عوامل موثر بر غلظت اکسیدهای ازت موتورهای احتراق جرقه ای
بخوبی معلوم شده است که گازهای خروجی از موتورهای احتراق داخلی شامل مقادیر کوچکی از اکسیدهای ازت می باشند.اولیای امور آلودگی ها با این واقعیت مواجه هستند، زیرا باور شده است که این ترکیبات تا اندازه ای مسئول آلودگی هوای لوس آنجلس می باشند.هرچند اکسیدهای ازت از منابع مختلفی می آیند، اتومبیل ها در تولید اکسیدهای ازت اهمیت زیادی دارند.بر پایه چنین گزارشاتی، اولیای امور آلودگی هوا جهت کاهش اکسیدهای ازت اتومبیل ها دست به کار شده و راهکارهایی را ارائه داده اند.برای آگاهی از مشکلات چنین کنترل هایی، متن زیر می تواند کمک کننده باشد.

هنسن و اگرتون، آرنولدی و اسپیند، ولف و استیونس در باره تشکیل اکسیدهای ازت در گازهای خروجی از موتورهای احتراق داخلی مطالعاتی انجام داده اند.هنسن و اگرتون بطور قاطع نشان دادند که اکسیدهای ازت در طی فرآیند احتراق تولید می شوند و تنها در تخلیه جرقه ای،همانطور که قبلا فکر می شد، تولید نمی شوند.آرنولدی و اسپیند، ولف و استیونس در باره اثرات بعضی از موتورهای متفاوت مطالعه کرده اند.با این حال، این مطالعات مورد استفاده طراحی موتورهای منطبق بر استانداردهای مدرن حرکتی قرار نگرفتند.از سویی چنین مطالعاتی برای موتورهای مختلف و در گستره وسیعی انجام نشد تا باور مطلوبی را برای مشکلات آلودگی هوا ایجاد نماید.
تجهیزات تجربی
موتورهای احتراق جرقه ای تک سیلندر این بررسی از موتور اتومبیل های شخصی الگو گرفته است.طرح محفظه احتراق خیلی شبیه موتور الگو بود و بسیاری از قسمت ها، از جمله پیستون ها و شیرآلات، بخش های تولیدی بودند.یک نقشه شماتیک موتور به همراه تجهیزات مربوطه مورد استفاده در کنترل و اندازه گیری متغیرهای بهره برداری در تصویر یک آمده است.فشار هوای چندگانه توسط سیستم تامین اریفیس جریان بحرانی تنظیم شد.هیترهای الکتریکی توسط درجه حرارت هوای کاربوراتور و درجه حرارت اختلاط کنترل گردید.کاربوراتور، نوع خودرویی محفظه منفرد، چندگانه شد، بطوری که جریان سوخت و در نتیجه نسبت هوا به سوخت بتواند براحتی متغیر گردد.زمان جرقه با استفاده از یک توزیع کننده متعارف بطور دستی تنظیم گردید.نسبت تراکم با تغییر فشارهای سیلندر متغیر شد.
به فاصله تقریبا 12 اینچ از موتور، یک پورت نمونه برداری در داخل خط اگزوز(خروجی) شیرگذاری گردید.پورت دو خروجی داشت:یکی به آنالیز کننده اورست وصل شد و دیگری برای جمع آوری نمونه های انتخابی اختصاص یافت.آنالیزهای اورست بیشتر برای اندازه گیری میزان جریان هوا و سوخت و تعیین نسبت هوا به سوخت مورد استفاده قرار گرفت.
رویه
متغیرهای موتوری زیر مطالعه شدند:
نسبت هوا به سوخت
زمان جرقه
فشار هوای چندگانه
سرعت موتور
نسبت تراکم
ترکیب این متغیرها در بررسی انجام شده در جدول یک نشان داده شده است و بر طراحی عمومی آزمون دلالت می کند.هر X جدول یک، یک سری تست را معرفی می کند که در آن ها سرعت موتور، زمان جرقه، فشار هوای چندگانه ثابت بوده و نسبت هوا به سوخت از 10 تا 20 متغیر می باشد.بیست تا سی تست جداگانه، هر کدام با نسبت هوا به سوخت مختلف و هر کدام با سه آنالیز تکراری اکسیدهای ازت، هر سری آزمایش را تشکیل دادند.درجه حرارت های بهره برداری موتور در جدول 2 نشان داده شده است.
برای تمامی تست ها و برای مواردی که ضربه، مشکل ساز نبود،ایزو اکتان با درجه تجاری مورد استفاده قرار گرفت.برای تعداد کمی از تست ها نیاز به سوخت با کیفیت ضد ضربه ای بالاتر از ایزواکتان،ایزواکتان سرب دار(cc. TEL/gal.3) یا تریپتان، احساس گردید.تست ها در شرایط ضد ضربه با توجه به اکسیدهای ازت پیدا شده در گازهای خروجی هیچ اختلاف معناداری را نشان ندادند.
روش های نمونه برداری و آنالیز
هر چند منوکسید نیتروژن در فرآیند احتراق تولید می شود، دیگر اکسیدهای ازت، به ویژه دی اکسید نیتروژن، ممکن است به سبب واکنش های ثانوی در گاز خروجی دیده شوند.بعد از اینکه نمونه گاز جمع آوری شد ممکن است منوکسید ازت با دیگر اکسیدهای نیتروژن واکنش نماید.

