Використовують такі присадки: органічні, солі жирних кислот, розчинних в паливі, або мінеральні, водорозчинні, які при введенні в паливо утворюють з ними емульсії. Розроблено поліфункціональні комплексні присадки, що покращують ряд властивостей палив.
Зниження токсичності відпрацьованих газів може бути досягнуто їх нейтралізацією різними методами.
Дія каталітичних нейтралізаторів ґрунтується на безполумьяно- м окисленні продуктів неповного згоряння - СО і СН у СО2 і Н2О, а також на розташуванні з'єднань NOx на вихідні речовини - N2 і O2. В якості каталізаторів використовують оксидні каталізатори - суміш марганцю і оксиду міді, хрому, заліза (при t <150 ° С) или керамику, покрытую платиной или палладием, V2O5 (при t> 300 ° С).
Розроблено двоступеневі каталітичні нейтралізатори, які складаються з послідовно з'єднаних відновлювальної і окислювальному секцій. У світі йде пошук нових дефіцитних каталізаторів.
У плазмових нейтралізаторах СО, альдегіди СxНн, суспензії палива окислюються до СО2 і Н2О при згорянні в полум'я, отриманому при спалюванні додаткового палива або при включенні електричного нагревов. Однак при цьому в відпрацьованих газах залишаються оксиди азоту.
Принцип дії рідинних нейтралізаторів полягає в пропущенні відпрацьованих газів через шар рідини, найчастіше - воду. При цьому знешкоджуються тільки розчинені шкідливі речовини: альдегіди, оксиди сірки, вищі оксиди азоту затримуються сажа, рідкі аерозолі (масло, паливо), недоліком є наявність в газах N0 "CO, CxHy. Більш повне поглинання домішок може бути досягнуто використанням розчинів NH3, NaOH , NaCO3, МпO4, етаноламінів або твердих сорбентів.
Карбюратор - головний елемент паливної системи двигуна, призначений для розпилення, часткового випарювання і освіти суміші з палива і повітря; встановлення складу паливо-повітряної суміші відповідно до режиму роботи двигуна; відповідно до навантаженням зміни кількості паливо-повітряної суміші, що надходить в циліндри двигуна.
Неповне випаровування палива в карбюраторі викликає горіння плівки на стінках впускного трубопроводу. Це призводить до нерівномірного розподілу палива по циліндрах двигуна, зменшує його економічність і потужність, збільшує токсичність газів, що випускаються.
Для запобігання потрапляння паливної плівки в циліндри застосовується підігрів паливоповітряної суміші в трубопроводі, впускає суміш, випускними газами або підігрітою в системі охолодження двигуна водою. Також вживають інші заходи для того, щоб уникнути горіння плівки.
Зниження рівня викидів токсичних речовин випускними газами двигунів можна досягти впливом на робочий процес для зменшення утворення цих речовин в процесі згоряння, обладнанням двигуна системами нейтралізації випускних газів і застосуванням палив в продуктах згорання яких міститься менше токсичних речовин в допустимих межах без шкоди для потужності та економічності двигуна при мінімальному подорожчання силової установки з двигуном.
Способи впливу на робочий процес для зниження токсичності двигуна, що застосовуються сьогодні, призводять, як правило, до зменшення його потужності і збільшення витрати палива і, крім того, в двигунах з примусовим займанням не забезпечують поки допустимого рівня токсичності. Тому установки з двигунами обладнуються системами нейтралізації, в яких передбачається зниження концентрації токсичних речовин впливом на робочий процес і застосуванням приладів для нейтралізації і очистки газів у випускному трубопроводі нейтралізаторів і очищувачів.
У термічних і каталітичних нейтралізаторів проходять хімічні реакції, в результаті чого зменшується концентрація газових компонентів токсичних речовин. Механічні і водяні очисники застосовуються для очищення випускних газів від механічних частинок (сажі) і крапельок масла. Останні використовуються рідко.
Термічний нейтралізатор являє собою камеру згоряння, яка розміщується у випускному тракті двигуна для допалювання продуктів неповного згоряння палива - СН і СО. Він може встановлюватися на місці випускного трубопроводу і виконувати його функції. Реакції окислення СО і СН протікають досить швидко при температурі вище 830 ° С і при наявності в зоні реакцій незв'язаного кисню. Термічні нейтралізатори застосовуються на двигунах з примусовим займанням, в яких необхідно для ефективного протікання термічних реакцій окиснення температура забезпечується без подання додаткового палива. І без того висока температура випускних газів в цих двигунах підвищується в зоні реакції в результаті догоряння частини СН і СО, концентрація якого значно вище, ніж у дизелів.
Термічний нейтралізатор (рис. 18.1) складається з корпусу з випускними патрубками і однієї або двох жарових труб-вставок з жароміцної листової сталі. Хороше перемішування додаткового повітря,
Мал. 18.1. Термічний нейтралізатор-дожигатель:
1 - випускні патрубки двигуна; 2 - вихід газів з нейтралізатора; 3 - підведення додаткового повітря
яке необхідно для окислення СН і СО, з випускними газами досягається інтенсивним вихреобразования і турбулізацією газів при перетікання через отвори в трубах і в результаті зміни напрямку їх руху системою перегородок. Для ефективного догоряння СО і СН потрібно трохи більше часу, тому швидкість газів в нейтралізаторі задається невисокою, в результаті чого обсяг його виходить порівняно великим. Щоб уникнути падіння температури випускних газів в результаті тепловіддачі в стінки, випускний трубопровід і нейтралізатор покривають тепловою ізоляцією, встановлюють теплові екрани в випускних каналах, розміщують нейтралізатор якомога ближче до двигуна. Незважаючи на це, для прогріву термічного нейтралізатора після пуску двигуна потрібно чимало часу. Для скорочення цього часу підвищують температуру випускних газів досягається збагаченням горючої суміші і зменшенням кута випередження запалювання, хоча і те, і інше підвищує витрата палива. До таких же заходів вдаються для підтримки стабільного полум'я на перехідних режимах роботи двигуна. Зменшенню часу до початку ефективного окислення СН і СО сприяє також жарова вставка.
