Методы воздействия на рабочий процесс (часть 46) |
Токсичность двигателей внутреннего сгорания |
Указанные выше свойства метанола и предопределяют особенности его использования как топлива для двигателей. Метанол может применяться в смеси с бензином (концентрация метанола до 10—20%» в бензине) или в чистом виде. В первом случае токсические характеристики двигателя по основным компонентам изменяются несущественно. При сравнительных испытаниях 14 автомобилей, работающих на бензине и смеси его с 10% метанола по федеральному ездовому циклу США, было установлено, что использование смеси бензина с метанолом уменьшило в среднем выделение СО на 38%, NOx— на 8%, а также увеличило выделение СН на 1%. Поэтому необходимо применять практически те же меры для уменьшения токсичности, что и для бензиновых двигателей. Одной из серьезных проблем при использовании смесей метанола и бензина является их расслоение при низких температурах, особенно при попадании воды. При высоких температурах смеси бензина с метанолом имеют большую, чем бензин, склонность к образованию паровых пробок. В случае применения метанола в качестве топлива он может быть использован также в смеси с водой. Испытания на одноцилиндровом двигателе CFR, у карбюратора которого был изменен диаметр диффузора для работы на метаноле или его смесях с водой (до 20%), показали, что существенно уменьшается выделение NOв зоне обедненной смеси (рис. 97) при работе на метаноле с добавкой 20% воды. В зоне богатой смеси разница невелика, так как в этом случае процесс образования NOxконтролируется главным образом изменением концентрации кислорода в продуктах сгорания (а не максимальной температуры). Вследствие более широких пределов воспламеняемости метаноло-воздушных смесей по сравнению с бензином можно существенно снизить выделение NOxпри работе на обедненной смеси. Это также позволит обеспечить минимальный уровень концентраций СО и СН. Указывается, что, возможно потребуется применять специальные меры при удалении из отработавших газов несгоревшего метанола и продуктов его частичного окисления. Следует отметить, что при работе на метаноле или его смесях с водой несколько улучшается топливная экономичность двигателя. Водород. Основные свойства водорода как топлива для двигателей внутреннего сгорания приведены в табл. 23. Он обладает рядом преимуществ по сравнению с углеводородными топливами. ^Концентрационные пределы воспламеняемости водорода значительно шире, он хорошо смешивается с воздухом, для его воспламенения требуется малая энергия. В качестве окислителя для сжигания водорода в двигателях внутреннего сгорания может применяться кислород или воздух. В первом случае единственным продуктом сгорания является вода, во втором — вода и окислы азота. Необходимо отметить, что в отработавших газах двигателей будут содержаться также в небольших количествах продукты сгорания смазочного масла'(СО, СН). Из-за высокой температуры самовоспламенения водорода его используют в двигателях с искровым зажиганием. |