автомобильный бензин

7. влияние плотности бензиновой смеси на работу двигателя и токсичность выхлопа.

Быстрее всего бензин сгорает в обогащенной смеси. Но при прочих равных условиях: давлении и опережении зажигания. А вот, к примеру, поднимаясь в горы, на высоте в несколько километров появляются все признаки обеднения смеси: двигатель заметно теряет мощность, начинает перегреваться. Но дело здесь не в изменении состава смеси - она остается прежней, а в уменьшении её плотности в результате уменьшения атмосферного давления.

Плотность поступающей в цилиндры горючей бензиновой смеси уменьшается не только в горах. Гораздо сильнее это уменьшение в результате гидравлических потерь при прохождении смесью впускного клапана и, главное прикрытой дроссельной заслонки. Ведь чем больше она прикрыта, тем меньшим количеством смеси заполняются цилиндры при их неизменном объеме. Значит, с уменьшением открытия дроссельной заслонки горение смеси замедляется, хотя её состав остается прежним.

Для того чтобы компенсировать замедление горения, бензиновую смесь необходимо раньше поджечь, и эту функцию выполняет вакуумный регулятор опережения зажигания. Но двигатель, в зависимости от нагрузки, может работать при режимах, на которых разрежение одинаковое, а частота вращения разная. В этом случае при большой частоте вращения горение закончится позже, когда поршень уже пройдет определенную часть рабочего хода, т. е. выделенное при сгорании топлива тепло будет использовано не полностью. Значит, чем выше частота вращения, тем раньше нужно поджечь горючую смесь, за это в автомобиле отвечает центробежный регулятор опережения зажигания.

Самое сильное уменьшение плотности смеси происходит на холостом ходу, и поэтому минимальную частоту вращения двигателя можно получить при обогащенной смеси, ибо нормальная и тем более обедненная смесь такой плотности гореть не будет. Именно так и регулировали холостой ход, пока не были введены ограничения на токсичность отработавших газов.

С точки зрения скорости горения повышение октанового числа автомобильного бензина в какой-то мере эквивалентно снижению плотности или обеднению горючей бензиновой смеси, хотя природа этого снижения абсолютно иная.

Интересным является тот факт, что, к примеру, дизели работают только на бедной смеси, поэтому они менее токсичны чем бензиновые. Однако высокая экономичность дизеля объясняется не обеспечением полного сгорания топлива, а совсем другими причинами.

В 60-х годах прошлого столетия в ряде стран были введены ограничения на токсичность выхлопа. На территории бывшего СССР государственное нормирование токсичности выхлопа было впервые введено в 1970г., но с тех пор ограничительный стандарт неоднократно пересматривался как в сторону ужесточения установленных норм, так и добавления ограничения по окислам азота, которого в самом первом стандарте не было совсем.

Основные токсичные компоненты выхлопа - это окись углерода СО, окислы азота NO₂ и углеводороды СН. Кроме тог, в воздух могут вылетать соединения свинца, сернистый газ, сероводород, альдегиды и канцерогенные вещества (наличие двух последних может быть в выхлопе дизелей и изношенных бензиновых двигателей

Окись углерода образуется при работе двигателя на богатой и обогащенной смеси на холостом ходу и при включении экономайзера.

Окислы азота образуются в результате воздействия высокой температуры на воздух, в котором имеется избыток кислорода, т.е. при работе двигателя на обедненной смеси при достаточно высокой нагрузке. Мероприятия по повышению полноты и эффективности сгорания сопровождаются ростом температуры в цилиндрах двигателя (увеличение степени сжатия, установка оптимального угла опережения зажигания), что дает не только снижение расхода бензина, но и одновременно значительное повышение выброса окислов азота. Из выхлопной трубы в основном вылетает окись азота NO, которая на воздухе быстро окисляется и превращается в ядовитую двуокись азота NO₂ . Это вещество действует на дыхательные пути, а при взаимодействии с водой образует азотную кислоту.

В воздухе окислы азота могут образовывать удушливый фотохимический смог, поэтому санитарные нормы содержания окислов азота в воздухе в десятки раз жестче, чем окиси углерода.

Углеводороды - не что иное, как пары несгоревшего бензина. Их выбросы имеют место при работе на богатой и обогащенной смеси, при пуске холодного двигателя и при пропусках воспламенения в цилиндрах. Присутствие CH в выхлопе можно легко обнаружить без приборов, по запаху несгоревшего бензина. Сами по себе углеводороды не ядовиты, но они при определенных атмосферных условиях способствуют образованию смога.