В каталітичних окислювальних нейтралізаторах (при наявності надлишкового кисню у випускних газах) з каталізаторами з дорогоцінних металів - платини, платини і паладію, платини і родію - досить висока швидкість окислення СО і СН забезпечується при порівняно високих температурах, значно менших ніж в термічному нейтралізаторі. Окис вуглецю окислюється в СО при 250- 300 ° С, вуглеводні, бензапірен, альдегіди - при 400-450 ° С; при цьому в випускних газів майже зникає неприємний запах. При температурі 580 ° С згорає сажа. Каталізатори на основі традиційних металів для активації процесів окислення при невисоких температурах в двигунах не застосовують.
Для збільшення поверхні контакту з газами каталізатор наноситься тонким шаром на поверхню носія з кремнезему або глинозему у вигляді кульок або на поверхню монолітного носія з осередками (рис. 18.2). Носій з каталізатором помішують в корпус, який може бути об'єднаний з глушником шуму випуску. Випускні трубопроводи і корпус каталітичного нейтралізатора теплоізолюю, щоб, як і в термічних нейтралізатор, зменшити тепловіддачу від випускних газів.
Мал. 18.2. Комбінований каталітичний нейтралізатор з чарункуватім монолітним носієм
У нейтралізаторах для легкових автомобілів застосовується платина і паладій. При використанні етилованого бензину активність каталізатора швидко падає через відкладення свинцю.
У каталітичному і термічному допалювачами для окислення СН і СО потрібен непов'язаний кисень в випускних газах, тому в системи нейтралізації двигунів з примусовим займанням, які можуть працювати на багатих сумішах, входить пристрій для підведення додаткового повітря до випускних газів. Кількість додаткового повітря становить приблизно 25% кількості повітря двигуном.
При наявності кисню у випускних газах і при їх досить високій температурі окислення СН і СО проходить в випускному трубопроводі. Тому додаткове повітря доцільно підводити в випускний канал в головці циліндра. Підведення додаткового повітря і теплова ізоляція випускних трубопроводів дозволяють помітно зменшити викиди СН і СО і тоді, коли нейтралізатор не застосовується.
У разі застосування термічного або окисного каталітичного нейтралізатора викиди СН і СО вдається зменшити до встановлених норм. Концентрація оксидів азоту не змінюється або змінюється дуже мало. Для зменшення концентрації окисного азоту в системах з окислювальними нейтралізаторами застосовується рециркуляція випускних газів. З цією метою випускні гази в кількості до 10% обсягу свіжого заряду відбираються з випускного трубопроводу, охолоджуються і направляються у впускну систему.
Тепер двигуни з примусовим займанням на легкових автомобілях обладнуються частіше системами нейтралізації, що включають каталітичний окисний нейтралізатор, систему подачі додаткового повітря і систему рециркуляції випускних газів. Ступінь нейтралізації СН досягне в окислювальному нейтралізаторі з платино-паладієвого каталізатора 85%, СО - 93%. Ступінь нейтралізації оцінюється відношенням різниці концентрацій токсичних компонентів на вході в нейтралізатор і на виході з нього в їх концентрації на вході.
Каталітичні нейтралізатори з відновлювальних середовищем використовуються іноді в системах для зменшення викидів оксидів азоту. Відновлення NO з утворенням N2 стає можливим при наявності досить високого вмісту СО в випускних газах.
Каталітичний нейтралізатор з відновлювальних середовищем доцільно застосовувати в комбінації з окислювальним каталітичним нейтралізатором для окислення СН і СО. Додатковий повітря підводиться в такому випадку в окислювальний нейтралізатор, який встановлюється після відновного.
У каталітичному нейтралізаторі з каталізатором з дорогоцінних металів можна зменшити до встановлених норм викиди всіх трьох токсичних газових складових - СН, СО і NOx, але тільки за умови, що склад горючої суміші відрізняється від стехіометричного (при # 945; = 1) не більше ніж на 1%. Такі нейтралізатори носять трикомпонентними. Найкращі результати отримані з платино-родієвим каталізаторами. Сучасні карбюратори і системи упорскування бензину з паливними насосами (інжекторні системи) не забезпечують такого вузького діапазону складу суміші на всіх робочих режимах, тому потрібна спеціальна система регулювання подачі палива. Сьогодні вона перебуває в стадії розробки.
Можливі також комбінації термічного нейтралізатора з каталітичним в двох варіантах. Першим встановлюється каталітичний для нейтралізації, а другим термічний для опалення СН і СО (рис. 18.3).
Мал. 18.3. Комбінований нейтралізатор випускних газів:
Додатковий повітря для окислення СН і СО підводиться в другій нейтралізатор.