Строительные машины и оборудование, справочник






Экологические характеристики автомобильных двигателей


Категория:
   Газобалонное оборудование


Экологические характеристики автомобильных двигателей

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камера сгорания автомобильного двигателя — это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые оксиды азота. Основными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, в отработанных газах двигателей с воспламенением от искры являются оксид углерода СО, оксиды азота NO* и углеводороды С„Нт. Кроме того, в случае применения этилированного бензина образуется очень опасный загрязнитель — соединения свинца. И наконец, особое место занимают канцерогенные вещества, основным представителем которых в отработанных газах является бенз(а)пирен. Из 10 основных загрязнителей воздушной среды, включенных в предложенную ООН таблицу, оксид углерода СО стоит на втором месте. Причиной образования оксида углерода и углеводородов в отработанных газах является неполное сгорание топлива, которое особенно велико при пользовании богатой рабочей смесью, поступающей в цилиндр двигателя. Оксиды азота образуются в процессе сгорания топлива в зонах с высокой температурой.

Процесс окисления азота становится заметным лишь при нагревании до температуры более 1700 °С. Столь высокая температура имеет место в зонах, где сгорание происходит при давлении, близком к максимальному в цикле. Поэтому образование оксидов азота идет тем интенсивнее, чем выше максимальное давление цикла. Кроме того, на количестве образовавшихся оксидов азота сказывается наличие свободного кислорода, который ускоряет окисление. Поэтому наибольшее содержание их наблюдается при слегка обедненных смесях, когда температура горения достаточно высока и имеется достаточное количество свободного кислорода. Обеднение смеси (с этого уровня) снижает температуру горения, а обогащение — концентрацию свободного кислорода. В обоих случаях имеет место снижение концентрации оксидов азота. Оксиды азота (в бензиновых двигателях 77% составляет N0, в небольшом количестве присутствуют NO2 и N2O5), попадая в организм человека, соединяются с водой и образуют азотсодержащие кислоты. Симптомы отравления оксидами азота проявляются в виде кашля, удушья, возможен нарастающий отек легких.

Наименее изучены закономерности и причины образования канцерогенных веществ, в частности бенз(а)пирена. Последний является представителем конденсированной ароматики, молекула которого включает в себя пять связанных бензольных колец. Трудно предположить возможность образования столь сложной молекулы из веществ, входящих в состав бензина, а тем более природного газа. Наиболее конденсированная ароматика, входящая в состав бензина в микроколичествах, представлена нафталином и его производными, образующими лишь сдвоенное бензольное кольцо. Газовое же топливо вообще не содержит ароматических углеводородов. Наиболее вероятный путь образования бенз(а)пирена — конденсация ароматических соединений, присутствующих в моторном масле. Этот процесс протекает в сравнительно узком диапазоне температур (600—650 °С) в восстановительной среде, в присутствии железа в качестве катализатора. Отмеченная совокупность условий может иметь место на стенках цилиндров двигателя, при этом основная часть образующегося продукта должна смываться маслом и попадать в картер двигателя, так как в картерных газах содержание бенз(а)пирена более высокое, чем в отработанных. Более того, усилится вентиляция картера за счет отвода картерных газов во впускной трубопровод двигателя, что приведет к увеличению содержания канцерогенных веществ в отработанных газах.



Рис. 1. Токсические регулировочные характеристики при работе двигателя на бензине и газовом топливе. Содержание в отработанных газах оксидов углерода СО и азота NOx и углеводородов.
1 — газовое топливо; 2 — бензин.

