Проектная работа на тему «Экологические последствия работы двигателя внутреннего сгорания. Альтернативные транспортные средства «.
Проектная работа на тему «Экологические последствия работы двигателя внутреннего сгорания. Альтернативные транспортные средства «.
Просмотр содержимого документа
«Проектная работа на тему «Экологические последствия работы двигателя внутреннего сгорания. Альтернативные транспортные средства «.»
Экологические последствия работы двигателя внутреннего сгорания. Альтернативные транспортные средства
называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию
Виды современных тепловых двигателей:
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания — тепловой двигатель, который преобразовывает теплоту сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с паромашинной установкой двигатель внутреннего сгорания принципиально проще :
• нет парокотельного агрегата.
• требует жидкое топливо лучшего качества.
По способу осуществления рабочего цикла :
По числу цилиндров :
Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.
Ядерный двигатель использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги.
Загрязнение от тепловых двигателей:
КПД тепловых двигателей менее 40%, вследствие чего более 60% теплоты двигатель отдает холодильнику.
При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа, азотных, серных и других соединений
Влияние на человека и окружающую среду
Меры предотвращения загрязнений среды
Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.), а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а также от троллейбусов и трамваев.
представляет собой альтернативный вид топлива, которое полностью сгорает и уже сейчас повсеместно доступно потребителям многих стран за счет снабжения природным газом домов и производственных объектов. При использовании в транспортных средствах, работающих на природном газе (автомобилях и грузовиках со специально спроектированными двигателями), природный газ дает значительно меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо.
+Газ дешевле, чем бензин или дизельное топливо
+ Долгая служба двигателя
— Малое количество заправок и сервисов по ремонту
— Снижение мощности и динамических характеристик автомобиля
— Невозможность использования при низких температурах и особое внимание при высоких
— Увеличение веса автомобиля и ограничение объёма багажного отделения
— Опасность утечки газа
Водород можно смешивать с природным газом для создания альтернативного вида топлива для транспортных средств, в которых используются некоторые виды двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в транспортных средствах с топливными элементами, работающими на электричестве, вырабатываемом в результате реакции, которая происходит при соединении водорода и кислорода в топливной ячейке.
«+»: Экологичность, высокая температура горения «-»: Отсутствие инфраструктуры при активных разработках
Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом, представляет собой побочный продукт переработки природного газа или сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива при приготовлении пищи и для отопления; пропан также является распространенным альтернативным видом топлива для транспортных средств. При использовании пропана производится меньше вредных выбросов в атмосферу, чем при использовании бензина, кроме того, имеется высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распространения пропана.
«+»: Нетоксичность, высокое октановое число, оснащённость инфраструктурой АЗС
«-»: Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле
5. Биодизельное топливо
Биодизельное топливо представляет собой альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров, даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи.
«+»: Двигатели транспортных средств можно модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде; биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Биодизельное топливо безопасно, поддается биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух таких как, твердые примеси, монооксид углерода и углеводороды.
«-»: долгого прогревания двигателя зимой; изкий срок хранения (3 месяца) удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления биодизеля
Метанол, также известный, как древесный метиловый спирт, может использоваться в качестве альтернативного вида топлива в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые спроектированы для работы на M85, смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина. Но в наши дни не производят транспортных средств с метаноловыми двигателями. Тем не менее, в будущем метанол может стать важным альтернативным видом топлива в качестве источника водорода, который необходим для работы топливных элементов.
Этанол (еще называется этиловым спиртом или хлебным спиртом) представляет собой альтернативный вид топлива, его можно смешивать с бензином для получения топлива с более высоким октановым числом и меньшим содержанием вредных веществ в выбросах по сравнению с чистым бензином. Этанол производится за счет брожения зерновых продуктов таких как: кукуруза, ячмень или пшеница; и дистилляции. Также его можно производить из многих видов трав и деревьев, хотя здесь технология будет более сложной, в таком случае эго называют биоэтанолом. В соответствии с Законом об энергетической политике от 1992 г. смеси, содержащие не менее 85% этанола, считаются альтернативными видами топлива.
«-»: Практически невозможность использования зимой, удорожание сельхоз-продуктов в случае широкого потребления этанола. В странах, где нефть не добывается, использовать этанол невыгодно
8. Виды топлива серии P
Топливо серии P представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Виды топлива серии P представляют собой прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой. Топлива серии P можно использовать в чистом виде или в смеси с бензином в любом соотношении путем простого добавления бензина в бак.
Простые эфиры в качестве топлива имеют то преимущество перед спиртами, что они лучше растворяются в топливах, менее гигроскопичны и менее коррозионно агрессивны. Эфиры традиционно добавляют в автомобильные бензины. В последние годы обозначился интерес к диметоксиметану, диметиловому и диэтиловому эфирам как к компонентам дизельного топлива. В большой степени это объясняется их хорошей воспламеняемостью в двигателе и, следовательно, высокими цетановыми числами.
Экологические проблемы двигателей внутреннего сгорания и пути их решения
Рассмотрение проблемы использования углеводородного топлива. Современные методы улучшения качества дизельных топлив. Характеристика устройства обработки топлива. Проблема выбросов автотранспортом в городских условиях и аспекты решения данной проблемы.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.02.2015 |
| Размер файла | 591,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство науки Российской Федерации
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
Экологические проблемы ДВС и пути их решения
Студент Р.А. Игнатенко, гр. 233
Преподаватель В.Н. Вякин
Экологические проблемы использования углеводородного топлива
Современные методы улучшения качества дизельных топлив
Устройства обработки топлива
Это странное слово «гибрид»
Проблема выбросов автотранспортом в городских условиях и аспекты решения данной проблемы
Электромобиль не роскошь, а средство выживания
Список используемых источников
углеводородный дизельный автотранспорт топливо
На сегодняшний день одной из актуальных экологических проблем является проблема автотранспорта, т. к. двигатели внутреннего сгорания, работающие на продуктах нефтепереработки, оказывают наибольшее антропогенное воздействие на окружающую среду. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается 250 млн. т. мелкодисперсных аэрозолей. Сейчас в биосфере содержится около 3 млн. химических соединений, никогда ранее не встречавшихся в природе.
Проблема экологической безопасности при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания требует разработки экологически чистых моторных топлив.
Экологические проблемы использования углеводородного топлива
Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания являются источником таких органических токсикантов, как фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, хризен, дибензпирилен и др., обладающие сильной канцерогенной активностью, а так же раздражающие кожу и слизистые оболочки дыхательных путей.
Анализ механизмов химических реакций проходящих внутри двигателя при сгорании топлива показал, что основной причиной образования органических токсикантов является неполное сгорание топлива:
в процессе сгорания топлива металлы, из которых состоит сплав двигателя, являются катализаторами многих химических процессов, приводящих к образованию конденсирующих ароматических соединений и их производных;
образование сажи при неполном сгорании топлива способствует ароматизации углеводородов;
химический состав бензина существенно определяет концентрацию образующихся конденсированных соединений.
Наибольшую опасность представляет бензин каталитического риформинга, по причине высокой непредельности входящих в его состав углеводородов и высокого содержания ароматических углеводородов.
Меньшую опасность представляет бензин каталитического крекинга, хотя и имеющий меньшую теплоту сгорания.
Уменьшить выбросы органических токсикантов, образующихся при сгорании углеводородного топлива, можно несколькими способами:
увеличить поступление кислорода в камеру сгорания топлива, что увеличит процент сгорания органических веществ;
подавить каталитическую активность никеля и железа, входящих в состав сплава конструкции камеры сгорания, введя небольшое количество металлического свинца, являющегося каталитическим ядом для этих металлов;
использовать топливо, в составе которого преобладают предельные углеводороды, природный газ, петролейный эфир, синтетический бензин.
Современные методы улучшения качества дизельных топлив
Получение дизельных топлив, соответствующих современным требованиям, возможно путем повышения качества нефтепереработки и введения пакета присадок различного назначения.
Основными достоинствами дизельных двигателей по сравнению с другими двигателями внутреннего сгорания являются экономичность и сравнительная дешевизна топлива, поэтому их применение постоянно расширяется. Растущая во всем мире, в том числе и в России, дизелизация легкового и грузового автотранспорта требует неотложного решения вопросов повышения качества топлив, поскольку выхлопные газы ДВС стали основным источником загрязнения атмосферного воздуха.
Правительствами индустриально развитых стран и рядом международных организаций были проведены фундаментальные исследования по выяснению влияния наиболее значимых факторов качества дизельных топлив (ДТ) на эксплуатационные характеристики двигателей и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания. Эти работы завершились принятием новых стандартов на дизельное топливо. В частности, Всемирной топливной хартией и европейским стандартом EN 590, которые в отличие от действующего российского ГОСТа 305-82 жестко ограничивают содержание в топливе серы, ароматических и полиароматических углеводородов, вводится новый показатель «смазывающая способность топлива» и устанавливается значительно более высокий уровень цетанового числа.
