147049 (730395), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На регулювання системи холостого ходу завжди звертали особливу увагу. Найбільш ефективним засобом зменшення токсичних викидів у цьому режимі є збільшення горючої суміші. Але при значному збідненні (а = 1,0 і більше) та відносно великому значенні коефіцієнта залишкових газів у циліндрах двигуна виникають перебої через не запалювання робочої суміші і підвищення вмісту СН у відпрацьованих газах. Двигун вібрує і працює нестійко. Тому регулювати систему холостого ходу на збіднену горючу суміш при експлуатації автомобілів небажано.
Збагачення горючої суміші у режимах холостого ходу необхідне для стійкої роботи двигуна і особливо при його прогріванні та рушанні автомобіля з місця. Це пояснюється тим, що в більшості випадків система холостого ходу продовжує працювати і на навантажувальних режимах (до ЗО...40%), помітно впливаючи на викиди токсичних речовин у тягових режимах руху. Згідно з експериментальними даними, в обстежених 500 вантажних автомобілів середньої вантажності на мінімальному холостому ходу вміст CO (%) становив до 1,5 у 15%; до 4 у 40%; до 6 у 20%, більше 6 у 16% автомобілів. Система холостого ходу карбюратора є найбільш нестабільною. її початкові параметри змінюються за пробіг на 8...9 тис. км. У випадку неправильного регулювання вміст CO і СН у відпрацьованих газах помітно збільшується. Діапазон зміни вмісту CO становить 0,1...8%. Середній ступінь концентрації CO у контрольованих автомобілів дорівнює 3%, а у неконтрольованих — 6,1%. Таким чином, зниження токсичності відпрацьованих газів на холостому ходу значною мірою залежить від організації ТО та регулювання системи холостого ходу. Обстеження стану карбюраторів автомобілів автопідприємств свідчать, що тільки 15% з них мають правильно відрегульовану систему холостого ходу. Витрати палива, що припадають на цю систему, становлять 11... 13% від загальних витрат, а у випадку порушення її регулювання 18...20%. Ще більш відчутно впливає система холостого ходу на викид токсичних речовин при русі автомобіля з невеликими швидкостями. Зменшення вмісту CO на холостому ходу знижує токсичні викиди CO і СН легкових автомобілів з 32 до 19 г/км і з 2,9 до 1,95 г/км відповідно. Протягом багатьох років науково-дослідні інститути працюють над поліпшенням стабільності роботи системи холостого ходу та зниженням токсичності відпрацьованих газів у цьому режимі. В результаті в конструкції карбюратора "Озон", що використовується на автомобілях марки ВАЗ, систему холостого ходу забезпечують двома гвинтами. За допомогою одного з гвинтів заводського виготовлення регулюють необхідний склад горючої суміші, а другий служить для обмеження мінімального відкриття кута повороту дросельної заслінки. В експлуатаційних умовах зазначені гвинти не використовують. Система холостого ходу влаштована таким чином, що навіть при некваліфікованому втручанні в експлуатацію карбюратор не може бути розрегульований так, щоб вміст CO у відпрацьованих газах перевищував норми, визначені стандартом. Перерегулювання системи холостого ходу здійснюють тільки на станціях технічного обслуговування автомобілів.
Режим розгону. При переході двигуна з режиму холостого ходу на навантажений горюча суміш значно збіднюється. У цьому випадку токсичність відпрацьованих газів залежить від характеристик насоса-прискорювача. В години "пік" частка режимів розгону в загальному балансі часу збільшується додатково на 10...20%. Зі зменшенням подачі насоса-прискорювача карбюратора К—126Г з 13 до 3...4 см3 за десять повних ходів поршня в період розгону відповідно зменшуються вміст CO у відпрацьованих газах у 2,5 разу і СН у 2,7 разу, паливна економічність автомобіля ГАЗ-24 "Волга" підвищується до 1 %. Подальше зниження подачі зумовлює збільшення викиду токсичних речовин і одночасно погіршує динамічні якості автомобіля.
Усталені режими
В експлуатаційних умовах автомобільний двигун 80% часу працює на часткових навантаженнях, для яких характерна відносно невисока концентрація токсичних речовин. Хоч тривалість роботи на усталених режимах невелика — 14...16%, об'єм відпрацьованих газів становить 48%, а викид CO і СН — 26 і 19 г/км відповідно.