Особенности образования токсичных веществ в двигателях внутреннего сгорания отражаются на токсических регулировочных характеристиках бензинового и газового двигателей. В качестве газового топлива используется метановый природный газ. Эти характеристики мало отличаются одна от другой. Особенность обеих характеристик — наличие СО при стехиометрическом составе (а= 1). Причем концентрация этого продукта неполного сгорания доходит до 1% при работе бензинового и 0,5% при работе газового двигателей. Это означает, что для обоих видов топлива при стехиометрическом составе смеси имеет место недогорание, которое для газового топлива несколько меньше, чем для бензина. Тем не менее газовый двигатель в отношении этого компонента имеет существенные преимущества. Пределы воспламенения газовоздушной смеси смещены в сторону бедных составов, т. е. рабочая область газового двигателя лежит в зоне малых содержаний СО.

Иная картина наблюдается при образовании оксидов азота. На рис. 1 показано изменение их содержания в зависимости от коэффициента избытка воздуха (соответственно для бензинового и газового двигателей). Обе кривые имеют острый максимум в области бедных смесей, однако максимум для газового двигателя смещен в сторону бедных смесей и имеет примерно в 2 раза более низкое значение. Оба максимума приблизительно соответствуют по положению пределу эффективного обеднения, вследствие чего регулирование двигателя на максимум экономичности соответствует максимальному выбросу оксидов азота. Однако для газового двигателя этот выброс в 2 раза ниже. Кроме того, газовый двигатель допускает широкие возможности для регулирования за пределом эффективного обеднения, т. е. в области, где оксиды азота и углерода присутствуют в очень малых количествах. Таким образом, оптимизация регулировок газового двигателя позволяет снизить поступление загрязнителей в атмосферу в несколько раз (по сравнению с бензиновым двигателем).

Выброс углеводородов в пересчете на углерод газовым двигателем находится примерно на том же уровне, что и бензиновым. Однако состав углеводородов в отработанных газах бензинового и газового двигателей различен. Так, в отработанных газах бензинового двигателя содержатся преимущественно этан и этилен, а у газового двигателя, работающего на метане, основу составляет метан. Эти обстоятельства играют существенную роль в экологии, поскольку сами по себе не представляют серьезной опасности для здоровья. Их вредное воздействие состоит в образовании смога в результате окисления оксидами азота, интенсифицируемого ультрафиолетовой частью солнечной радиации.

Из всех предельных углеводородов метан обладает наибольшей устойчивостью к этому процессу. Поэтому углеводородный выброс газового двигателя наименее опасен. Поступление углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при розливе бензина. Каждый водитель знает: вылить из шланга весь бензин в топливный бак практически невозможно, какая-то часть его из ствола пистолета обязательно выплеснется на землю. И с каждым годом количество поступающих в атмосферу углеводородов будет расти, а значит будут увеличиваться и вредные испарения в атмосферу. Лишь 300 г бензина, пролитого при заправке автомобиля, загрязняет 200 тыс. м3 воздуха.

Согласно должностной инструкции АГНКС по заправке автомобилей сжатым газом оператор и заправщик обслуживают автомобиль без участия водителя, тем самым выброс газа доведен до минимума. В нашей стране разработаны соответствующие государственные стандарты, направленные на контроль и ограничение количества вредных компонентов в выхлопных газах. Введены в действие ГОСТ 17.2.2.03—87 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности» и ГОСТ 21393—75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности». Разработка нормирующих Документов — сложный процесс, включающий в себя анализ технических, экономических, биологических, медицинских и других факторов.

Читать далее:

Категория: - Газобалонное оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:


Статьи по теме::
Экономика эксплуатации газобаллонных автомобилей
Требования по технике безопасности для слесаря по ремонту газобаллонной аппаратуры
Требования по технике безопасности для водителя ГБА
Правила наполнения баллонов и отпуск СПГ
Требования техники безопасности при эксплуатации и техническом обслуживании ГБА
Приборы для контроля за газовоздушной средой
Техника безопасности при работе с газовым топливом
Испытания газовой системы питания автомобиля после переоборудования
Переоборудование автомобиля для работы на СПГ
Подготовка автомобиля к переоборудованию


Остались вопросы по теме:
"Экологические характеристики автомобильных двигателей"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы