4.9.3. Вплив різних факторів на токсичність двигунів

До основних конструктивних факторів, що впливають на ток­сичність ДВЗ, належать: форма камери згоряння, ступінь стискання, розміри циліндрів. Форма камери згоряння особливо значний вплив має в дизелях. Дослідження показують, що дизелі з розділеною камерою згоряння у порівнянні з дизелями з нерозділеною камерою викидають менше СО (в 2,5...3,0 рази), NO_x (на 20...30%), С_пН_т (в 2,0...2,5 рази) і

мають меншу димність відпрацьованих газів [12]. Тому розділені камери згоряння є перспективними для легкових і вантажних автомобілів малої вантажопідйомності, що широко використовуються у населених пунктах.

Менший вплив на токсичність має форма камери згоряння у бензи­нових двигунах. У них токсичність, головним чином, залежить від відно­шення поверхні камери згоряння до її об'єму. Із збільшенням цього від­ношення, як правило, збільшується кількість вуглеводнів у відпрацьова­них газах. Цей фактор впливає на токсичність і ступінь стискання, збі­льшення якого призводить до зростання відношення поверхні камери згоряння до її об'єму.

Із збільшенням ступеня стискання підвищується максимальна тем­пература робочого тіла у циклі, що призводить при роботі двигуна на збідненій суміші до підвищення концентрації NО_х. Концентрація СО у

відпрацьованих газах практично не залежить від ступеня стискання.

До експлуатаційних факторів, які мають значний вплив на ток­сичність двигунів, належать: склад паливоповітряної суміші, наванта­ження двигуна, частота обертання, кут випередження запалювання або впорскування палива. В бензинових та газових двигунах вплив складу паливоповітряної суміші оцінюють шляхом визначення регулювальної характеристики за складом суміші при роботі двигуна в даному швидкіс­ному та навантажувальному режимі. Детальний розгляд токсичної характеристики за складом суміші бензинового двигуна наведено у підрозд. 4.10. У дизелях залежність концентрацій шкідливих речо­вин у відпрацьованих газах від складу суміші аналогічна за­лежності від навантаження, оскільки потужність у дизелях регулюється складом суміші. Детально ця залежність аналі­зується при розгляді токсичної характеристики дизеля (під­розд. 4.10). У бензинових та газових двигунах навантажен­ня має значний вплив на склад відпрацьованих газів.

На рис. 4.42 показані залежності концентрацій СО, С_n Н_т, NO_x. і С0₂ від навантаження двигуна 44 9,2/9,2(ЗМЗ-24). На цих залежностях виділя­ються дві області.

Починаючи з режиму холостого ходу у міру збільшен­ня навантаження паливоповітряна суміш збіднюється, що призводить до зменшення концентрацій СО, і С_пН_т і збільшення концентрації NO_x.

При цьому концентрація С0₂ також зростає. Така тенденція зміни вмісту шкідливих речовин спостерігається до навантаження, коли у роботу вступає збагачувальний пристрій.

Збагачення суміші призводить до збільшення концентрацій СО, С_nНт та зниження концентрацій NО_х і С0₂..

Зростання частоти обертання вала двигуна призводить до покра­щання сумішоутворення і, як наслідок, зменшення продуктів неповного згоряння СО, С_пН_т та росту NО_х .

Вплив кута випередження запалювання на склад відпрацьованих газів двигуна 4Ч9,2/9,2(ЗМЗ-24) показано на рис. 4.43.

Кут випереджен­ня запалювання практично не впливає на вміст у відпрацьованих газах СО і С0₂. Збільшення кута призводить до росту вмісту N0; і С_пН_т. Ріст С_пН_т спостерігається внаслідок зниження догоряння С„Н_т у

процесах розширення та випуску. Відомо, що збільшення кута випере­дження запалювання до певних меж призводить до підвищення еконо­мічності двигуна, тому в експлуатаційних умовах потрібно уста­новлювати як можливо раніший кут, але такий, що не викликає роботи двигуна з детонацією. Якщо паливоповітряна суміш збагачена, то кут випередження запалювання значно менше впливає на вміст NО_х у від­працьованих газах.

У дизелях кут випередження впорскування палива впливає на вміст основних шкідливих речовин у відпрацьованих газах так, як і кут випе­редження запалювання в бензинових та газових двигунах.