Совершенствование системы питания автомобилей как способ уменьшения токсичности ОГ

       – неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей, оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями.

       – в отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено

внедрение нейтрализаторов.

          Оценки выбросов загрязняющих веществ транспортными средствами (передвижными источниками) в целом по России в 1999 г. приведены в

таблице 1.1. 
 
 

Таблица 1.1 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу транспортными средствами в 1999 г., тыс. т

       Как видно из таблицы 1.1, наибольшее количество выбросов загрязняющих окружающую среду приходится на автомобильный транспорт.

     Ежегодный экологический ущерб от транспортного  комплекса составляет около 1,5% валового национального продукта России [4].

     Наибольший  вклад в экологический ущерб (62,7%) вносит автотранспортный комплекс, вклад железнодорожного транспорта достигает 27,7%, воздушного –4,5%, морского – 3,6% и речного –1,5%. Во всех видах негативного воздействия лидирует автомобильный транспорт (шум – 49,5%, воздействие на климат – 68%, загрязнение атмосферного воздуха – 71%), за ним следует железнодорожный транспорт.

     Один  легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов [5].

     Причинами  загрязнения воздуха от автотранспорта являются:

     -плохое состояние технического обслуживания автомобилей,

     -низкое качество применяемого топлива,

     -наличие свинцовых добавок в бензине,

     -неразвитость системы управления транспортными потоками,

     -низкий процент использования экологически чистых видов транспорта.

     Каждый  автомобиль выбрасывает в атмосферу  с отработавшими газами около 200 различных компонентов. В выхлопных газах содержатся углеводороды - несгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т. е. во время заторов и у красного сигнала светофора. Именно в этот момент, когда нажимают на акселератор, выделяется больше всего несгоревших частиц: примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме.

     К несгоревшим газам относят и  обычную окись углерода, образующуюся в том или ином количестве повсюду, где что-то сжигают. В выхлопных газах двигателя, работающего на нормальном бензине и при нормальном режиме, содержится в среднем 2,7 % оксида углерода. При снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9 %, а на малом ходу - до 6,9%. Оксид углерода, углекислый газ и большинство других газовых выделений двигателей тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли [6].

     В выхлопных газах содержатся также  альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролены и формальдегид; последний обладает особенно сильным действием. В автомобильных выбросах содержатся также оксиды азота. Двуокись азота играет большую роль в образовании продуктов превращения углеводородов в атмосферном воздухе. В выхлопных газах присутствуют неразложившиеся углеводороды топлива. Среди них особое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, в частности гексен и пентен.

     Из-за неполного сгорания топлива в  двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора и в моменты, когда водитель, форсируя работу двигателя, уменьшает соотношение воздуха и горючего, стремясь получить так называемую "богатую смесь". В этих случаях за машиной тянется видимый хвост дыма, который содержит полициклические углеводороды и, в частности, бензапирен [3].

      2 СИСТЕМА ПИТАНИЯ АВТОТРАНСПОРТА

       Систему питания автомобиля можно сравнить с системой питания человека. Вначале топливо необходимо приобрести, затем «покормить» им автомобиль. Топливо направляется по «пищеводу» (то есть по топливным шлангам) в двигатель, а отходы в виде отработавших газов выводятся в выхлопную трубу.

     Основные  задачи системы питания двигателя  внутреннего сгорания можно сформулировать следующим образом:

     - хранение топлива; 

         - очистка и подача топлива; 

         -  очистка воздуха, предназначенного  для подготовки горючей смеси; 

        -  приготовление горючей смеси;

         -  подача горючей смеси в  цилиндры двигателя.  

     2.1  Система питания дизельных двигателей 

     Дизельное топливо представляет смесь керосиновых, газойлевых и соляровых фракций  после отгона из нефти бензиновой фракции. К основным свойствам дизельного топлива относятся воспламеняемость, оцениваемая цетановым числом, вязкость, температура застывания, чистота и др. Дизельное топливо выпускается разных сортов: ДЛ — летнее, ДЗ — зимнее и ДА — арктическое, отличаются эти топлива друг от друга главным образом температурами застывания, температурой вспышки и вязкостью

     Система питания дизельного двигателя состоит из топливного бака, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающего насоса с ручным насосом, топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива, форсунок и трубопроводов низкого и высокого давления [7].

     При работе двигателя топливо из топливного бака засасывается топливоподкачивающим насосом через фильтр грубой очистки  топлива и нагнетается через  фильтр тонкой очистки к насосу высокого давления. Из насоса высокого давления топливо по топливопроводам высокого давления подается к форсункам, через которые в мелкораспыленном виде оно впрыскивается в цилиндры в соответствии с порядком работы двигателя. Излишнее топливо от насоса высокого давления и форсунок возвращается в топливный бак. Воздух в цилиндры поступает после очистки его в воздушном фильтре.

