Конструктивные усовершенствования двигателей

Впрыск воды во впускной трубопровод двигателя приводит к понижению максимальной температуры цикла и, следовательно, к снижению концентрации NOx при работе. Впрыск воды несколько улучшает мощностные и экономические показатели двигателя.

Однако для массового автомобиля система вряд ли найдет применение из-за усложнения конструкции и необходимости иметь запас воды, соизмеримый с запасом топлива.

Для уменьшения выделения всех основных токсичных компонентов целесообразно применять глубокое расслоение смеси, при котором в первой стадии процесс сгорания происходит в зоне обогащенной смеси, а во второй стадии - в зоне обедненной смеси. Выход оксидов азота в первой стадии ограничивается недостатком кислорода, а во второй - низкой температурой. При послойном смесеобразовании обогащенная смесь находится в зоне расположения свечи зажигания. Это создает благоприятные условия для воспламенения смеси электрической искрой и формирования начального очага пламени, что обеспечивает устойчивую работу двигателя на обедненных смесях и уменьшение цикловой неравномерности. В настоящее время известно много способов послойного смесеобразования и сжигания неравномерно распределенной смеси.

На выделение токсичных веществ двигателями влияет большое число различных эксплуатационных факторов: режим работы, температура деталей камеры сгорания, нагарообразование, износ цилиндропоршневой группы, состояние топливоподающей системы и системы зажигания.

Уменьшение выделения токсичных веществ с картерными газами может быть достигнуто двумя методами: уменьшением прорыва газов в картер двигателя и предотвращением попадания картерных газов в атмосферу.

К системам, разрабатываемым в соответствии с этими методами, предъявляются следующие требования: высокая эффективность, простота конструкции и надежность ее работы, большой срок службы. Кроме того, применяемые устройства не должны ухудшать эксплуатационные показатели двигателя и увеличивать токсичность отработавших газов.

Более рациональным представляется первый метод, однако второй проще реализовать. Поэтому в настоящее время более разработанными являются системы, предотвращающие попадание картерных газов в атмосферу.

Уменьшение выброса углеводородов в атмосферу вследствие испарения топлива из карбюратора и топливного бака возможно различными способами: применением топлив с меньшей испаряемостью; адсорбцией паров топлива в специальных фильтрах; герметизацией топливного бака; сбором паров топлива в специальную емкость (или картер) при неработающем двигателе; конденсацией паров топлива; вентиляцией топливного бака во впускную систему двигателя; вентиляцией топливного бака для уменьшения колебаний температуры топлива в нем.

К системе, предотвращающей образование паров топлива или улавливающей их, предъявляются следующие требования: значительное уменьшение потерь топлива за счет испарения, универсальность, т.е. возможность применения системы на различных автомобилях, простота конструкции, компактность и большой срок службы. Кроме того, система не должна увеличивать выделение токсичных веществ с отработавшими газами (через воздействие на процесс сгорания) и ухудшать эксплуатационные показатели двигателя.

Способы воздействия на основные токсические компоненты можно сгруппировать так: уменьшение токсичности двигателей путем усовершенствования рабочего процесса и конструкции; регулировка угла опережения впрыска топлива и подбор топливной аппаратуры.

В отработавших газах дизелей доминируют такие токсичные вещества, как оксиды азота и сажа; кроме того, также необходимо обращать внимание на дымность и запах. Запах отработавших газов дизелей связан с присутствием в них ряда веществ (альдегидов и др.). В настоящее время проводятся работы по установлению связи между запахом и химическим составом отработавших газов. Борьба с запахом может проводиться как в направлении его устранения, так и превращения его из неприятного в приятный (добавка присадок).

Уменьшение угла опережения впрыска топлива на 1 градус снижает концентрацию NOx в отработавших газах. Содержание сажи в отработавших газах уменьшается с увеличением угла опережения впрыска. Таким образом, уменьшая угол опережения впрыска топлива, можно существенно снизить выделение оксидов азота дизелями, но при этом выделение сажи заметно возрастает, и для его уменьшения необходимо принимать специальные меры. Большое влияние на токсичность дизелей оказывают характеристики топливной системы: продолжительность впрыска и размеры сопловых отверстий распылителя. Следовательно, подбирая топливную аппаратуру, можно влиять на токсичность отработавших газов дизеля, особенно на их дымность.

Большое влияние на выделение токсичных веществ с отработавшими газами дизелей оказывает организация процессов смесеобразования и сгорания. Установлено, что двухкамерные (вихрекамерные и предкамерные) дизели выделяют примерно 50% оксидов азота от выбрасываемых однокамерными.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Еще статьи

Биосфера. Типы веществ в биосфере
Появление и развитие жизни на Земле - это уникальное явление во всей Солнечной системе. Но оно не случайно, а было подготовлено сочетанием ряда благоприятных условий. Прежде всего, для зарождения жизни должен был сформироваться сложный комплекс активно взаимодействующ ...