Газы автотранспорта остаются в приземном слое атмосферы, что затрудняет их рассеивание. Узкие улицы и высокие здания также способствуют задерживанию токсических соединений выхлопных газов в зоне дыхания пешеходов. В состав выхлопных газов автотранспорта входит более 200 компонентов, тогда как нормируются из них лишь немногие (дымность, оксиды углерода и азота, углеводороды).[ ...]
Состав выхлопных газов зависит от ряда факторов: типа двигателя (карбюраторный, дизельный), режима его работы и нагрузки, технического состояния и качества топлива (табл. 10.4, 10.5).[ ...]
Выхлопные газы помимо углеводородов, входящих в состав топлива, содержат продукты неполного его сгорания, такие как ацетилен, олефины и карбонильные соединения. Количество ЛОС в выхлопных газах зависит от условий работы двигателя. Особенно большое количество вредных примесей поступает в окружающий воздух, когда двигатель работает на «холостом» ходу - при кратковременных остановках и на перекрестках.[ ...]
В состав выхлопных газов входят такие токсичные вещества как угарный газ, окислы азота, сернистый газ, соединения свинца и различные канцерогенные углеводороды.[ ...]
В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит около 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны оксиды углерода, азота, углеводороды, в т. ч. полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен и др.). При сжигании 1 л бензина в воздух поступает 200-400 мг свинца, входящего в состав антиде-тонационной присадки. Транспорт является также источником пыли, возникающей от разрушения дорожных покрытий и истирания шин.[ ...]
Так как состав выхлопных газов зависит от смеси топлива и воздуха и момента зажигания, он также будет зависеть и от характера вождения. Для достижения наибольшей мощности требуются смеси с 10-15%-ным обогащением, в то время как наиболее экономичной является скорость при несколько меньшем обогащении топлива. Для большинства двигателей на холостом ходу требуются обогащенные смеси, и продукты горения неполностью выбрасываются из цилиндра. При ускорении движения давление в топливной системе снижается и топливо конденсируется на стенках коллектора. Для предотвращения обеднения топливной смеси служит карбюратор, обеспечивающий подачу большего количества топлива при ускорении движения. При снижении скорости с помощью закрытого дросселя вакуум в коллекторе увеличивается, снижается подсос воздуха и чрезмерно возрастает насыщенность смеси. При таких колебаниях выбросы в значительной степени зависят от требований, предъявляемых к двигателю (табл.[ ...]
Вопрос о выхлопных газах и аэрозолях, выделяемых в воздух автомобильными двигателями, требует значительно более интенсивного изучения. В этом направлении получены уже некоторые данные о составе выхлопных газов, из которых следует, что состав их изменяется под влиянием многочисленных факторов, куда входят конструкция двигателя, режим работы и уход за двигателем, а также используемое горючее (Faith, 1954; Fitton, 1954). В настоящее время планируется интенсивное изучение влияния всех составных частей выхлопных газов в хроническом эксперименте, на животных.[ ...]
| 18 |
Бесцветный газ, без запаха и вкуса. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Температура кипения - 190°С. Коэффициент растворимости в воде 0,2489 (20°), 0,02218 (30°), 0,02081 (38°), 0,02035 (40°). Вес 1 л газа при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,25 г. Входит в состав различных газовых смесей, коксового, сланцевого, водяного, древесного, доменного газов, выхлопных газов автотранспорта и др.[ ...]
Отработавшие газы автомобилей и других двигателей внутреннего сгорания являются основным источником загрязнения атмосферы городов (до 40% всех загрязнений в США). Многие специалисты склонны рассматривать проблему загрязнения атмосферы как проблему загрязнения ее отработавшими газами различных двигателей (автомобили, моторные лодки и суда, реактивные двигатели самолетов и т. д.). Состав этих газов очень сложен, поскольку, помимо углеводородов различных классов, они содержат токсичные неорганические вещества (оксиды азота, углерода, соединения серы, галогены), а также металлы и металлорганиче-ские соединения . Анализ подобных композиций, содержащих неорганические и органические соединения с широким интервалом температур кипения (углеводороды С1-С12) встречает значительные трудности, и для его осуществления, как правило, используют несколько аналитических методов. В частности, оксид и диоксид углерода определяют методом ИК-спектроскопии, оксиды азота- с помощью хемилюминесценции, а для обнаружения углеводородов применяют газовую хроматографию . С ее помощью можно анализировать и неорганические компоненты выхлопных газов, причем чувствительность определения составляет около 10-4% для СО, 10-2% для N0 , 3-10-4% для С02 и 2-10“5% для углеводородов , но анализ сложен и трудоемок.[ ...]
На концентрации выхлопных газов в тоннеле влияют: 1) интенсивность, состав и скорость транспортного потока; 2) длина, конфигурация и степень заглубления тоннеля; 3) направление и скорость господствующих ветров по отношению к оси тоннеля.[ ...]
В табл. 12.1 приведен состав основных примесей в выхлопных газах бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).[ ...]
Выше упоминалось, что состав выхлопных газов заметно меняется с изменением режима работы двигателя, поэтому реактор должен быть рассчитан с учетом изменения концентраций. Кроме того, для протекания реакции требуются повышенные температуры, поэтому реактор должен обеспечивать быстрый подъем температуры, так как в холодном реакторе будет конденсироваться вода. К техническим трудностям добавляется необходимое условие, чтобы система реактора функционировала длительное время без технического ухода. В отличие от других приспособлений в машине в этом случае автомобилист не будет обращать внимание на систему реактора, не дающую ему практической отдачи, и, возможно, он не получит реальных сигналов о том, что система вышла из строя. Кроме того, контролировать эффективность очистной системы путем регулярных проверок и технических осмотров значительно труднее, чем добиться определенного среднего уровня надежности конструкции.[ ...]
| 10 |
Количественный и качественный состав выхлопных газов зависит от вида и качества топлива, типа двигателя, его характеристик, технического состояния, квалификации механиков, обеспечения автохозяйства диагностической аппаратурой и др.[ ...]
Для определения двуокиси азота в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания автомобилей и в отходящих газах ванн регенерации серебра предложена непроточная электрохимическая ячейка, обладающая длительным ресурсом работы - 120 суток. Рабочим электродом служит платина или графит, а вспомогательным - уголь марки Б. Поглотительный раствор имеет состав 3% по КВг и 1% по Н2304. Нижний предел анализируемой концентрации двуокиси азота данной непроточной ячейкой 0,001 мг/л .[ ...]