ГОСТ 305-82 перестал отвечать современным требованиям по перечисленным выше показателям, что уже сказывается на состоянии воздушного бассейна и здоровье россиян. Назрела необходимость принятия нового, обязательного для исполнения, российского стандарта, может быть, даже более жесткого, чем европейский. Такое развитие событий представляется неизбежным. Хотя производство нового топлива требует значительных усилий от нефтепереработчиков, это позволит в значительной степени решить проблемы экологической безопасности и качественной эксплуатации дизельных двигателей.
Если сегодня основная масса отечественных ДТ, по сути, представляет собой гидроочищенный до содержания серы 0,2% продукт атмосферной перегонки нефти, то получение современных экологически чистых ДТ представляет технологически более сложную задачу, причем достижение таких показателей как цетановое число, смазывающая способность, температура застывания на сегодняшний день невозможно без введения соответствующих присадок.
Одним из основных показателей качества ДТ является цетановое число (ЦЧ), которое служит критерием самовоспламеняемости топлива, определяет долговечность и КПД двигателя, полноту сгорания топлива и, во многом, дымность и состав отработанных газов.
Применение нашли т.н. модификаторы (катализаторы) горения, представляющие собой топливорастворимые комплексы переходных металлов (прежде всего железа), которые снижают не только содержание в отработанных газах сажи, токсичных оксидов углерода и азота, но и расход топлива. В России допущены к применению присадки к дизтопливам ФК-4, Ангарад-2401 и «0010» на основе комплексных соединений железа.
Анализ основных тенденций развития нефтепереработки показывает, что одним из наиболее эффективных способов получения современных экологически чистых дизельных топлив наряду с глубокой гидроочисткой является применение различных взаимно совместимых присадок последнего поколения, как правило, в составе пакета.
Устройства обработки топлива
Можно регулярно проверять и регулировать “выхлоп” на станциях техобслуживания.
После того, как технология была запатентована, российская компания “А.М.Б. Сфера” разработала промышленные образцы нового устройства обработки топлива, которые с успехом прошли независимые стендовые и эксплуатационные испытания в ведущих научно-исследовательских институтах России и ближнего зарубежья. После этого устройства, получившие фирменное название “Сфера 2000”, были испытаны в реальных условиях на автомобилях при движении в различных циклах (городском, загородном и смешанном). В испытаниях были задействованы новые и бывшие в эксплуатации грузовые и легковые автомобили производства крупнейших отечественных и зарубежных автопроизводителей: МАЗ, ВАЗ, ГАЗ, КамАЗ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan и др.
Конечно же, феноменальных результатов никто и не ожидал, но продемонстрированные качества позволяют говорить о реальной эффективности устройства обработки топлива “Сфера 2000”:
повышение мощности двигателя до 5%;
снижение токсичности выхлопных газов на бензиновых двигателях СО на 20-60%, СН на 40-50%, на дизельных двигателях СО до 48%, СН до 50% и NOx до 17%.
Это странное слово «гибрид»
Но заманчивее всего было бы одновременно отказаться от потребления топлива, получаемого из ископаемых ресурсов, и полностью уничтожить вредные выбросы. Для этого нужно всего лишь использовать в ДВС кислородно-водородную смесь. Тогда и двигатель работает довольно эффективно, и в атмосферу выбрасывается безобидный водяной пар. Достаточное же количество необходимых газов можно получить электролизом, разлагая воду на составляющие. А вот энергию для электролиза в идеале должны давать солнечные батареи. Кстати, во Франкфурте именно этой проблеме были посвящены несколько стендов в экспозициях компаний Daimler-Benz и BMW. На этих фирмах уже созданы и «кислородно-водородные» автомобили, которые успешно проходят испытания.
Проблема выбросов автотранспортом в городских условиях и аспекты решения данной проблемы
Состояние экологии одна из важнейших проблем современности. В результате своей жизнедеятельности человечество постоянно нарушает экологический баланс, происходит это при добыче полезных ископаемых, при производстве материальных и энергетических средств. Усугубляет ситуацию и то, что значительная доля загрязняющих веществ и СО выбрасывается в атмосферу в процессе эксплуатации двигателями внутреннего сгорания, применяемыми во всех сферах нашей жизни.
