Методы снижения токсичности и дымности дизелей

Совершенствование процессов смесеобразования и сгорания, направленное на снижение выбросов НПч и твердых частиц, как правило — приводит к ухудшению топливной экономичности дизеля.

При повышении скорости сгорания улучшается экономичность, но растут выбросы NOx. Распыливание топлива на более мелкие капли улучшает полноту сгорания и снижает выброс частиц, но при этом растет температура цикла и увеличивается содержание НПч в отработавших газах.

Токсичность и дымность отработавших газов дизелей с неразделенной камерой во многом зависит от интенсивности вихревого движения заряда и от согласования ее с параметрами факела и мелкостью распыливания топлива.

В дизелях с пристеночным смесеобразованием на режимах пуска растет выброс СО, СН и альдегидов.

В предкамерных и вихрекамерных двигателях сгорание происходит при пониженных температурах и а, что обеспечивает более полное догорание СО, СН и сажи, снижает выбросы НПч.

При наддуве увеличение б по внешней скоростной характеристике снижает токсичность газов и выброс твердых частиц.

Увеличение степени сжатия улучшает смесеобразование и снижает выброс СО. Для уменьшения N0^ координируют параметры впрыскивания и интенсивность движения заряда.

Подача топлива может быть начата позже при неизменном ее окончании, если повысить давление впрыскивания. Это обусловливает снижение N0^ и дымности.

При уменьшении угла опережения впрыскивания снижается температура сгорания и существенно замедляется образование Н0Ч. Однако топливная экономичность несколько ухудшается.

Рециркуляция отработавших газов приводит к возрастанию длительности задержки воспламенения, уменьшению скорости тепловыделения и к значительному снижению выбросов N0* и шума. На больших нагрузках это приводит к снижению индикаторного КПД и росту СН. Поэтому рециркуляцию применяют на малых нагрузках и на холостом ходу.

Нейтрализация отработавших газов с помощью каталитических окислительных нейтрализаторов используется в быстроходных дизелях легковых автомобилей и небольших грузовиков. После такого нейтрализатора концентрация СО уменьшается на 85...90%, а СН - на 75...80%.

Топлива и присадки также влияют на токсичность и дымность отработавших газов:

увеличение цетанового числа топлива за счет легких фракций уменьшает выброс NOx дизелями грузовых автомобилей, но увеличивает выброс твердых частиц высокооборотными дизелями легковых автомобилей при общем снижении выброса СН и СО;

уменьшение содержания серы в топливе снижает выброс твердых частиц, так как при повышенных температурах идет активный процесс образования сульфатов;

уменьшение в топливе содержания ароматических углеводородов снижает выброс канцерогенных веществ;

добавление к топливу присадок на основе бария или марганца позволяет существенно понизить дымность и содержание канцерогенных компонентов;

использование спиртов в виде добавок к топливу значительно снижает дымность и выбросы NOx и СО, но выбросы СН существенно возрастают;

добавление воды во впускной трубопровод или цилиндр дизеля уменьшает выброс NOx. Однако при низких температурах возможно замерзание воды, расслоение эмульсии, появление коррозии и увеличение износа деталей;

применение диметилэфира или растительного масла из рапса обеспечивает снижение шума, выбросов твердых частиц, NOj., СН и дыма.

Фильтры для улавливания твердых частиц позволяют осуществить очистку отработавших газов. Однако они быстро засоряются и создают противодавление. Очистка фильтров возможна их регенерацией путем выжигания отложений на фильтре через 10... 12ч работы на борту автомобиля. Стоимость и сложность таких фильтров пока высоки.