5.3 ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ЗМЕНШЕННЯ ШКІДЛИВИХ ВИКИДІВ

 

Існує декілька основних напрямків зменшення токсичності відпрацьованих газів:

1. Раціональна організація перевезень і руху: удосконалення доріг, вибір парку рухомого складу та його структури, оптимальна маршрутизація автомобільних перевезень, раціональне керування автомобілем.

2. Удосконалення конструкції автомобіля та його двигуна, застосування нових видів палива.

3. Нейтралізація відпрацьованих газів.

Стосовно удосконалення конструкції двигуна можна виділити такі заходи:

1) збільшення точності дозування палива відповідно до режимів роботи двигуна, що досягається застосуванням систем впорскування бензину з електронним керуванням;

2) покращення сумішоутворення. Є два шляхи вирішення цієї задачі:

а) утворення однорідної суміші, яке досягається якісним перемішуванням свіжого заряду, зокрема гвинтовими впускними каналами, заслінками у впускному колекторі;

б) розшарування свіжого заряду, яке можна досягти в розділених і нерозділених камерах згоряння. Розділені камери згоряння застосовуються при форкамерно-факельному запалюванні, а нерозділені камери - при безпосередньому впорскуванні бензину;

3) забезпечення роботи бензинових двигунів на збіднених паливоповітряних сумішах, що можна досягти застосуванням електронної безконтактної системи запалювання з підвищеною енергією іскрового розряду, встановленням двох свічок запалювання або багатоелектродних свічок (кілька бокових електродів), та спеціальних (плазмових) свічок.

4) рециркуляція відпрацьованих газів: частина продуктів згоряння направляється назад в камеру згоряння для зменшення максимальної температури згоряння з метою зниження утворення оксидів азоту. Рециркуляція може здійснюватись одним із двох способів:

а) внутрішньою рециркуляцією, яка забезпечується відповідним перекриттям клапанів;

б) зовнішньою рециркуляцією з використанням керуючих клапанів;

5) удосконалення газорозподільного механізму: застосування змінних фаз газорозподілу бажане з точки зору пристосування процесу згоряння до умов роботи двигуна;

6) удосконалення конструкції камер згоряння: в першу чергу актуальне для дизелів, у яких форма камери згоряння (розділена або нерозділена) суттєво впливає на токсичність відпрацьованих газів;

7) удосконалення паливної апаратури дизелів: збільшення тиску впорскування до 100... 160 МПа сприяє кращому змішуванню палива і повітря, а отже зменшенню викидів сажі та оксидів азоту;

8) застосування альтернативних палив. Найменше викидають шкідливих речовин двигуни, які працюють на стиснутому природному газі СПГ та скрапленому нафтовому газі СНГ, який містить пропано-бутанові суміші (рис. 5.4). Переведення двигунів на живлення іншими альтернативними паливами потребує внесення змін у їх конструкцію. Тому більш перспективним є додавання до традиційних палив їх добавок. Додавання до бензину водню зменшує викиди основних шкідливих речовин у декілька разів. Добавка етилового спирту в межах 10…15 % не погіршує енергетичні показники бензинового двигуна, при цьому викиди оксиду вуглецю зменшуються втричі, викиди оксидів азоту на часткових навантаженнях також зменшуються суттєво. Це обумовлено більш повним згорянням спирту завдяки наявності в його молекулі кисню. Додавання води підвищує детонаційну стійкість паливоповітряної суміші, тому можливе підвищення ступеня стискання і, відповідно, покращення енергетичних та економічних показників двигунів. Спостерігається зменшення викидів оксидів азоту і оксиду вуглецю, що пояснюється зниженням температури в камерах згоряння і покращенням сумішоутворення.

Біодизельне паливо на основі ріпакової олії, яке отримують розведенням олії метанолом також має менші викиди вуглеводнів і сажі.

 

 

Рис. 5.4. Викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами двигунів, які працюють на бензині, скрапленому нафтовому газі (СНГ), стиснутому природному газі (СПГ) та дизпаливі