Opel Frontera (Опель Фронтера). Руководство по ремонту. Модели с 1992 по 1998 год выпуска, оборудованные бензиновыми и дизельными двигателями

Система контроля выхлопа Opel Frontera

Жесткие требования международных стандартов на содержание вредных примесей в выхлопных газах привели к разработке достаточно эффективных систем, позволяющих решить эту задачу.

Набор систем и способы управления ими для разных моделей автомобилей различны.

Основные устройства, выполняющие эти задачи:

• Система принудительной вентиляции картера двигателя.
• Система эвакуации паров топлива.
• Система рециркуляции выхлопных газов.
• Система дожигания выхлопных газов.
• Каталитическая система нейтрализации токсичных примесей Электронные системы управления двигателем, по классификации зарубежных фирм, являются составной частью системы управления эмиссией, но в данном случае для удобства восприятия эти системы рассматриваются в отдельной главе.

В данной главе рассматриваются системы снижения токсичности выхлопных газов бензиновых двигателей. Ниже приводятся примеры организации системы управления.

Выхлопные газы в бензиновых двигателях

В двигателях сгорает топливо, основными компонентами которого является углерод (С), водород (Н) плюс определенные присадки (например, антидетонационные). При полном сгорании кислорода воздуха должны образоваться только нетоксичные пары воды (Н2O) и двуокись углерода (СO2).

На практике идеальный процесс сгорания в бензиновых двигателях не реализуется и в результате не только формируются вредные примеси, но и снижается эффективность двигателя. Это объясняется цикличностью процесса горения, а также непостоянством состава топливно-воздушной смеси и температуры в камере сгорания. Как результат — неполное сгорание смеси и формирование вредных примесей. На рисунке графически представлено содержание элементов в выхлопных газах.

Нетоксичные элементы выхлопных газов: азот (N), кислород (O2), двуокись углерода (СO2) и вода (Н2O). Азот, составляющий 70% окружающего нас воздуха, поступает в камеру сгорания и проходит без преобразования через весь процесс горения топлива.

Кислород содержится в выхлопных газах, поскольку не весь кислород воздуха расходуется на процесс горения из-за слишком обедненной топливовоздушной смеси и недостаточного перемешивания смеси в камере сгорания.

Двуокись углерода и вода — конечные продукты сгорания гидрокарбонов в присутствии кислорода.

Токсичные элементы выхлопных газов:

• моноокись углерода (СО),
• несгоревшие гидрокарбоны (НС),
• оксиды азота (NO),
• свинец (Рb) и его соединения,
• диоксиды серы (SO2),
• твердые частицы (сажа).

Соединения свинца вводятся в бензин в качестве антидетонационной присадки. Кроме того, осаждение свинца на впускных клапанах снижает степень износа клапанов.

Диоксиды серы образуются в процессе сгорания топлива, поскольку топливо содержит незначительное количество серы (менее 0,1%). Из-за низкой концентрации серы в топливе выделение диоксидов серы в атмосферу незначительно.

Сажа образуется в процессе сгорания топлива только в случае значительного недостатка кислорода. При правильной регулировке топливной аппаратуры и моментов зажигания смеси образование сажи практически исключается.

Ниже приводится описание влияния условий сгорания смеси на формирование пяти основных составляющих выхлопных газов: моноокиси углерода (СО), диоксида углерода (СО,), несгоревших гидрокарбонов (НС), оксида азота (NOx) и кислорода, поскольку содержание этих составляющих имеет четкую зависимость от условий сгорания топлива и используется для управления работой двигателя, а также для анализа состояния элементов и систем двигателя.

Соотношение концентраций пяти основных примесей в выхлопных газах в значительной степени зависит от состояния двигателя и качества процесса сгорания, зависящего, в свою очередь, от условий приготовления смеси, настройки системы зажигания, состояния двигателя и условий его работы.

В данном разделе рассматриваются условия сгорания смеси в I системах без специальных устройств снижения концентрации вредных примесей. Принципы организация систем управления концентрацией примесей в выхлопных газах будут рассмотрены отдельно.

Для полного сгорания 1 кг топлива требуется в среднем 14,7 кг воздуха. Это соотношение называется стехиометрическим и характеризуется показателем избытка воздуха 1, условно принятым для данного соотношения равным 1. Этот показатель является непосредственным индикатором обогащения или обеднения смеси.

Например, если 1 = 0,8, то данная смесь имеет соотношение воздуха и топлива (0,8 х 14,7): 1 = 11,76:1, т.е. обогащенная смесь.

Если 1 = 1,25, то данная смесь имеет соотношение воздуха и топлива (1,25 х 14,7): 1 = 18,4:1, т.е. обедненная смесь.

На рисунке показана зависимость концентрации основных интересующих нас примесей в выхлопных газах, а также крутящего момента (М) и расход топлива (b) от величины коэффициента избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. Из рисунка видно, что изменение коэффициента избытка воздуха в достаточно узком диапазоне вызывает резкое изменение всех вышеперечисленных показателей.

Компания Автоинформ