 |
Методы снижения токсичности отработавших газов
|
|
|
|
экологический безопасность автотранспорт токсичность
Различают два основных метода снижения уровня токсичности вредных выбросов.
Первичный метод - основан на снижении содержания в остаточных газах СО, СН, NOx внутри рабочего цилиндра, т.е. за счет оптимизации рабочего процесса. Сюда входит и использование альтернативных топлив и организация рабочего процесса, регулировки, применение различных добавок к топливам и т.д.
Вторичный метод - направлен на удаление вредных примесей уже на выходе из цилиндра двигателя, каталитическое обезвреживание ОГ, включающее фильтрацию от сажи и аэрозолей на пористых материалах с периодической термической регенерацией фильтра, каталитическое дожигание газообразных продуктов неполного сгорания на медно-хромовых, палладиевых и др. катализаторах, селективное каталитическое восстановление окиси азота аммиаком, улавливание SO2 в режиме конденсации при охлаждении газов ниже точки росы и многое другое.
Конечно, целесообразно использовать эти два метода совместно, чтобы повысить эффективность очистки. Мероприятия по сокращению вредных примесей в ОГ основываются на использовании в конструкции и системе управления карбюраторных двигателей известных зависимостей между составом рабочей смеси и вредных компонентов в ОГ. Оптимальным по большинству показателей (СО, Be, СН, NOx и Ре) является является) стехиометрическое сгорание (а=1). При а=1 значительно сокращается в ОГ содержание СО и СН при незначительном ухудшении экономичности и мощности. Недостатком является возрастание содержания NO*. Мероприятия по улучшению экологических показателей карбюраторных двигателей сводятся к следующему:
|
|
|
Обеспечение их работы в зоне стехиометрического состава рабочей смеси в комбинации с различными мерам ко сохранению состава NOx в ОГ (катализаторы).
Конструктивные изменения двигателей, обеспечивающих работу при сверхбедных смесях.
Различные конструктивные изменения, связанные с исключением испарения топлива, выбросов картерных газов и т.д. Существенное улучшение экологических характеристик двигателей основывается на их конструктивном совершенствовании, оборудовании средствами контроля управления составом ОГ, управлении впрыском топлива. Замкнутая система вентиляции картера начала применяться с 1963 г. на всех моделях легковых автомобилей. Контроль выхлопных газов как элемент конструкции автомобиля получил распространение с 1966г. и включал основные способы.
Подача с помощью специального насоса дополнительного воздуха в выхлопной коллектор с целью дожигания вредных примесей. Этот способ сокращает содержание СО и СН в остаточных газах. Конструктивные изменения двигателя улучшают процесс сгорания: изменение КС и поршня, автомата подогрева всасываемого воздуха при холодном двигателе, снижение степени сжатия (г), применение свечей со сдвоенным электродом и др. Регулирование продолжительности зажигания, влияющей на температуру в КС. Понижение температуры сокращает содержание NOx в выхлопных газах. Сокращение испаряемости топлива из бака конструктивно решается путем отбора паров бензина из бака и направления их через обратный клапан и фильтр в карбюратор.
Улучшение контроля по NOx сводится в основном к рециркуляции ОГ. При этом часть ОГ после их охлаждения в змеевике направляется во всасывающий коллектор, в котором смешивается с рабочей смесью. Это снижает температуру в камере сгорания и количество NOx в выхлопных газах. Особенностью этой системы является применение простейшего бортового компьютера, который получает сигналы о скорости автомобиля и температуре охлаждения жидкости.
|
|
|
При учёте трех основных токсичных компонентов, содержащихся в выхлопных газах дизелей, их доля к суммарной токсичности.