A-هوای فشار بالا F-شیر کنترل سوخت L-فشار هوای چندگانه
B-تنظیم کننده فشار G-هیتر اختلاط M-درجه حرارت هوای کاربوراتور
C-اریفیس جریان بحرانی H-پمپ سوخت N-درجه حرارت اختلاط
Da-مخزن ضربه I-قوطی سوخت O-موتور تک سیلندر
Db-هیتر هوا J-درجه حرارت هوای بالادست P-توان سنج
E-کاربوراتور K-فشار هوای بالادست Q-پورت های نمونه برداری
R-خط خروجی
تصویر یک-موتور تک سیلندر و تجهیزات مربوطه
جدول یک
ترکیب بررسی های متغیر موتوری

جدول دو
درجه حرارت های بهره برداری موتور

بنابراین، برای تعیین کل مقدار منوکسید ازت تولیدی در موتور نیاز است که از روش آنالیزی استفاده شود که مقادیر ترکیبی اکسیدهای ازت، دی اکسید نیتروژن و ترجیحا اکسیدهای بالاتر نیتروژن را بخوبی تعیین مقدار می نماید.روش پی دی اس یا اسید دی سولفونیک فنل که در این بررسی مورد استفاده قرار گرفته است این نیازها را برآورده می سازد.روش پی دی اس تمام اکسیدهای ازت به استثنای منوکسید نیتروژن را اندازه گیری می کند.علاوه بر این، ترکیبات نیتروژن آلی تبدیل شده به نیترات تحت شرایط آزمایش هم با این روش اندازه گیری می گردند.(باور بر این است که منوکسید کربن و ترکیبات ترکیبات نیتروژن آلی در گازهای خروجی وجود ندارند) روش پی دی اس اکسیدهای مجزای نیتروژن را شناسایی نمی کند.متناسبا، نتایج بصورت کل اکسیدهای ازت گزارش شده و در گرف ها بصورت NOX آمده اند.
نمونه های گاز خروجی در بطری های شیشه ای کالیبره شده حدود 500 میلی لیتری جمع آوری شدند.هر بطری شامل 10 میلی لیتر محلول جاذب بود(اسید سولفوریک 0.1 نرمال به اضافه ده قطره پراکسید هیدروژن فراهم شده توسط رقت 10 برابری محلول 30 درصد)این مقدار پراکسید هیدروژن از لحاظ استوکیومتری معادل 15000 پی پی ام منوکسید نیتروژن است.درب هر بطری توسط یک شیر سه راهه درج شده از طریق درپوش لاستیکی بسته شد و در مدت کوتاهی تا آغاز استفاده تا فشار بخار محلول جاذب(20 تا 25 میلی متر جیوه) تخلیه گردید.
نمونه های گاز توسط اتصال بازوی جانبی شیر سه راهه به پورت نمونه برداری با تکه کوتاهی از لوله گذاری لاستیکی جمع آوری شدند و سپس شیر برای پر شدن و محکم شدن مجدد درب بطری سر جای خود قرار گرفت.مراقبت های لازم جهت پاک کردن خط اتصال و شیر صورت پذیرفت.سه نمونه متوالی با یک دقیقه فاصله گرفته شدند.فشار هر بطری با یک مانومتر یو شکل انتها باز و بعد از اینکه گازها تا درجه حرارت اتاق خنک شدند و عموما در دو ساعت بعد از اخذ نمونه ها اندازه گرفته شد.در زمان اندازه گیری فشار،درجه حرارت اتاق و فشار بارومتریک ثبت گردیدند.
بعد از یک شب صبر کردن، محلول جاذب حذف شد و نیترات توسط روش پی دی اس اندازه گیری گردید.وقتی که دوره ایستا به سه روز افزایش یافت جذب اکسیدهای نیتروژن و اکسیداسیون به نیترات بهبودی مقداری حاصل نکرد.با این حال جذب در تمام حالات کمی نبود.به نظر می رسید که غلظت های باقیمانده مستقل از غلظت اولیه و بطور متوسط 20 پی پی ام بودند.این خطای کوچک در گزارش محاسبات نتایج تجربی مورد توجه قرار نگرفت.