Усугубляется положение в нашей стране и тем, что львиная доля транспорта эксплуатируемого предприятиями имеет предельный физический износ. По ряду объективных факторов не происходит морального обновления подвижного состава. Связанно это, прежде всего с экономическим положением предприятий, тем, что отечественный автопаром выпускает устаревшие модели не блещущие экономичностью, экологической и санитарной безопасностью, а иностранные марки не доступны из-за цены.
Электромобиль не роскошь, а средство выживания
Данные проблемы были спровоцированы токсическими веществами, которые в достаточно больших количествах содержатся в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Решение проблем состоит в снижении уровня токсичности отработавших газов, особенно окиси и двуокиси углерода, притом, что объем производства автомобилей нарастает.
Ученые, проведя ряд исследований, наметили несколько направлений решения перечисленных задач, одной из которых является производство электромобилей. Это, по сути, первая технология, официально получившая статус нулевого выброса, и она уже представлена на рынке.
Концерн General Motors одним из первых приступил к продаже серийных электромобилей массового производства. Толчком к этому послужило калифорнийское законодательство, согласно которому автопроизводители, желающие присутствовать на рынке штата Калифорния, должны поставлять 2% автомобилей с нулевыми выбросами в атмосферу.
У нас разработкой электромобилей занимается в основном Волжский автозавод, не считая конструкторских фирм. В его арсенале «ВАЗ-2109Э», «ВАЗ-2131Э», «Эльф», «Рапан», семейство электромобилей «Гольф». Надо сказать, что эксплуатационные расходы в электромобиле существенно меньше, чем в стандартном автомобиле, требующем затраты на поддержание систем охлаждения, питания, выхлопа. Долговечность электродвигателя составляет примерно десять тысяч часов.
Таким образом, количество операций по обслуживанию электродвигателя сведено к минимуму. Например, в двигателе постоянного тока нужно только периодически менять щетки, а вот более современный трехфазный электродвигатель и синхронный электродвигатель переменного тока практически не нуждаются в обслуживании.
Почему, несмотря на бесшумность, простоту управления и нулевую эмиссию электромобиль не стал массовым средством передвижения? Главная проблема заключается в несовершенстве аккумуляторных батарей: незначительный пробег от одной зарядки, длительный цикл перезарядки и высокая цена. В настоящее время делают ставку на никель-металлогидридные и литий-ионовые аккумуляторные батареи. В России уже приступили к производству опытных партий никель-металлогидридных батарей, а вот с литий-ионовыми батареями пока только идут опытные работы.
В настоящее время в ряде стран отрабатываются способы приспособления двигателей к работе на ДМЭ. К примеру, в Дании уже проводятся эксплуатационные испытания приспособленных к работе на ДМЭ городских автобусов. В нашей стране работы по переводу дизелей на ДМЭ ведутся в инициативном порядке с 1996 г. в НИИД, который имеет многолетний опыт создания дизелей специального назначения. Ожидается, что в результате этой работы будет обеспечено радикальное снижение токсичности автомобильных двигателей до уровня зарубежных норм на 2000 гг.
Для создания экологически чистого автомобиля был использован «АМО ЗИЛ» 5301 («Бычок») с дизелем Д-245.12 производства Минского моторного завода. Двигатель, снабженный турбокомпрессором, имеет номинальную мощность 80 кВт при частоте вращения 2400 об/мин.
Нормы токсичности отработанных газов по правилам 49 ЕЭК ООН:
Воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду
На сегодняшний день к двигателю внутреннего сгорания предъявляются очень жесткие нормы загрязнения, которые требуют всё более хорошего оборудования для очистки выхлопных газов. Например, в США в Калифорнии (где большая концентрация автомобилей) действуют такие нормы, что если бы такой автомобиль попал бы на наших улицах в пробку, то в выходящих из выхлопной трубы этого автомобиля газах содержание вредных веществ было бы меньше, чем в воздухе, поступающем в мотор, и у нас ездили бы по улицам «очистители воздуха».
Загрязнения двигателями внутреннего сгорания
Почему же тогда безупречно работающий двигатель внутреннего сгорания производит загрязняющие вещества?
В бензиновых и дизельных моторах используются очень разные топлива, которые содержат больше всего углеводороды CH. Помимо этого в топливах есть еще некоторые добавки и увеличители октанового числа. При реакции соединений оксида углерода (СО) и кислорода воздуха образуется диоксид углерода, или углекислый газ (CO2) и водяной пар (H2O).
