Снизить токсичность отработавших газов можно двумя методами - нейтрализуя их в системе выпуска и создав условия для образования меньших количеств токсичных веществ в газах. В системах снижения токсичности отработавших газов автомобилей, оборудованных карбюраторами ДААЗ-21053-62 или ДААЗ-21083-62, применяются оба метода. Система представляет собой комплекс устройств и автономно работающих, и управляемых электронным блоком.

Рис. 21. Система снижения токсичности отработавших газов: 1 - датчик разрежения; 2,3- термовакуумные клапаны; 4 - терморегулятор; 5 - актюатор главной дозирующей системы; 6 - актюатор системы холостого хода; 7 - штуцер отвода паров топлива из поплавковой камеры; 8 - пусковое устройство; 9 - термоклапан; 10 - буферная емкость; 11 - впускной трубопровод; 12 - выпускной коллектор; 13 - каталитический нейтрализатор отработавших газов; 14 - кислородный датчик; 15 - штуцер продувки адсорбера системы улавливания паров топлива; 16 - соединительный трубопровод рециркуляции отработавших газов; 17 - клапан рециркуляции отработавших газов; А - магистраль подключения вакуумного корректора распределителя зажигания; Б - магистраль управления клапаном продувки адсорбера; В - магистраль управления клапаном адсорбера для отбора испарений из поплавковой камеры; Г - магистраль подключения к системе охлаждения двигателя.

Она содержит: терморегулятор 4 воздуха (рис. 21), поступающего в карбюратор; устройства управления составом горючей смеси в виде актюаторов 5 и 6, управляемых электронным блоком (на рисунке не показан); полуавтоматическое пусковое устройство 8; клапан 17 рециркуляции отработавших газов; каталитический нейтрализатор 13 отработавших газов; датчики и управляющие клапаны, соединенные с остальными элементами системы вакуумными шлангами и электрическими проводами.

Каталитический нейтрализатор 13 предназначен для очистки отработавших газов в системе выпуска автомобиля. Он представляет собой химический реактор с катализатором, содержащим благородные металлы (платину, палладий, родий). Нейтрализатор окисляет (дожигает) продукты неполного сгорания топлива - углеводороды (СН) и окись углерода (СО), а также восстанавливает чрезвычайно токсичные оксиды азота (NO), разлагая их на безвредные исходные составляющие. Каталитические нейтрализаторы, в которых одновременно идут обе химические реакции, называют бифункциональными.

Чтобы обеспечить полноценную работу бифункционального каталитического нейтрализатора, карбюратор должен приготавливать горючую смесь строго стехиометрического состава (а=1). Малейшие отклонения от этого состава приведут к снижению восстановительной или окислительной функции нейтрализатора, что увеличит выброс либо NO либо СО и СН. Для более точного управления составом горючей смеси в системе холостого хода и главной дозирующей системе карбюратора установлены актюаторы 5 и б. Их работа описана в разделе "Главная дозирующая система". Стехиометрический состав горючей смеси, поддерживаемый блоком управления с помощью актюаторов по сигналам кислородного датчика 14, неоптимален для устойчивой работы непрогретого двигателя. Поэтому при температуре двигателя ниже 40 С управление актюаторами по сигналам кислородного датчика блокируется с помощью датчика разрежения 1. Датчик представляет собой выключатель, управляемый разрежением во впускном трубопроводе. Разрежение передается к датчику по вакуумной магистрали. В ней находится термовакуумный клапан 2, установленный на шланге подвода жидкости к блоку подогрева карбюратора. Один вывод датчика соединен с "массой", другой - с контактом № 6 колодки блока управления, на который постоянно подается напряжение +12 В от бортовой электросети автомобиля. При наличии разрежения в вакуумной магистрали контакты датчика замкнуты, при отсутствии - разомкнуты.

Если температура охлаждающей жидкости ниже 40 С, термовакуумный клапан 2 закрыт и разрежение к датчику 1 не поступает. Контакты датчика разомкнуты, и на контакте № 6 блока управления сохраняется напряжение +12 В - блок отключает управление актюаторами по сигналам кислородного датчика. При этом актюаторы работают в постоянном режиме со скважностью 50% (время нахождения клапана в открытом и закрытом состояниях одинаково), обеспечивая работу непрогретого двигателя на несколько обогащенной горючей смеси. По мере прогрева двигателя термовакуумный клапан начинает открываться, разрежение подается на датчик 1, его контакты замыкаются, и контакт № 6 блока управления соединяется с "массой". При падении напряжения на этом контакте до нуля ЭБУ начинает регулировать состав смеси.

