Мероприятия по снижению токсичности отработавших газов двигателей

Обновлено: 07.07.2024

Дизельное топливо характеризуется более высокой температурой кипения, чем бензин. В дизеле отводится меньше времени на приготовление топливо-воздушной смеси, что является одной из: причин ее меньшей однородности. Диком в них воздуха (А > 1); недостаточное количество воздуха в смеси приводит к увеличению выброса сажи, СО и СН.

Сгорание начинается при впрыскивании топлива через форсунку. Время впрыскивания оказывает основное влияние на эффективный к. п. д. двигателя. Повышение температуры сгорания увеличивает образование в отработавших газах оксидов азота (NOx).

Конструктивные мероприятия

Камера сгорания

Двигатели с разделёнными камерами сгорания обеспечивают получение меньших концентраций оксидов азота в отработавших газах, чем двигатели с непосредственным впрыском топлива. С другой стороны, последние характеризуются лучшей топливной экономичностью. Для получения рабочей смеси, обеспечивающей полное сгорание, вихревое движение воздуха в камере сгорания должно сочетаться с правильно подобранным факелом топлива.

Впрыскивание топлива

Позднее впрыскивание позволяет снизить выброс оксидов азота (NOx), однако слишком позднее впрыскивание приводит к увеличению расхода топлива и повышенному выбросу углеводородов (СН) Увеличение на 1° (по углу поворота коленчатого вала) начала впрыскивани; может привести к повышению на 5% выбросов NOx, в то время как выбросы СH при этом могут увеличиться на 15%. Электронные системы управления: способны поддерживать оптимальны момент впрыскивания с высокой степенью точности. Очень высокая точность может быть достигнута за счет управления началом впрыскивания непосредственно через форсунку при использовании датчика перемещения игольчатого клапана (управление началом впрыскивания топлива). Топливо, попадающее в камеру сгорания после окончания процесса сгорания, будет поступать непосредственно в выпускную систему в несгоревшем виде повышая уровень выбросов углеводородов в отработавших газах. Для предотвращения этого явления объем топлива между посадочным отверстием форсунки и распылительным наконечником должен быть минимальным. Необходимо также исключить подтекание топлива из форсунки и позднее впрыскивание. Мелкодисперсная струя распыла топлива способствует образованию оптимальной смеси топлива с воздухом. Мелкодисперсный распыл, снижающий выброс сажи (твердых частиц) и углеводородов, может быть получен при высоком давлении впрыскивания и оптимальной геометрии отверстий распылителя. Коэффициент избытка воздуха должен быть не ниже А =1,1.-.1,2.

Температура воздуха на впуске

Чем выше температура воздушного заряда, тем выше температура сгорания с пропорциональным увеличением выбросов оксидов азота. На двигателях с турбонаддувом охлаждение сжатого воздуха на впуске (промежуточное охлаждение) представляет эффективный способ снижения NOx.

Cостав и температура отработавших газов

Рециркуляция отработавших газов

Часть отработавших газов направляется во впускную систему для уменьшения количества кислорода в свежем заряде с одновременным увеличением его теплоемкости. Оба этих фактора приводят к понижению температуры сгорания и, таким образом, снижению образования NO. Повышенное количество рециркулируемых газов вызывает более высокие выбросы сажи и оксида углерода из-за недостатка воздуха в смеси. Поэтому количество рециркулируемых отработавших газов должно быть ограничено.

Очистка отработавших газов

Выброс углеводородов может быть уменьшен при использовании в выпускной системе каталитических нейтрализаторов. В них часть газообразных углеводородов, включая и те, что соединяются с твердыми частицами (сажа), сгорают в присутствии кислорода, содержащегося в отработавших газах. Для снижения выбросов твердых частиц (сажи) в настоящее время используются специальные фильтры, устанавливаемые в выпускной системе автомобиля.

