Зниження забруднення атмосфери відпрацьованими газами шляхом економії палива

Забруднення атмосфери відбувається:

- відпрацьованими газами, які викидаються через вихлопну трубу;

- картерними газами;

- вуглеводнями внаслідок випаровування палива з бака, карбюратора і трубопроводів.

В складі відпрацьованих газів автомобіля найбільшу питому вагу до об’єму мають окиси вуглецю (0,5...10%), окисли азоту (до 0,8%), неспалені вуглеводні (0,2...3,0%), альдегіди (до 0,2%) і сажа. В абсолютних величи-нах на 1000 л палива карбюраторний двигун викидає з вихлопними і картерними газами: 200 кг окису вуглецю, 25 кг вуглеводнів, 20 кг окислів азоту, 1 кг сажі та 1 кг сірчаних сполук.

Сучасна автомобільна промисловість світу випускає тисячі автомобілів різного призначення, в тому числі більше 400 базових моделей легкових автомобілів: від легкових мікролітражних з двигунами об’ємом до 500 см³ і потужністю 15...18 кВт до автомобілів вищого класу з двигунами 160...250 кВт і більше. Типаж вантажних автомобілів і автобусів ще більш різноманітний.

Вітчизняні легкові автомобілі витрачають в середньому 10 л палива на 100 км шляху. Середньотонажні вантажні автомобілі витрачають 20...30 л на 100 км пробігу. У важких вантажних автомобілів і тягачів (автопоїздів) витрата палива досягає 40...50 л на 100 км пробігу. Те ж можна сказати і про міські автобуси великої та особливо великої місткості.

Для кожного типу двигуна (карбюраторного або дизельного) при інших різних умовах кількість забруднювальних речовин, що виділяються в атмосферу, пропорційна витратам палива. Тому економія палива одночасно означає скорочення викидів токсичних речовин в атмосферу.

Підвищення паливної економічності автомобіля досягається, головним чином, за рахунок удосконалення процесів згорання в двигунах:

- пошарове спалювання палива;

- форкамерно-факельне спалювання;

- застосування підігріву і випаровування палива у впускному тракті;

- використання електронного запалювання.

Додатковими резервами підвищення економічності автомобіля є:

- зниження маси автомобіля за рахунок удосконалення його конструкції та застосування неметалевих і високостійких матеріалів;

- поліпшення аеродинамічних показників кузова;

- зниження опору повітряних фільтрів і глушителя, вимкнення допоміжних агрегатів, наприклад, вентилятора тощо;

- зниження маси палива (неповне заповнення баків) і маси інструментів, що перевозяться;

- застосування покришок з радіальним розташуванням корду для зниження опору катання колеса;

- застосування ЕОМ для вибору оптимального режиму роботи двигуна залежно від дорожніх умов;

- використання систем виключення з роботи ряду циліндрів двигуна у випадку, коли від нього не потребується велика потужність тощо.

Першочергове значення для зменшення забруднення атмосфери автомобілями має їх технічний стан. Повністю справний автомобіль витрачає менше палива і уже цим сприяє зниженню рівня забруднення повітря. Але головну увагу необхідно направити на справний стан паливної апаратури і системи запалювання.

Не меншу роль у справі зниження витрат палива відіграють досконалість руху на вулицях і дорогах та майстерність водіння автомобіля, яка полягає в тому, щоб як можна менше мати зупинок, а відповідно, холостого ходу, розгонів і сповільнювань, під час яких зростають витрати палива і значно збільшується кількість забруднень, що отруюють атмосферу.

8.2 Удосконалення двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ)

Вдосконалення існуючих двигунів проводиться за такими основними напрямками:

- поліпшування системи запалювання;

- зміна процесів подання палива в циліндри двигуна;

- встановлення додаткових приладів, які зменшують вміст шкідливих компонентів у відпрацьованих газах.

Система запалювання значно впливає на процеси згоряння палива. Відомо, що система іскрового запалювання робочої суміші за допомогою традиційного розподільника-переривника не завжди задовольняє сучасні вимоги, пов’язані з повним згоранням палива. Цей прилад достатньо „капризний”. В умовах експлуатації він не завжди надійно здійснює запалювання суміші, а це супроводжується підвищенням у вихлопі продуктів неповного згорання окису вуглецю і неспаленого палива.

Значне поліпшення в цьому відношенні дає застосування безконтактного електронного запалювання, яке забезпечує більш потужний розряд на свічках запалення і відрізняється більшою стабільністю роботи. В наш час система електронного запалювання знаходить все більше розповсюдження. На деяких нових моделях зарубіжних автомобілів ця система доповнюється мікро-ЕОМ, яка автоматично оцінює момент випередження запалювання суміші, залежно від навантаження на двигун і швидкості руху, оптимізує витрати палива і склад відпрацьованих газів.

Для поліпшення процесу згорання палива в циліндрі широке застосування знаходить форкамерне або факельне запалювання. Суть його полягає в тому, що в малій форкамері багата суміш підпалюється, як звичайно, електричною іскрою, а утворений при цьому потужний факел полум’я запалює основну частину більш бідної робочої суміші вциліндрі, що супроводжується поліпшенням згорання палива. Такі двигуни дозволяють зменшити викиди всіх токсичних компонентів, включаючи й окисли азоту, і при цьому економити до 10%палива. Названа система застосовується, зокрема, на двигунах нової моделі автомобіля ГАЗ-3102.

Зміна процесів подання палива в циліндри досягається низкою заходів.

Перший з них – це спроба встановлення на двигуні двох карбю-раторів, відрегульованих на подання бідної робочої суміші та нормальної робочої суміші. Відповідно перший карбюратор живить двигун на холостому ході, а другий – на робочих режимах.

Пізніше були розроблені нові, більш складні конструкції карбюраторів, здатних а одному блоці поєднувати вказані функції і готувати необхідний склад робочої суміші на будь-який режим роботи двигуна.

Другий захід полягає в зміні клапанного механізму з метою більш тонкого розпилення і кращого перемішування суміші при надходженні її в циліндри. В ряді нових конструкцій передбачається регулювання висоти піднімання впускних клапанів залежно від навантаження, що поліпшує процес заповнення циліндрів сумішшю і її згорання.

Третій захід полягає в заміні карбюратора форсунками для безпо-середнього вприскування палива у впускний трубопровід або в циліндри. Ця система забезпечує найкраще розпилювання палива і пе­ремішування його з повітрям, а також розподілення суміші в окремі циліндри.

Система безпосереднього вприскування особливо ефективна в поєднанні з електронним управлінням, яке автоматично дозує паливо залежно від режиму роботи двигуна. При цьому не тільки знижується токсичність газів і збільшується економія, а й підвищується потужність двигуна на 10...20%.