учебник/ , ёв, . – М.: Издательский центр «Академия», 20с.
7. Туревский обслуживание автомобилей зарубежного производства – М.: Машиностроение, 2009. – 207с.
8. Степанов автомобильных двигателей. – СПб, 2004 – 61