Все более ужесточающиеся нормы определяют снижение предельного содержания количества токсичных комонентов в отработавших газах. Эти выбросы могут быть замерены при заданных определенных условиях работы двигателя. >

Схема испытаний

Как правило, выбросы токсичных веществ с отработавшими газами двигателей определяются на стенде с беговыми барабанами (для легковых автомобилей) или на испытательном моторном стенде (грузовые автомобили). Многие нормы предельного содержания токсичных компонентов в отработавших газах и методы испытаний автомобилей на токсичность были впервые внедрены в США, где способ отбора проб (газа) постоянного объема был применен в качестве эффективного способа для контроля за выбросом твердых частиц при динамических испытаниях. При этой процедуре отработавшие газы разбавляются отфильтрованным окружающим воздухом и отбираются посредством ротационного насоса во время стандартизованного цикла испытаний. Разбавление отработавших газов воздухом устраняет вероятность конденсации в них влаги и одновременно удерживает их температуру на уровне, требуемом для измерения содержания твердых частиц (52°С). Одна проба пропускается через специальный бумажный фильтрующий элемент, где осуществляется определение уровня выброса твердых частиц за счет измерения увеличения массы пробы.

Вторая нагретая проба газа направляется в пламенно-ионизационный детектор, в котором производится непрерывный контроль за концентрацией углеводородов. Третья проба отправляется в сборник отработавших газов. После окончания цикла испытаний его содержимое направляется в газоанализатор, где производятся замеры концентраций СО, МОх и СО2. Расчеты для определения уровней выбросов различных компонентов отработавших газов базируются на данных об объеме смеси газов и концентрации отдельных их компонентов. В США для проверки легковых и грузовых автомобилей на токсичность отработавших газов применяются одни и те же методы и газоанализаторы. Отработавшие газы обычно разбавляются дважды, что дает возможность пропускать большие объемы газа через трубопроводы приемлемого размера. В европейском цикле испытаний также применяется разбавление части газового потока воздухом при замерах содержания твердых частиц в отработавших газах. После измерений концентрации твердых частиц проводятся дополнительные проверки непрозрачности этих газов как в стационарных условиях, так и при движении с полной нагрузкой.

Легковые и малотоннажные грузовые автомобили

Нормы предельной токсичности отработавших газов,принятые в Европе,базируются на Директивах R15 ЕЭК и 70/220 ЕЭС, а также дополнениях к этим документам. Существующие нормы для малотоннажных грузовиков (полной массой менее 3,5 т) указаны в Директиве 93/59 ЕС/ЕЭС. Менее строгие нормы применяются для дизелей с непосредственным впрыскиванием топлива.

Предельная токсичность отработавших газов легковых автомобилей (с числом сидений 6 и более, массой 3.9т

Испытания дизелей на токсичность осуществляются как в виде дополнительной процедуры, так и во время проведения регулярных техосмотров автомобилей. Для этой цели применяются два стандартизованных метода. По первому методу определенное количество отработавшего газа пропускается через фильтрующий элемент. Степень обесцвечивания фильтра характеризует содержание сажи в отработавших газах. Абсорбционный метод (испытание на непрозрачность или потемнение газа) основан на определении снижения яркости луча света, пропускаемого через отработавшие газы. Определение дымности отработавших газов дизелей должно осуществляться под нагрузкой. Здесь наиболее распространены два разных метода проведения испытаний: испытания при полной нагрузке, осуществляемые на испытательной трассе с торможением автомобиля; испытания при свободном ускорении с кратковременным нажатием на педаль газа; нагрузка при этом создается возвратно-поступательно перемещающимися и вращающимися массами самого двигателя, работающего в режиме ускорения.

Дымомер (оптический метод)

Насос прокачивает часть отработавших газов, поступающих из пробоотборного зонда через камеру. Это необходимо для уменьшения влияния колебаний давления отработавших газов на результаты испытаний. Через отработавшие газы, находящиеся в испытательной камере, пропускаются световые лучи. Фотоэлементы регистрируют снижение интенсивности света после прохождения камеры; это снижение соответствует непрозрачности Т (в %) или коэффициенту абсорбции k. Для получения полных и точных результатов испытательная камера должна иметь определенную длину. Во время испытаний под нагрузкой обеспечивается непрерывный процесс измерений дымности с индикацией получаемых данных. Дымомер автоматически определяет максимальное значение и производит расчет среднего значения для нескольких периодов подачи газа.

