В области малых нагрузок (дроссель открыт до 25%) количество горючей смеси очень мало, зажигание весьма затруднено, поэтому для нормальных условий работы двигателя используют обогащенную смесь. В результате отработавшие газы имеют повышенное содержание токсичных веществ. При работе двигателя на средних нагрузках (открытие дросселя от 25 до 55%) в цилиндры поступает обедненная смесь, соответствующая наиболее экономичной работе двигателя.
При этом содержание токсичных компонентов в отработавших газах минимальное и по сравнению с обогащенной смесью уменьшается в несколько раз. При работе двигателя в областях, близких к полным нагрузкам, и на полных нагрузках в цилиндры двигателя подается обогащенная смесь в результате включения дополнительного устройства карбюратора - экономайзера, что приводит к резкому увеличению содержания токсичных компонентов в отработавших газах. У дизельных двигателей увеличение нагрузки ухудшает смесеобразование и сгорание, поэтому повышаются выброс оксида углерода и дымность отработавших газов. Влияние температурного фактора является определяющим в процессе образования оксидов азота в области малых и сред, них нагрузок и лишь при больших цикловых подачах топлива рост выхода оксидов азота замедляется вследствие появления в камере сгорания значительных объемов, в которых практически отсутствует свободный кислород.
Частота вращения коленчатого вала двигателя оказывает непосредственное влияние на условия прохождения заряда через систему пуска и на завихрение его в цилиндре, а тем самым на условия испарения топлива и смесеобразования. Это относится в равной мере как к карбюраторным, так и к дизельным двигателям. Состав смеси изменяется в зависимости от нагрузочной характеристики двигателя: незначительно при частичных нагрузках и весьма сильно при максимальных нагрузках. Следует обратить внимание на изменение концентрации NOx, которая достигает максимального значения при частотах вращения коленчатого вала двигателя, составляющих 65-75 % от максимальных. Влияние частоты вращения на выброс оксида углерода и углеводородов значительно меньше. С увеличением частоты вращения снижается только концентрация оксида углерода (на внешней характеристике при полной нагрузке), что в значительной степени связано с изменением состава смеси.
Увеличение частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя по 2000 мин 1 приводит к снижению дымности отработавших газов вследствие улучшения смесеобразования, однако при частоте вращения, большей 2000 МИнг дымность снова несколько возрастает, что объясняется преобладающим влиянием уменьшения времени сгорания топлива.
Образование основных токсичных компонентов отработавших газов в дизельных двигателях зависит от частоты вращения в меньшей степени, чем в карбюраторных. В дизельных двигателях дымность на низких скоростных режимах возрастает в 1,5-2 раза по сравнению с номинальным режимом. Это объясняется тем, что при уменьшении частоты вращения ухудшается смешивание топлива с воздухом и сажа, образующаяся в зонах камеры с переобогащенной смесью, оказывается в зонах с избытком кислорода слишком поздно, не успевая там окисляться. Нагрузка и частота вращения коленчатого вала зависят от ряда факторов: скорости движения автомобиля, дорожных условий, качества вождения, интенсивности движения и т.д. Автомобили, движущиеся с постоянной скоростью, выделяют меньше токсичных веществ. Поэтому разработка наиболее оптимальных режимов движения транспортных средств с целью снижения расхода топлива и уменьшения выбросов токсичных веществ должна быть направлена прежде всего на улучшение работы двигателя на холостом ходу, режимах ускорения и замедления.