تصویر 2-اثر نسبت هوا به سوخت روی اکسیدهای نیتروژن

تصویر 3-اثر زمان جرقه روی اکسیدهای نیتروژن
غلظت اکسیدهای نیتروژن بر حسب پی پی ام و حجم بر پایه خشک تعیین گردید.اندازه نمونه گاز از فشار،حجم و درجه حرارت آن تعیین شد.نتایج آنالیزهای سه گانه متوسط گیری گردید.
آزمایشاتی برای تعیین صحت و قابلیت تکرار روش آزمایش انجام شد.آزمایشات چند گانه اختلاط گاز شامل مقدار دانسته شده منوکسید ازت در نیتروژن در ستون دوم جدول 3 نشان داده شده است.متوسط 9 آنالیز 980 پی پی ام بود که تا حدی کمتر از 1000 پی پی ام گزارش شده توسط تامین کننده می باشد.قابلیت تکرار آنالیزها که توسط ضریب انحراف قضاوت شده است 2.8 درصد می باشد.
4 ستون آخر جدول 3 آنالیزهای چند باره گازهای خروجی از موتور تک سیلندر را نشان می دهد.توجه نمایید که ضرایب انحراف محدوده ای از 4.3 درصد تا 17.7 درصد دارند که بطور قابل ملاحظه ای بیش از آنچه در باره اختلاط گاز دانسته شده است می باشد.این امر بر این نکته دلالت می کند که میزانی از تغییر پذیری در آنالیزهای چند گانه گاز خروجی به سبب نوسانات گاز خروجی است.برای مثال، نوسانات چرخه ای بهره برداری از موتور تا اندازه ای مسئول شناخته شده است.
جدول سه-صحت و قابلیت تکرار روش آنالیتیکی

نتایج
نسبت هوا به سوخت
یک رابطه مشخص بین نسبت هوا به سوخت و غلظت اکسیدهای نیتروژن از طریق آزمایش ها به دست آمد.یک مثال از این رابطه در تصویر شماره 2 نشان داده شده است.باید توجه شود که بالاترین غلظت های تشکیل شده وقتی ملاحظه شد که نسبت هوا به سوخت تا حدی به استوکیومتریک گرایش داشت و انحراف بین بالاترین و پایین ترین غلظت حدود یک صد باره بود.
به خاطر اینکه غلظت اکسیدهای ازت فوق العاده وابسته به نسبت هوا به سوخت است، اثرات دیگر متغیرهای موتوری نمی تواند به درستی تفسیر شود، الا اینکه مقایسه در نسبت های هوا به سوخت تقریبا معلوم صورت گیرد.از آنجا که اثر دیگر متغیرهای موتوری ممکن است با نسبت هوا به سوخت تغییر نماید، تمام اطلاعات بخش های زیر همراه با متغیر تحت مطالعه به عنوان یک پارامتر روی نمودارهای اکسیدهای ازت-نسبت هوا به سوخت معرفی خواهند شد.