В табл. 3 приведен ориентировочный состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей (И. Л. Варшавский, 1969).[ ...]
Значительное загрязнение атмосферы происходит выхлопным! газами автомобильного транспорта. В их состав входит большая гамм: токсичных веществ, главными из которых являются: СО, NOx- углево дороды, канцерогенные вещества. К загрязнителям воздушного бассей на от автомобильного транспорта следует отнести также резиновун пыль, образующуюся в результате истирания автопокрышек.[ ...]
Техническое состояние двигателя. Большое влияние на состав выхлопных газов оказывает техническое состояние двигателя и прежде всего карбюратора. Исследования, проведенные Ж- Г. Манусаджанцем (1971), показали, что после установки на автомобилях, имевших ранее повышенное содержание окиси углерода в выхлопных газах (5-6%), новых, правильно отрегулированных карбюраторов концентрация этого газа снизилась до 1,5%. Неисправные карбюраторы после ремонта и регулировки также обеспечивали уменьшение содержания окиси углерода в выхлопных газах до 1,5-2%.[ ...]
Простая мера-регулировка двигателей может снизить токсичность выхлопных газов в несколько раз. Поэтому в городах создаются контрольно-измерительные пункты для диагностики двигателей машин. В автохозяйстве на специальных беговых барабанах, заменяющих полотно дороги, машина проходит испытание, в ходе которого измеряется химический состав газов двигателя при разных режимах работы. Машина с большим выбросом выхлопных газов на линию не должна выпускаться. По имеющимся в литературе данным, одна эта мера может снизить загрязнение атмосферного воздуха в 1980 г. в 3,2 раза, а к 2000 г.-в 4 раза.[ ...]
В рассматриваемой схеме предусматривается часть тепловой энергии выхлопных газов в отопительный период использовать для теплофикационных целей КС, прилегающих населенных пунктов, тепличных и животноводческих хозяйств. Комплексная энерготехнологическая установка на КС включает в свой состав многие агрегаты, узлы и оборудование, представленные на схеме рис.1, которые показали высокую экономичность и успешно эксплуатируются в течение длительного времени в различных отраслях промышленности.[ ...]
В условиях Южно-Сахалинска, где основными загрязнителями являются выхлопные газы автотранспорта и отходы ТЭЦ, специальных работ по воздействию их на отдельные объекты растительного мира не проводилось. В ходе работ по определению микроэлементарного состава ряда растений, в том числе и луговых и сорных трав, были проведены некоторые наблюдения за содержанием токсичных микроэлементов в надземной массе растений в черте города и за его пределами, а также на рекультивируемых отработанных картах золоотвала Южно-Сахалинской ТЭЦ. Химический состав зависит как от вида, так и от внешних условий существования, поэтому для определения свинца брались пробы следующих видов растений: ежи сборной (Dactylis glomerata L.), клевера ползучего (Trifolium repens L.), вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), мятлика лугового (Роа pratensis L.), одуванчика аптечного (Taraxacum officinale Web.) - в черте города, на обочинах дорог и для контроля - в местах, удаленных от антропогенного воздействия.[ ...]
Уже упоминалось о том, что солнечные лучи могут изменять химический состав загрязнителей атмосферного воздуха. Особенно заметно это выступает в случае загрязнителей окислительного типа, когда солнечные лучи могут привести к образованию раздражающего газа из нераздражающего (Haagen-Smit a. Fox, 1954). Фотохимические превращения этого типа происходят при реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и окислами азота, причем главным источником как тех, так и других являются выхлопные газы автомобилей. Эти фотохимические реакции имеют настолько большое значение (например, в Лос-Анжелосе), что для разрешения этой частной проблемы, выдвигаемой автомобильными выхлопными газами, прилагаются огромные усилия. К разрешению этой проблемы подходят с трех различных сторон: а) путем изменения топлива для двигателей; б) путем изменения конструкции двигателя; в) изменяя химический состав выхлопных газов после их образования в двигателе.[ ...]
Вам может показаться странным, что здесь не упоминается окись углерода (угарный газ), которая, как все хорошо знают, входит в состав выхлопных газов автомобиля. Каждый год погибает немало людей, имеющих привычку опробовать двигатель в закрытом гараже или поднимать йсе стекла у машины, в выхлопной системе которой имеется утечка. В больших концентрациях угарный газ, безусловно, смертелен: соединяясь с гемоглобином крови, он препятствует переносу кислорода от легких ко всем органам тела. Но на открытом воздухе в подавляющем большинстве случаев концентрация окиси углерода настолько мала, что не представляет опасности для здоровья человека.[ ...]
Отметим, что значительное количество окиси углерода попадает в атмосферный воздух с выхлопными газами автомобилей и других транспортных средств, снабженных карбюраторными двигателями внутреннего сгорания, в выхлопе которых содержится СО от 2 до 10% (большие значения соответствуют режи мам малых оборотов) . В связи с этим особое внимание уделяется освоению карбюраторов, выпускаемых под условным названием «Озон» для легковых автомобилей «Жигули». Благодаря ряду технических новшеств этот карбюратор позволяет значительно уменьшить выброс в атмосферу с выхлопными газами вредных для организма человека веществ. По рекомендации Центрального научно-исследовательного автомобильного и автомоторного института на карбюраторе применено устройство «Каскад», которое оптимизирует состав топливно-воздушной смеси, давая тем самым возможность не только уменьшить токсичность выбросов, но и снизить удельный расход бензина.[ ...]
Оксид углерода образуется при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Он входит в состав газов, выделяющихся в процессах выплавки и переработки черных и цветных металлов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газов» образующихся при взрывных работах, и т. д.[ ...]
Современные методы анализа позволяют наряду с возрастом отдельных слоев льда определить состав воздуха в период их образования, следить за нарастанием загрязнения воздуха. Так, в 1968 г. было установлено, что уровень окисла свинца, поступающий в воздух преимущественно с выхлопными газами автомобилей, составляет уже около 200 мг на 1 т льда. Авторы книги «Осажденные вечным льдом», из которой взяты эти цифры, комментируют их так: «Лед, этот безмолвный свидетель эволюции климата Земли, сигнализирует об огромной опасности. Внемлет ли ему человечество?» .[ ...]
