сотрудник
Россия
УДК 628.9 Светотехника
Рассмотрена проблема обеспечения экологической и пожарной безопасности силовых установок пожарных автомобилей, оснащённых сложными системами нейтрализации отработавших газов. Цель исследования – разработка комплексного подхода к оценке и обеспечению безопасности силовых установок пожарных автомобилей на основе анализа реальных эксплуатационных режимов и адаптации методов диагностики. В исследовании использованы методы теоретического моделирования, натурного эксперимента и статистического анализа. Формализованы два критических режима эксплуатации: длительная работа на холостом ходу (R1) и работа со значительным уровнем форсирования при неподвижном пожарном автомобиле для привода насоса (R2). При прогнозировании тепловых режимов адаптирована одномерная нестационарная модель каталитического нейтрализатора. Результаты показали, что режим R2 создаёт экстремальную тепловую нагрузку на топливно-каталитическую систему. Моделирование выявило, что при обогащении смеси температура керамического субстрата в осевой зоне каталитического нейтрализатора может достигать 950–980 °C, что ведёт к термическому разрушению. Экспериментально доказана недостаточность стандартных методов контроля: в режиме R2 зафиксированы критические превышения по выбросам поллютантов, углеводородов и температуре корпуса каталитического нейтрализатора (до 845 °C), не выявляемые на холостом ходу. Установлена прямая связь между использованием некачественного топлива (повышенное содержание серы, ароматических углеводородов, воды) и деградацией топливно-каталитической системы, сопровождаемой ее перегревом. Научная новизна заключается в выявлении закономерной связи между нагрузочно-скоростными циклами пожарных автомобилей, тепловым состоянием топливно-каталитических систем и риском возникновения пожара, а также получении информации о его исправности с помощью тестирования дизеля в режиме свободного ускорения. Практическая значимость состоит в рекомендациях для пожарных подразделений, включающих внедрение метода свободного ускорения для диагностирования пожарной и экологической безопасности топливных систем пожарных автомобилей с контролем температуры каталитического нейтрализатора; установке пороговых температурных значений для обеспечения пожаробезопасной работы каталитического нейтрализатора; ужесточении контроля качества топлива; корректировке регламентов технического обслуживания с учётом наработки в экстремальных режимах.
пожарные автомобили, силовая установка, экологическая безопасность, пожарная безопасность, каталитический нейтрализатор, эксплуатационный режим, диагностика, температурный режим, качество топлива, техническое обслуживание
1. Olabi A.G., Maizak D., Wilberforce T. Review of the regulations and techniques to eliminate toxic emissions from diesel engine cars // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 748. P. 141249. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141249.
2. Сацук И.В. Теоретическая модель диагностирования силовых установок пожарных автомобилей по критериям конструктивной (пожарной) безопасности // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2024. Т. 32. № 1. С. 160–168. DOI:https://doi.org/10.34987/vestnik.sibpsa.2024.66.36.017.
3. Ложкин В.Н., Лакеев Д.А., Саратов Д.Н. Диагностирование топливных и экологических показателей двигателей пожарных автомобилей применительно к условиям эксплуатации // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2013. № 3. С. 44–51.
4. A comprehensive review on water-emulsified diesel fuel: chemistry, engine performance and exhaust emissions / A. Jhalani [et al.] // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. P. 4570–4587. DOI:https://doi.org/10.1007/s11356-018-3958-y.
5. Гребенников А.С., Гребенников С.А., Косарева А.В. Неравномерность и цикличность изменения затрат на обеспечение работоспособности автомобиля // Вестник машиностроения. 2017. № 9. С. 3–11.
6. Гавкалюк Б.В., Ложкин В.Н. Повышение эффективности окислительного катализа нейтрализатора пожарной автоцистерны на режимах подачи воды/пены // Проблемы управления рисками в техносфере. 2025. № 2 (74). С. 130–138. DOI:https://doi.org/10.61260/1998-8990-2025-2-130-138.
7. El-Seesy A. I., He Z., Kosaka H. Combustion and emission characteristics of a common rail diesel engine run with n-heptanol-methyl oleate mixtures // Energy. 2021. Vol. 214. P. 118972. DOI:https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118972.
8. Девянина А.С. Оценка влияния неравномерности подачи топлива на показатели дизеля // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 5. С. 5–10.
9. Повышение эффективности технической эксплуатации автотранспортных средств по результатам исследования их эксплуатационных показателей / Е.В. Кондрашова [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2015. № 4 (47). С. 80–86.
10. Гавкалюк Б.В., Ложкин В.Н., Смирнов А.С. Теория и практика обеспечения безопасности применения в условиях чрезвычайных ситуаций силовых установок пожарных автомобилей 4–5 поколений // Проблемы управления рисками в техносфере. 2023. № 2 (66). С. 8–15.
11. Лиханов В.А., Лопатин О.П., Козлов А.Н. Моделирование сажеобразования в цилиндре дизеля // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25. № 1. С. 47–59. DOI:https://doi.org/10.18721/JEST.25105.
12. Omidvarborna H., Kumar A., Kim D.-S. Recent Studies on Soot Modeling for Diesel Combustion // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 48. P. 635–647. DOI:https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.019.
13. Сажеобразование в ДВС (по материалам конгресса CIMAC) // Двигателестроение. 2021. № 3 (285). С. 39–46.
14. The effect of oxygenated fuel properties on diesel spray combustion and soot formation / W. Park [et al.] // Combustion and Flame. 2016. Vol. 180. P. 276–283. DOI:https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.02.026.
15. Влияние показателей топливоподачи на рабочий процесс дизеля при достижении давления впрыскивания 250 МПа / М.Г. Шатров [и др.] // Двигателестроение. 2023. № 4 (294). С. 42–55. DOI:https://doi.org/10.18698/jec.2023.4.42-55.
16. О гигиенической значимости спектрального содержания шума автомобилей / В.О. Красовский [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 46.
17. Zorin V.A., Pegachkov A.A. Reliability and Risk Assessment of Machine Building Items According to Diagnostics Results // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2020. Vol. 49. № 9. P. 811–816. DOI:https://doi.org/10.3103/S1052618820090149.
18. Опыт обеспечения экологической безопасности эксплуатации карьерного оборудования с двигателями внутреннего сгорания / С.И. Протасов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2017. № 9. С. 66–70. DOI:https://doi.org/10.24000/0409-2961-2017-9-66-70.
19. Гусаков С.В., Марков В.А., Ахмадниа М. Расчетные исследования автомобильного двигателя на режимах испытательных циклов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 1 (670). С. 57–64.
20. Огороднов С.М., Тихомиров А.Н., Малеев С.И. Оценка возможности использования аналитических методов при исследовании топливной экономичности автомобилей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 2 (659). С. 53–62.