تصویر 4-نمودار عرضی زمان جرقه

تصویر 5-تاثیر فشار هوای چندگانه روی اکسیدهای نیتروژن
زمان جرقه
اثر زمان جرقه روی غلظت اکسیدهای ازت وابسته به نسبت هوا به سوخت است.خانواده ای از منحنی ها که این اثر را نشان می دهند در تصویر 3 نشان داده شده اند.در ترکیبات ضعیف، پیشرفت جرقه منجر به افزایش بزرگی در غلظت اکسیدهای ازت می شود، در حالی که در ترکیبات غنی زمان جرقه تاثیر گذار نیست یا اثر کمی دارد.اطلاعات نمودار عرضی تصویر 4 در یک نسبت هوا به سوخت ضعیف و غنی بر وابستگی به نسبت هوا به سوخت تاکید دارد.نکته جالب توجه این است که به مجرد اینکه جرقه به آنسوی قدرت حداکثر، حدود 27 درجه BTC برای شرایط موتوری نشان داده شده در تصویر 3، پیشروی کرد، غلظت اکسیدهای ازت مستمرا افزایش یافت.
آزمایش دیگر نسبت های تراکم اساسا همان اثر زمان جرقه را نشان داد.
فشار هوای چند گانه

تصویر 6-نمودار عرضی فشار هوای چندگانه
با افزایش فشار هوای چندگانه، غلظت اکسیدهای نیتروژن ازدیاد حاصل نمود.همانند زمان جرقه، تاثیر وقتی که نسبت هوا به سوخت یک تا سه نسبت ضعیف تر از استوکیومتریک بود، بیشترین بود و در نسبت های هوا به سوخت غنی کمترین اهمیت را داشت.اطلاعات در تصاویر شماره 5 و 6 نشان داده شده اند.پنج منحنی تصویر شماره پنج مربوط به بهره برداری در فشار هوای چندگانه در 10، 15، 20، 29 و 40 اینچ جیوه می باشد.چهارتای اول این ها خیلی نزدیک به محدوده بارگذاری مواجه شده در سرویس حرکتی(خودرویی) است.بهره برداری در 40 اینچ جیوه شارژ مازاد را شبیه سازی می نماید.
تست های محدود اثر فشار هوای چندگانه را مشابه دیگر نسبت های تراکم نشان داده است.
سرعت موتور
اثر سرعت موتور روی اکسیدهای ازت پیچیده است.در اختلاط های غنی، همچنان که در تصویر شماره 7 نشان داده شده است، غلظت های بالاتر در سرعت های بیشتر موتور دیده شده است، در حالی که در اختلاط های ضعیف عکس این جریان واقعیت دارد.تاثیر سرعت در ناحیه اختلاط ضعیف چشمگیرتر بود.این نتایج، نمودارهای عرضی تصویر 8 در 4 نسبت هوا به سوخت مختلف هستند تا تغییر تاثیر سرعت موتور را نشان دهند.حداکثر غلظت اکسیدهای ازت با سرعت موتور کاهش یافته و از حدود 4500 پی پی ام در 500 دور در دقیقه به 3900 پی پی ام در 3000 دور در دقیقه رسید.
نسبت تراکم
در حالی که دیگر شرایط معادل بودند، غلظت های بالاتر اکسیدهای ازت در نسبت های بالاتر تراکم بدست آمدند.تصاویر 9 تا 12 اطلاعات نسبت های تراکم 6.7، 9.5 و 12 به یک را نشان می دهند.این تست ها در بارگذاری کامل ولی زمان جرقه متفاوت انجام شده اند.در تصویر 11، اطلاعات نشان داده شده در نسبت های تراکم 12 به یک در ضربه سبک تا متوسط به دست آمد.این سری آزمایش کامل نشد، زیرا احتمال می رفت که در نسبت هوا به سوخت ضعیف تر از 15، ضربه کاملا شدید بوده و به موتور آسیب وارد نماید.
نمودارهای عرضی اطلاعات پیشین برای نسبت هوا به سوخت 17 در تصویر 13 نشان داده شده است.افزایش غلظت اکسیدهای نیتروژن با افزایش نسبت تراکم به گونه ای است که با افزایش نسبت تراکم کاهش می یابد.
تعدادی از تست ها در بارگذاری جزیی انجام شدند; فشار هوای چندگانه 15 اینچ جیوه.نتایج در تصویر شماره 14 نشان داده شده است و بیانگر این است که بطور نسبی اثر بارگذاری جزیی روی غلظت اکسیدهای نیتروژن از بارگذاری کامل بیشتر است.این نتیجه گیری از اطلاعات محدود حاصل شده است و لذا فقط احتمالی می باشد.

