Уменьшение загруженности атмосферы отработавшими газами.
Отработавшие газы двигателей, выбрасываемые в атмосферу, содержат следующие компоненты, вредные для здоровья человека:
окись углерода СО, образующаяся в результате неполного сгорания топлива. В карбюраторных двигателях, при работе на обогащённой смеси количество СО по объёму от общего количества продуктов сгорания составляет 6%. В дизелях СО образуется значительно меньше (0,2-0,5%);
окись NO, двуокись NO2 и др. оксиды азота, составляющие в карбюраторных двигателях до 0,5% и дизелях до 0,25%;
сернистый антигидрид SO2, который в зависимости от содержания серы в топливе, составляет в карбюраторных двигателях до 0,008% и в дизелях до 0,03%;
соединения свинца, образующиеся при работе двигателя на этилированном бензине;
сажа – продукт молекул топлива под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода, составляющая в карбюраторных двигателях до 0,05%, а в дизелях до 0,25%.
Для снижения количества выбрасываемых в атмосферу вредных соединений применяют различные методы улучшения процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания, уменьшающие образование токсичных компонентов, и методы обезвреживания отработавших газов.
Улучшение процессов смесеобразования, направленное на обеспечение необходимого состава горючей смеси, соответствующего режиму работы двигателя и равномерного распределения топлива в воздухе достигается совершенствованием конструкции карбюраторов, в том числе многокамерных, а также применением пневматического распыливания топлива под давлением, ультразвука и различных механических устройств.
Токсичность отработавших газов в значительной степени зависит от регулировки карбюратора и системы зажигания в карбюраторных двигателях или насоса и форсунок в дизелях. Для обезвреживания отработавших газов в выпускной системе применяют дополнительные устройства, которые улавливают или нейтрализуют токсичные компоненты, одновременно выполняя функции глушителя.
Показатели, характеризующие работу двигателя.
Часть индикаторной мощности Рi двигателя, расходуемая на преодоление различных сопротивлений внутри двигателя и на привод вспомогательных агрегатов (водяного, масляного, топливного насосов и т.п.), называется мощностью механических потерь Рп; другая часть индикаторной мощности, снимаемой с коленчатого вала двигателя, называется эффективной мощностью Рв и расходуется на совершение внешней работы, т.е.:
;
(1)
По аналогии со средним индикаторным давлением Рi эффективной мощности Ре и мощности механических потерь Рм соответствуют средние удельные давления, определяемые из отношений:
и
,
где Ре – среднее эффективное давление (в МПа); Рм – среднее давление механических потерь (в МПа).
В соответствии с формулой (1) мощность механических потерь состоит из следующих мощностей:
мощность Рм, затрачиваемой на преодоление трения в элементах КШН, на привод вспомогательных агрегатов, а также на преодоление аэродинамического сопротивления движению элементов двигателя;
мощности Рнас, затрачиваемой на осуществление процессов газообмена;
мощности Рнаг, затрачиваемой на привод нагнетателя или продувочного насоса.
Мощность механических потерь:
или
,
где Рм', Рнас и Рнач – средние давления, соответствующие Рм', Рнас, Рнач.
Относительное уменьшение индикаторной мощности Рi за счёт мощности механических потерь Рм оценивается механическое КПД, причём:
.
Численное значение механических потерь Рм определяются экспериментально и расчётом. Из числа экспериментальных методов определения Рм наиболее распространены индикаторный метод, метод прокручивания коленчатого вала двигателя и метод выключения цилиндров.
Первый метод определения механических потерь заключается в определении мощности Рм по разности индикаторной и эффективной мощностей. Индикаторная мощность вычисляется по результатам обработки индикаторной диаграммы, полученной при испытаниях двигателя.
Второй метод определения Рм основан на прокручивании коленчатого вала двигателя от постороннего источника при выключенном зажигании. Мощность механических потерь определяется затратами энергии на прокручивание коленчатого вала.