Studium emisji związków toksycznych spalin z silników o zastosowaniach pozadrogowych

Rozprawa stanowi syntetyczne ujęcie problemu emisji związków toksycznych spalin z silników o zastosowaniach pozadrogowych w rzeczywistych warunkach eksploatacji oraz metod ich badań. Ze względu na specyficzne warunki pracy silników ograniczono się tylko do silników stosowanych w pojazdach samojezdnych. Realizacja tego zagadnienia jest rezultatem wyników analiz i badań wykonanych dla wybranej grupy pojazdów.
W pracy zamieszczono krytyczną analizę obowiązujących przepisów dotyczących emisji związków toksycznych spalin z silników o zastosowaniach pozadrogowych. Analiza ta wykazała pewne braki i niedoskonałości w obecnych regulacjach prawnych. Spostrzeżenie to dotyczy głównie testów badawczych, procedur badań w rzeczywistych warunkach eksploatacji oraz kontroli emisji w czasie eksploatacji. Na tej podstawie stwierdzono, że konieczna jest weryfikacja tych przepisów i wprowadzenie w nich zmian. Dodatkowym argumentem przemawiającym za podjęciem tych działań są nowe możliwości poznawcze, jakie pojawiły się dzięki prowadzeniu badań emisji w rzeczywistych warunkach eksploatacji pojazdów.
Wykonane badania umożliwiły wyznaczenie emisji związków toksycznych spalin podczas rzeczywistej eksploatacji silników o zastosowaniach pozadrogowych. W tym celu zdefiniowano wskaźnik emisji – parametr określający poziom emisji w stosunku do wartości dopuszczalnych. Wykonano także analizę porównawczą emisji głównych składników spalin w zależności od przyjętej procedury pomiarowej. Oprócz identyfikacji emisji wykonane badania dostarczyły cennych informacji na temat parametrów pracy silników w rzeczywistej eksploatacji. Określono najczęściej wykorzystywane zakresy obciążeń i prędkości obrotowych silników. Uzupełnieniem jest odniesienie rzeczywistych parametrów pracy silników (prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego) do parametrów zadanych w testach homologacyjnych. Sformułowano wnioski odnośnie do reprezentatywności obecnie obowiązujących testów. Wykonane analizy potwierdziły tezę, wynikającą także z wcześniej realizowanych prac, o nieodpowiedniej budowie testów homologacyjnych w aspekcie warunków pracy współczesnych silników o zastosowaniach pozadrogowych.
Na podstawie przeprowadzonych analiz i wynikających z nich wniosków zaproponowano zmiany w procedurach badań silników pojazdów pozadrogowych. Zmiany dotyczą testów statycznego i dynamicznego oraz testów wykorzystywanych podczas badań w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Ponieważ silniki o zastosowaniach pozadrogowych są jedyną grupą, która z powodu obowiązujących regulacji prawnych pozostaje poza kontrolą emisji podczas eksploatacji, opracowano odpowiednie testy kontrolne. Ich główną zaletą jest możliwość badań obciążonych silników w pojeździe.

Streszczenie 4 Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń 5 1. Wstęp 7 2. Analiza przepisów dotyczących emisji z silników o zastosowaniach pozadrogowych 12 2.1. Wprowadzenie 12 2.2. Limity emisji związków toksycznych 13 2.3. Metody badań silników 21 2.4. Kontrola emisji podczas eksploatacji 34 3. Przegląd literatury w aspekcie badań emisji związków toksycznych spalin z silników o zastosowaniach pozadrogowych 39 4. Problem badawczy, cel i zakres pracy 43 5. Metodyka badań 46 5.1. Aparatura pomiarowa 46 5.2. Obiekty badań 49 6. Badania emisji związków toksycznych spalin w rzeczywistych warunkach eksploatacji 53 6.1. Emisja związków toksycznych spalin 53 6.2. Analiza parametrów pracy silników 60 6.2.1. Wprowadzenie 60 6.2.2. Analiza charakterystyk gęstości czasowej 61 6.2.3. Analiza parametrów pracy silników w aspekcie testów homologacyjnych 68 6.2.4. Analiza parametrów pracy silników w aspekcie testu NTE 81 6.2.5. Analiza parametrów pracy silników w aspekcie testu ISC 86 6.2.6. Podsumowanie analizy parametrów pracy silników 91 7. Propozycje zmian procedur badań silników 96 7.1. Uwagi ogólne 96 7.2. Propozycje zmian testu statycznego 97 7.3. Propozycje zmian testu dynamicznego 108 7.4. Propozycje zmian testów badań w rzeczywistych warunkach eksploatacji 110 7.5. Propozycja badań kontrolnych emisji z eksploatowanych silników 111 7.5.1. Analiza możliwości wykonania badań 111 7.5.2. Testy badań kontrolnych emisji 113 7.5.3. Badania weryfikacyjne 116 8. Wnioski 119 Literatura 122 Abstarct 131