При закрытой дросельной заслонке электронный блок управляет только актюатором 6 системы холостого хода. На актюаторе 5 главной дозирующей системы сохраняется скважность 50%.

При переходе двигателя из режима холостого хода на нагрузочный и при частоте вращения коленчатого вала более 1100 мин ЭБУ включает управление и вторым актюатором.

На режиме максимальной мощности с полностью открытыми дроссельными заслонками разрежение во впускном тракте падает, контакты датчика разрежения размыкаются, ЭБУ прекращает управление составом смеси по сигналам кислородного датчика и на обоих актюаторах устанавливается скважность 50%. В этом режиме, несмотря на неизбежное снижение эффективности работы каталитического нейтрализатора, карбюратор обеспечивает обогащенный (мощностный) состав горючей смеси.

При частоте вращения коленчатого вала свыше 4000 мин., функции управления составом смеси отключаются независимо от положения дроссельной заслонки и степени разрежения ео впускном трубопроводе.

На состав горючей смеси и, следовательно, на уровень токсичности отработавших гаэов большое влияние оказывает температура воздуха, подаваемого в карбюратор. Оптимальный диапазон температуры +25... +35 С обеспечивает терморегулятор 4, установленный во впускном патрубке воздушного фильтра. Его термосиловой элемент аналогичен элементу термостата системы охлаждения двигателя и соединен регулируемым по длине штоком с заслонкой, переключающей направления потоков холодного и подогретого от выпускного коллектора воздуха. При температуре поступающего воздуха +25 С заслонка перекрывает доступ подогретого воздуха, при снижении до +10 С - подача возобновляется. Благодаря плавному изменению положения заслонки температура воздуха поддерживается в оптимальных пределах.

Полуавтоматическое двухступенчатое пусковое устройство 8, работа которого рассмотрена в разделе "Система пуска и прогрева холодного двигателя", обеспечивает снижение количества выброшенных в атмосферу с отработавшими газами токсичных веществ на режимах пуска холодного двигателя и его прогрева.

Для уменьшения выброса в атмосферу окислов (оксидов) азота служит устройство рециркуляции отработавших газов, т.е. возврата их части обратно в двигатель. В современных двигателях для большей эффективности сгорания топлива и, следовательно, повышения мощности и топливной экономичности значения давления и температуры в камерах сгорания очень высоки. И чем они выше, тем больше содержание окислов азота в отработавших газах. Часть отработавших газов, которую возвращают во впускной трубопровод двигателя, разбавляет горючую Смесь. Таким образом процесс сгорания замедляется, температура и давление в цилиндрах снижаются - количество образующихся окислов азота уменьшается.

Основным элементом устройства служит клапан 17 рециркуляции. Он установлен непосредственно на впускном трубопроводе 11 и перекрывает трубопровод 16, связывающий выпускной коллектор с впускным трубопроводом 11. Клапаном управляет диафрагменный вакуумный механизм, который соединен трубопроводом с главным воздушным каналом первичной камеры карбюратора.

Управляющее разрежение отбирается из отверстия, расположенного выше кромки закрытой дроссельной заслонки. Поэтому отработавшие газы поступают в цилиндры двигателя только при частично открытой заслонке, когда во впускной системе создается разрежение. В некоторых модификациях карбюраторов семейства 2108 есть два расположенных одно над другим отверстия для отбора разрежения. Такая конструкция позволяет предотвратить резкое увеличение количества поступающих отработавших газов, замедлив рост разрежения в диафрагменном механизме клапана рециркуляции в начале открытия дроссельной заслонки первичной камеры и исключив возможный провал в работе двигателя в этот момент.

Отработавшие газы не поступают в двигатель при полностью открытой заслонке (режим максимальной мощности), когда разрежение практически отсутствует и клапан рециркуляции закрыт, а также на режиме холостого хода, когда отверстие их отбора находится выше кромки закрытой дроссельной заслонки.

Чтобы отработавшие газы не ухудшали работу непрогретого двигателя, в управляющей магистрали установлен термовакуумный клапан 3, устройство и принцип действия которого аналогичны клапану 2. Через термовакуумный клапан происходит доступ управляющего разрежения к клапану рециркуляции только после повышения температуры охлаждающей жидкости двигателя до 40 С.

Испарения из топливной системы представляют собой еще один источник загрязнения окружающей среды. Поэтому пары топлива из поплавковой камеры карбюратора отводятся через штуцер 7 в систему улавливания.