Содержание токсичных веществ в отработавших газах автомобильного двигателя

Дата публикации: 4 декабря 2017 г.

Борьба против загрязнения атмосферы выхлопными газами автомобильных двигателей ведет к появлению новых и ужесточению прежних требований о максимально допустимом содержании токсичных веществ в отработавших газах. Чтобы выполнить эти требования, в ближайшем будущем необходимо глубоко изучать процесс сгорания топлива и важно определить, можно ли создать двигатель внутреннего сгорания, который удовлетворял бы этим требованиям. Исследуются другие виды двигателей, которые могли бы заменить двигатели внутреннего сгорания и отвечали бы этим требованиям.

Вопрос поставлен в последнее время особенно остро, потому что во многих крупных городах с интенсивным автотранспортным движением отработавшие газы автомобилей вместе с туманом под воздействием солнечных лучей образуют так называемый смог; название происходит от двух английских слов: smoke — дым и fog — мгла. Смог сильно раздражает органы дыхания и убивает растительность. Кроме того, смог содержит канцерогенные вещества.

Особенно опасными компонентами отработавших газов автомобиля являются окислы азота, обозначаемые символом NO_x, углеводороды С_mН_n и окись углерода СО. Последняя окись углерода СО, угарный газ, представляет собой ядовитый, лишенный цвета и запаха газ, который тяжелее воздуха, в результате чего он опускается к земле. Так же, как и углеводороды С_mН_n, окись углерода является продуктом неполного сгорания топлива. Поэтому в первую очередь было регламентировано максимальное содержание в отработавших газах именно этих веществ и основные усилия были направлены на ограничение их концентрации.

Количество токсичных компонентов (в граммах), образующееся при сгорании 1 кг топлива

Загрязняющее вещество	Бензин	Дизельное топливо
Оксид углерода	465	21
Углеводороды	23	4
Оксиды азота	15	18
Диоксид серы	2	8
Альдегиды	1	1
Сажа	1	5
Свинец	0,5	0
Всего	507,5	57

Неполное сгорание в цилиндрах происходит из-за недостатка кислорода в рабочей смеси, т. е. при сжигании богатых смесей. Это особенно характерно для бензиновых двигателей, где стремятся как можно полнее использовать кислород, содержащийся в воздухе, поступившем в цилиндры. Дизели всегда работают со значительным избытком воздуха, поэтому содержание СО в отработавших газах невелико. Дым выхлопа дизелей, который вызывает много критических замечаний, обусловлен наличием в отработавших газах сажи, но он гораздо менее опасен.

Расход топлива бензинового двигателя, работающего на бедных смесях, т. е. с избытком воздуха, гораздо ниже, кроме того, в этом случае образуется меньше вредных веществ. Однако для получения от двигателя максимальной мощности необходима богатая смесь, которая, как уже было сказано, сгорает не полностью из-за недостатка кислорода, и отработавшие газы в этом случае содержат много вредных веществ.

Исследования показали, что особенно много вредных веществ образуется при работе двигателя на холостом ходу или при торможении двигателем, когда система холостого хода карбюратора при закрытом дросселе вырабатывает очень богатую смесь, а из-за недостаточной подачи воздуха в цилиндры давление в конце сжатия намного ниже нормального, богатая смесь сгорает медленно и не до конца. В этом случае правильная регулировка системы холостого хода оказывает большое влияние на снижение эмиссии токсичных веществ.

Современные карбюраторы регулируют так, чтобы при частичных нагрузках, встречающихся чаще всего в эксплуатации, двигатель работал на бедных смесях, это дает значительное снижение расхода топлива. Для получения полной мощности смесь обогащается насосом-ускорителем. При эксплуатации автомобиля в городских условиях на каждом перекрестке повторяется одна и та же неблагоприятная ситуация — торможение двигателем, холостой ход и быстрый разгон, когда включается насос-ускоритель.

Токсичные вещества образуются и при частичных нагрузках двигателя, если топливо распределено по цилиндрам недостаточно равномерно. Это весьма типично для многоцилиндровых двигателей. Более крупные капли топлива под воздействием центробежных сил отбрасываются к периферии впускного коллектора и попадают преимущественно в крайние цилиндры.

При частичных нагрузках топливо также может оседать на стенках впускного трубопровода и стекать нераспыленным слоем в ближайший по ходу цилиндр, резко переобогащая смесь в нем, что при сгорании ведет к образованию большого количества токсичных веществ.

О способах снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя см. на этой странице.

В раздел «Автосервис — устройство, ремонт, обслуживание и эксплуатация автомототехники»

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Другие материалы на сайте об автомобильных двигателях:
Двухтактный двигатель — принцип действия и устройство, преимущества и недостатки	Уход за двигателем автомобиля: главные моменты
Ремонт и диагностика дизельного двигателя	Причины перегрева двигателя автомобиля