Уменьшение вредных выбросов автомобилей путем усовершенствования конструкций ДВС
Техническое усовершенствование двигателя
В наши дни крупные автомобилепроизводящиее компании мира стремятся разрабатывать экологически безопасные автомобильные двигатели. Совершенствование действующих моторов и разработка новых проектов направлены на наиболее полное сгорание топлива. Результаты этой деятельности видны в сравнении. Автомобили основных фирм Европы и США в наши дни выбрасывают в атмосферу в 10-16 раз меньше токсикантов, чем это было в 1980-е гг.
Возможности для такого совершенствования открываются в первую очередь потому, что конструкция двигателя внутреннего сгорания сама по себе несовершенна, он обладает невысоким КПД.
Хотя поршневые двигатели внутреннего сгорания традиционно доминируют, ведутся интенсивные поиски альтернативных решений. В частности, разработан двигатель внешнего сгорания, или так называемый двигатель Стирлинга. Он выгодно отличается бесшумностью работы, разнообразием пригодного топлива, низкой токсичностью выбросов и экономичность. К недостаткам такого двигателя относят сложную конструкцию и аппаратуру управления, необходимость поддержания очень высоких рабочих температур.
Усовершенствование конструкций ДВС возможно двумя основными путями – их коренной перестройкой или относительно небольшими техническими усовершенствованиями на базе традиционной конструкции, а также более точной взаимной подгонкой фрагментов механизма.
В ниши дни автомобильные заводы постоянно ужесточают технологические допуски и увеличивают степень точности изготовления приборов питания и зажигания, конструкций впускной и выпускной систем двигателя, деталей и фрагментов кривошипного механизма и газораспределения.
Нововведения в конструкции ДВС
В значительной степени сокращению выбросов способствовал ряд нововведений:
- двигатели, использующие в качестве топлива переобедненные смеси,
- внедрение многоклапанных систем перераспределения,
- использование впрыска топлива вместо карбюраторного смесеобразования,
- электронное зажигание,
- использование автоматов пуска и прогрева при запуске холодного двигателя,
- применение на режимах торможения двигателя экономайзера принудительного холостого хода – клапана, отключающего подачу топлива,
- подбор обедненных регулировок для дозирующих систем карбюратора,
- внедрение электронных систем корреляции состава топливной смеси в зависимости от изменений температуры, климатических и прочих условий на двигателях с впрыском топлива,
- применение системы термостатирования воздуха, стабилизирующая его температуру на входе двигателя, что поддерживает оптимальные условия для составления горючей смеси,
- использование системы зажигания с высокой энергией распада свечи, что увеличивает надежность воспламенения смеси, в первую очередь в режиме холостого хода,
- использование на двигателях с искровым зажиганием и дизелях рециркуляции – перепуска части отработанных газов из выпускного трубопровода во впускной. Это способствует уменьшению выбросов окислов азота и понижению температуры сгорания.
- внедрение систем электронного регулирования, оптимизирующих работу двигателей во всех режимах.
Текущие задачи и перспективы
Одно из перспективных направлений увеличения экологичности автомобилей заключается в разработке и применении электронных систем управления, оптимизирующих работу двигателя, тормозов и других систем автомобиля. Считается, что за счет этого возможно сократить средний расход автомобильного топлива почти вдвое – с 9 литров на 100 км пробега в настоящее время до 5 л в перспективе.
В нашей стране также предложены новые конструкции двигателей, которые могут экономить 2 л бензина на 100 км пробега, а также отличаются выбросами со сниженным содержанием токсичных компонентов (по окиси углерода до – 40%, а по углеводородам и окислам азота – до 25%). Наиболее экономичные зарубежные модели способны потреблять всего 3 л горючего на 100 км пути, что втрое ниже, чем среднемировой современный показатель.