تصویر 7-اثر سرعت موتور روی اکسیدهای نیتروژن
شرح
آرنولدی اثرات نسبت هوا به سوخت، نسبت تراکم و سرعت موتور را روی غلظت اکسیدهای نیتروژن در موتور پژوهشی سوخت ASTM-CFR بررسی کرد و اساسا همان رویه آزمایشی مورد استفاده در این بررسی را مورد استفاده قرار داد.متاسفانه، او اطلاعاتی از زمان جرقه را گزارش نکرد.اگر ارنولدی در سراسر آزمایشاتش زمان جرقه را ثابت نگه می داشت، نتایج او اساسا با آنچه در این بررسی ها بدست آمده است تطابق می یافت.او گزارش کرد که همان نوع رابطه بین نسبت هوا به سوخت و اکسیدهای نیتروژن، همان افزایش اکسیدهای نیتروژن با نسبت تراکم تحت شرایط اختلاط ضعیف و همان اثر ویژه سرعت موتور را دیده است.تنها اختلاف قابل ملاحظه بین نتایج دو مطالعه این بود که آرنولدی اثر سرعت موتور را کمی بالاتر گزارش کرده است.

تصویر 8-نمودار عرضی سرعت موتور

تصویر 9-اثر نسبت تراکم روی اکسیدهای نیتروژن

تصویر 10-اثر نسبت تراکم روی اکسیدهای نیتروژن
اسپینت، ولف و استیونس اثرات نسبت هوا به سوخت، زمان جرقه، بار گذاری موتور و سرعت موتور را روی غلظت اکسیدهای نیتروژن با استفاده از یک موتور آزمایش گلف دو سیلندر بررسی کردند.هر چند روش آزمایشی آن ها برای اکسیدهای نیتروژن با مال ما فرق داشت، نتایج قابل مقایسه بودند، زیرا هر دو روش اساسا تمام اکسیدهای نیتروژن گازهای خروجی را اندازه گرفتند.با یک استثنا، این بررسی ها اثر متغیرهای موتوری را بر روی اکسیدهای نیتروژن تقریبا معادل همانهایی به دست آورد که ما با آزمایشات خود به آن ها دست یافته بودیم.استثنا زمان جرقه بود.آن ها گزارش دادند که هنگامی که جرقه به آنسوی ست بهینه، حدود 20 درجه BTC تحت شرایطی که آزمایشات آن ها انجام شده بودند، پیشرفت می کند، غلظت اکسیدهای نیتروژن کم می شود.این کاهش در نسبت هوا به سوخت 13 و 16 دیده شد، اما در نسبت 18 به چشم نیامد.در بررسی های ما، پیشرفت جرقه همیشه منجر به غلظت بالاتر اکسیدهای نیتروژن می شد، هر چند این تاثیر در اختلاط های غنی کاملا کوچک بود.

