Системы нейтрализации выхлопных газов машины

Статья о нейтрализации выхлопов на бензине и дизеле: состав выхлопных газов, системы нейтрализации. В конце статьи — видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне.

Содержание статьи:

• Выхлопные газы
• Решение для бензиновых двигателей
• Решение для дизельных двигателей
• Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов
• Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне

Проблема загрязнения воздуха и окружающей среды не нова – первые серьезные изменения были отмечены еще в 70-х годах прошлого века. Однако сегодня, спустя почти полвека, ситуация значительно усугубилась: автомобильного транспорта стало значительно больше, вместе с ним возросла концентрация вредных веществ и соединений, попадающих в атмосферу мегаполиса и вызывающих у сограждан серьезные нарушения здоровья.

Борьба за чистоту воздуха привела к созданию так называемых нейтрализаторов для двигателей бензинового и дизельного типа. Сегодня такие системы часто интегрированы в бортовую электронику транспортного средства. Что это за системы и как они работают? Рассмотрим детально.

Выхлопные газы

Во время работы различные системы автомобиля (ДВС, топливная, вентиляционная, а также ходовая часть) выделяют вредные вещества в виде газа и мелкодисперсной пыли. Часть из них – неядовитые соединения, которые содержатся в обычном воздухе. Другая часть является ядовитыми, токсичными и канцерогенными веществами, которые не только негативно влияют на окружающую среду, но и разрушают здоровье человека. Основные загрязнители:

СО (он же – оксид углерода, или угарный газ) не имеет цвета и запаха, однако приводит к патологии ЦНС, угнетению сердечно-сосудистой и дыхательной системы, и в концентрации 0,3% от объема воздуха приводит к летальному исходу. Возникает он в результате неполного сгорания топлива.

СН (углеводороды) – обширная группа соединений с общей структурой, которые возникают при неполном или недостаточно быстром сгорании топлива. К ним относятся парафин, олефин, альдегид, формальдегид, бензол, толуол, ксилол и прочие полициклические соединения. Эти мутагены и канцерогены разрушают органы дыхания и способствуют росту и развитию раковых клеток, в том числе рака крови – лейкемии.

NОх (окислы азота) – основная причина возникновения кислотных дождей, так как при соединении с водой образуются азотная и азотистая кислоты. Это один из серьезных канцерогенов, вызывающих раковые опухоли. Ядовитый газ разрушает органы дыхания и накапливается в крови. Образуется в момент сгорания топлива.

SОх (оксиды серы) аналогично предыдущему химическому элементу. При контакте с водой образуют серную и сернистую кислоты. В состоянии газа вызывает патологию органов зрения и дыхания.

Н2S (сероводород) — вызывает общее отравление организма, возникает при использовании низкокачественного топлива с высоким содержанием серы.

NH3 – аммиак – вызывает слепоту и ожоги верхних дыхательных путей.

Частицы сажи – продукт неполного сгорания топлива и масла. В основном, проблема возникновения канцерогена характерна для дизельных двигателей.

Мелкодисперсные частицы пыли углеводорода, серы, тяжелых металлов менее опасны, так как способны отфильтровываться непосредственно организмом.

Дым синего или белого цвета – продукт испарения масла дизельных двигателей.

СО2 – углекислый газ – вызывает угнетение ЦНС, сердечно-сосудистой системы и органов дыхания, при содержании в атмосфере 6% от общего объема воздуха приводит к летальному исходу.

В современном законодательстве проблема экологии и нормы предельно допустимых выхлопных газов для автотранспортных средств регулируются техрегламентом Таможенного союза ТР ТС 018/2011 в поправке от 11.07.2016. Однако с 11 ноября 2018 и в него будут внесены поправки, ну а пока допускаются следующие предельные показатели: СО — 85 г/кВт•ч, НС — 5 г/кВт•ч, NO — 17 г/кВт•ч.

А к обязательным компонентам автомобилей относятся системы нейтрализации отработавших газов, в том числе сменные каталитические нейтрализаторы (за исключением систем нейтрализации на основе мочевины).

Решение для бензиновых двигателей

Системы нейтрализации выхлопных газов автомобиля бывают двухкомпонентными и трехкомпонентными, причем последние появились сравнительно недавно. Как устроена и работает данная система?

Принцип действия

Работа нейтрализатора заключается в окислении токсичных веществ при помощи катализаторов, в результате чего продукты неполного сгорания топлива дожигаются или разлагаются на безвредные химические элементы и вещества.

Активными компонентами (катализаторами) выступают драгоценные металлы — палладий, платина. Популярны и менее затратны катализаторы на основе оксида меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца, железа, алюминия. Нередки катализаторы на основе сплавов стали нержавеющей или легированной, бронзы или латуни.

