3.5. Замкнуті системи вентиляції картера і системи уловлювання парів бензину
Відпрацьовані гази ДВЗ є не єдиним джерелом емісії незгорілих вуглеводнів. Близько 35% C n H m потрапляє в атмосферу з картерними газами і при випаровуванні палива з карбюратора і паливного бака.
Найпоширенішим способом запобігання попадання в атмосферу C n H m з картерних газів є використання замкнутої системи вентиляції картера (рис. 3.16).
Рис. 3.16. Схема системи замкнутої вентиляції картера і уловлювання
парів бензину: 1 - картер; 2 - масловіддільник; 3 - трубки системи
вентиляції картера; 4 - карбюратор; 5 - повітряний фільтр; 6 - адсорбер;
7 - клапан парів палива; 8 - паливний бак
Картерні гази очищаються в оливовідокремлювачі від крапельок масла і надходить у повітряний фільтр, а потім у карбюратор і згорають в циліндрах двигуна. При цьому виборі C n H m зменшується на 10 ... 50%, але приблизно в два рази збільшується вміст бензапірену в ВГ. Це пояснюється тим, що у впускну систему разом з картерів газами потрапляють пари масла, які потім згоряють у ДВЗ.
Для зменшення випаровування палива автомобілі обладнуються системою уловлювання парів бензину (СУПБ). На рис. 3.16 наведена схема СУПБ, яка працює таким чином. При непрацюючому ДВЗ у разі досягнення певного тиску пари в паливному баку, вони через трьохпозиційний клапан надходять в адсорбер, що представляє собою ємність з активованим вугіллям. У адсорбері пари палива накопичуються. При працюючому ДВЗ через адсорбер просочується повітря, який відносить накопичилися пари палива у впускну систему двигуна, при цьому магістраль, що зв'язує паливний бак і адсорбер, перекрита.
У автомобіля, обладнаного СУПБ, кількість C n H m, що потрапляють в атмосферу при випаровуванні палива, зменшується в 5 разів.
3.5. Способи зниження димності дизельних двз
На освіту сажі в дизельних ДВЗ робить значний вплив максимальний тиск упорскування палива. З його зростанням підвищується інтенсивність розпилювання палива і дисперсність паливних крапель, що призводить до прискорення процесу сумішоутворення і, як наслідок, до більш повному згорянню.
Нині застосування високих (до 150 МПа) і надвисоких (150 ... 250 МПа) тисків впорскування вимагає використання акумуляторних систем паливоподачі. Ці системи включають такі основні елементи: паливний насос високого тиску (ПНВТ), паливний акумулятор високого тиску, комплект електрогідравлічних форсунок з швидкодіючими електромагнітними клапанами (рис. 3.18).
Рис. 3.18. Принципова схема акумуляторної системи паливоподачі.
Управління паливною системою проводиться блоком управління (мікроконтролером) за сигналами від датчиків положення колінчастого і розподільного валів, датчика тиску в акумуляторі, датчика положення педалі акселератора, датчика температури охолоджуючої рідини та ін. з використанням програмованих матриць характеристик.
Паливо, готове для уприскування, знаходиться під високим тиском в акумуляторі, незалежно від частоти обертання ДВЗ. Оптимальний в плані токсичності ВГ і паливної економічності кут випередження впорскування палива визначається фазою керуючого електричного імпульсу, а величина циклової подачі - його тривалістю і величиною тиску палива в акумуляторі.
Дизельні ДВЗ з передкамерним сумішеутворенням (передкамерні і вихрекамерний ДВЗ) характеризуються утворенням збагаченої паливо-повітряної суміші в передкамері і наявністю продовженого згоряння в основній камері при високого ступеня турбулізації (рис. 3.19). Останнє сприяє різкого зменшення викиду продуктів неповного згоряння.
Рис. 3.19. Схема віхрекамерний дизельного ДВЗ
Крім цього, через нестачу окислювача в передкамері утворюється мало оксидів азоту. Зменшення температури горіння в основній камері згоряння, незважаючи на збільшення концентрації кисню в продуктах згоряння, не дозволяє утворитися значній кількості NO x.
Застосування тангенціальних і гвинтових впускних каналів дозволяє організувати необхідний характер руху повітряного заряду, що сприяє поліпшенню процесу сумішоутворення і згоряння і, як наслідок, зниженню викиду сажі.
Ефективним засобом зменшення димності ВГ дизельних ДВЗ є проти димні присадки до палива (у кількості 0,01 ... 0,025% по масі). Вони являють собою металоорганічні хімічні сполуки (наприклад, на бариевой основі), які збільшують швидкість горіння частинок сажі безпосередньо в циліндрі ДВЗ.
Для зниження димності дизельних ДВЗ останнім часом все частіше використовують сажові фільтри. Зменшення концентрації сажі в ВГ досягається за допомогою її збору на фільтруючому елементі.
Відомі два основних типи фільтрів: з навивкою і монолітні. У фільтрі з навивкою фільтруючим елементом є керамічна нитка, накручена в кілька шарів на перфоровані сталеві трубки, в монолітному - пориста кераміка (кордиерит, сапфірін, корунд, периклаз) (рис. 3.20).
Рис. 3.20. Монолітний фільтр сажа
Значна проблема сажових фільтрів - погіршення функціональних властивостей і збільшення опір у випускній системі протягом відносно невеликого часу роботи (10 ... 12 годин). З цієї причини сажові фільтри повинні періодично піддаватися регенерації. Вона здійснюється за допомогою випалювання часток саж внаслідок підвищення температури фільтру (наприклад, за рахунок електропідігріву або пропускання через нього горючих газів від автономної пальника).
Момент початку регенерації визначається автоматично за допомогою електронного блоку управління за величиною протитиску у випускній системі.