1.3. Експлуатаційні та конструктивні причини утворення токсичних компонентів

При ідеальному згорянні автомобільного палива без домішок, присадок і сірки, відбувалися б такі реакції:

C + O₂ = CO₂,

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Продукти згоряння в цьому випадку повинні складатися з вуглекислого газу і пари води. Однак у реальних умовах ВГ містять додатково наступні групи токсичних речовин:

1. продукти неповного згоряння - оксид вуглецю CO, незгорілі вуглеводні CnHm, альдегіди, сажа.

2. продукти термічних реакцій між киснем і азотом повітря - оксиди азоту NOx.

3. з'єднання неорганічних речовин, присутніх у паливі (в основному, сполуки свинцю та сірки). Сполуки свинцю з'являються в ВГ при використанні етилованого бензину. У Росії його застосування заборонено з 1 липня 2003 Федеральним законом "Про заборону виробництва і обігу етилованого автомобільного бензину в Російській Федерації".

Утворення цих речовин викликано наступними причинами.

1 . На деяких режимах роботи автомобільних ДВЗ необхідно подавати в циліндри збагачену паливо-повітряну суміш ( α < 1 ) . Такими режимами є: холодний пуск і прогрів двигуна , розгін автомобілів , режими холостого ходу і повного навантаження . Наприклад , на холостому ходу збагачення суміші необхідно для компенсації недоліків сумішоутворення і забезпечення стійкої роботи двигуна в умовах підвищеного значення коефіцієнта залишкових газів. На режимах повного навантаження для отримання максимальної потужності необхідно подавати в циліндри так звану силову суміш α = 0,9 ... 0,95 .

2 . Недоліки сумішоутворення . У сучасних швидкохідних двигунах на процес сумішоутворення відводяться соті частки секунди. За цей час важко сформувати в циліндрі ідеальну гомогенну суміш , тобто суміш, що складається з парів палива , рівномірно перемішаних з повітрям. Як правило , до моменту подачі іскри , частина палива не встигає випаруватися і залишається в крапельній формі. Усередині циліндра можуть існувати зони локального перезбагачення і перезбіднення суміші (нерівномірний розподіл заряду) . У багатоциліндрових двигунах існують міжциліндрові відмінності за наповненням.

На режимах розгону усталений процес сумішоутворення порушується. Різке відкриття дросельної заслінки призводить до збільшення тиску у впускному трубопроводі , що ускладнює випаровування палива. Паливна плівка , захоплююча потоком повітря , рухається по стінках впускного трубопроводу зі швидкостями на 1-2 порядки меншими , ніж пари палива й повітря. Тому , осівше на стінки паливо надходить в циліндри двигуна з запізненням у часі , суміш збіднюється і може виявитися за межами займистості . Для боротьби з цим явищем в карбюраторах використовується насос - прискорювач . Проблема сумішоутворення на розгонах в значній мірі знімається при використанні систем живлення з розподіленим уприскуванням палива.

3. Порушення регулювань і збої в роботі систем запалення і живлення. При карбюраторному живленні збільшений рівень палива в камері поплавця, неправильне регулювання системи холостого ходу, негерметичність клапана економайзера призводять до збільшення викидів CO і CnHm на 60 ... 70%. Встановлено, що 5% пропусків запалення в одному з циліндрів чотирициліндрового двигуна проводить до збільшення викидів CnHm вдвічі.

4. Наявність в паливі домішок і присадок.

5. Наявність в камері згоряння пристінкових зон і «затиснених» обсягів сприяє утворенню CnHm.

6. Високі температури циклу (> 2000 К) призводять до утворення NOx.