     Топливный насос высокого давления предназначен для впрыска в цилиндры двигателя  порции топлива под высоким давлением  в определенной последовательности. Он расположен в развале блока цилиндров и приводится в действие от распределительного вала через шестерни. Насос состоит из корпуса, кулачкового вала, секций (по числу цилиндров) и механизма поворота плунжеров. На передней части топливного насоса высокого давления установлен всережимный регулятор, который, изменяя количество подаваемого топлива в зависимости от нагрузки, поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала двигателя.

     На  заднем конце кулачкового вала насоса расположена муфта опережения впрыска топлива, которая предназначена для изменения момента начала подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Секция насоса высокого давления состоит из плунжерной пары, роликового толкателя и нагнетательного клапана. Плунжерная пара представляет собой гильзу с двумя отверстиями, расположенными на разных уровнях, и плунжер, в верхней части которого имеются два отверстия и винтовая канавка. Плунжер подогнан к гильзе с высокой точностью. При движении плунжера вниз под действием пружины топливо под небольшим давлением, создаваемым топливоподкачивающим насосом, поступает через продольный впускной канал в корпусе в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх под действием кулачка и толкателя топливо перепускается в топливоподводящий канал до тех пор, пока торцевая кромка плунжера не перекроет окно гильзы. Дальнейшее движение плунжера вверх вызовет повышение давления в надплунжерном пространстве. Когда давление достигнет величины, при которой открывается нагнетательный клапан, плунжер приподнимается и топливо по топливопроводу высокого давления поступает к форсунке. Движущийся плунжер, продолжая перемещаться, создает давление, преодолевающее натяжение пружины иглы форсунки. Игла поднимается, начинается впрыск топлива в цилиндр двигателя. Впрыск продолжается до момента, когда кромка винтовой канавки открывает отверстие в гильзе; давление топлива падает, разгрузочный поясок нагнетательного клапана, опускаясь в гнездо под действием пружины, увеличивает объем в топливопроводе между форсункой и клапаном, за счет чего достигается четкая отсечка подачи топлива. При перемещении рейки плунжер поворачивается, И кромка винтовой канавки открывает отверстие гильзы раньше или позже, вследствие чего изменяется время, в течение которого закрыты отверстия гильзы, а следовательно, и количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, для ввода в цилиндр двигателя дозы тонкораспыленного топлива под давлением. Форсунка закрытого типа состоит из стального корпуса, гайки, распылителя, запорной иглы, штанги и фильтра. Поступившее топливо проходит через фильтр, вертикальный канал, кольцевую канавку и затем поступает в топливную полость корпуса распылителя. Когда давление в полости распылителя становится больше усилия пружины форсунки, запорная игла поднимается вверх и топливо через отверстия распылителя впрыскивается в камеру сгорания. С понижением давления в топливопроводе ниже усилия, создаваемого пружиной, игла распылителя под ее действием опускается и закрывает отверстие распылителя — подача топлива прекращается. Избыток топлива отводится по сливному трубопроводу в бак. Форсунка регулируется на давление впрыска 17,5 ... 18,5 МПа.

     Все приборы системы питания дизельного двигателя соединены топливопроводами низкого и высокого давления. Топливопроводы низкого давления изготовлены из прозрачной маслобензостойкой пластмассы, а высокого давления — из толстостенных стальных трубок.

     Для поддержания заданной частоты, вращения коленчатого вала служит регулятор, который относится к типу всережимных регуляторов прямого действия. Этот регулятор изменяет количество подаваемого в цилиндр топлива в зависимости от нагрузки, поддерживая заданную частоту вращения коленчатого вала. Регулятор устанавливается в развале между двумя рядами топливных секций и состоит из ведущей шестерни и муфты, на которой шарнирно закреплены грузы. Во время вращения грузы раздвигаются под действием центробежной силы и через упорный подшипник перемещают муфту. Муфта упирается в палец рычага, который связан одним концом с рейкой топливного насоса. При перемещении рейки одновременно перемещается один конец двуплечего рычага. Второй конец этого рычага, будучи соединен со второй рейкой, перемещает ее. Рычаг управления подачей топлива связан с системой рычагов, с которыми, в свою очередь, связана калиброванная пружина, воздействующая на рычаг, соединенный с рейкой. Натяжение пружины зависит от положения педали привода, которой устанавливается режим работы двигателя.

     Автоматическая  муфта опережения впрыска топлива  служит для изменения момента начала впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, благодаря чему улучшаются пуск двигателя и его экономичность.

     Состоит муфта опережения впрыска из двух полумуфт — ведущей и ведомой. Ведомая полумуфта закреплена на конце кулачкового вала насоса. Ведущая полумуфта посажена свободно на втулке ступицы ведомой полумуфты и приводится во вращение от распределительной шестерни через гибкие соединительные муфты. На осях ведомой полумуфты шарнирно насажены грузы, прижимаемые в исходное положение двумя пружинами. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил раздвигаются и при помощи профильных выступов поворачивают ведомую полумуфту, а с ней и кулачковый валик по ходу вращения, увеличивая угол опережения впрыска. При уменьшении частоты вращения пружины отводят кулачки к исходному положению, а ведомая полумуфта, поворачиваясь против хода вращения, уменьшает этот угол [8].