Такие исследования также создают предпосылки для разработки специальных прогностических моделей, связывающих состав топлива и его свойства с выбросами выхлопных газов для семейств автомобилей, начиная с наиболее ранних транспортных средств, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами, до автомобилей последних моделей, произведенных с применением самых новейших технологий. Эта взаимосвязь между свойствами, составом и выбросами является чрезвычайно сложной, поэтому такие модели позволяют разработчикам топлив находить определенные пределы составов топливных композиций, при которых изменения характеристик топлива могут оказывать измеримое, поддающееся количественной оценке влияние на выбросы выхлопных газов. Эти пределы составов, конечно же, будут зависеть как от типа автомобилей, имеющихся на конкретном рынке, так и от возможностей производства топлива. Таким образом, и в этом случае для понимания всего процесса необходимо располагать четкой картиной, характеризующей оба этих фактора.[ ...]
Фенолы используют для дезинфекции, а также изготовления клеев и фенолформальдегидных пластмасс. Кроме того, они входят в состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей, образуются при сгорании и коксовании дерева и угля.[ ...]
Под воздействием выбросов, осуществляемых промышленными предприятиями, химически активных отбросов и остатков от основного производства существенно изменяется состав атмосферного воздуха в городах. В нем значительно увеличивается процент содержания пыли, кроме того, появляются «следы» веществ, не характерных для окружающей среды в естественном состоянии. Усиливающийся рост выхлопных газов автомобильного транспорта способствует развитию тяжелых заболеваний органов дыхания. Выбросы вредных веществ от автотранспорта и промышленных предприятий обусловливают повышенную загрязненность воздуха оксидами серы, сульфатов, углекислого газа, угарного газа, оксидами азота, сероводорода, аммиака, ацетона, формальдегида и др. Раздражающее действие атмосферных загрязнений проявляется неспецифической реакцией организма. В острых случаях высокого загрязнения воздуха отмечаются раздражение, конъюнктивы, кашель, повышенное слюноотделение, спазм голосовой щели и некоторые другие симптомы. При хронической загрязненности воздуха отмечается известная вариабельность перечисленных симптомов и их менее выраженный характер. Загрязнение атмосферного воздуха городов является той причиной, которая увеличивает сопротивляемость току воздуха в дыхательных путях.[ ...]
Контроль за состоянием воздушной среды в Федеративной республике Германии осуществляет сеть постов и 9 постоянных станций (Мюнхен), следящих за содержанием в атмосфере вредных газов и пыли 15. Наиболее опасными для ■окружающей среды являются вещества, входящие в состав выхлопных газов автомобилей. Данные измерений поступают в центр обработки, оборудованный ЭВМ, для составления необходимых характеристик загрязнения воздуха и их ¡классификации.[ ...]
Автомобильный транспорт не относится к числу ведущих источников поступления сернистого ангидрида в атмосферу. В книге И. Л. Варшавского, Р. В. Малова «Как обезвредить отработанные газы автомобиля» (1968) вопрос о сернистом ангидриде как выбросе двигателя автомашины вообще не рассматривается. Эта позиция согласуется с результатами исследований в 1974-1975 годах воздуха на магистралях оживленного автомобильного движения в Ленинграде, где наблюдались единичные случаи незначительного превышения допустимых концентраций сернистого ангидрида (Г. В. Новиков и др., 1975). Однако, по данным США (В. Н. Смеляков, 1969), годичный выброс окислов серы автомобилями в этой стране достигает 1 млн. т, т. е. соизмерим с выбросом твердых частиц. В Англии за 1954 год, по данным РШоп (1956), выброс сернистого ангидрида двигателями автомашин составил 20 тыс. т. ОеШе (1973), приводя состав выхлопных газов автомобилей европейского производства, сообщает, что сернистый ангидрид составляет в среднем 0,006% выхлопа бензиновых двигателей и 0,02% -дизельных. Эти материалы убеждают в целесообразности контроля концентраций ангидрида на трассах интенсивного движения автотранспорта.[ ...]
Кроме того, эти знания и данный подход могут применяться для вновь разрабатываемых технологий двигателей. Как показано на рис. 1, ожидается, что будущее направление работ по минимизации выбросов выхлопных газов традиционных двигателей будет сдвигаться в сторону создания полностью оптимизированных систем, охватывая при этом автомобиль, двигатель и топливо. Основным фактором этого процесса будет знание того, как правильно подобрать состав специальных топлив, с тем чтобы они стали пригодными для таких систем.[ ...]
В качестве примеров практического применения перспективных лазерных диодов на РЬ, Бп, Те можно привести два проекта, разрабатываемые американской фирмой «Техас-Инструмент» (Даллас) . В первом из них разрабатывается компактное устройство (весом не более 4,5 кг) на перестраиваемом лазерном диоде для контроля промышленных выбросов из труб на содержание 302, N02 н других газов. Второй проект преследует цель создания удобного прибора для контроля выхлопных газов автомобилей на содержание СО, С02, остатков несгоревших углеводородов и серусодержа-щих газов. Построенные макеты представляют собой матрицы из ряда лазерных днодов, настроенных каждый на определенный газ и связанных оптические аналогичными матрицами фотоприемников. Прибор должен помещаться непосредственно в выхлопную струю. Затруднения связаны с разработкой удобного охладителя, необходимого для обеспечения режима непрерывного излучения лазера. Этот прнбор создается в качестве массового контрольного средства в связи с разрабатываемым проектом государственного стандарта США на допустимый состав выхлопных газов . Оба прибора строятся на абсорбционном методе.[ ...]
Хотя регулирование содержания серы в топливе и выбор альтернативного топлива и обладают потенциальной возможностью обеспечения косвенного снижения вредных выхлопов автомобилей, с точки зрения перспектив нефтяной компании основным фактором, учитываемым при разработке топлива с низким уровнем вредных выбросов, является возможность непосредственного влияния на выбросы выхлопных газов таких свойств топлива, как углеводородный состав, летучесть, плотность, цетановое число и т. п., а также включаемых в состав топлива кислородсодержащих соединений (окислителей) или биотоплив. В этом разделе рассмотривается первый вопрос. Последняя тема более подробно обсуждается в сопровождающей статье, публикуемой в этом же журнале .[ ...]