На міжміських автомагістралях автомобілі рухаються зі швидкістю 55...60 км/год, в центральній частині міста 20...23 км/год, а на хордових маршрутах — 25...29 км/год.
На міських маршрутах автомобіль порівняно мало (2...6%) працює у режимах повної потужності. Сучасні умови автомобілізації потребують оптимізації основних експлуатаційних характеристик двигуна. Карбюратор у тих умовах регулюють на певний склад горючої суміші, що забезпечує мінімальну величину викиду токсичних речовин у визначених режимах. При стехіометричному складі горючої суміші (а = 1,0) виділяється 0,3% CO і 0,2...0,3% різних СН (від маси витраченого палива). Беручи до уваги специфіку та різноманітність експлуатаційних режимів роботи двигуна необхідно регулювати карбюратор на склад горючої суміші, що забезпечує потуж-нісне і економічне та екологічне регулювання карбюратора в межах (а = 0,95-1,15). Що більше а, то менше у відпрацьованих газах продуктів неповного згоряння. Надмірне збільшення значення коефіцієнта надлишку повітря зумовлює нестійку роботу двигуна та втрату потужності. Мінімально можливий викид токсичних речовин в основних експлуатаційних режимах здебільшого визначається надійною та правильною роботою економайзера. Передчасне відкриття економайзера збагачує горючу суміш у режимах малих і середніх навантажень, хоч збагачення у цих режимах абсолютно небажане. Пізнє вмикання клапана економайзера також небажане, бо під час руху автомобіля з одною і тією ж швидкістю необхідно збільшувати кут повороту відкриття дросельної заслінки. Випробування карбюраторів вантажних автомобілів середньої вантажності свідчать, що викиди CO у відпрацьованих газах на одному й тому ж автомобілі і в однакових дорожніх умовах суттєво відрізняються. Токсичні характеристики для різних карбюраторів залежно від швидкості руху відрізняються на 20...60%. Аналогічна закономірність характерна і для легкових автомобілів. Режим сповільнення з точки зору токсичності відпрацьованих газів є одним із найменш сприятливих. У нормальних умовах експлуатації інтенсивність сповільнення вантажного автомобіля становить 0,6... 1,80 м/с2. За час проходження відстані в 1 км в центральній частині великого міста легковий автомобіль робить в середньому 3,1 гальмування або 1,1 гальмування на кожну хвилину. При переході двигуна з навантажувального у режим примусового холостого ходу відбувається інтенсивне випаровування паливної плівки у впускному трубопроводі та подача горючої суміші (емульсії) через систему холостого ходу. Для цього режиму характерний підвищений вміст продуктів неповного згоряння палива (CO) у відпрацьованих газах, зумовлений перезбагаченням горючої суміші внаслідок швидкого закривання дросельної заслінки і відносно великого вмісту залишкових газів.
Для зменшення викиду токсичних речовин вантажним та легковим автомобілям в експлуатаційних умовах, якщо дозволяє дорожня ситуація, необхідно уникати режиму примусового холостого ходу.