Дымомер (метод прокачки через фильтр)

Устройство обеспечивает пропуск определенного количества отработавших газов через бумажный фильтрующий элемент. На каждой стадии испытаний осуществляется регистрация объемов анализируемого газа, что позволяет получить полные и сравнимые между собой результаты. Система также позволяет контролировать и компенсировать действие других факторов (давления, температуры и др.). Для оптико-электронной оценки почернения фильтрующей бумаги применяется

светоотражающий фотометр. Результаты представляются в виде показателя сажесодержания Бош или массовой концентрации сажи в газе (мг/м3).

Каждое из токсичных веществ ОГ имеет свой механизм образования. Это значительно затрудняет поиск методов по их комплексному снижению. Кроме того, ужесточение стандартов приводит к поиску и реализации все более сложных и дорогих мероприятий.

На первом этапе снижение токсичности ОГ базировалось на совершенствовании традиционных процессов смесеобразования и сгорания при одновременном введении электронного управления двигателем.

Следующим шагом стало применение нейтрализации ОГ в системе выпуска, при которой токсичные вещества (СО, СН и NOJ нейтрализуются в системе выпуска после их выхода из цилиндра двигателя.

Кроме этого, для устранения выбросов S0₂ и ПАУ проводятся мероприятия по улучшению экологических свойств топлив путем ограничения содержания в них серы и ароматических углеводородов.

На современном уровне развития двигателестроения снижение выбросов токсичных веществ связано с улучшением топливной экономичности и переходом к альтернативным топливам.

Рис. 4.17. 13-режимный Европейский тест

Снижение токсичности ОГ ДсИЗ

Управление составом смеси и углом опережения зажигания. Большое влияние на состав ОГ оказывает состав смеси, выражаемый коэффициентом избытка воздуха а.

По мере снижения а вследствие нехватки кислорода при обогащении смеси возрастает неполнота сгорания топлива. Это способствует росту СО и СН. С другой стороны, на очень бедных смесях концентрация СН увеличивается из-за пропусков воспламенения.

Существенное влияние на выбросы NO_x и СН оказывает угол опережения зажигания ф_{0 3}. При увеличении ф_{0 3} возрастает температура процесса сгорания, а вместе с ней и количество образующихся NO_x. С уменьшением ф_{0 3} сгорание все больше переносится на линию расширения, возрастает температура ОГ в конце процесса расширения и в системе выпуска, что обеспечивает более полное окисление СН.

Сегодня возможности снижения токсичности ОГ за счет управления а и ф₀ з практически исчерпаны. Это привело к поиску новых, эффективных способов, описанных далее.

Рециркуляция отработавших газов. Применение рециркуляции ОГ необходимо для эффективного снижения выбросов N0^.. Это достигается за счет добавления ОГ в свежий заряд. В результате повышается масса рабочей смеси с соответствующим увеличением ее теплоемкости, что приводит к снижению температуры сгорания и позволяет уменьшить образование N0^ при некотором ухудшении экономичности.

По мере увеличения рециркуляции ОГ затягивается процесс тепловыделения и возрастают выбросы углеводородов (СН).

С увеличением нагрузки возрастает максимальная температура рабочего цикла, а топливовоздушная смесь обедняется. Поэтому количество ОГ посредством рециркуляции следует увеличивать. Однако при полном открытии дроссельной заслонки рециркуляция ОГ не позволит получить максимальную мощность, поэтому на данных режимах ее целесообразно прекращать.

Таким образом, возникает необходимость управления количеством ОГ, которое подается вместе со свежим зарядом, в зависимости от режима работы двигателя.

Схема рециркуляции ОГ показана на рис. 4.18.

Распознавание блоком управления 1 режима работы двигателя ведется по сигналам датчиков положения коленчатого вала, дроссельной заслонки 2, а также расхода воздуха. Кроме этого, учитывается показание датчика кислорода (^-зонд) 4, который оценивает содержание кислорода в ОГ.

На основании полученной информации блок управления воздействует на электрический привод клапана рециркуляции 3 таким образом, что с увеличением его высоты подъема растет проходное сечение отверстия, через которое ОГ из выпускного трубопровода попадают во впускной трубопровод.

Нейтрализация ОГ. Все большее ужесточение норм, регламентирующих предельно допустимые выбросы токсичных веществ в ОГ, привело к необходимости установки в выпускной системе двигателя каталитического нейтрализатора.