Круговороты азота и серы все больше подвергаются влиянию промышленного загрязнения воздуха. Окислы азота (N0 и N02) и серы (50г) появляются в ходе этих круговоротов, но лишь в качестве промежуточных стадий и присутствуют в большинстве местообитаиий в очень малых концентрациях. Сжигание ископаемого топлива сильно увеличило содержание летучих окислов в воздухе, особенно в городах; в такой концентрации они уже становятся опасными для биотических компонентов экосистем. В 1966 г. эти окислы составляли около трети общего количества (125 млн. т) промышленных выбросов в США, Основной источник БОг - работающие на угле тепловые электростанции, а основной источник N02 - автомобильные моторы. Л), а окислы азота приносят вред, попадая в дыхательные пути высших животных и человека. В результате химических реакций этих газов с другими загрязняющими веществами вредное действие тех и других усугубляется (отмечается своего рода синергизм). Разработка новых типов двигателей внутреннего сгорания, очистка горючего от серы и переход от тепловых электростанций к атомным позволят устранить эти серьезные нарушения в круговоротах азота и серы. Заметим в скобках, что такие изменения в способах производства энергии человеком выдвинут другие проблемы, о которых надо подумать заранее (см. гл. 16).[ ...]
Это обстоятельство предопределяет и следующий аргумент в пользу отечественной водородной энергетики. Он состоит в необходимости глобального подхода к решению подобных проблем. Тенденция ко всеобщей интеграции торгово-эко-номической системы сегодня такова, что требует анализа мирового рынка для подавляющей номенклатуры товаров и услуг. В этих условиях Россия уже не может быть вырвана из глобальных промышленных и торгово-экономических связей. Нельзя не считаться, не неся при этом крупных материальных и моральных потерь, со все более жесткими экологическими требованиями, закрепляемыми национальными и международным законодательством. Закон о «Чистом воздухе», принятый конгрессом США, уже упомянутые выше ужесточения на химический состав выхлопных газов воздушного и наземного транспорта в Западной Европе и других регионах планеты, а также ряд других законодательных мер служат по существу основой для Глобального экологического кодекса. Назрела необходимость создания национальной концепции использования водорода в топливной базе страны как экологически чистого горючего для воздушного и наземного транспорта. Такая концепция и соответствующая национальная программа могут быть разработаны в рамках конверсии оборонных отраслей промышленности.[ ...]
При изучении загрязнения окружающей среды выбросами какого-либо промышленного предприятия обычно учитывают лишь те химические вещества, которые на основании технологического процесса могут считаться приоритетными по валовому выбросу в атмосферный воздух или в сточные воды. Между тем значительная часть исходных и конечных продуктов производства обладает достаточно высокой реакционной способностью. Поэтому есть основания предполагать, что эти соединения взаимодействуют не только на стадии технологического процесса. Нельзя исключать возможность такого взаимодействия в воздухе производственных помещений, откуда вновь образованные продукты в качестве неорганизованных выбросов попадают в атмосферный воздух. Новые химические вещества могут получаться в результате химических и фотохимических реакций в загрязненном атмосферном воздухе, а также в воде и почве. Примером может служить образование новых химических веществ из продуктов неполного сгорания топлива, входящего в состав выхлопных газов автомобилей. В настоящее время достаточно полно изучены пути фотохимического окисления этих продуктов. Доказана возможность загрязнения атмосферного воздуха качественно новыми химическими веществами, не указанными в технологическом регламенте изучаемых предприятий .
Выбросы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) делятся на выбросы от карбюраторных и дизельных двигателей. Такое разделение связано с тем, что карбюраторные двигатели (КД) работают с однородными топливновоздушными смесями, в то время как дизельные двигатели (ДД) – с гетерогенными смесями.
Выбросы загрязнений от двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа включают углеводороды, оксиды углерода, оксиды азота и нерегулярные выбросы. Загрязнения возникают вследствие реакций и в процессе горения в объеме и на поверхностях. Прорыв газов через поршневые кольца и выхлоп из цилиндров являются менее интенсивным источником выбросов загрязнений.
В 1980 г. 4 % выпускаемых в мире легковых и грузовых автомобилей было оснащено дизелями, а к концу 80-х годов этот показатель возрос до 25 %. Основные выбросы загрязнений дизельных двигателей те же самые, что и карбюраторных двигателей (углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, нерегулярные выбросы), но к ним добавляются частицы углерода (сажевый аэрозоль).
Легковой автомобиль выбрасывает оксида углерода СО до 3 м3 /ч, грузовой - до 6 м3 /ч (3…6 кг/ч).
О составе выхлопных газов автомобилей с различными типами двигателей можно судить по данным, приведенным в табл. 8.1.
Таблица 8.1. |
|||
Примерный состав выхлопных газов автомобилей |
|||
Компоненты |
|||
карбюраторный |
дизельный дви- |
||
двигатель |
|||
H2 О (пары) |
|||
СО2 |
|||
Оксиды азота |
2. 10-3 -0,5 |
||
Углеводороды |
1. 10-3 -0,5 |
||
Альдегиды |
1 . 10 - 3 -9 .10 -3 |
||
0-0,4 г/м3 |
0,01-1,1 г/м3 |
|
Бензапирен |
(10-20). 10-6 , г/м3 |
до1 . 10-5 г/м3 |
Выбросы оксида углерода и углеводородов у карбюраторных двигателей существенно выше, чем у дизельных двигателей.
Повышение экологических показателей автомобиля возможно за счет проведения комплекса мероприятий по совершенствованию его конструкции и режима эксплуатации. К улучшению экологических показателей автомобиля приводят: повышение его экономичности; замена бензиновых ДВС на дизельные; перевод ДВС на использование альтернативных топлив (сжатый или сжиженный газ, этанол, метанол, водород и др.); применение нейтрализаторов отработавших газов ДВС; совершенствование режима работы ДВС и технического обслуживания автомобиля.