4. Технічний стан автомобілів
Вплив технічного стану автомобілів на кількість викиду токсичних речовин залежить від двох основних причин — порушення складу горючої суміші та її запалювання. При тривалій експлуатації автомобіля регулювання двигуна та його систем з різних причин значно змінюється і спричинює підвищений вміст CO і СН у відпрацьованих газах. Викид токсичних речовин у відпрацьованих газах під час експлуатації внаслідок зміни технічного стану карбюратора, підвищення гідравлічного опору повітряного фільтра, відкладення нагару на стінках камери згоряння і порушення зазорів в газорозподільному механізмі безперервно збільшується. Нещільне прилягання випускних клапанів і порушення зазорів в клапанному механізмі передусім свідчить про збільшення кількості вуглеводнів у відпрацьованих газах. При негерметичному випускному клапані на такті стиску частина незгорілої суміші потрапляє в систему випуску відпрацьованих газів, вони надходять у картер двигуна через збільшені зазори циліндропорпіневої групи двигуна з відкритою вентиляцією картера і забруднюють атмосферу СН. Таким чином, під час тривалої експлуатації автомобілів зміни кількості токсичних речовин у продуктах згоряння зумовлені такими основними причинами: зміною технічного стану та регулювальних параметрів карбюратора і повітряного фільтра; порушенням регулювальних параметрів системи запалювання; спрацюванням циліндропоршневої групи і клапанної групи двигуна. Згідно з класифікацією найбільш характерних несправностей автомобільних карбюраторних двигунів (табл. 8.3) найбільше впливають на викиди токсичних речовин на 1 км шляху в реальних умовах експлуатації системи живлення та запалювання, стан циліндропоршневої,групи та газорозподільного механізму. Дефекти й несправності карбюратора зумовлюють або надмірне збагачення або надмірне збіднення горючої суміші. Система холостого ходу та збагачувальні системи (насос-приско-рювач і економайзер) карбюратора найбільш нестабільні. Система холостого ходу вже при напрацюванні 8 тис. км значно змінює свої початкові регулювальні параметри. Холостий хід регулюють вже при більш пізньому куті випередження запалювання і на вищій частоті обертання колінчастого вала, що дає змогу збіднити склад горючої суміші у даному режимі. Найбільш поширеним дефектом системи холостого ходу є перезбагачення горючої суміші. У випадку неправильного регулювання системи холостого ходу величина викидів CO і СН збільшується на 35...40 і 30...35% відповідно на одиницю шляху.
Надмірне збіднення горючої суміші на холостому ходу трапляється значно рідше і становить лише 8...10%. Цей дефект супроводжується підвищеним викидом СН і NOX^ до 14 і 10% відповідно.
Негерметичність клапана економайзера є одним із найбільш поширених дефектів карбюратора. При негерметичному клапані на режимах малих і середніх навантажень викид CO зростає в 1,5-2 рази. В реальних умовах експлуатації такий дефект збільшує викид CO на 1 км шляху на 4О...55% і СН на 60...70%. Вміст NOX^. в цьому випадку зменшується на 7...8%. Раннє вмикання клапана економайзера навіть на 1 мм суттєво збагачує суміш у режимах малих і середніх навантажень, при яких збагачення дуже небажане. Викид CO збільшується на 35...60% і СН на 40...48%. Пізнє вмикання клапана економайзера зумовлює деяке збільшення викидів СН і зниження CO. Перевищення подачі насоса-прискорювача у 2-3 рази порівняно з оптимальною величиною збільшує викиди CO в 1,6 разу і СН і 1,5— 2,9 разу. За даними експлуатаційних спостережень 65...72% обстежених інерційно-масляних повітряних фільтрів не відповідали технічним умовам щодо виносу масла в двигун, водночас гідравлічний опір обстежених повітряних фільтрів при напрацюванні вже 40...50 тис. км на 45...55% вищий порівняно з технічними умовами заводів-виробників.
Підвищення гідравлічного опору повітряного фільтра в 2 рази при напрацюванні 100 тис. км збільшує викид СО3 з 42 до 54 г/км автомобілем середньої вантажності при швидкості руху 40 км/год, а вуглеводнів з 6,5 до 8,1 г/км. Винесення масла в двигун сприяє підвищеному викиду канцерогенних речовин, що зростає в більшості випадків на цілий порядок.
Найбільш суттєво впливає на експлуатаційні властивості автомобіля величина кута випередження запалювання. Навіть поелементна перевірка та регулювання системи запалювання в межах технічних умов (ТУ) заводів-виробників може мати поле розсіювання кута 12° і більше.
Збільшення кута випередження запалювання (раннє запалювання) поліпшує паливну економічність до 5... 10% і водночас підвищує вміст у відпрацьованих газах СН на 15...20% і NOх на 12...16%. Концентрація CO і СО2 при цьому не змінюється, оскільки ці компоненти залежать від складу горючої суміші. Зменшення кута випередження запалювання на 12° (пізнє запалювання) знижує концентрацію NO у відпрацьованих газах на 25...32%, а СН на 20...30%. Зниження концентрації СН у відпрацьованих газах пояснюється підвищенням температури відпрацьованих газів, внаслідок чого відбувається їх догорання у системі випуску.
