Есть три главных источника, вызывающих проблемы токсичности выхлопа в автомобиле: выбросы отработавших газов, испарения из картера двигателя и испарения из топливного бака.
Системы понижения токсичности выхлопа (Emission Control Systems) использовались с начала 1960-х годов.
В 1961г. была разработана система положительной вентиляции картера (Positive Crankcase Ventilation (PCV)), при которой в автомобилях и легких грузовых автомобилях, проданных в Калифорнии, испарения картера двигателя дозировались назад к впускному коллектору.
В 1966г. система управления клапанами инжекции воздуха (Air Injection Reaction (AIR)) была встроена в автомобили и легкие грузовые автомобили, проданные в Калифорнии.
Другие системы, включая систему сгорания, которой управляют (Controlled Combustion System (CCS)) были развиты и использовались в промышленном масштабе c 1968 года.
Выделения топливных паров начали контролироваться с введением систем понижения токсичности испарений из бензобака. Эти системы начали устанавливаться с 1970 года на автомобили, проданные в Калифорнии.
Система рециркуляции отработанных газов (Exhaust Gas Recirculation (EGR)), использовалась интенсивно на моделях автомобилей с 1973 года, когда федеральные стандарты США для окисей азота вступили в силу. Эти системы были необходимы для снижения выброса окидов азота (NOx).
Каталитический конвертер обеспечил окисление угарного газа и углеводородные выбросы в выхлопе двигателей. Начиная с 1975 года выпуска, большинство легковых автомобилей США и легких грузовых автомобилей были оборудованы конвертерами.
Выхлоп автомобильных бензиновых двигателей содержит три существенных загрязнителя воздуха: угарный газ, углеводороды и окиси азота:
Во время процесса сгорания некоторое количество газов пробивается через поршневые кольца в картер двигателя.
Эти газы состоят в значительной степени из несожженного топлива (углеводороды). Утечка газов, названная "прорывом газов", происходит из-за очень высокого давления в камерах сгорания.
Картерные газы должны быть удалены от картера быстро, иначе они загрязнят и окислят моторное масло. Они могут также сформировать осадок, который может затронуть рабочие характеристики двигателя и повредить детали двигателя. Вентиляционные системы производят очистку картера от этих испарений.
Третий источник выделений от автомобилей - испарение бензина. Это происходит, не только когда топливный бак заполнен, но в других случаях, даже когда автомобиль не находится в заведенном состоянии.
В течение последующих лет, поскольку инструкции и требования изменились, системы эмиссии были развиты, изменены и использовались в различных комбинациях, чтобы соответствовать изменяющимся стандартам в течение каждого нового модельного года. Эти системы описаны в руководствах по ремонту и эксплуатации автомобилей.
Углеводороды (HC) | Угарный газ (CO) | Оксиды азота (NOx) | ||||
Год выпуска |
Калифорн. | Федер. | Калифорн. | Федер. | Калифорн. | Федер. |
1960 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995-2000 |
— 0.41 0.41 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.41 0.41 0.41 0.41 — |
10.6 1.5 1.5 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 |
— 9.0 9.0 9.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 3.4 |
84.0 15.0 15.0 7.0 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 |
— 1.5 1.5 1.0 0.7 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 |
4.1 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 |
До 1960 года – контроль отсутствовал |
Опционная таблица контроля за эмиссией автомобиля содержит важные спецификации эмиссии.
Вверху слева - информация выброса отработавших газов, которая идентифицирует модельный год, производственное подразделение двигателя, объем двигателя, класс транспортного средства и типе управления топливом двигателя.
Кроме того, есть иллюстрированный компонент эмиссии и вакуумная схема двигателя.
Этот лейбл расположен в отсеке двигателя каждого транспортного средства.
Чрезмерные выбросы | Объяснение | Возможные причины |
Углеводороды (HC) | Чрезмерные углеводороды вызваны несгоревшей полностью воздушно-топливной смесью. | • Двигатель не в нормальной рабочей температуре. • Разъединенные, закупоренные, поврежденные вакуумные шланги. • Вакуумные утечки. • Богатая смесь х/хода. • Поврежденные: свечи зажигания, провода или крышка трамблера. • Свинцовое «отравление» каталитического конвертера. • Включенный или недействующий инжектор. • Недействующий каталитический конвертер. |
Угарный газ (CO) | Чрезмерные выделения угарного газа происходят из-за переобогащенной смеси. | • Двигатель не в нормальной рабочей температуре. • Неправильная смесь х/хода. • Неотрегулированная воздушная заслонка. • Заклинил клапан PCV или закупорен шланг PCV. • Свинцовое «отравление» каталитического конвертера. • Просачивающиеся топливные подводы или прокладки. • Избыточное давление топлива. • Просачивающиеся инжекторы. • Износ инжекторов. • Засоренный фильтрующий элемент воздушного фильтра. • Постоянно включенный или нерабочий инжектор. • Нерабочий каталитический конвертер. |
Оксиды Азота (NOx) | Чрезмерные выбросы окиси азота происходят из-за высоких температур в камере сгорания. | • Неисправность (утечка) в вакуумных шлангах. • Неправильная работа системы EGR. • Неисправный клапан EGR. • Закупорены каналы EGR. • Недействующий термостат воздушного фильтра. • Неисправный каталитический конвертер. |
Чрезмерные выделения углеводородов и угарного газа связаны с чрезвычайно богатым воздушно-топливной смеси. Богатая воздушно-топливная смесь увеличивает выделения CO, но если смесь будет слишком богата, то она не будет сгорать полностью. Это несожженное топливо способствует высоким углеводородным выделениям. |