Токсические характеристики двигателей автомобилей

Автомобильный двигатель в отличие от стационарных источников выбросов имеет широкий диапазон изменения нагрузочных и скоростных режимов работы, определяемых условиями движения автомобиля в транспортном потоке. Эти режимы, соответствующие разгону, установившемуся движению, торможению двигателем (принудительный холостой ход) и собственно холостому ходу. Весь диапазон возможных режимов ограничивается внешней скоростной характеристикой двигателя.

В карбюраторных двигателях регулирование мощности производится изменением положения дроссельной заслонки. При малых нагрузках и на холостом ходу ухудшаются процессы газообмена, увеличивается доля остаточных газов в цилиндрах. Для компенсации этого необходимо обогащать смесь, что приводит к росту концентрации СО и СН. На режимах полных нагрузок для обеспечения максимальной мощности смесь также необходимо обогащать до α=0,9, при этом объемные концентрации СО могут

составить 3-4%.

В дизелях осуществляется качественное регулирование мощности двигателя. Нагрузка двигателя пропорциональна цикловой подаче топлива, степень наполнения цилиндров воздухом у безнадувных дизелей на всех режимах практически одинакова. В дизелях на всех режимах работы коэффициент избытка воздуха больше единицы (α=1,3-5). Концентрации СО и СН определяются не составом смеси, а локальными явлениями, происходящими во фронте пламени и пристеночной зоне камеры сгорания. Зависимость концентраций вредных веществ имеет сложный неоднозначный характер, диапазон изменения объемных концентраций СО составляет 0,05-0,50%, концентраций СН 10-100млн-1.

Наибольшее количество углеводородов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузок, что объясняется низкой максимальной температурой цикла дизеля, когда имеет место повышенное не догорание топлива. Наибольшие концентрации СО наблюдаются в зоне высоких нагрузок при малых частотах вращения коленчатого вала.

Пол мере роста нагрузки на дизель увеличивается максимальная температура цикла при одновременном уменьшении коэффициента избытка воздуха. В результате эти два фактора, противоположно влияющие на образование NO, приводят к характерному закону образования оксидов азота. Превалирующим является температурный фактор, и только в области максимальных нагрузок начинает сказываться концентрационный фактор- недостаток кислорода, ограничивающий рост NO.

Показатели токсичности двигателя в цикле городского движения автомобиля представлены в таблице 2.3

Таблица 2.3

Токсичность бензинового двигателя в цикле городского движения автомобиля.

Режим работы двигателя

Доля режима, %

По времени

По объему ОГ

По выбросам

По расходу топлива

Gco

Gch

Gnox

Холостой ход

39,5

10

13-25

15-18

0

15

Разгон

18,5

45

29-32

27-30

75-86

35

Установившейся режим

29,2

40

32-43

19-35

13-23

37

Принудительный холостой ход

12,8

5

10-13

23-32

0-1,5

13

Дизель значительно менее токсичен, чем бензиновый двигатель. Более неблагоприятно процесс разгона происходит у дизелей с турбонадувом по сравнению с безнадувным дизелем из-за инерционности их системы воздухоснабжения. Наиболее полно проявляются положительные качества дизеля в режиме городского движения с большим удельным весом режимов малых нагрузок и холостого хода. Ограничивающим фактором применения дизелей является дымность отработавших газов.

Как видно, неустановившиеся режимы работы автомобильного двигателя во многом определяют его токсические показатели. С целью снижения повышенной инерционности топливоподающих систем, являющейся причиной повышенных выбросов вредных веществ на режимах разгона, в конструкции бензиновых двигателей вводят быстродействующие системы приготовления топливно-воздушной смеси заданного состава, стабилизации температурного режима, впрыск бензина во впускной коллектор. В дизелях, на которых с целью их форсирования все более широко используется турбонадув, применяют малоинерционные турбокомпрессоры с высокой частотой вращения ротора.

Другие статьи

Методы биоиндикации
Наиболее часто цитируемой и, в то же время, наиболее идеологически расплывчатой областью экологии является некоторая совокупность методов, называемая “биоиндикацией”. Хотя истоки наблюдений ...

Эколого-экономическое обоснование системы раздельного обращения с твердыми бытовыми отходами в Санкт-Петербурге
Жизнедеятельность человека неизбежно связана с образованием огромного числа разнообразных отходов. В последние десятилетия по всему миру увеличился рост потребления, что привело к существенн ...

Воздействие промышленности на животных и окружающую среду
Человек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды животных, так и на сообщества в целом. Но лишь в текущем столетии рост населения, а главным образом качественный скачок в ...