Possibility of reduction of the environmental impact of a diesel engine by means of changing the compression ratio

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Agricultural production is a source of environmental pollution, therefore, solving the problem of reducing harmful emissions from diesel exhaust gases used in agriculture is important and relevant. Contrary to all forecasts, the use of environmentally friendly engines capable of competing with piston engines is limited in agricultural production. The study is aimed at solving one of the key problems of the present time — reducing the environmental impact from harmful emissions of diesel engines by means of changing the compression ratio.

AIM: Search for ways to reduce the environmental impact of diesel engines by means of changing the compression ratio.

METHODS: The experimental data were obtained during bench tests of the 4ChN 15/18 diesel engine according to the GOST 14846-2020. The test methods were in accordance with the GOST 10448-2014. According to the test program, diesel exhaust gases were selected, their composition and dispersion of solid particles were analyzed at compression ratios ε = 13.5...14.5 ...15.5 and the load curve at 1900 rpm.

RESULTS: It was found that an increase in the compression ratio from 13.5 to 15.5 led to a decrease in emissions of solid particles (SP), hydrocarbons (CxHy) and carbon monoxide (CO) with exhaust gases, however, emissions of nitrogen oxides (NOx) increased through the entire load curve from Pe = 0 MPa to Pe = 1.24 MPa at 1900 rpm,. With a decrease of ε to 13.5, the environmental impact decreased by 1.15 times.

CONCLUSION: The compression ratio can be considered as an adjustable parameter when solving problems of reducing emissions of nitrogen oxides from exhaust gases and has little effect on changes in SP and CO emissions. When the compression ratio is reduced from 14.5 to 13.5, the environmental impact is reduced by 1.15 times. To obtain the best results, it is recommended to use complex methods, for example, simultaneous changes of the compression ratio and catalytic neutralization.

About the authors

Alla A. Melbert

Altay State Technical University named after I.I. Polzunov

Author for correspondence.
Email: aamelbert@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3973-8315
SPIN-code: 5949-5831
Scopus Author ID: 57194693283

Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Life Safety Department

Russian Federation, 46 Lenina ave, Barnaul, 656038

Ekaterina A. Mashenskaya

Altay State Technical University named after I.I. Polzunov

Email: suzuki468@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3122-0412
SPIN-code: 8323-5725

Applicant, Life Safety Department

Russian Federation, 46 Lenina ave, Barnaul, 656038

Aleksander Yu. Kalin

Altay State Technical University named after I.I. Polzunov

Email: aleksandr.aleksandr.74@bk.ru
ORCID iD: 0009-0005-2028-798X
SPIN-code: 6446-5236

Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor of the Life Safety Department

Russian Federation, 46 Lenina ave, Barnaul, 656038

Ilya S. Litvinenko

Altay State Technical University named after I.I. Polzunov

Email: litvinenko.i.s@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-1213-4503
SPIN-code: 3516-0704

Lecturer of the of the Life Safety Department

Russian Federation, 46 Lenina ave, Barnaul, 656038

References

  1. Novoselov AL, Melbert AA, Zhuikova AA. Reduction of harmful diesel emissions. Novosibirsk: Nauka; 2007. (In Russ.)
  2. Melbert AA, Nguyen TH. Results of modeling the anthropogenic load on the environment from harmful emissions from diesel engines of mobile machines used in agricultural work. Bulletin of the ASAU. 2022;9:101–106. (In Russ.) doi: 1053083/1996-4277-2022-215-9-101-106
  3. Nguyen TrH. Methods and means of ensuring environmental safety in the mechanization of industrial processes in agriculture [dissertation] Barnaul; 2023. (In Russ.) Accessed: 01.05.2024. Available from: https://vak.minobrnauki.gov.ru/advert/100072669
  4. Zhegalin OI, Lupachev PD. Reducing the toxicity of automobile engines. Moscow: Transport; 1985. (In Russ.)
  5. Etminan M, Myhre G, Highwood EJ, Shine KP. Radiative forcing of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide: A significant revision of the methane radiative forcing. Geophysical Research Letters. 2016;43(24)(12):12614–12623. doi: 10.1002/2016GL071930
  6. Golovatenko AG. Improving the environmental friendliness and efficiency of automotive engines. Tractors and agricultural machinery. 2004;9:16–17. (In Russ.)
  7. Strelnikov VA, Istomin SV, Tsyptsyn VI. Reduction of toxic emissions of tractor diesels. Tractors and agricultural machinery. 2003;10:6–8. (In Russ.)
  8. Efros VV, Gorbunov PV. Improvement of environmental indicators of off-road diesel engines. Izv. vuzov. Mechanical engineering. 2007;8:25–27. (In Russ.)
  9. Razleitsev NF. Modeling and optimization of the combustion process in diesels. Kharkiv: Higher School; 1980. (In Russ.) EDN: YJCMCF
  10. Ladommatos N, Abdelhalim S, Zhao H. The Effects of Exhaust Gas Recirculation on Diesel Combustion and Emissions. International Journal of Engine Research. 2000;1:107–126. doi: 10.1243/1468087001545290
  11. Badamasi M, Nura M, Gali HM. Diesel Engine Modification Techniques to Minimize its Exhaust Emission (Theoretical Survey). International Journal on Theoretical and Applied Research in Mechanical Engineering. 2016;5(1):1–7.
  12. Khazin ML. Environmental standards of the countries of the world for mining machinery and equipment. Subsoil use. 2020;20(3):291–300. (In Russ.) doi: 10.15593/2712-8008/2020.3.9
  13. Melbert AA, Nguyen TrH, Mashensky AV. The use of fuel supply equipment with increased injection pressure to reduce the anthropogenic load on the environment. Tractors and agricultural machinery. 2022;89(5):325–331. (In Russ.) doi: 10.17816/0321-4443-108145

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Impact of the compression ratio on levels of harmful emissions of the 4ChN15/18 diesel engine at the load curve at 1900 rpm: a — the content of nitrogen oxides (СNOx) and solid particles (Сhm) in the exhaust gases with a change in the compression ratio ε from 13.5 to 15.5; b — is the content of carbon monoxide (ССо) and hydrocarbons (ССхНу) in the exhaust gases when the compression ratio change from 13.5 to 15.5; с — is the dispersion of solid particles (dpm) with a change in the compression ratio ε from 13.5 to 15.5.

Download (242KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».