| № | Мероприятия по снижению токсичности ОГ | Окиси углерода, % | Углеводороды, % | Окислы азота, % | Мощность двигателя, % | Расход топлива, % | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||||
| 1. | Применение диагностических комплексов | нор. | нор. | нор. | нор. | -10…30 | |||||
| 2. | Работа на экономичных скоростях и режимах (профессиональное мастерство) | нор. | нор. | нор. | нор. | -15…20 | |||||
| 3. | Уменьшение угла опережения зажигания (впрыска) топлива. | нор. | -15...25 | -20…60 | - | нор. | |||||
| 4. | Рециркуляция отработавших газов (до 15…20 %) | нор. | нор. | -35…40 | нор. | нор. | |||||
| 5. | Автоматическое отключение привода вентилятора | нор. | нор. | нор. | нор. | -10…20 | |||||
| 6. | Индивидуальная регулировка системы холостого хода карбюратора | -30 | -30 | нор. | нор. | нор. | |||||
| 7. | Повышение частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода | -10 | -10 | нор. | нор. | +5…10 | |||||
| 8. | Обеднение главной дозирующей системы карбюратора (α=1.05…1.15) | -40 | -15 | -30 | -8…10 | -5…10 | |||||
| 9. | Прогрев воздуха перед карбюратором | нор. | умен. | + | нор. | нор. | |||||
| 10 | Подогрев горючей смеси | -40 | -40 | +40 | нор. | нор. | |||||
| 11 | Увеличение зазора между электродами свечей зажигания | нор. | -30 | нор. | нор. | нор. | |||||
| 12 | Установка оптимальных углов опережения зажигания | нор. | -30 | -20 | нор. | нор. | |||||
| 13 | Применение электронной системы зажигания | нор. | нор. | нор. | нор. | умен. | |||||
| 14 | Замкнутая система вентиляции картера | нор. | -30 | нор. | нор. | 5…6 | |||||
| 15 | Применение нейтрализаторов-катализаторов тройного действия. | -90 | -90 | -76 | -7…8 | 5…6 | |||||
| 16 | Впрыск воды (водяного пара) до 8…10 % или применение воднотопливных эмульсий | -30…33 | +200 | -20…50 | нор. | нор. | |||||
| 17 | Форкамерно-факельное зажигание или расслоение заряда. | -30 | -15 | -30 | нор. | нор. | |||||
| 18 | Конструкция камеры сгорания (Fкс/Vкс) | нор. | -35...50 | -10…15 | нор. | нор. | |||||
| 19 | Применение регулятора разрежение (ЭПХХ) или выключение подачи топлива на ПХХ | нор. | -30...40 | нор. | нор. | -3…5 | |||||
| 20 | Впрыск бензина | -10 | -10 | нор. | нор. | нор. | |||||
| 21 | Совершенствование системы уплотнения «стержень - клапан - направляющая втулка» | -15 | -32..40 | -7 | нор. | нор. | |||||
| 22 | Применение антидымных присадок | Уменьшение сажи до 90 %
| |||||||||
| 23 | Использование газообразных углеводородных топлив | -100 | -50 | нор. | нор. | нор. | |||||
| 24 | Применение водорода | отс. | отс. | +30 | -20 | -20…30 | |||||
| 25 | Применение наддува | -20 | -30 | +60 | +30 | +20 | |||||
| 26 | Теплоизоляция стенок камеры сгорания | -60 | -50 | +40 | -30 | -10 | |||||
| 27 | Применение четырех и более клапанов на один цилиндр | -60 | -20 | -20 | +15 | -10 | |||||
| 28 | Повышение степени сжатия с 9.5 до 12 | нор. | -25 | +100 | +25 | -15 | |||||
| 29 | Много искровые зажигания или установка более одной свечи зажигания | нор. | -20 | -25 | нор. | нор. | |||||
| 30 | Изменение гидродинамического состояния горючей смеси | -9 | нор. | нор. | -5 | +9 | |||||
| 31 | Дожигание ОГ путем нагнетания воздуха во впускной тракт | -50 | -50 | нор. | нор. | нор. | |||||
| 32 | Применение в дизелях двухфазного смесеобразования (газодизели) | -150 | -180 | -350 | +9 | нор. | |||||
| 33 | Отключение цилиндров | -15…25 | -30...40 | +5…15 | -10…15 | -10…20 | |||||
| 34 | Применение антидетонатора - этил-трет-бутилового эфира или применение неэтилированного бензина | Уменьшается содержание свинца и его соединений | |||||||||
Литература
•Экологическая антология. Москва - Бостон, 2002.
•Экологические основы природопользования / Под ред. Ю. М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2002.
•Экологический энциклопедический словарь (ЭЭС). М.: Ноосфера, 2009.
•Экология человека. М., 2009.
•Экология, охрана природы, экологическая безопасность: Учеб. пособие/ Под ред. А. Т. Никитина, С. А. Степанова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2000.
•Экология: Учебное пособие. М., 2007.
•Эколого-экономическая стратегия развития региона / Под ред. В. В. Буфала, В. И. Гурмана. - Новосибирск: Наука, 2000.
|
|
|