Известны и применяются ряд методов снижения токсичности выхлопных газов. Среди них работа автомобиля в условиях, когда двигатель выделяет наименьшее количество токсичных веществ (уменьшение торможения, равномерное движение с определенной скоростью и т. д.); применение специальных присадок к топливу, увеличивающих полноту его сгорания и уменьшающих выброс СО (спирты, другие соединения); пламенное дожигание некоторых вредных компонентов.
В карбюраторных двигателях соотношение между воздухом и топливом влияет на содержание углеводородов и оксида углерода в выхлопе. Так, например, выбросы увеличиваются при увеличении обогащения смеси. Содержание СО увеличивается из-за неполного сгорания, вызванного недостатком кислорода в смеси. Увеличение содержания углеводородов проистекает в первую очередь из-за увеличения адсорбции топлива и усиления механизма неполного сгорания топлива. Бедные смеси создают более низкие концентрации Сn Нm и СО в выбросе в результате их более полного сгорания.
В дизельных двигателях мощность изменяется при изменении количества впрыскиваемого топлива. В результате изменяется распределение струи топлива, количество топлива, ударяющегося о стенку, давление в цилиндре, температура, а также продолжительность впрыскивания.
Специалисты считают, что для заметного снижения вредных выбросов необходимо сократить потребление бензина с 8 литров (на 100 км пробега – до 2…3 л. Это требует совершенствование устройства двигателя и качества топлива; перехода на неэтилизированный бензин; применения каталитического дожига для уменьшения выброса СО; внедрения электрон-
ной системы управления процессов горения топлива; и другие меры, в частности применения глушителей шума в системе выхлопа.
Повышение топливной экономичности автомобиля достигается главным образом за счет совершенствования процесса сгорания в ДВС: послойное сжигание топлива; форкамерно-факельное сжигание; применение подогрева и испарения топлива во впускном тракте; использование электронного зажигания. Дополнительными резервами повышения экономичности автомобиля являются:
- снижение массы автомобиля за счет усовершенствования его конструкции и применения неметаллических и высокопрочных материалов;
- улучшение аэродинамических показателей кузова (последние модели легковых автомобилей обладают, как правило, на 30…40 % меньшим коэффициентом лобового сопротивления);
- снижения сопротивления воздушных фильтров и глушителей, отключения вспомогательных агрегатов, например вентилятора и т. п.;
- снижения массы перевозимого топлива (неполное заполнение баков) и массы инструментов.
Современные модели легковых автомобилей существенно отличаются по топливной экономичности от предшествующих моделей.
Перспективные марки легковых автомобилей будут обладать расходом бензина 3,5 л/100 км и менее. Повышение экономичности автобусов и грузовых автомобилей достигается прежде всего применением дизельных ДВС. Они обладают экологическими преимуществами по сравнению с бензиновыми ДВС, поскольку имеют меньший на 25…30 % удельный расход топлива; кроме того, состав отработавших газов у дизельного ДВС менее токсичен (см. табл. 8.1).
Экологическими преимуществами по сравнению с бензиновыми ДВС обладают двигатели, работающие на альтернативных топливах. Общее представление о снижении токсичности ДВС при переходе на альтернативное топливо можно получить из данных, приведенных в табл. 8.2.
Таблица 8.2 Токсичность выбросов ДВС на различных топливах
Многие ученые видят частичное решение экологической проблемы в переводе автомобилей на газообразное топливо. Так, содержание окиси уг-
лерода в выхлопах газомобилей меньше на 25…40 %; окиси азота на 25…30 %; сажи на 40…50 %. При использовании в автомобильных двигателях сжиженного или сжатого газа выхлопные газы почти не содержат оксида углерода. Решением проблемы явилось бы широкое применение электромобиля. Выпускаемые электромобили имеют ограниченный радиус действия из-за ограниченной емкости и большой массы батарей. Сейчас ведутся широкие исследования в этой области. Некоторые положительные результаты уже достигнуты. Снижение токсичности выбросов может быть достигнуто уменьшением содержания соединений свинца в бензине без ухудшения его энергетических качеств.
Перевод на газовое топливо не предусматривает значительных изменений в конструкции ДВС, однако сдерживается отсутствием станций заправки и необходимого количества автомобилей, переоборудованных для работы на газе. Кроме того, автомобиль, переоборудованный для работы на газовом топливе, теряет грузоподъемность из-за наличия баллонов и запас хода приблизительно в 2 раза (200 км против 400…500 км у бензинового автомобиля). Эти недостатки частично устранимы при переводе автомобиля на сжиженный природный газ.
Применение метанола и этанола требует изменений конструкции ДВС, так как спирты более химически активны к резинам, полимерам, медным сплавам. В конструкцию ДВС необходимо вводить дополнительный подогреватель для запуска двигателя в холодный период года (при t< -25 °С); необходима перерегулировка карбюратора, так как изменяется стехиометрическое отношение расхода воздуха к расходу топлива. У бензиновых ДВС оно равно 14,7; у двигателей на метаноле - 6,45, а на этаноле - 9. За рубежом (Бразилия) применяют смеси бензина и этанола в пропорции 12:10, что позволяет использовать бензиновые ДВС с незначительными изменениями их конструкции, несколько повышая при этом экологические показатели двигателя.
Несмотря на то, что выбросы токсичных веществ (Сn Нm и СО) из картера и топливной системы двигателя по крайней мере на порядок ниже выбросов выхлопных газов, в настоящее время разрабатываются методы сжигания картерных газов ДВС. Известна замкнутая схема нейтрализации картерных газов с подачей их во впускной трубопровод двигателя с последующим дожиганием. Замкнутая система вентиляции картера с возвращением картерных газов до карбюратора уменьшает выделение в атмосферу углеводородов на 10…30 %, оксидов азота на 5…25 %, но при этом увеличивается выброс оксида углерода на 10…35 %. При возвращении картерных газов после карбюратора снижается выброс Cn Hm на 10…40 %, СО на 10…25 %, но возрастает выброс NOx на 10…40 %.
Для предотвращения выбросов паров бензина из топливной системы, основная часть которых поступает в атмосферу, когда двигатель не работает, на автомобилях устанавливают систему обезвреживания испарений топлива из карбюратора и топливного бака, состоящую из трех основных узлов (рис. 8.1): герметичного топливного бака 1 со специальной емкостью 2 для компенсации теплового расширения топлива; крышки 3 топливно-за- правочной горловины бака с двусторонним предохранительным клапаном для предотвращения чрезмерного давления или разрежения в баке; адсорбера 4 для поглощения паров топлива при выключенном двигателе с системой возврата паров во впускной тракт двигателя во время его работы. В качестве адсорбента используют активированный уголь.