Результатом неполного сгорания является то, что выхлопные газы содержат больше или меньше вредных соединений. Неполное сгорание может быть обусловлено коротким временем горения топлива в цилиндрах мотора, разницей температур горения (более насыщенная смесь, при которой повышается температура горения), разница температуры воздуха, поступающего в мотор (если воздух забирается из-под капотного пространства, где температура поднялась до 70 oC, то в таком расширенном воздухе количество кислорода меньше по сравнению с наружным воздухом с температурой 25 oC). Также неполное сгорание может быть по причине неисправности системы зажигания и других факторов, из-за чего в выхлопные газы содержат больше или меньше вредных веществ.
По науке в воздухе 78% азота (N) и 21% кислорода (O2), остальной 1% образуют другие газы. Для того чтобы при сжигании топливной смеси было как можно меньше вредных остатков горения, смесь должна быть такой консистенции, что на 1 кг бензина приходилось бы 14,7 кг (не литров) воздуха. То же отношение, выраженное в литрах: на 1 литр бензина 9500 литров воздуха (данные BOSCH Gasoline-Engine Management).
Компоненты, содержащиеся в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания
Компоненты, содержащиеся в выхлопных газах можно разделить на вредные и безвредные.
Безвредные вещества:
В выхлопных газах всегда есть кислород. Если большая его часть не израсходована, то состав такой смеси слишком ненасыщенный, или до процесса сгорания не было корректного смешивания кислорода и топлива. При нормальном горении содержание остаточного кислорода очень маленькое, потому как большая часть его всегда используется.
Диоксид углерода (CO2) и водяной пар – остатки горения. Чем больше количество (CO2), тем более полным было горение топливной смеси. Во время горения топлива в цилиндрах мотора остается около 14% (CO2). За это время, когда выхлопные газы проходят катализатор и достигают выхода выхлопного коллектора, повышается объем диоксида углерода до 15%-16%.
Возникший в результате деятельности человека смог промышленных предприятий, выхлопные газы автомобилей и дымовые потоки современных реактивных самолетов больше всего нарушают экологическое равновесие. Содержание углекислого газа в продукте горения углеродосодержащих топливных веществ в течение последних лет сильно возросла.
Находящийся в атмосфере углекислый газ препятствует тепловому обмену, который обусловливает чрезмерное нагревание днем и охлаждение ночью. Сжигая фоссильные топливные вещества, человек выбрасывает в атмосферу огромное количество углекислого газа. CO2 образует над землей купол, сохраняющий тепло, это явление ученые называют парниковым эффектом и газ – углекислым газом.
Каждый продавец при продаже нового автомобиля должен указывать, сколько граммов CO2 производит данный автомобиль при прохождении 1 км. Количество CO2 можно уменьшить с уменьшением расхода топлива.
Вредные вещества:
МОНООКСИД УГЛЕРОДА ИЛИ УГАРНЫЙ ГАЗ (СО)
Угарный газ возникает тогда, когда в составе поступающей в цилиндры мотора смеси слишком мало кислорода. На количество кислорода могут влиять засоренный воздушный фильтр или положение дроссельной заслонки (закрыта или открыта), и, конечно, играет свою роль забытый в закрытом положении воздушный клапан. Большое количество оксида углерода СО возникает, если топливная смесь слишком насыщенная. Продолжительность жизни мотора зависит от состава поступающей в цилиндры смеси. Наибольшее количество СО в выхлопных газах образуется во время горения топливной смеси в цилиндрах. При соприкосновении с воздухом СО реагирует относительно быстро и образуется диоксид углерода СО2. Угарный газ для человека вреден и опасен. Он связывается с красными кровяными тельцами и снижает способность усваивать кислород, так как организм не хочет усваивать углекислый газ и кровные тельца остаются со своей «нагрузкой» на более долгое время, чем обычно. Большее, чем 0,3% содержание угарного газа во вдыхаемом воздухе в течение определенного времени может быть для человека смертельным.
НЕСГОРЕВШИЕ ЧАСТИЦЫ БЕНЗИНА ИЛИ УГЛЕВОДОРОДЫ (НС)
Малое количество кислорода в поступающей в мотор горючей смеси (которое содействует неполному сгоранию в цилиндрах мотора и исходя из этого увеличению количества угарного газа) влияет при неполном сгорании и на увеличение углеводородных соединений и копоти. Также этому способствует и позднее зажигание (если позднее, то остается мало времени на горение топлива) и вышедшая из строя система зажигания (высоковольтные провода, свечи, сломанные контакты), также и насыщенная смесь.
