Нейтрализация отработавших газов

Тепловые двигатели выбрасывают в окружающую среду большое количество токсичных веществ, отрицательно действующих на человека, флору и фауну, а также технические сооружения. Источниками токсичных веществ являются отработавшие газы, картерные газы, испарения из системы питания двигателя, топливо, масло и другие эксплуатационные жидкости. Имеются международные нормативные документы, определяющие требования по ограничению токсичности и дымности отработавших газов.

При работе двигателя выделяются следующие токсичные вещества:

• оксиды азота (NOx);

• сажа (С);

• оксид углерода (СО);

• углеводороды (СНХ);

• альдегиды;

• канцерогенные вещества;

• различные соединения серы и свинца.

Уменьшить токсичность отработавших газов можно путем:

• усовершенствования процессов смесеобразования и сгорания;

• организации рециркуляции отработавших газов;

• нейтрализации отработавших газов;

• применения топлив улучшенного качества и альтернативных топлив.

Каталитический нейтрализатор. Для снижения токсичности отработавших газов широко применяются каталитические нейтрализаторы, которые различаются по используемому катализатору и материалу блока носителя катализатора. В нейтрализаторах отработавшие газы проходят через слой катализатора, значительно ускоряющего протекание окислительных реакций, при которых СО и СН преобразуются в С0₂ и Н₂0. Для восстановления NO₂ необходимо создать восстановительную среду, т. е. химически связать кислород, находящийся в отработавших газах. Поэтому катализатор разделен на две камеры: восстановления и окисления. В первой камере оксид азота под действием катализатора превращается в аммиак, который подвергается разложению во второй камере, где происходит дожигание оксида углерода и углеводородов.

Система питания дизеля

Система питания дизеля обеспечивает раздельную подачу в цилиндры двигателя воздуха и топлива и выпуск отработавших газов. По экономичности дизели значительно превосходят карбюраторные двигатели. Удельный расход топлива карбюраторного бензинового двигателя 154—182 г/(кВт ч),

дизеля — 112—140 гДкВт ч). Система питания дизеля (рис. 60) топливом состоит из топливного бака,

фильтра грубой очистки топлива, топливоподкачивающего насоса, фильтра тонкой очистки, топливного насоса высокого давления, автоматической муфты опережения впрыска топлива, всережимного регулятора, форсунки, топливопроводов (высокого давления, низкого давления и сливного). Система питания дизеля воздухом состоит из воздухоочистителя, впускного трубопровода, турбокомпрессора. Система выпуска отработавших газов включает в себя выпускной трубопровод, приемные трубы, глушитель. Работа системы питания. Топливо из бака через фильтр грубой очистки по топливопроводу поступает к топливоподкачивающему насосу, далее подается по топливопроводу к фильтру тонкой очистки, затем — к насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо в форсунки. При такте впуска в цилиндр поступает очищенный в воздухоочистителе воздух. В конце такта сжатия в цилиндр под высоким давлением через форсунку впрыска в мелко распыленном виде подается определенная порция топлива, которая самовоспламеняется вследствие высокой температуры. Отработавшие газы поступают в выпускной трубопровод и через приемные трубы и глушитель в окружающую среду. Дизельное топливо.

В дизеле воспламенение топлива происходит самопроизвольно без внешнего искрового устройства и с минимальной задержкой с момента его впрыска в горячую камеру сгорания. Важнейшим показателем дизельного топлива является воспламеняемость.

Смесеобразование в дизелях

Процесс смесеобразования происходит в течение короткого промежутка времени внутри цилиндра, когда поршень находится вблизи ВМТ. К началу подачи топлива — в конце такта сжатия давление в цилиндре

составляет примерно 3,5—4,5 МПа, а температура — 800—900 К. Смесеобразование представляет собой процесс испарения мелко распыленного топлива и перемешивание его паров с воздухом. Каждая частица топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно скорее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения. Для улучшения смесеобразования и повышения однородности смеси коэффициент избытка воздуха составляет от 1,4 до 1,7. Равномерное распределение топлива по объему

камеры сгорания осуществляется за счет кинематических энергий распыленного топлива и движущегося воздуха, определяемых формой камеры сгорания и скоростью движения поршня. В современных дизелях находит применение объемное, объемно-пленочное, пленочное, вихрекамерное и предкамерное смесеобразование. Способ смесеобразования обусловлен формой камеры сгорания, которая в сочетании с топливоподаюшей аппаратурой определяет условия процессов смесеобразования и сгорания. Двигатель с непосредственным впрыском топлива обеспечивает наиболее экономичный рабочий цикл и хорошие пусковые свойства двигателя.