Рис. 8.1. Схема улавливания паров топлива бензинового ДВС
Соблюдение регламента технического обслуживания и контроль состава отработанных газов (ОГ) ДВС позволяет значительно сократить токсичные выбросы в атмосферу. Известно, что при 160 тыс. км пробега и при отсутствии контроля выбросы СО возрастают в 3,3 раза, а Сп Нт - в 2,5 раза.
Повышение экологических показателей газотурбинной двигательной установки (ГТДУ) на самолетах достигается совершенствованием процесса сгорания топлива, применением альтернативного топлива (сжиженный газ, водород и др.), рациональной организацией движения в аэропортах.
Увеличение времени пребывания продуктов сгорания в камере сгорания ГТДУ сопровождается увеличением полноты сгорания (уменьшение содержания СО и Cn Hm в продуктах сгорания) и содержания в них оксидов азота. Поэтому, изменяя время пребывания газа в камере сгорания, можно достичь лишь минимальной токсичности продуктов сгорания, а не устранить ее полностью.
Более эффективным средством снижения токсичности ГТДУ является применение способов подачи топлива, обеспечивающих более равномерное смешение топлива и воздуха. К ним относятся устройства с предварительным испарением топлива, форсунки с аэрацией топлива и др. Испытания на модельных камерах свидетельствуют о том, что такими способами можно снизить содержание в продуктах сгорания Сn Нm более чем на порядок, СО - в несколько раз, обеспечить бездымный выхлоп и уменьшить содержание NOx .
Существенное снижение содержания NOx в продуктах сгорания ГТДУ достигается при стадийном процессе сгорания топлива в двухзонных камерах сгорания. В таких камерах основная часть топлива на режимах большой тяги сжигается в виде предварительно подготовленной бедной смеси. Меньшая часть топлива (~25 %) сжигается в виде богатой смеси, где и образуются в основном оксиды азота. Опыты показывают, что при таком сгорании можно снизить содержание NOx в 2 раза.
Решение экологических проблем, связанных с применением ракетной техники, основано на использовании экологически безопасного топлива и прежде всего кислорода и водорода.
8.3. Нейтрализация выхлопов двигателей внутреннего сгорания
Улучшение экологических характеристик автомобилей возможно за счет комплекса мероприятий по совершенствованию их конструкций и режимов эксплуатации. К ним относятся повышение экономичности работы двигателей, замена их бензиновых версий на дизельные, использование альтернативных топлив (сжатый или сжиженный газ, этанол, метанол, водород и др.), применение нейтрализаторов отработанных газов, оптимизация режима работы двигателей и технического обслуживания автомобилей.
Значительное снижение токсичности ДВС достигается при использовании нейтрализаторов отработавших газов (ОГ). Известны жидкостные, каталитические, термические и комбинированные нейтрализаторы. Наиболее эффективными из них являются каталитические конструкции. Оснащение ими автомобилей началось в 1975 г. в США и в 1986 г. - в Европе. С тех пор загрязнение атмосферы выхлопами резко снизилось - соответственно на 98,96 и 90% по углеводородам, СО и NOх .
Нейтрализатор - это дополнительное устройство, которое вводится в выпускную систему двигателя для снижения токсичности ОГ. Известны жидкостные, каталитические, термические и комбинированные нейтрализаторы.
Принцип действия жидкостных нейтрализаторов основан на растворении или химическом взаимодействии токсичных компонентов ОГ при пропускании их через жидкость определенного состава: вода, водный раствор сульфита натрия, водный раствор двууглекислой соды.
На рис. 8.2 представлена схема жидкостного нейтрализатора, применяемого с двухтактным дизельным двигателем. Отработавшие газы поступают в нейтрализатор по трубе 1 и через коллектор 2 попадают в бак 3, где вступают в реакцию с рабочей жидкостью. Очищенные газы проходят через фильтр 4, сепаратор 5 и выбрасываются в атмосферу. По мере испарения жидкость доливают в рабочий бак из дополнительного бака 6.
Рис. 8.2. Схема жидкостного нейтрализатора
Пропускание отработавших газов дизелей через воду приводит к уменьшению запаха, альдегиды поглощаются с эффективностью 0,5, а эффективность очистки от сажи достигает 0,60…0,80. При этом несколько уменьшается содержание бенз(а)пирена в отработанных газах дизелей. Температура газов после жидкостной очистки составляет 40…80 °С, примерно до этой же температуры нагревается и рабочая жидкость. При снижении температуры процесс очистки идет интенсивнее.
Жидкостные нейтрализаторы не требуют времени для выхода на рабочий режим после пуска холодного двигателя. Недостатки жидкостных нейтрализаторов: большая масса и габариты; необходимость частой смены рабочего раствора; неэффективность по отношению к СО; малая эффективность (0,3) по отношению к NOx ; интенсивное испарение жидкости. Однако использование жидкостных нейтрализаторов в комбинированных системах очистки может быть рациональным, особенно для установок, отработавшие газы которых должны иметь низкую температуру при поступлении в атмосферу.
В современном мире принято считать, что выхлопные газы от двигателей внутреннего сгорания наносят самый большой урон окружающей среде. Однако в последнее время все чаще звучат противоречивые мнения экспертов о влиянии этих газов. В нашем привычном понимании только машины наносят вред природе, оставляя на заднем плане генераторы и установки для обогрева, подачи воды и других нужд. Согласно одному из исследований Европейского медицинского журнала, выхлопные газы автомобилей являются причиной смерти около 40 тысяч человек каждый год.
Последние открытия ученых подтвердили тот факт, что около 6% всех смертей связаны с Особой группой риска считаются дети и старики, чей организм еще не может быстро очищаться от микроскопических молекул топлива. Исходя из всего этого, тот факт, что выхлопные газы могут быть безвредными, ставится под большое сомнение. Ведь даже начинающий водитель знает, что оставаться в закрытом помещении с включенным двигателем смертельно опасно.
