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
Безопасность жизнедеятельности в туристической сфере (Учебник). 2002. 117 стр.
Обеспечение безопасности всегда являлось важнейшей
проблемой человечества во всех сферах деятельности. Человек с момента своего
зарождения подвергается изменяющимся опасностям природного, те ...
Взаимодействие и обмен информацией
Обмен информацией (коммуникации) между подразделениями, функциональными
направлениями организации, координационными структурами, а также руководством
необходим, с одной стороны, для решения стоящих ...
Фотометрический способ определения окислов азота
Борьба с загрязнением воздуха - одна из основных проблем охраны
окружающей среды, техники безопасности в промышленности, обеспечения
обитаемости людей в замкнутых помещениях. Физические, хим ...