Современная схема установки нейтрализатора и устройств, отвечающих за его эффективную работу, показана на рис. 4.19.

Рис. 4.18. Схема рециркуляции отработавших газов:

1 — блок управления двигателем; 2 — датчик положения дроссельной заслонки; 3 — клапан рециркуляции с электроприводом; 4 — датчик кислорода; 5 — нейтрализатор

Рис. 4.19. Схема управления работой трехкомпонентного каталитического нейтрализатора: 1 — датчик массового расхода воздуха; 2 — двигатель; 3,4 — датчики кислорода;

5 — предварительный нейтрализатор; 6 — основной нейтрализатор; 7 — форсунки; 8 — блок управления двигателем

На сегодняшний день наибольшее распространение получил трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, который позволяет снизить содержание СН, СО (окислить) и NO_x (восстановить).

Степень превращения указанных токсичных газов в нейтрализаторе можно оценить коэффициентом преобразования К-.

где С, _вх, С_{( ВЫХ} — концентрации токсичного компонента ОГ соответственно на входе и на выходе из нейтрализатора соответственно.

Зависимость значений К от коэффициента а избытка воздуха для СН, СО и NO_x представлена на рис. 4.20. Как видно из данного рисунка, эффективного преобразования всех указанных продуктов сгорания можно достичь только в очень узком диапазоне составов топливовоздушной смеси вблизи а = 1 (стехиометрический состав смеси). В связи с этим возникает необходимость управления составом смеси по замкнутому контуру (см. рис. 4.19) с применением датчика кислорода.

Рис. 4.20. Зависимость значений K_i для токсичных веществ от коэффициента а избытка воздуха

Помимо а на эффективность работы нейтрализатора оказывает влияние его температура. Так, преобразование токсичных веществ в трехкомпонентном нейтрализаторе начинается при температуре выше 300 °С. Наилучшим с точки зрения степени очистки ОГ и длительности работы трехкомпонентного нейтрализатора является диапазон 400. 800 °С. При более высокой температуре наступает выход из строя нейтрализатора.

В современных системах, как показано на рис. 4.19, могут устанавливаться не один, а два трехкомпонентных нейтрализатора.

Предварительный нейтрализатор 5 расположен непосредственно рядом с двигателем и имеет меньшие размеры по сравнению с основным 6. Указанные особенности нейтрализатора 5 позволяют осуществить его быстрый прогрев до рабочих температур после запуска двигателя и обеспечить тем самым еще более эффективное снижение выбросов токсичных веществ.

В этом случае, в современных системах устанавливается и два датчика кислорода. При этом первый датчик 3 управляет изменением состава смеси. Второй датчик 4 необходим для дополнительной коррекции состава смеси.

Совместная работа двух датчиков носит еще и диагностическую функцию, позволяя оценивать эффективность работы нейтрализаторов и состояние первого датчика 3. Будучи расположенным у двигателя, первый датчик подвергается большим тепловым нагрузкам, что может привести к выходу его из строя. В этом случае второй датчик позволит системе перейти на запасной (аварийный) режим работы.

Адсорбция паров бензина. Для предотвращения выброса в атмосферу паров топлива из бака используется адсорбер, который улавливает пары топлива при неработающем двигателе. Адсорбер сообщается с бензобаком, впускным трубопроводом и атмосферой. На входе воздуха в адсорбер установлен запорный клапан, а между адсорбером и впускным трубопроводом — клапан продувки. На неработающем двигателе оба клапана закрыты и пары бензина из бензобака поступают в адсорбер, где происходит их улавливание и конденсация. После запуска двигателя по команде электронного блока управления оба клапана открываются и происходит продувка адсорбера, т.е. конденсат паров бензина удаляется из адсорбера потоком воздуха во впускной трубопровод.

Применение альтернативных топлив. В качестве альтернативных топлив для ДсИЗ перспективными считаются спирты (метиловый и этиловый) и водород.

Как показали исследования, проведенные в НАМИ, добавка к бензину 15% метилового спирта снижает выброс вредных веществ на 25. 30%. Работа на чистом метиловом спирте обеспечивает это снижение до 50%.

