Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Токсичность

Хорошие показатели по токсичности имеют бензиновые двигатели с форкамерно-факельным зажиганием (ФФЗ), работающие на смесях с коэффициентом избытка воздуха а=1,3-г-1,4. В таких двигателях небольшой объем богатой смеси, воспламеняемой от искры в форкамере, выбрасывается в основной объем камеры сгорания, заполняемый бедной смесью, и поджигает * ее. Однако эффективно они работают только на определенных режимах. При

изменении нагрузки возникает необходимость менять соотношение объемов бедной и богатой смеси, а это связано с дальнейшим усложнением и без того сложной конструкции. Поэтому двигатели с ФФЗ, разработанные еще в 30-х годах, до сих пор не получили широкого распространения.
В ОГ дизелей с непосредственным впрыском, обладающих наибольшей экономичностью, содержится значительное количество оксидов азота. В дизелях с объемно-пленочным смесеобразованием (см. гл. 6) существенно снижается содержание оксидов азота, но увеличивается выброс углеводородов и альдегидов, так как при этом способе смесеобразования большая доля топлива выгорает в сравнительно холодных пристенных зонах. Наименее токсичны предкамерные и вихрекамерные дизели, но экономичность их на 15—20%. ниже дизелей с непосредственным впрыскиванием.
С точки зрения токсйчности особенно жесткие требования предъявляют к двигателям, работающим в замкнутых пространствах с ограниченной вентиляцией (в складах, цехах, шахтах и глубоких карьерах). .Для нейтрализации ОГ их оснащают дополнительными устройствами, основанными на принципе фильтрации, поглощения или химического превращения токсичных компонентов. Фильтрацию применяют для очистки ОГ дизелей от твердых (сажа) и жидких (тяжелые углеводороды топлива и масла) аэрозо* лей. Для фильтров используют термостойкие керамические волокна и укладывают их так, чтобы обеспечивалось равномерное протекание газов через всю фильтрующую поверхность при минимальном гидравлическом сопротивлении (рис. 10.9). Сажеемкость фильтров зависит от их объема, который на транспортных машинах ограничен, поэтому фильтры регулярно подвергают регенерации путем прожигания при 600—700°С.
НК для легковых автомобилей; ж — нейтрализатор фирмы «Энгельгард»: 1 — корпус; 2 — компенсационная сетка с асбестовой набивкой; 3 — каталитический моноблок; 4 — термопара: з — сотовый моноблок: и — сотовый моноблок из спеченных шестигранных трубок; к — элемент моноблока из тонкостенных пластин
Для улавливания оксидов азота используют жидкостные поглотители — отдельные бакр или емкости, образованные между контрфорсами кузова, заполненные водой или слабым щелочным раствором, через который, пропускаются отработавшие газы. Вместимость такой системы невелика, требуется практически ежедневная замена поглотителя, возникают проблемы с его утилизацией, затрудняется эксплуатация в зимнее время.
Весьма эффективен метод каталитической очистки ОГ (рис. 10.10). Катализаторы — это вещества, которые сами не участвуют в реакции, но, ослабляя молекулярные связи, обеспечивают ее протекание с меньшими энергетическими затратами на активацию молекул, т. е. с меньшими температурами начала реакции. Примером может служить реакция доокисления СО до СОг, которая в
нормальных условиях начинается при температуре 600°С, а в присутствии катализаторов может идти при 180—200°С. В качестве катализаторов используют .платину, палладий, рений и др. Они обладают высокой каталитической активностью. Применяют и более дешевые, но менее активные катализаторы, составленные из смеси оксидов металлов—железа, меди, хрома, кобальта и т. п. Катализатором
конструкций. Наибольшее распространение получили гранулированные носители из глинозема (А1203), которые обладают высокой термической стойкостью и хорошо пропитываются катализатором /на заданную глубину (рис. 10.10, д). Их недостаток—малая механическая прочность, в результате чего при тепловых деформациях корпусных деталей гранулы разрушаются. Правда, этот недостаток носителя сводится к минимуму при соответствующей конструкции корпуса (рис. 10.10, е). Носители в виде моноблока или толстостенных керамических трубок (рис. 10.10, з, и) просты в изготовлении, хорошо пропитываются катализатором, но слишком громоздки, тяжелы и обладают недостаточной активной поверхностью. Такие носители распространения не получили.
Фирма «Энгельгард» выпускает нейтрализаторы (рис. 10.10, ж) с носителем на основе оксида кремния/который спечен из набора тонких прямых и волнистых пластин толщиной 0,3 мм (рис. 10.10, /с). На пластины наносится тонкий слой оксида алюминия, который в свою очередь пропитывают катализатором. Каталитический элемент обладает большой активной поверхностью при компактных размерах и приемлемом гидравлическом сопротивлении. Однако носитель из тонкостенной кремниевой керамики имеет недостаточную термическую стойкость и расплавляется при воздействии экстремально высоких температур, связанных с нарушением регулировки топливной аппаратуры двигателя и повышенным содержанием продуктов неполного сгорания.
Каталитические нейтрализаторы используют как для доокисле-ния оксида углерода, альдегидов и дожигания углеводородов, так и для нейтрализации оксидов азота либо путем доокисления N0 и N02 до нетоксичного NO3, либо восстановлением их до азота.
Углеродсодержащие токсичные вещества в отработавших газах дизелей дожигают с участием всегда имеющегося в них кислорода, обусловленного большим избытком воздуха. Для дожигания СО, СН и СНО в отработавших газах бензиновых двигателей необходима подача дополнительного воздуха, которую осуществляют эжекторами, резонаторами — пульсарами или нагнетателями (рис. 10.11) |
Каждый из способов обладает присущими ему достоинствами и недостатками. Эжектор прост, надежен, обеспечивает удовлетворительную производительность, но имеет слишком высокое гидравлическое сопротивление. Резонаторы эффективно работают в определенном, сравнительно узком диапазоне частот вращения коленчатого вала (частот колебаний потока ОГ), обусловленном настройкой тракта воздухоподачи и жесткостью мембраны. Лопаточные нагнетатели компактны, обладают высокой.пропускной способностью и хорошим объемным КПД в широком диапазоне частот вращения, однако сложны в производстве, а на их привод затрачивается мощность двигателя. Весьма перспективен прибор для подачи воздуха, сочетающий положительные свойства эжектора и резонатора, обладающий высоким'расходом при малом гидравлическом сопротивлении.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.