В результате процесса сгорания в мотоциклетном двигателе образуются углеводороды (СН), окись углерода (СО) и оксиды азота (NO2). Выбросы CH состоят из сырого, несгоревшего топлива, которое проходит через двигатель. Они указывают на существенные нарушения в сгорании, смесеобразовании или на механическую неисправность. СО - частично сгоревшее топливо, избыток СО указывает на обогащение смеси, вызванное или избытком топлива, или недостатком воздуха. N02 образуется из-за чрезмерного обеднения смеси (недостатка топлива, избытка воздуха) или очень высоких температур двигателя.
Всемирная потребность в снижении количества вредных выбросов отработавших газах привела к развитию систем снижения токсичности выхлопа на автомобилях, обеспечивающих выполнение действующих норм. Хотя эти нормы в различных странах различны, в совокупности они привели к снижению шумов двигателя и выхлопа, а также снижению выбросов системами питания и выпуска. Строгие законодательные акты, ограничивающие уровень вредных выбросов, уже приняты в Калифорнии (США) и Швейцарии, а мотоциклы, предназначенные для этих регионов, оснащаются системами снижения токсичности выхлопа. С 2006 года обязательное ограничение выбросов мотоциклов, объем двигателя которых превышает 150 куб.см., касается государств - членов Европейского Сообщества.
Снижение шума выпуска было достигнуто за счет улучшения конструкции глушителя, а шума двигателя - за счет использования жидкостного охлаждения и виброизоляционных материалов. Снижение выбросов вредных испарений обеспечивается использованием систем, предотвращающих попадание в атмосферу кратерных газов и несгоревшего топлива (из дренажного отверстия топливного бака). Выбросы отработавших газов снижаются благодаря тщательному управлению подачей топлива, обеспечиваемому системой впрыска топлива, системам вторичного воздуха (рециркуляции воздуха), улучшающих догорание отработавших газов, и каталитическим нейтрализаторам.
Системы снижения токсичности картерных газов[]
При работе двигателя его детали, которые двигаются возвратно-поступательно, заставляют воздух в картере перемещаться, так что давление внутри двигателя постоянно изменяется. Из этого следует, что двигателю необходим какой-нибудь сапун или вентиляция. Кроме того, газы прорываются при сгорании по кольцевым уплотнениям из камеры сгорания в картер.
Система вентиляции картера
На четырехтактных двигателях для предотвращения попадания в атмосферу воздуха, находящегося в картере, сильно загрязненного маслом и определенным количеством несгоревшего топлива, прорвавшегося по поршням, делается следующее. Воздух отводится в корпус воздушного фильтра при помощи шланга, который называют "шлангом вентиляции картера"
Обычно перед шлангом вентиляции в картере располагается камера с маслоотбойником, улавливающим большие частицы масла, которые затем отводятся обратно в поддон. Воздух, прошедший через нее, все еще тщательно перемешан с масляным "туманом*. Он направляется в маслоотделитель (располагающийся либо перед корпусом воздушного фильтра, либо внутри него), в котором масло отделяется и направляется в сливной бак или в закрытую дренажную трубку (которую периодически необходимо опорожнять). Тем временем, оставшийся воздух и "масляный туман" заново попадают в корпус воздушного фильтра, а затем в двигатель вместе со свежим воздухом, где сгорают на такте рабочего хода.
Система снижения токсичности испарений топлива (EVAP)[]
Система EVAP, применяющаяся на мотоцикле Suzuki GXR-R750
Эта система, носящая название "EVAP", предотвращает попадание паров топлива из бака в атмосферу, поглощая их в заполненной древесным углем емкости. Согласно законодательству, начиная с 1984 года, в Калифорнии (США) система устанавливается на все мотоциклы, она также используется в Швейцарии. На мотоциклах без системы EVAP вентиляция бака осуществляется в атмосферу через сапун в крышке заливной горловины или через вентиляционный шланг.
При неработающем двигателе пары топлива из бака направляются через клапан опрокидывания в емкость, где они поглощаются и хранятся во время стоянки мотоцикла. При запуске двигателя разрежение во впускном трубопроводе открывает распределительный клапан очистки, и тогда пары, хранящиеся в емкости, подаются в карбюратор и сгорают на такте рабочего хода.
Клапан опрокидывания закрывает и предотвращает любую утечку топлива через него в случае опрокидывания мотоцикла. В крышке заливной горловины есть обратный клапан, который пропускает воздух в бак по мере уменьшения объема топлива, но предотвращает любые протечки паров топлива наружу. В некоторых системах всевозможные испарения из карбюратора также отводятся в емкость через двухходовой клапан, допускающий прохождение пара от карбюраторов в емкость (при неработающем двигателе) и позволяющий пару протекать обратно (при работающем двигателе).
Система снижения токсичности отработавших газов[]
Системы подачи воздуха (PAIR)[]
Система PAIR
Система подачи воздуха, которая часто называется "PAIR" (pulse secondary air), снижает количество несгоревших углеводородов, отводимых с отработавшими газами. В ней используются пульсации отработавших газов для подсоса свежего воздуха в выпускные каналы, где он перемешивается с нагретыми выхлопными газами.
Дополнительный кислород способствует продолжению сгорания (догоранию), позволяющему выгореть несгоревшим углеводородам, таким образом снижая токсичность выбросов. Лепестковые клапана управляют расходом воздуха, поступающего через каналы, открываясь при наличии разрежения и предотвращая протечку отработавших газов при наличии избыточного давления. Отсечной воздушный клапан перекрывает подачу воздуха при торможении двигателем, тем самым предотвращая обратные вспышки.
Каталитические нейтрализаторы[]
Пример каталитического нейтрализатора
Ограниченное использование каталитических нейтрализаторов на мотоциклах было связано с отсутствием моделей с системой впрыска топлива. Эта система очень важна в случае применения катализатора, поскольку он работает эффективно только при строго определенных условиях, которые карбюраторы не могут обеспечить. Существуют примеры использования каталитических нейтрализаторов на моделях с карбюраторными двигателями. Эти системы обычно оборудуются отсечными топливными клапанами, которые предохраняют каталитический нейтрализатор от повреждения, связанного с попаданием в камеру сгорания переобогащенной смеси. Катализатор - это вещество, которое инициирует химическую реакцию между другими элементами, но само непосредственно в реакции не участвует. Преимущество этого в том. что при работе катализатор не расходуется и свойства его не меняются, так что он продолжает работать, несмотря на все, вокруг него происходящее. Сам по себе каталитический нейтрализатор необслуживаемый, но он очень хрупкий и может быть поврежден при неисправности системы выпуска; также он может быть поврежден при использовании этилированного бензина или неправильной топливовоздушной смеси.
Каталитический нейтрализатор - это "пористая" структура, которая устанавливается в систему выпуска перед глушителем шума. Она содержит катализаторы - обычно платину, палладий и радий, которые используются отдельно или в соединениях, - для осуществления химических реакций вредных выбросов в отработавших газах, по мере их прохождения по выпускной системе. Они преобразуют СН, СО и N02 в безопасный водяной пар, двуокись углерода и кислород. Пористая структура увеличивает поверхность для обеспечения реагирования всех вредных выбросов с соответствующим (ми) катализатором(ами), но при этом не увеличивает сопротивление потоку. Расположение каталитического нейтрализатора в выпускной системе обусловлено условиями работы, поскольку он может функционировать в пределах заданного температурного интервала.
Каталитический нейтрализатор может нормально функционировать только на неэтилированном бензине. Это связано с тем, что продукты сгорания этилированного бензина содержат трудноудаляемые отложения, которые ухудшают доступ отработавших газов к катализатору.