Существенная трудность при использовании метилового спирта заключается в его ядовитости и большой коррозионной агрессивности относительно металлов, резины и пластмасс. Поэтому все большее внимание стали уделять использованию этилового спирта, который не имеет этих недостатков.

Применение водорода в качестве топлива позволяет исключить углеродосодержащие вещества в ОГ: СО, С0₂ и СН. При этом, хотя на слегка обедненных смесях из-за высоких температур сгорания Н₂ образуется большее количество NO_x (до 5000. 5500 млн -1 ), чем при работе на бензине, испытания по Правилам № 83 ЕЭК ООН показывают уменьшение выбросов NO_x по сравнению с работой на бензине (из-за использования значительно более бедных водородовоздушных смесей).

Основными сдерживающими факторами при применении водорода являются трудности при организации его хранения на борту автомобиля, а также при производстве водорода, транспортировании и организации заправок. По этим причинам в скором времени, возможно, будут использовать добавки водорода к бензину.

Использование бедных и расслоенных зарядов. Применение обедненных смесей (а = 1,5. 1,7) позволяет значительно снизить выбросы N0*., а борьбу с выбросами СН и СО вести с помощью окислительного нейтрализатора.

Работы ДсИЗ на обедненных смесях обеспечивается комплексом мероприятий: управлением интенсивностью движения заряда в цилиндре; увеличением степени сжатия и мощности электрической искры.

В случае использования расслоенных зарядов, получаемых при непосредственном впрыскивании бензина в цилиндр, возникает необходимость эффективной нейтрализации N0^ в ОГ, содержащих кислород. Для этих целей создан адсорбционно-каталитический нейтрализатор типа DENOX. В этом нейтрализаторе носитель из оксида алюминия А1₂0₃ покрыт катализатором из платины и оксида металла, например бария, выполняющего функцию адсорбера. При работе на бедных смесях платиновый катализатор способствует окислению N0 в N0₂, который на оксиде металла адсорбируется (оседает) в виде нитратов.

Когда двигатель будет работать при а -1 и менее. В противном случае из-за сульфатации нейтрализатор не может работать достаточно эффективно.

Использование окислительного нейтрализатора совместно с DENOX вызвано необходимостью снижения выбросов СН и сажи, образование которых при сгорании расслоенных зарядов увеличивается.

По мере роста автомобильного парка стандарты на ограничение выбросов токсичных веществ введены во многих странах мира, в зависимости от концентрации автомобилей, климатических, рельефных условий и других факторов.

Под токсичностью выбросов двигателя автомобиля (токсичностью двигателя) понимают способность выбросов двигателя оказывать токсическое воздействие на людей, животный мир, что определяется следующими факторами:

· составом токсичных веществ;

· абсолютным количеством выбросов токсичных веществ в единицу времени (или на единицу пути, пройденного автомобилем);

· физико-химическими законами превращения химических соединений в атмосфере;

· геофизическими законами распространения токсичных веществ;

· чувствительностью живых организмов.

В настоящее время стандартами всех стран мира регламентируются выбросы токсичных компонентов на определенных, наиболее характерных режимах работы двигателя (стандарты первого рода) или на совокупности режимов, имитирующих действительные условия эксплуатации (стандарты второго рода).

В нашей стране нормирование токсичных веществ по совокупности режимов применяется для новых двигателей и автомобилей, т.е. в целях контроля продукции моторных и автомобильных заводов [2].

За последние 8 лет количество автотранспорта в России увеличилось почти в полтора раза.

По состоянию на 1 января 2013 года на регистрационном учёте в Госавтоинспекции РФ состоит более 50,5 миллионов единиц транспортных средств. Причем основную часть из них – 76,7%, или 38,7 миллионов единиц – составляют легковые автомобили.

В Европе, как и во всем мире, идет постоянное ужесточение экологических требований к автомобилям – запрет применения этилированного бензина, запрет применения при производстве автомобиля вредных веществ, таких как свинец, кобальт, кадмий, 6-валентный хром, фреоны и других составляющих элементов.

Ужесточаются требования к токсичности отработавших газов (ОГ) – с 2001 года введены для всех регистрируемых автомобилей нормы токсичности Евро-3, с 2006 – Евро-4, с 01 января 2011 года вводятся нормы Евро-5. С 01 ноября 2014 нормы Евро-6 для новых моделей и с 01 ноября 2015 года для всех продаваемых автомобилей.