В результате уменьшения давления поступающего в форсунки топлива или засорения форсунок топливные частицы становятся слишком большими и для полного сгорания требуют большего времени, чем получают.
Так называемые «ароматические водородные соединения» имеют острый запах и способствуют возникновению рака. Водородные соединения при взаимодействии с оксидом азота на солнечном свете образуют смог, который практически без запаха, но раздражает слизистую и обладает наркотическим действием. В больших количествах несгоревшие частицы топлива вредны для человеческого здоровья и оказывают влияние, например, на исчезновение лесов.
ОКСИД АЗОТА (NOx)
Основной компонент воздуха азот N2 (около 70%) при нормальных условиях не реагирует с кислородом. Но при больших температурах и давлении (например, в процессе горения топлива в цилиндрах двигателя) происходит химическая реакция, в результате которой образуется монооксид азота (NO). На выходе из цилиндров мотора и реагируя с кислородом, образуется диоксид азота NO2. Эти соединения называют оксидами азота в степени икс (NO+ NO2 = NOx). Количество NOx зависит от температуры горения в цилиндрах в кубической функции, то есть если температура горения повышается (при более насыщенной смеси),то NOx увеличивается в 3 раза в степени.
Для того чтобы уменьшить содержание оксидов азота, в современных автомобилях используют систему возврата выхлопных газов (EGR). Принцип работы: если автомобиль движется по шоссе с одинаковой скоростью, то часть выхлопных газов направляется обратно в цилиндры, и состав топливной смеси ухудшается, температура горения уменьшается и количество NX газа уменьшается до разов «в кубе» Оксид азота в больших количествах раздражает дыхательные органы и появляются признаки отравления. При взаимодействии с солнечным светом и углеводородами оксиды азота способствуют появлению смога и возникновению кислотных дождей. По оценкам ученых содержащийся в выхлопных газах оксид азота влияет на урожайность. Исследование, проведенное в Италии показывает, что выхлопные газы существенно ухудшают качество спермы у молодых и мужчин среднего возраста.
СВИНЕЦ И СОЕДИНЕНИЯ СВИНЦА
Поскольку в настоящее время в основном используется бензин без содержания свинца, или этилированный бензин, то больше не приходится говорить о соединениях свинца в автомобильном топливе.
ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ
Твердые частицы – очень маленькие, которые образуются в процессе несовершенного горения из топлива и масла. Черный дым, который выделяет дизельный мотор при больших нагрузках, в большом количестве содержит твердые частицы. Это происходит, поскольку при больших нагрузках в моторе возникает дефицит воздуха и часть топлива не сгорает. Твердые частицы являются причиной возникновения рака дыхательных путей. При работе дизельного мотора угарного газа СО образуется относительно мало. Углеводород – отход рабочего процесса дизельного мотора, он содержит плохо пахнущие компоненты и является причиной появления смога.
Снижение вредных соединений, содержащихся в выхлопных газах, на требуемый уровень не такое легкое дело, как можно считать. С твердыми частицами казалось бы просто – сделаем процесс горения более эффективным, количество частиц в выхлопных газах уменьшится и расход топлива уменьшится тоже. Более эффективным процесс горения топлива можно сделать с увеличением количества воздуха.
Дизельные моторы работают лучше с излишком воздуха, то есть в камеру сгорания подается немного больше воздуха, чем это необходимо для горения впрыскиваемого топлива. Обычно о воздухе, необходимом для горения, заботится турбокомпрессор. Так как воздух, прошедший через турбокомпрессор, горячий и расширенный, его следует охладить, чтобы в ограниченное пространство камеры сгорания вместить как можно большее количество кислорода. Для этого используется промежуточный охладитель. Эффективность увеличивает и повышение температуры горения, что не совсем правильно, поскольку это в свою очередь способствует увеличению оксида азота.
Если мы хотим уменьшить количество соединений NOX, появляются некоторые моменты: понижение температуры горения, которое уменьшило бы количество оксида азота, делает процесс горения неэффективным и увеличивает появления СО и твердых частиц. Поэтому балансируют производители моторов в поиске между комбинациями наименьших нормам выбросов выхлопных газов и меньшего расхода топлива. Если достигаются хорошие результаты в области выбросов выхлопных газов, то неизбежно увеличивается расход топлива. Прежде всего, расход топлива увеличивается за счет снижения температуры горения.