- •Историческая справка о развитии двигателей внутреннего сгорания
- •2. Устройство и принципы работы поршневых двигателей
- •2.1. Основные определения
- •2.2. Принцип работы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3. Топливо
- •3.1.Элементарный состав и реакции сгорания топлив
- •3.2.Процессы воспламенения и горения
- •4. Четырехтактный цикл двигателя
- •5. Двухтактный цикл двигателя
- •6. Показатели двигателей
- •6.1. Индикаторная и эффективные показатели
- •7. Устройство двигателей внутреннего сгорания
- •7.1. Кривошипно-шатунный механизм
- •7.1.1. Поршневая группа
- •7.1.2. Шатунная группа
- •8. Механизм газораспределения
- •8.1. Элементы механизма газораспределения
- •9. Смазочная система
- •10. Система охлаждения
- •11. Система впуска
- •12. Основные пути снижения токсичности отработавших газов
- •12.1. Бензиновые двигатели
- •12.2. Снижение токсичности и дымности отработавших газов дизелей
- •13. Системы впрыскивания бензина
- •Литература
- •1.В.Ф.Мыльнев в.М. Сычев. Введение в специальность “Двигатели внутреннего сгорания”:чеб. Пособие./Юж.-Рос.Гос.Техн.Ун-т.-Новочеркасск:юргту, 2008.- 136c.
12. Основные пути снижения токсичности отработавших газов
12.1. Бензиновые двигатели
Для ограничения выбросов вредных веществ с ОГ в разных странах установлены допустимые количественные нормы их содержания в ОГ. Исторически сложившимся путем снижения токсичности является путь воздействия на рабочий процесс двигателя с целью его совершенствования. Так, отказ от карбюраторов и переход на непосредственный впрыск бензина с электронным управлением подачей топлива и искры позволил работать на более бедных смесях, подбирать состав приготавливаемой смеси в наибольшей степени соответствующей режимам работы двигателя, что позволило увеличить полноту сгорания топлива. Оптимизация поверхности камеры сгорания приводит к уменьшению ее поверхности, и к снижению концентрации углеводородов.
Перевод двигателей с воспламенением от искры с бензина на сжатый и сжиженный газ приводит к некоторому снижению выбросов токсичных составляющих в ОГ. Однако возможности снижения токсичности ОГ двигателей с воспламенением от искры путем перевода на газ практически исчерпаны. Это потребовало разработки и применения дополнительных специальных мер.
Нейтрализация отработавших газов. Нейтрализаторами называются специальные устройства, предназначенные для нейтрализации токсичных компонентов ОГ. Они делятся на окислительные и окислительно-восстановительные. Окислительные служат для окисления СО и СН и эффективно работают при температуре ОГ 3008000 С. Материалом служат платина и палладий. Для работы таких нейтрализаторов при α < 1 необходима дополнительная подача воздуха. Для этого предусмотрен специальный воздушный насос. В окислительных нейтрализаторах остается нерешенным вопрос нейтрализации NOх.
Современные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы являются окислительно-восстановительными и позволяют дополнительно переводить NO в азот N2 и аммиак NH3. При работе двигателя на смеси при α = 1,0 продуктом восстановления NO является N2, а при работе на богатых смесях в основном образуется NH3(аммиак). При восстановлении NO одновременно происходит окисление CO и CH. Поэтому такой нейтрализатор называется трехкомпонентным или бифункциональным. Для снижения стоимости нейтрализатора применяют триметаллический катализатор: платина, палладий, родий. Расход платины на один катализатор составляет от 1,5 до 3 г. Применение этилированного бензина не допускается из-за быстрого выхода из строя нейтрализатора. Наиболее полная нейтрализация по трем компонентам наблюдается при работе двигателя на слегка обогащенной смеси. Для поддержания нужного для этого состава смеси в систему выпуска помещен λ-зонд (кислородный датчик). Длительность впрыска задается электронным блоком управления 1 в зависимости от сигналов измерителей расхода воздуха и частоты вращения и кислородного датчика. Такая схема управления показана на рис. 12.1.
При пуске холодного двигателя из-за низкой температуры функционирование каталитического нейтрализатора прекращается. Так как при работе холодного двигателя смесь обогащенная, то из-за недостатка кислорода повышено образование СH. Для ускорения вступления в работу нейтрализатора, его устанавливают как можно ближе к двигателю, применяют электрический нагрев катализатора и др.
К снижению выбросов токсичных веществ с ОГ приводит сжигание обедненных смесей. Так как воспламенение таких смесей из-за малой скорости распространения пламени затруднено, то предложено применять расслоение свежего заряда. Вблизи свечи образуется заряд с α=0,90,95, а в остальном объеме смесь имеет состав α = 1,51,7. Это обеспечивает снижении присутствие в ОГ СО и СН, но требует эффективной нейтрализации NOх. Для этого разработан адсорбционно-каталитический нейтрализатор.
Рис.12.1. Схема управления топливоподачей с применением λ–зонда: 1 – электронный блок управления; 2 – трехкомпонентный нейтрализатор;
3 – λ зонд; 4 – форсунка; 5 – измеритель расхода воздуха