Отработавшие газы
В последнее время к автомобильным двигателям предъявляются также требования, связанные с жестким ограничением содержания в отработавших газах вредных для здоровья человека веществ. В первую очередь контролируется содержание окиси углерода СО, углеводородов СНЖ и окислов азота NOX. Первые два углеродосодержащих соединения возникают при неполном сгорании топлива в условиях недостатка воздуха. Эти продукты неполного сгорания можно сжечь, добавляя в отработавшие газы свежий воздух и воспламеняя образовавшуюся смесь. Окисление можно провести при помощи катализатора или на горячей поверхности. Это дополнительное сгорание в термическом реакторе очищает отработавшие газы, однако с энергетической точки зрения является потерей, увеличивающей удельный расход топлива.
Влияние состава топливовоздушной смеси на индикаторный КПД и среднее индикаторное давление показано на рис. 55. Максимальное среднее индикаторное давление достигается при использовании богатой смеси. Этим обеспечивается хорошее использование всего количества поступившего воздуха, но в отработавших газах остается часть неиспользованного топлива. При бедных смесях полностью сгорает все топливо, но отработавшие газы содержат неиспользованный воздух. В этом случае достигается наилучшее значение индикаторного КПД, что одновременно способствует снижению содержания СО и СНЖ в выхлопных газах.
Содержание вредных веществ в отработавших газах в зависимости от состава топливовоадушной смеси изображено на рис. 56. Больше всего окислов азота Ж)я образуется в случае использования сгехиометрической смеси а = 1, соответствующей массовому соотношению воздух/топливо, равному 15. При максимальном значении среднего эффективного давления ре это соотношение равно 13, а при максимальном значении индикаторного КПД - 17. В обоих последних случаях N0. образуется меньше, чем при использовании стехио-метрической смеси. Поэтому в зоне вблизи свечи зажигания выгодно создать смесь с соотношением воздух/топливо, равным 13, а в цилиндре - более бедную смесь с соотношением, меньшим 17, и воспрепятствовать перемешиванию этих смесей в процессе сгорания с тем, чтобы снизить образование NOX до минимума.
Химические процессы при сгорании топлива в цилиндре сложны, и их подробное описание имеется в специальной литературе [10]. На рис. 56 показан практически лишь результат их протекания. Если ранее для обеспечения максимальной мощности двигателя всегда использовалась богатая смесь, то в настоящее время из-за ограничений содержания вредных веществ в отработавших тазах используются смеси стехиометрического состава. В будущем в так называемых «чистых» двигателях перейдут на использование бедных смесей.
Оглавление Вверх:
Влияние состава смеси на индикаторный кпд двигателя