Первые угарным газом:
1) При краткосрочном отравлении начнется раздражение слизистых глаз, носа и горла. Дальнейшее воздействие приведет к рвоте и, вероятнее всего, потере сознания. Для больных астмой и эмфиземой такое отравление может оказаться последним.
2) Сонливость, появившаяся усталость и потеря сознания также являются на протяжении длительного времени малыми дозами.
3) Нечеткое зрение, ухудшение головокружения явно говорят о том, что повреждена центральная нервная система.
Температура выхлопных газов является первопричиной всего наносимого вреда. Дело в том, что, чем выше температура, тем быстрее образуются продукты горения, что приводит к увеличению концентрации вредных веществ во время выхлопа. Довольно часто врачи диагностируют гипоксию у водителей, которые большую часть времени находятся в дороге. В их числе дальнобойщики, таксисты, перевозчики и многие другие.
Но все не настолько страшно, как может показаться. Достаточно просто следовать следующим советам, и это сбережет здоровье вам и вашим близким:
1) внутри гаража или возле домовой территории старайтесь как можно меньше оставлять автомобиль в рабочем состоянии;
2) приобретайте качественное топливо;
и вы живете в частном секторе, то при установке забора рекомендуем делать небольшой зазор между землей и началом полотна. Так как выхлопные газы тяжелее воздуха, они будут выходить в данные промежутки. При возможности специалисты рекомендуют одну сторону забора сделать “прозрачной”, что ускорит вентиляцию тяжелых газов;
4) как можно дальше от жилых помещений устанавливайте различные дизельные генераторы. Разработайте систему отвода газов от вашего участка даже при сильном ветре. Лучше потратить несколько лишних тысяч, чем через 4-5 лет превратиться в астматика.
Помните, что любое топливо и его испарения опасны для здоровья даже за пределами автомобильных двигателей или генераторов.
В результате работы двигателя внутреннего сгорания, которым оснащен каждый современный автомобиль, происходит сгорание гидрокарбонатного топлива, и в атмосферу выбрасывается огромное количество разнообразных химических соединений. Начиная с середины 60-х годов прошлого века выброс выхлопных газов стал волновать многих людей. С этого момента начинается борьба человечества за максимально возможное сокращение этих выбросов.
Климатические изменения на глобальном уровне являются одной из важных особенностей XXI века. Во многом эти изменения обусловлены деятельностью человечества, в частности, в последние десятилетия значительно увеличились выбросы парниковых газов в атмосферу. Основным источником выбросов являются выхлопные газы автомобилей, 30 % которых являются парниковыми.
Парниковые газы существуют в естественных условиях и призваны регулировать температуру нашей голубой планеты, однако даже незначительное увеличение их количества в атмосфере может привести к серьезным глобальным последствиям.
Самым опасным парниковым газом является CO2, или углекислый газ. На его долю приходятся около 80 % всех выбросов, большая часть которых связана с сжиганием топлива в двигателях автомобилей. Углекислый газ остается длительное время в атмосфере в активном состоянии, что увеличивает его опасность.
Одним из основных источников углекислого газа являются выхлопы автомобилей. Помимо CO2 они выбрасывают в атмосферу угарный газ CO, остатки углеводородов, окислы азота, соединения серы и свинца, а также твердые частицы. Все эти соединения в огромных количествах попадают в воздух, приводят к глобальному увеличению температуры и появлению серьезных болезней у людей, живущих в крупных городах.
Кроме того, разные автомобили выбрасывают выхлопные газы различного состава, все зависит от типа используемого горючего, например бензин или дизельное топливо. Так, при сгорании бензина возникает целый букет химических соединений, которые состоят в основном из угарного газа, оксидов азота, углеводородов и соединений свинца. Выхлопы дизельных двигателей содержат сажу, которая приводит к образованию смога, несгоревшие углеводороды, окислы азота и серный ангидрид.
Таким образом, вред выхлопных газов для окружающей среды несомненен. В настоящее время ведется работа по уменьшению количества выбросов каждым авто, а также замена использования бензина альтернативными и более экологичными источниками энергии, например солнечной или ветровой энергией. Большое внимание уделяется водородному топливу, результатом сгорания которого является обычный водяной пар.
Вред, который наносят выхлопные газы здоровью человека, может быть очень серьезным.
В первую очередь опасен угарный газ, который вызывает потерю сознания и даже смерть, если его концентрация в атмосфере повышена. Помимо него вредны окислы серы и соединения свинца, которые вылетают в большом количестве из выхлопной трубы авто. Сера и свинец известны своим сильным отравляющим действием и могут оставаться в организме длительное время.
Углеводороды и частички сажи, которые также попадают в атмосферу в результате частичного сгорания топлива в двигателе, способны вызвать тяжелые заболевания дыхательной системы, включая развитие злокачественных опухолей.
Постоянное и продолжительное действие выхлопных газов на организм приводит к ослаблению иммунитета человека, бронхиту. Вред наносится кровеносным сосудам и нервной системе.
В настоящее время во всех странах мира автомобили проходят обязательную проверку на соответствие установленным экологическим стандартам. В большинстве случаев называют следующие выхлопные газы, вред экологии от которых является максимальным:
Однако современные стандарты развитых стран мира также предъявляют требования по уровню выбрасываемых в атмосферу окислов азота и к системе контроля процесса испарения горючего из топливного бака.
Из всех загрязнителей окружающей среды самым опасным является углекислый газ, поскольку он не обладает ни цветом, ни запахом. Вред для здоровья выхлопного газа автомобилей значителен, так, его концентрация в воздухе всего 0,5 % способна вызвать у человека потерю сознания и последующую смерть в течение 10-15 минут, а такая концентрация, как 0,04 %, приводит к возникновению головной боли.
Этот продукт работы двигателя внутреннего сгорания образуется в большом количестве, когда бензиновая смесь является богатой углеводородами и бедной кислородом. В этом случае происходит неполное сгорание топлива и образуется CO. Проблема может быть решена путем правильной настройки карбюратора, заменой или очисткой грязного воздушного фильтра, регулировкой клапанов, впрыскивающих горючую смесь, и некоторыми другими мера.
Выделяется большое количество CO в выхлопных газах в процессе прогрева автомобиля, поскольку его двигатель является холодным и сжигает частично бензиновую смесь. Поэтому прогрев автомобиля следует осуществлять в хорошо проветриваемом помещении либо на открытом воздухе.
