Identyfikacja parametrów cząstek stałych z silników spalinowych

Opis

Praca dotyczy możliwości syntetycznego ujęcia parametrów cząstek stałych emitowanych z silników o zapłonie samoczynnym. Realizacja tego zagadnienia jest rezultatem pozytywnych wyników badań parametrów cząstek stałych w różnych warunkach pracy silników spalinowych. Dotyczyły one badań emisji zanieczyszczeń w testach statycznych na hamowni silnikowej, w testach dynamicznych na hamowni podwoziowej oraz badań w rzeczywistych warunkach ruchu.

W pracy nie tylko zaprezentowano zależności między emisją cząstek stałych a parametrami określającymi stan pracy silnika (pojazdu), ale również podano propozycje szacunkowych metod oceny emisji cząstek stałych, z wykorzystaniem przyrządów do oceny m.in. masy części węglowej tych cząstek. Dokonano porównania wyników pomiarów masy i liczby cząstek stałych uzyskanych dzięki wykorzystaniu różnych przyrządów i wyznaczono zależności między udziałem cząstek w spalinach a mechanizmem ich powstawania. Prowadzone równolegle badania nad wykorzystaniem zastępczych metod pomiaru emisji cząstek stałych dowiodły, że opracowaną metodykę badawczą można zastosować w pokładowych procedurach diagnostycznych pojazdów, w których konieczne jest monitorowanie bieżącej emisji drogowej lub jednostkowej cząstek stałych w spalinach z uwzględnieniem ich masy i liczby.

Rozwinięciem podjętej tematyki jest nowe ujęcie wykorzystania wartości charakteryzujących pracę silnika i warunki ruchu pojazdu do identyfikacji parametrów cząstek stałych w spalinach silników o zapłonie samoczynnym. Do opisu warunków pracy silnika i pojazdu wykorzystano dwuwymiarowe histogramy gęstości prawdopodobieństwa, które ujmują łącznie wartości prędkości obrotowej i obciążenia silnika (lub wartości prędkości i przyspieszenia pojazdu) oraz czasu jego pracy w tych warunkach. Wynikiem tych działań jest propozycja modeli matematycznych opisujących podstawowe właściwości cząstek stałych (ich masę, liczbę i średnicę) w różnych warunkach pracy silników spalinowych (statycznych i dynamicznych). Zaproponowane modele matematyczne, uzyskane przy wykorzystaniu planowania eksperymentu, posłużyły do identyfikacji cząstek stałych pod względem ich masy, liczby i średnicy; opracowano je na podstawie wyników pomiarów stężenia związków szkodliwych i parametrów pracy silnika w testach statycznych, wykonywanych np. na hamowni silnikowej i w warunkach dynamicznych.

Tworzone modele parametrów cząstek stałych wykorzystujące parametry wejściowe uzyskane w warunkach dynamicznych potraktowano priorytetowo. Badania takie, niewykonywane dotychczas, podzielono na modele dla pojazdów lekkich i pojazdów ciężkich. Dowiedziono poprawności uzyskanych modeli parametrów cząstek stałych przez weryfikację, do której wykorzystano inne pojazdy niż użyte do tworzenia odpowiednich modeli.