تصویر 11-اثر نسبت تراکم روی اکسیدهای نیتروژن

تصویر 12-اثر نسبت تراکم روی اکسیدهای نیتروژن

تصویر 13-نمودار عرضی نسبت تراکم
غیر ممکن است که آنالیزهای دقیقی از واکنش هایی که منجر به تشکیل اکسیدهای نیتروژن گازهای خروجی از موتور می شوند قابل ارائه باشد.هر چند، توضیح اثر متغیرهای موتوری به صورت کمی با مد نظر قرار دادن اینکه هر متغیر چطور روی زمان، درجه حرارت و غلظت واکنشگرهای واکنش زیر اثر می کند محتمل به نظر می رسد:
ازت & اکسیژن، منوکسید ازت را تولید می کنند.
ثابت تعادل این رابطه با افزایش درجه حرارت زیاد می شود.غلظت نیتروژن در گازهای احتراق خیلی کم تغییر می کند و برای تمام کارهای عملی فقط تغییرات غلظت اکسیژن می باید مد نظر قرار گیرد.
از نقطه نظر تئوری، واضح است که نسبت هوا به سوخت بحرانی ترین متغیر موتوری است، زیرا که به مقدار زیادی روی غلظت اکسیژن و درجه حرارت گازهای احتراق اثر می گذارد.از لحاظ عملی، به نظر می رسد که غلظت اکسیژن عامل کنترل کننده ناحیه اختلاط غنی باشد، زیرا هر کدام از متغیرهای موتوری روی درجه حرارت موثر است، اما ترکیب گاز از نظر ماده ای غلظت اکسیدهای نیتروژن تحت شرایط اختلاط غنی را تغییر نمی دهد.تصویر 15 نشان می دهد که چطور درجه حرارت احتراق چرخه پیک و غلظت اکسیژن ممکن است با نسبت هوا به سوخت تغییر نماید.در حالی که ،همانطور که در منحنی تصویر شماره 15 دیده می شود، درجه حرارت احتراق علاوه بر نسبت هوا به سوخت وابسته به خیلی از شرایط می باشد، بر پایه مقادیر محاسبه شده بر یک تمایل عمومی گرایش دارد.به طور مشابه، منحنی اکسیژن نشان می دهد که غلظت در گازهای خروجی لزوما غلظت گازهای احتراق در زمانی که منوکسید نیتروژن تشکیل می شود نیست.باور شده است که تحت شرایط اختلاط غنی، غلظت اکسیژن در گازهای احتراق وابسته به نسبت هوا به سوخت است و همچنین بطور قابل ملاحظه ای کمتر از 0.2 تا 0.3 درصد پیدا شده در گازهای خروجی می باشد.
غلظت های تعادلی منوکسید ازت بر پایه مقادیر درجه حرارت و غلظت اکسیژن بر گرفته از تصویر 15 انحرافی را با نسبت هوا به سوخت مشابه با آنچه بطور تجربی مشاهده شده است نشان می دهد.هر چند، غلظت های محاسبه شده بطور قابل ملاحظه ای بیش از مقادیر تجربی بودند که از نظر خیلی از فرض های ساده شده مورد انتظار نبودند.
این احتمال در نظر گرفته شد که منوکسید کربن یا هیدروژن یا هر دو ممکن است با منوکسید ازت تا گستره ای واکنش کنند که به میزان قابل ملاحظه ای روی مقدار خالص منوکسید ازت تشکیل شده تاثیر بگذارند.ولی از آنجایی که نرخ این واکنش ها خیلی آرامتر از تشکیل اکسید ازت است، آن ها در مطالعه حاضر به میزان مهمی مورد توجه قرار نگرفتند.
به علت نفوذ روی درجه حرارت احتراق احتراق چرخه پیک، باور شده است که فشار هوای چندگانه و نسبت تراکم بر غلظت اکسیدهای ازت تاثیر گذار است.زمان جرقه تاثیرش را اعمال می کند زیرا درجه حرارت گازهای احتراق و تا گستره ای زمان در دسترس برای تشکیل منوکسید ازت را تغییر می دهد.هر چند زمان واکنش توسط زمان جرقه نسبت به سرعت موتور به میزان خیلی کمتری تحت تاثیر قرار می گیرد.
به نظر می رسد که اثر سرعت موتور روی غلظت اکسیدهای نیتروژن مربوط به زمان واکنش باشد، اما دلایل به اندازه دیگر متغیرهای موتوری شفاف نیستند.تحت شرایط اختلاط ضعیف، غلظت های بالاتر اکسیدهای نیتروژن در سرعت های موتور پایین تر تشکیل شدند.این امر احتمالا به علت افزایش زمان در دسترس تشکیل منوکسید ازت بود.هر چند تحت شرایط اختلاط غنی، تمایلی برعکس مشاهده گردید.غلظت های بالاتر در سرعت های بالاتر تشکیل شدند.شاید نرخ سرمایش در محصولات احتراق طی چرخه انبساط که در سرعت های بالاتر بیشتر است عامل کنترل کننده تحت شرایط اختلاط غنی می باشد.وایز و بیکر گزارش داده اند که وقتی مخلوط های تعادلی منوکسید ازت و هوا به سرعت از درجه حرارت های بالا سرد می شوند، نرخ سرمایش به میزان قابل ملاحظه ای روی منوکسید ازت تاثیر می گذارد.