Величина зазору між контактами перервника-розподільника також помітно впливає на відхилення величини кута випередження запалювання від оптимальної. За рекомендаціями заводів-виробників технологічний допуск на згаданий зазор, який утворює поле розсіювання по куту випередження запалювання до 6°, становить 0,1 мм. Практично ця величина змінюється в ширших межах. Порушення зазорів між контактами перервника-розподільника в експлуатаційних умовах зумовлює збільшення викиду СН до 30%.
Порушення роботи свічок запалювання також є найпоширенішим дефектом системи запалювання. Збільшення зазору між електродами свічки призводить до збільшення ступеня концентрації викиду СН до 24%. Збільшення зазору на 20% проти нижньої оптимальної границі (0,85 = 1 мм автомобіля ЗІЛ—130 і ГАЗ-53А) підвищує концентрацію СН до 40%.
Одна із непрацюючих свічок восьмициліндрового двигуна або дві, що працюють з перебоями, свічки можуть спричинити збільшення викиду СН у 1,8-2,6 разу. Під час роботи з перервами свічки запалювання чотирициліндрового двигуна викид СН збільшується до 200%.
Граничне спрацювання циліндропоршневої групи у восьмициліндрових двигунах погіршує потужності та економічні якості на 8—10 і 14-19% відповідно і збільшує до 3...4% вигар моторного масла від витрат палива. Викид СН з продуктами згоряння збільшується у 1,4-2,2 разу.
Негерметичність випускних клапанів, незадовільний стан сідел і поверхонь зумовлює збільшення СН у відпрацьованих газах. Збільшення зазору у впускних клапанах між насосом коромисла і стержнем клапана на величину 0,1 мм порушує фази газорозподілу. Наприклад, у восьмициліндрових двигунах сімейства ЗІЛ і ГАЗ зазначеній величині зазору відповідає зміна кута повороту колінчастого вала на 8-9°.
Порушення фаз газорозподілу призводить до зниження коефіцієнта наповнення і збільшення коефіцієнта залишкових газів. Збільшення зазору між носиком коромисла і стержнем клапана на 0,1 мм підвищує концентрацію викидів СН на 50...60%. Температурний режим двигуна автомобіля. Зниження температури охолоджувальної рідини зумовлює передусім збільшення СН у відпрацьованих газах. Частково це пояснюється тим, що робоча суміш охолоджується в пограничному шарі відносно холодною стінкою камери згоряння. При досягненні фронту полум'я такої поверхні камери згоряння відбувається погашення реакції окиснення. Частина робочої суміші, що не прореагувала, викидається з відпрацьованими газами у вигляді СН. Для зниження СН у системі випуску двигуна у даному випадку доцільно вибирати більш пізнє запалювання, що одночасно призводить і до зниження NOX. З підвищенням температури в системі охолодження двигуна автомобіля середнього класу із 40°С (після підігрівання двигуна на холостому ходу) до 80°С вміст СН зменшується до 42%. Викид NOх у цьому випадку зростає до 48%. Більший ступінь концентрації NOX^ характерний для бідніших сумішей і діапазону зміни температури від 65 до 80°С.
Таким чином, забезпечити зниження викиду СН неможливо без правильної організації експлуатації автомобільних двигунів. Необхідною умовою є також наявність ефективно працюючого термостата, який забезпечує прискорене прогрівання двигуна. Заправлення системи охолодження рідиною, що замерзає при низьких температурах (наприклад, антифризом "Тосол"), теплотворна здатність якої на 25...35% менша води, поліпшує робочий процес у режимах запуску та прогрівання двигуна. При заправленні антифризом тепла відводиться значно менше, ніж при заправленні водою, завдяки цьому температура стінок камери згоряння підвищується на 7О...8О°С. Збільшення температури в системі охолодження знижує відносну тепловіддачу при стисненні та згорянні робочої суміші.
Підвищення температурного режиму деталей двигуна (поршня, випускного клапана тощо) сприяє окисненню продуктів неповного згоряння CO і СН у системі випуску двигуна.
Підвищення температури навколишнього середовища збільшує вихід паливної пари зі системи живлення, що спричинює забруднення атмосферного повітря СН. Для зниження забруднення атмосфери паливною парою на сучасних автомобілях в експериментальному порядку застосовують систему вловлювання пари. Основною частиною цих систем є фільтр з активованим вугіллям, який акумулює паливну пару при непрацюючому двигуні. При працюючому двигуні рух повітря, через цей фільтр регулюється спеціальним клапаном.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
