Непрерывно растущее число автомобилей Форд, эксплуатируемых на улицах больших городов, приводит к постоянному увеличению количества токсичных веществ, выбрасываемых в атмосферу с отработавшими газами автомобильных двигателей. Анализ состава отработавших газов показывает, что наиболее важными токсичными составляющим являются окись углерода, углеводороды и окислы азота. Количество выбрасываемых токсичных продуктов зависит от конструкции двигателя, его технического состояния и от режима работы двигателя.
Уровень выделения токсичных продуктов автомобилями в настоящее время ограничивается в законодательном порядке, причем в разных странах установлены разные методы испытаний и утверждены соответствующие этим методам различные нормы.
С 1970 г. в СССР введен ГОСТ 16533—70, ограничивающий содержание окиси углерода в отработавших газах автомобильных двигателей на двух режимах — малых оборотах холостого хода и на холостом ходу при частоте вращения, равной 0,6 от номиналыной. ГОСТом разрешается на первом из режимов содержание окиси углерода не более 4,5%, а на втором — не более 2%.
Законодательные ограничения, действующие в Западной Европе, носят название «Правило № 15 ЕЭК ООН». Они предусматривают испытание автомобиля на барабанном стенде по специальной программе, воспроизводящей сочетание нагрузок и скоростей автомобиля, типичное для движения в городских условиях. Нормами ограничено выделение окиси углерода и углеводородов за цикл испытаний, эквивалентный четырем километрам пробега автомобиля. Аналогичная методика, но с несколько иной программой применяется в США.
Американские нормы ограничивают также выделение окиси углерода, углеводородов и, начиная с 1974 г., — окиси азота за цикл испытаний. Нормы США значительно жестче европейских и изменяются по годам в сторону дальнейшего ужесточения. Введение ограничительного законодательства резко активизировало работы, направленные на исследование путей снижения токсичности отработавших газов. Был проведен комплекс исследований, показавший возможность значительного уменьшения токсичности за счет совершенствования системы питания н в первую очередь за счет повышения точности дозирования.
Решение этой задачи привело к созданию «малотоксичных» карбюраторов, отличающихся повышенной точностью дозирования топлива и большим набором элементов, осуществляющих программирование топливоподачи на всех режимах работы двигателя. Такие карбюраторы, позволяя получить необходимый уровень токсичности, оказались значительно более сложными и дорогими, чем прежние модели. Это создало предпосылки для значительно более широкого применения аппаратуры впрыска, которая может обеспечить весьма точное дозирование топлива по заданной программе при стоимости, все более приближающейся к стоимости сложных малотоксичных карбюраторов. Современные системы впрыска позволяют легко уложиться в европейские нормы, но требования перспективных норм США потребуют, по-видимому, применения кроме того специальных мероприятий — введения рециркуляции и применения дожигателей отработавших газов.
Отечественные двигатели с впрыском топлива при правильной регулировке легко укладываются в нормы ГОСТа. Если необходима доводка по европейским нормам, то при подборе регулировок аппаратуры следует учитывать, что в процессе испытаний по ездовому циклу значительную часть времени двигатель работает на холостом ходу и на малых нагрузках, поэтому состав отработавших газов на этих режимах может существенно повлиять на общий результат испытаний.
При изменении цикловой подачи и, следовательно, состава смеси можно в широких пределах изменять содержание окиси углерода. Одновременно меняется и количество углеводородов, причем при попытках получить близкое к нулю содержание окиси углерода может резко увеличиться выделение несгоревших углеводородов. Регулировки аппаратуры на полных нагрузках вообще не влияют на результат испытаний по европейскому циклу, так как мощностные режимы не входят в программу испытаний.
После подбора настройки аппаратуры на двигателе она уточняется непосредственна на автомобиле, установленном на барабанном стенде. В качестве примера можно указать, что европейские нормы разрешают для автомобиля класса ГАЗ-24 выделение около 50 г окиси углерода и 3,5 г углеводородов на 1 км испытательного цикла. В процессе доводки автомобиля с двигателем ГАЗ-24ЭИ на барабанном стенде по европейскому циклу выделение окиси углерода составляло 7,5 г, а углеводородов — 2 г на километр. При такой настройке, очевидно, автомобиль вполне укладывается в нормы «Правила № 15 ЕЭК ООН».
Проведение доводочных работ должно начинаться с полной проверки системы зажигания и с уточнения выставленного при испытаниях угла зажигания. Небольшое отклонение угла опережения от оптимального может существенно ухудшить результат испытаний.
В заключение в таблице приведены действующие и перспективные нормы на содержание токсичных веществ в отработавших газах по Федеральным стандартам США.
Очевидно, что перспективные нормы 1975 г. и последующих лет не могут быть удовлетворены применением только аппаратуры впрыска без использования иных эффективных мер снижения токсичности отработавших газов.