Углеводороды, которые не догорают в двигателе, а также испарившиеся органические масла являются веществами, которые определяют основной вред выхлопных газов автомобилей для окружающей среды. Сами по себе эти химические соединения не представляют опасности, однако, попадая в атмосферу, они вступают в реакцию с другими веществами под действием солнечных лучей, и полученные соединения вызывают резь в глазах, затрудняют дыхание. Кроме того, углеводороды являются основной причиной смога в крупных городах.
Снижение количества углеводородов в выхлопных газах достигается путем настройки карбюратора так, чтобы он готовил и не бедную, и не богатую смесь, а также постоянным контролем надежности компрессионных колец в цилиндрах двигателя и регулировкой свечей зажигания. Полное сжигание углеводородов приводит к образованию углекислого газа и паров воды, которые являются безобидными веществами как для экологии, так и для человека.
Около 78 % атмосферного воздуха состоит из азота. Он является достаточно инертным газом, но при температурах сжигания топлива выше 1300 °C азот расщепляется на отдельные атомы и вступает в реакцию с кислородом, образуя различного типа оксиды.
Вред выхлопных газов для здоровья человека также связан с этими оксидами. В частности, сильнее всего страдает дыхательная система. При больших концентрациях и продолжительном действии оксиды азота могут вызвать головные боли и острый бронхит. Вредны оксиды и для окружающей среды. Попав в атмосферу, они образуют смог и разрушают озоновый слой.
Для снижения выбросов оксидов азота применяют в автомобилях специальную систему рециркуляции выбросов газов, принцип работы которой заключается в поддержании температуры двигателя ниже порога образования этих оксидов.
Простое испарение топлива из бака может стать одним из серьезных источников загрязнения окружающей среды. В связи с этим последние несколько десятилетий изготавливают специальные баки, конструкция которых призвана решать данную проблему.
Бак с топливом должен также "дышать". Для этого придумана специальная система, которая заключается в том, что сама полость бака соединена с помощью шлангов с резервуаром, который заполнен активированным углем. Этот уголь способен поглощать возникающие пары топлива, когда двигатель автомобиля не работает. Как только двигатель заводится, открывается соответствующее отверстие и в двигатель поступают поглощенные углем пары для их сжигания.
За работоспособностью всей этой системы из бака и шлангов нужно постоянно следить, поскольку в них может возникать утечка паров горючего, которые будут загрязнять окружающую среду.
В крупных современных городах сосредоточены десятки тысяч заводов, проживают миллионы людей и по улицам ездят сотни тысяч автомобилей. Все это сильно загрязняет атмосферу, что стало основной проблемой XXI века. Для ее решения городские власти вводят ряд административных и мер.
Так, в 2003 году в Лондоне был принят протокол против загрязнения автомобильным транспортом окружающей среды. Согласно этому протоколу с водителей, которые ездят через центральные районы города, взимается дополнительная плата в размере 10 фунтов стерлингов. В 2008 году лондонские власти утвердили новый закон, который стал более эффективно регулировать перемещение грузового транспорта, автобусов и личных авто по центральной части города, установив для них верхний скоростной порог. Эти меры привели к сокращению содержания вредных газов в атмосфере над Лондоном на 12 %.
Начиная с 2000-х годов подобные меры были приняты во многих городах-миллионниках. Среди них следующие:
Борьба с выхлопными газами автомобилей не является простой задачей, что ярко демонстрирует пример двух самых грязных городов на планете: Мехико и Пекина.
С 1989 года в столице Мексики действует закон, согласно которому запрещается использовать личный автомобиль по определенным дням недели. В первое время этот закон стал приносить положительные результаты и выбросы газов сократились, однако через некоторое время жители начали приобретать вторые подержанные автомобили, благодаря чему они стали ездить каждый день на личном транспорте, заменяя одно авто другим в течение недели. Такая ситуация ухудшила еще сильнее состояние городской атмосферы.
Подобная ситуация наблюдается и в столице Китая. По данным 2015 года, около 80 % жителей Пекина располагают несколькими автомобилями, позволяющими им перемещаться каждый день на них. Кроме того, в этом мегаполисе фиксируется огромное количество нарушений закона против загрязнения.
Образование токсичных веществ – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно.
К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (С Х H Y), окислы азота (NO X), альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% С Х H Y и 98% NO X , картерные газы по – 5% С Х H Y , 2% NO X , а топливные испарения – до 40% С Х H Y . В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О 2 , О 3 , С, СО, СО 2 , СН 4 , C n H m , C n H m О, NO, NO 2 , N, N 2 , NH 3 , HNO 3 , HCN, H, H 2 , OH, H 2 O.
Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, NO X , C X H Y , R X CHO, SO 2 , сажа, дым. СО (оксид углерода) – этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО 2 на СО и О 2 при высоких температурах.
NO X (оксиды азота) – самый токсичный газ из ОГ.
N – инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.
Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.
Гидроводороды (С x Н y) – этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные элементы. ОГ содержат около 200 разных гидроводородов.
В дизельных двигателях С x Н y образуются в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления.
ДВС выбрасывает большее количество С x Н y , когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания.
Дым – непрозрачный газ. Дым может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния ОГ.
Белый и синий дым – это смесь капли топлива с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации.
Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоянии, а потом исчезает из-за нагрева. Отличие белого дыма от синего определяется размером капли: если диаметр капли больше длины волны синего цвета, то глаз воспринимает дым как белый.
Синий дым бывает от масла. Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива. Черный дым состоит из сажи. Дым отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность.
Сажа – представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки; в ОГ дизельного двигателя сажа состоит из неопределенных частице с размерами 0,3... 100 мкм.
Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом. Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, отношения топливо-воздух.
SO 2 (оксид серы) – образуется во время работы двигателя из топлива, получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях); эти выбросы раздражают глаза, органы дыхания. SO 2 ,H 2 S – очень опасны для растительности.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87% общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) – возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта – отказ от использования этилированных бензинов.
Альдегиды (R x CHO) – образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонкого слоя масла в стенке цилиндра. При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды исчезают.
Загрязнение воздуха идет по трем каналам: 1)ОГ, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%); 2)картерные газы (20%); 3)углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).
