Mitsubishi: техническое обслуживание автомобилей - часть 723

Глава 5 

Система снижения токсичности 

   

1. Отработавшие газы 

CH, O

2

, N

2

 

H

2

O, CO

2

, N

2

 

  Рис. 5.1 

 

Автомобильные  двигатели  производят  полезную  работу  за  счет  сжигания  топлива  в  основном 

состоящего  из  углеводородов  СН.  Топливо  (СН)  смешиваясь  с  воздухом,  состоящим  на 21% из 
кислорода О

2

 и на 78% из азота N

2, 

в определенном соотношении попадает в камеру сгорания. Если 

соотношение  воздуха  и  топлива  соответствует  стехиометрическому  отношению (14,7:1), то  топливо 
сгорает  полностью.  В  случае  его  “идеального”  сгорания  отработавшие  газы  состоят  из  воды  H

2

O, 

углекислого газа CO

2

 и азота N

2

, который не учувствует процессе горения.  

 

CH, O

2

, N

2

 

H

2

O, CO

2

, N

2

 

 

СН,  СО,  NOx 

  Рис. 5.2 

 

К сожалению реальные процессы сгорания, по ряду причин отличаются от “идеального” сгорания, 

поэтому в отработавших газах кроме воды H

2

O, углекислого газа CO

2

 и азота N

2

, ещё присутствуют   

углеводороды  СН,  окись  углерода  СО  (угарный  газ)  и  оксиды  азота NOx. Эти  выбросы  загрязняют 
окружающую среду, поэтому существуют строгие ограничения на выброс этих вредных веществ. 

 

 

 

 

5 – 1 

 

Система снижения токсичности 

1.1  Состав отработавших газов   

 

 

СН 

  Рис. 5.3 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вредные выбросы, образующие при сгорании топлива    в бензиновом двигателе составляют лишь 

небольшую часть общей массы отработавших газов, около 1-2%. 

 1.2  Вредные компоненты в отработавших газах и их влияние на человеческий 
организм 

 
Вредными компонентами считаются такие компоненты, содержащиеся в отработавших газах, 

которые оказывают непосредственное или косвенное воздействие на окружающую среду и 
человеческий организм. Каждый из них оказывает различное воздействие: 

• 

Окись  углерода  СО  (угарный  газ):      возникает  в  результате  неполного  сгорания  топлива. 

Этот  газ  не  имеет  ни  цвета,  ни  запаха,  взрывоопасен  и  очень  ядовит.  Он  обладает 
способностью увеличивать скорость разрушения гемоглобина находящегося в крови примерно 
в 300 раз,  тем  самым,  блокируя  поступления  кислорода,  и  способен  вызвать  смерть  при 
относительно малой концентрации в воздухе (объёмная концентрация 0,3% может привести к 
смерти человека в течение 30 мин)  

• 

Оксиды  азота NOx: (NO, NO

2

, N

2

O  и  другие)  образуются  при  сгорании  в  двигателе  под 

воздействием высокой температуры и давления при наличии избытка кислорода. Некоторые из 
них токсичны и вызывают расстройство центральной нервной системы и дыхательной системы 
в зависимости от уровня концентрации этого компонента и продолжительности его вдыхания. 

• 

Углеводороды  СН:    появляются  в  результате  неполного  сгорания  топлива  и  могут 

появляться  в  различных  формах  (например,  С

6

Н

6

,  С

8

Н

18

  и  др.)  и  их  действие  на  организм 

человека  различно.  Некоторые  из  них  вызывают  раздражение  органов  чувств,  а  другие 
развитие злокачественных опухолей. 

• 

Углеводороды  СН  и  оксиды  азота NOx:  распределение  этой  смеси  в  атмосфере  воздуха 

приводит  к  образованию  фотохимического  смога  при  сильном  солнечном  свете. 
Фотохимический  смог  состоит  из  озона,  альдегидов  и  нитратов,  вызывающий  раздражение 
кожи, слизистых оборочек и глаз. 

 

 

5 – 2 

Система снижения токсичности 

1.3 Механизм образования вредных компонентов 

1.3.1 Образование СО 

Окись углерода СО образуется в результате неполного сгорания топлива (бензина). Если 

топливовоздушная смесь имеет недостаточное количество воздуха для полного сгорания топлива 
(смесь богатая), то концентрация, образующего СО увеличивается. В некоторых случаях допускается 
работа двигателя при соотношении воздух-топливо большем, чем стехиометрическое соотношение и 
это считается его нормальным режимом работы (например, режим запуска и прогрева после пуска, 
режимы ускорения и полной нагрузки). 

0 

СО

12 

14 16

18

20

22

1 

2 

3 

4 

5 

6 

24

СО 

% 

λ=1 

Сгорание бедной 

смеси 

Воздушно-топливное 

соотношение 

Рис. 5.4

 

Образование СО практически полностью зависит только от отношения массы воздуха к массе топлива. 

Концентрация СО уменьшается при сгорании бедных и увеличивается при сгорании богатых 
топливовоздушных смесей. 

1.3.2 Образование СН 

Углеводороды  в  отработавших  газах  появляются  в  результате  неполного  сгорания  топлива. 

Образование СН происходит на всех режимах работы двигателя и зависит от многих факторов (формы 
камеры  сгорания,  зазоров  между  поршнем  и  цилиндром,  угла  опережения  зажигания,  фаз 
газораспределения  и  др.),  и  поэтому  их  содержание  в  отработавших  газах  зависит  не  только  от 
отношения массы воздуха к массе топлива, но и от конструкции двигателя. 

Углеводороды, образующиеся в результате неполного сгорания: 

В тех случаях, когда смесь (воздух, топливо, остаточные газы) с трудом сгорает в камере сгорания 

двигателя  из-за  её  неоптимального  состава  (например,  при  значительной  концентрации  в  смеси 
остаточных газов, во время торможения двигателем, при работе на бедных смесях), увеличивается 
количество  несгоревшего  топлива  или  появляются  пропуски  воспламенения.  Это  приводит  к 
значительному выбросу углеводородов в атмосферу. 

Углеводороды, образующиеся в процессе нормального сгорания: 

При нормальном протекании процесса сгорания углеводороды образуются вследствие неполного 

сгорания  смеси  в  пристеночной  зоне  и  в  “мёртвых”  объёмах, образующихся  в  щели  между  днищем 
поршня и головкой блока цилиндров («щелевой эффект»), между боковой стенкой поршня до первого 
кольца и стенкой цилиндра, и в пристеночных зонах камеры сгорания. 

 
 
 
 
 
 
 

 

5 – 3 

 

Система снижения токсичности 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расположение 

пристеночного слоя в 

камере сгорания 

 

  Рис. 5.5 

 

0 

12 

14 16

18

20

22

500

1000

1500

2000

2500

3000

24

λ=1 

СH

Сгорание бедной 

смеси 

  Рис. 5.6 

Воздушно-топливное 

соотношение 

CH 

ppm 

 

 
Концентрация СН минимальная точке, в которой отношение воздух-топливо примерно равно 18:1. 

Это происходит в связи с уменьшением количества топлива в пристеночных зонах при переобеднении 
смеси. Увеличение концентрации СН при дальнейшем обеднении связано с возникновением пропусков 
воспламенения. 

 

 

5 – 4