Экологические показатели автомобиля

Исторически сложилось так, что усилия в разработке силовых агрегатов и трансмиссий, а также продвижение автомобилей на рынок были сконцентрированы на таких показателях, как мощность, динамичность и комфортность. Поворот в сторону учёта экологических показателей наметился в 1961 году при внедрении принудительной вентиляции картера двигателя. В Калифорнии для автомобилей 1966 модельного года было введено ог- раничение на содержание в ВГ углеводородов (СН) и моноокиси углерода(СО).

Федеральное правительство последовало примеру Калифорнии в 1968 году. В 1971 году в Калифорнии были введены ограничения на содержание в ВГ суммарного количества окислов углерода (NOx) и 1973 году эти ограничения были введены на федеральном уровне.

В настоящее время содержание токсичных веществ в ВГ измеряется в соответствии с Федеральной методикой проведения испытаний методом отбора проб ВГ постоянного объёма (CVS). Состав отобранной пробы анализируется, и результат представляется в граммах на милю пробега (GPM). Такая методика обеспечивает сравнимое представление результатов для двигателей всех типов, независимо от их рабочего объёма. Измерение количества испарений топлива производится в герметически замкнутых помещениях.

Основные составляющие вредного экологического воздействия

В идеальном случае продуктами сгорания должны быть только углекислый газ и вода. На деле при сгорании образуются и вредные для здоровья вещества.

Сн (Углеводороды)

В ВГ содержатся самые различные углеводороды. Находящиеся в атмосфере углеводороды, в сочетании с окислами азота, под воздействием солнечного света образуют окислители, которые раздражают слизистые оболочки.

CO – Окись углерода

Окись углерода (угарный газ) бесцветна, не имеет запаха или вкуса. Вдыхание воздуха, где имеется всего 0,3% объёма окиси углерода, приводит к гибели человека за 30 минут.

NOx – Окислы азота

Существует несколько разновидностей окислов азота.

Главный интерес представляют моноокись азота (NO) и двуокись азота (NO2).

Окись азота (NO) бесцветна, не имеет запаха или вкуса.

В присутствии кислорода окись азота быстро переходит в двуокись азота (NO2).

Двуокись азота – ядовитый газ бурого цвета с сильным запахом, разрушающий ткань лёгких.

Ограничение количества выбрасываемых вредных веществ

Способ ограничения выброса вредных веществ зависит от источника выброса. Одним из источников может быть испарение топлива, другим – процесс сгорания.

Система EVAP предназначена для улавливания и хранения паров топлива до тех пор, пока не возникнет условий продувки и сжигания этих паров в двигателе.

Принудительная вентиляция предназначена для переноса картерных газов из объёма картера на впуск и далее в камеру сгорания, где они проходят дожигание вместо того о, чтобы быть выброшенными в атмосферу. Если картер не вентилировать, то в нём будет накапливаться влага, образовываться шлам и кислоты и будет расти давление, что крайне нежелательно.

Ограничение количества вредных веществ в ВГ на выпуске может осуществляться двумя путями:

совершенствованием рабочего процесса и последующим воздействием.

Для ограничения образования окислов азота в процессе сгорания часть ВГ из выпускного

тракта направляется на впуск, чтобы уменьшить содержание кислорода, с целью уменьшения максимальной температуры и давления сгорания. Уменьшение температуры замедляет скорость образования окислов азота. Платой за это является потеря мощности.

В некоторых случаях для последующего воздействия на ВГ (для дожигания углеводородов) в выпускную систему принудительно подаётся свежий воздух.

В системе впрыска с электронным управлением ЕСМ полностью управляет составом рабочей смеси и решает, когда приводить в действие систему рециркуляции ВГ (EGR), систему дожигания на выпуске (AIR) и систему EVAP.

Но даже при таком точном регулировании состава рабочей смеси требуется дополнительная мера по снижению токсичности ВГ.

И з всех известных мер наиболее эффективной является применение каталитического

нейтрализатора.

Рис. 55. Каталитический нейтрализатор.

Нейтрализатор является трёхкомпонентным. Он содержит два окислительных нейтрализатора и один восстановительный нейтрализатор.

Катализатор ускоряет протекание химической реакции, не принимая в ней участия.

К окислительным нейтрализаторам относятся:

• платина

• палладий

Эти катализаторы в присутствии кислорода превращают СН и СО в воду и углекислый газ. Для эффективного протекания окисления состав рабочей смеси должен быть 14,7 :1 или беднее.

Рис .56. Область эффективной работы трёхкомпонентного нейтрализатора

Если двигатель работает на богатой смеси, то эффективность окисления СО и СН невелика.

В качестве восстанавливающего катализатора применяется родий. Он ускоряет реакцию

восстановления NOx до азота. Для эффективного протекания восстановления состав рабочей смеси должен быть 14,7:1 или богаче. Если смесь становится беднее, то восстановление существенно замедляется. То есть, любое значение состава смеси кроме 14,7:1 сильно снижает эффективность того или иного процесса в нейтрализаторе.

Для поддержания высокой эффективности преобразования СН, СО и NOx соотношение воздух/ топливо должно поддерживаться на уровне 14,7:1 +/- 0,1.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________