Ограничивается содержание в отработавших газах окиси углерода (СО), углеводородов (НС), в том числе и неметановых, и окислов азота (NО_x).

Очень актуально в настоящее время снижение выбросов СО₂, напрямую связанных с расходом топлива и влияющих на разрушение озонового слоя Земли. Ужесточаются требования и к испарениям углеводородов.

В ряде стран уже введены налоговые льготы и штрафы в зависимости от величины выбросов СО₂.

Снижение токсичности достигается за счет повышения КПД двигателя, оптимизации процессов сгорания топлива, увеличения площади соприкосновения отработавших газов в нейтрализаторе, в том числе и за счет увеличения количества драгметаллов в нем и т.д.

Как Российское законодательство подошло к проблеме экологии?

Чтобы контролировать уровень выбросов вредных веществ в атмосферу, производимых автотранспортом, оснащенным двигателями внутреннего сгорания, государством приняты экологические требования.

Экологический класс автомобиля обозначается, как Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5, Евро-6 – это классификационный код, который описывается регламентом, и даёт характеристику автомобилю и двигателю внутреннего сгорания в зависимости от количества выбросов вредных веществ в отработанных газах (ОГ), которые опасны для окружающей среды и человека.

В состав вредных веществ входят:

· (СО) – оксид углерода; (НС) – углеводороды;

· (NOx) – оксиды азота; дисперсные частицы [1].

Для поэтапного улучшения экологической ситуации в стране на территории России вводится более строгий экологический класс для автомобилей (в настоящее время это Евро-4). Согласно новому стандарту, вступившему в силу с 2010 года, все выпускаемые и продаваемые автомобили на территории России должны соответствовать экологическому классу Евро-4.

В очередной раз отечественные производители оказались не готовы к такому переходу, поэтому получили очередную отсрочку на 2 года.

Теперь все автомобили с 01 января 2012 года должны соответствовать стандарту по токсичности Евро-4, который предусматривает использование более качественного топлива, классом не ниже Евро-3.

С 2011 года в России вступил в действие технический регламент по бензинам, и в стране с января текущего года должен был начаться запрет на продажу бензинов Аи-95 класса ниже Евро-3.

Сроки ввода более высоких стандартов были перенесены по просьбе нефтяных компаний, которые не смогли к указанному сроку ввести достаточные мощности для производства топлива с новым качеством. Соответственно, переход на выпуск бензина Евро-4 был перенесен на 1 января 2012 года, а выпуск бензина Евро-5 на 1 января 2015 года.

Нормы токсичности отработавших газов (ОГ) новых малотоннажных коммерческих автомобилей утверждены Директивой 70/220/ЕЕС, которая впоследствии много раз дополнялась (в 1993, 1994, 2000, 2002 и 2009 гг.).

Ограничения касаются содержания окиси углерода, оксидов азота, углеводородов и твердых частиц (сажи). Дизели для грузовых автомобилей с 2000 года (Евро-3) дополнительно проходят тест на дымность.

Ужесточение норм Евро-5 и Евро-6 в основном касаются дизельных автомобилей, существенно ограничивая содержание выбросов твердых частиц (сажи) и оксидов азота. Большую роль на требование ЕВРО играет наличие катализатора в выхлопной системе автомобиля.

Катализатор – это составляющий элемент системы выхлопа автомобиля, который назначен для дожига выхлопной консистенции до экологически незагрязненной. Катализатор размещен или на приемной трубе, или сразу после нее. Изнутри корпуса будет сотовая система (рис. 1) произведенная или на глиняном, или на железном носителе. Соты необходимы для того, чтобы прирастить площадь связи выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен узкий пласт платино-иридиевого сплава.

Недогоревшие останки (CO, CH, NO) дотрагиваясь поверхности каталитического пласта, окисляются до полного конца кислородом, находящимся там так же в газах выхлопа. Вследствие реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем, активируется реакция окисления. В итоге на выходе из нейтрализатора (исправного) выхлопные газы имеют в своем распоряжении концентрацию СО2. Настоящая концентрация отвечает общепризнанным меркам ЕС.

Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия.

Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ.

Рис. 1. Двухслойный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор отработавших газов:

1 — датчик концентрации кислорода для замкнутого контура управления;

2 — монолитный блок-носитель;

3 — монтажный элемент в виде проволочной сетки;

4 — двух - оболочковая теплоизоляция нейтрализатора.

Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CH_x и NO_x восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H₂O, азот N₂ и углекислый газ CO₂.

Для керамических катализаторов (рис 2):

1. Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались).

2. Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты могут разрушиться).

3. Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор, и при пуске двигателя бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты разрушатся).

Рис. 2. Керамический катализатор

Для всех катализаторов:

- некачественный и этилированный бензин;

- плохое состояние маслосъемных колпачков (попадание масла в катализатор);

- попадание в катализатор антифриза или "левых" технических жидкостей для промывки топливной системы;

- переобогощенная топливно-воздушная смесь;

- долгая работа двигателя на холостом ходу.

Автомобиль начинает "тупить", ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает "тянуть", плавают обороты на холостом ходу, катализатор может раскалиться докрасна (катализатор забился, т.е. снижена пропускная способность отработавших газов);

Характерный звон и дребезжание (соты катализатора рассыпались).

Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на "родной", либо на универсальный (рис.3). Также возможна замена катализатора на пламегаситель.

Рис. 3. Система выпуска отработавших газов (Renault Logan)

1 — выпускной коллектор;

2 — прижимная пластина крепления приемной трубы к выпускному коллектору;

3 — каталитический нейтрализатор отработавших газов;

5 — дополнительный глушитель;

6 — основной глушитель;

7 — кронштейн подвески системы1 — выпускной коллектор.

Рекомендации:

• Установка нейтрализатора максимально близко к выпускному коллектору.

• Установка датчика концентрации кислорода до нейтрализатора и после.

В целом можно сказать, что автомобили снабжены аналогичными устройствами и схожими системами. Уровень содержания вредных веществ в выхлопных газах соответствует предъявляемым требованиям.

1. Автотранспорт и загрязнение окружающей среды. Учебник для студентов высших учебных заведений. -М.: Изд-во ГЕОС, 1999. 4. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов.

Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, вещество, выпускной коллектор, газ, катализатор, оксид азота, приемная труба, требование, внутреннее сгорание, каталитический нейтрализатор.

Похожие статьи

Виды проблем, возникающих при использовании каталитического.

Каталити́ческий нейтрализа́тор (англ. catalytic converter) — устройство в выхлопной системе

‒ уменьшение или полное удаление оксидов азота из состава выхлопных газов.

Нейтрализатор находится прямо за главной трубой, которая проводит выхлопы наружу.

Способы снижения содержания оксидов азота в отработавших.

Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.

- применение каталитических нейтрализаторов и других средств очистки ОГ

7.Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля.

Мероприятия по снижению содержания оксидов азота.

Известные трехступенчатые каталитические нейтрализаторы для автомобилей, обезвреживающие оксиды азота, дают положительный

- резко снижаются нагароотложения на поверхности камеры сгорания, выпускных клапанах, в выпускном коллекторе

К вопросу о составе отработавших газов дизелей

Оксиды азота в пересчете на NO2.

15. А.с. СССР N 273955. Нейтрализатор отработавших газов / Жуков Г. И., Башилов Ю. Б. (СССР).

Основные термины (генерируются автоматически): внутреннее сгорание, компонент, свежий воздух, окружающая среда, частица, двигатель.

Каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей

Каталитический нейтрализатор, как правило, состоит из двух основных частей: корпуса и катализатора.

Кристаллы белого или желтого цвета, хорошо растворимы в воде, при нагревании распадаются на оксид алюминия, кислород и диоксид азота

Улучшение процесса сгорания сжиженного углеводородного газа.

Основные термины (генерируются автоматически): основное топливо, борт автомобиля, холостой ход, газ, выпускной коллектор

Влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля с турбонаддувом.

Обоснование выбора системы рециркуляции отработавших газов.

Основные термины (генерируются автоматически): высокое давление, РОГ, газ, система рециркуляции, впускной коллектор, выброс оксида азота, система, режим работы двигателя, внутреннее

Нейтрализатор для влажной очистки отработавших газов дизельных двигателей.