تصویر 14-اثر نسبت تراکم روی اکسیدهای ازت در بارگذاری جزیی

تصویر 15-تغییر درجه حرارت چرخه پیک و غلظت اکسیژن گاز خروجی با نسبت هوا به سوخت
روش های محتمل برای کنترل اکسیدهای ازت در گازهای خروجی اتومبیل
نتایج این بررسی ها نشان می دهد که غلظت اکسیدهای ازت در گازهای خروجی اتومبیل می تواند به چند صد پی پی ام محدود گردد.به نظر می رسد که این نتایج می تواند توسط اصلاح کاربوراتور انجام شده و اختلاط های غنی را در تمامی سرعت ها و ساختارهای ساسات فراهم آورد.
برای بهترین بازدهی نسبت هوا به سوخت باید بین 11 و 12 باشد.مزایای این تقرب هزینه های اولیه پایین، قابلیت تطابق با ماشین های مدل جدید و قدیمی، عدم نیاز به نگهداری اضافی یا مشکلات حفاظت می باشد.معایب عبارت از تاثیر گذاری محدود، کاهش اقتصاد سوخت و انتشار بیشتر منوکسید کربن می باشد.از یک نگاه، این تقرب مثل برداشتن چند گام به عقب می باشد، زیرا سال ها قبل کاربوراتورها این مشخصه ها را بطور عمومی مورد استفاده قرار می دادند.
تقرب دیگر زمان جرقه تاخیری است.این امر نسبت به غنی کردن مخلوط جذابیت کمتری دارد،زیرا علاوه بر اینکه تا درجه محدودتری حاصل می شود، به اندازه اقتصاد سوخت در نمایش ماشین تاثیر معکوس دارد.
هر دو این روش های کنترلی در این ازمایشگاه تحت مطالعه هستند.
خلاصه
اثرات مستقل نسبت هوا به سوخت، زمان جرقه، فشار هوای چندگانه، سرعت موتور و نسبت تراکم روی اکسیدهای نیتروژن گازهای خروجی بررسی شده اند.نسبت هوا به سوخت مهمترین متغیر بود.حداکثر غلظت اکسیدهای ازت وقتی که نسبت هوا به سوخت یک تا سه نسبت ضعیف تر از استوکیومتری بود حاصل شد.پایین ترین غلظت ها فقط یک درصد مقادیر حداکثر بود و در غنی ترین نسبت هوا به سوخت به دست آمد.
زمان جرقه پیشرفته، فشارهای هوای چندگانه بالاتر و نسبت های تراکم بالاتر تشکیل اکسیدهای ازت را مطلوبتر نمود.با این حال نباید از نظر دور داشت که اثر این متغیرها به میزان زیادی وابسته به نسبت هوا به سوخت بود.آن ها تحت شرایط اختلاط اختلاط ضعیف تاثیر قابل ملاحظه ای داشتند و تحت شرایط اختلاط غنی تاثیر کم داشته یا بی تاثیر بودند.
اثر سرعت موتور در اختلاط های غنی ویژه بود، بطوری که افزایش سرعت جهت تشکیل اکسیدهای ازت مطلوب بود.این در حالی بود که در اختلاط های ضعیف تمایل مخالف پیدا شد.سرعت موتور از میان پنج متغیر بررسی شده دارای کمترین اهمیت تشخیص داده شد.
اثر نسبت هوا به سوخت روی غلظت اکسیدهای ازت به تغییر غلظت اکسیژن و به گستره ای کمتر به درجه حرارت احتراق منتسب گردید.باور شده است که اثرات زمان جرقه، فشار هوای چندگانه و نسبت تراکم به سبب اثرات آن ها روی درجه حرارت احتراق می باشد.اثر سرعت موتور ممکن است متضمن زمان واکنش باشد.
دو روش محتمل برای کاهش انتشار اکسیدهای ازت از اتومبیل ها متذکر شده اند.این ها متضمن اصلاحات کاربوراتوری یا زمان جرقه هستند.