Нейтрализация отработавших газов дизелей подземного.

Преобладающим компонентом из суммы оксидов азота является оксид азота NO (II).

4. Попова Н. М. Катализаторы очистки выхлопных газов автотранспорта.

— 360 с. 7. Жуков Г. И. Новые каталитические нейтрализаторы для подземных самоходных машин с приводом от.

Комплексные системы очистки отработавших газов дизелей

Ключевые слова:отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.

Большинство комплексных систем очистки ОГ дизелей состоят из монолитных катализаторов, каталитических и жидкостных нейтрализаторов.

АННОТАЦИЯ

Произведен анализ загрязнения атмосферы выбросами выхлопных газов автомобилей, описаны их вредные воздействия на окружающую среду и человека, предложено использование природного газа как альтернативного вида топлива в решении экологических проблем.

ABSTRACT

The analysis of atmospheric pollution emissions of exhaust gases of automobiles, described their harmful effects on the environment and humans, there is provided the use of natural gas as the alternative fuel in solving environmental problems.

Ключевые слова: экологические проблемы; отработавшие газы; вредные компоненты; автомобильный транспорт; загрязнение; природный газ; пассажирские перевозки.

Keywords: ecological problems; exhaust gases; harmful components; automobile transport; pollution; natural gas; passenger transportation.

В отработавших газах может содержаться свинец, который опасен для умственного развития людей и особенно губителен для детей, поскольку дети более чувствительны к воздействию токсичного металла. Он опасен еще тем, что накапливается в организме.

Содержащаяся в выбросах сера окисляется и образуются два соединения - диоксид серы (SO2) и триоксид (SO3) серы. При растворении в воде диоксид серы образует кислотные дожди, которые губят растения, увеличивают кислотность озер. Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе (100 мкг/м3), что нередко имеет место в больших городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Повышение уровня оксидов серы в воздухе приводит к учащению заболевания дыхательных путей. При совместных концентрациях диоксида серы и взвешенных частиц (в виде сажи и пыли) в у взрослых и детей могут наблюдаться изменения в работе легких.

Химические элементы попадают в организм с выхлопными газами и с выбросами промышленных объектов. Доля загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу от автомобилей составляют 75-90 %. Опасности от выхлопных газов превалируют в крупных городах. Выхлопные газы влияют на демографию, рост инвалидности, на здоровье населения. Стремительное развитие автомобильной промышленности, потоки машин в мегаполисах, многочасовые пробки, все это в конечном итоге наносит огромный вред здоровью населения. Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет на организм, если физические и химические параметры превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) [1].

В настоящее время мировой автомобильный парк насчитывает более 750 млн единиц и продолжает расти. По статистике каждые две секунды с конвейеров автомобильных заводов сходит новый автомобиль, что приводит к резкому повышению автомобилизации населения мира. В 2005 г. на 1000 человек в мире приходилось около 120 автомобилей, а в 2025 г. эта цифра увеличится до 160 единиц [2].

По оценкам зарубежных специалистов, если сегодняшний темп прироста автомобилей сохранится в ближайшие 20 лет, то уже к 2025 г. в мире будет свыше 1,5 млрд автомобилей. Естественно, что столь интенсивное развитие автотранспорта стало оказывать серьёзное негативное воздействие на все компоненты биосферы, причем наибольшая доля загрязнения атмосферы выхлопными газами приходится легковому автомобилю (рис.1).

Рисунок 1. Структурные доли загрязнения окружающей среды различными видами автомобилей, %

Так, только один легковой автомобиль поглощает из атмосферы за год в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Только в России общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобильным транспортом в атмосферу, превышает цифру в 30 млн т.[ 2 ].

Состав и объёмы выбросов во многом зависят от типа двигателя автотранспортного средства. В табл. 1 показан состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей.

Таблица 1.

Состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей. [ 2 ].

Читайте также:


Проблемы с поставками шкода карок

Замена лазерной головки в автомагнитоле

Как снять расширительный бачок на солярисе

Приходят ли штрафы белорусам из россии на авто

Датчик регулировки фар opel insignia