Конструкция

Основные элементы нейтрализатора – корпус из нержавеющей жаропрочной стали, внутренняя поверхность которой выстлана терморасширительной прокладкой. Внутри бака — газоподводящий и отводящий цилиндр и ячеистые соты, на которые нанесен слой вещества — катализатора.

Ячеистые соты, на которые наносится катализирующий состав, могут быть выполнены из керамики. Такие нейтрализаторы в качестве катализатора используют тонкий слой из драгоценных редких металлов. Это самый дорогостоящий вид систем нейтрализации отработанных газов.

Устройство в автомобильных системах и порядок работы

Системы нейтрализации выхлопных газов располагаются в непосредственной близости от ДВС, под днищем транспортного средства. Через шарнирное соединение нейтрализатор подсоединяется к выпускному коллектору с одной стороны, и выхлопной системе – с другой.

Для обеспечения качественной химической реакции с участием кислорода системы нейтрализации используют воздушные насосы или виброклапаны. При разогреве системы нейтрализации до 400-800 градусов CO (оксид углерода) и CH (углеводороды) под действием катализаторов превращаются в углекислый газ и воду. Близкое расположение нейтрализаторов к ДВС позволяет снизить количество NОх (окисла азота) сразу после запуска двигателя.

Обратную связь с блоком управления автомобиля нейтрализатору обеспечивают лямбда-зонды, специальные кислородные датчики, или четырехгазовые анализаторы, которые на входе и выходе из системы определяют уровень кислорода и качество очистки выхлопных газов.

Решение для дизельных двигателей

Аналогично бензиновым двигателям, дизели имеют системы нейтрализации выхлопных газов. Однако главной проблемой остается сажа: не до конца сгоревшее топливо под действием химических процессов превращается в твердые мелкодисперсные частицы — канцерогены.

Нейтрализаторы решить эту проблему не способны. Поэтому перед тем, как выхлопной газ попадет в систему нейтрализации, он проходит очистку сажевым фильтром.

Конструкция

Аналогично нейтрализатору, фильтр имеет ячеистые соты, которые в шахматном порядке закрыты накопительными перегородками-фильтрами частиц. Для каждого производителя автомобиля с дизельным двигателем используется своя система контроля данного параметра. Среди видов таких фильтров можно выделить:

• DPF – накопительные фильтры;
• DPNR – фильтры, дожигающие твердые частицы;
• FAP – фильтры с цериевыми присадками для очистки от сажи;
• DPF или SCR – фильтры с присадкой AdBlue, разлагающие NOx (окислы азота) на безвредный азот и водяной пар.

Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов

Все вышеописаные системы характерны для автомобилей импортного производства и моделей последнего поколения. Для отечественного автопрома с карбюраторами установка нейтрализатора не популярна, не пользуется спросом, а также может быть весьма накладна.

Существенная стоимость систем нейтрализации выхлопных газов при их выходе из строя на импортных автомобилях чаще всего приводит к попытке избавиться от такой «нужной» детали. А выйти из строя он может по ряду причин:

• Использование некачественного или «улучшенного» присадками топлива;
• Попадание в рабочую полость топлива или масла;
• Нестабильная работа двигателя;
• Механические повреждения корпуса;
• Резкий перепад температур на корпусе.

Предугадать точный пробег нейтрализатора невозможно: на одних машинах он едва ли переваливает за 100 тыс. км, на других отлично ведет себя при пересечении отметки в 200 тысяч.

Как решить проблему системы нейтрализации выхлопных газов? Не стоит спешить и демонтировать нейтрализаторы, ведь борьба за экологию только началась. Кроме того, что могут возникнуть непредвиденные поломки, которые не сможет диагностировать «обманутая» электроника, требования к выхлопам при прохождении ТО ужесточаются, а значит, не все владельцы смогут его пройти. Да и токсичные выхлопы и канцерогены смогут в большой концентрации попасть в салон и нанести непоправимый вред здоровью водителя и пассажиров.

Гораздо целесообразнее проводить своевременную профилактическую проверку состояния нейтрализатора и сажевого фильтра и при возникновении критической для работы поломки или неисправности – заменить на новый. Ведь суммарная стоимость устранения возникших по причине отсутствия этого важного элемента неполадок может быть существенно выше.

Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне:

Выхлопная система автомобиля: схема устройства, возможные неисправности и методы диагностики

Многие автолюбители даже не представляют, насколько важна выхлопная система автомобиля в безаварийной работе силового агрегата, и не уделяют её обслуживанию должного внимания, в результате чего, может произойти выход из строя двигателя. Именно по этой причине, стоит внимательно ознакомиться с принципом работы выхлопной системы, её конструктивными особенностями, и знать, из чего состоит выхлопная система.

В работе двигателя внутреннего сгорания важная роль отводится своевременному выводу наружу отработавших газов, начинающих скапливаться в камере сгорания головки блока цилиндров сразу после воспламенения топливной смеси. Данную задачу призваны выполнять выхлопные системы, или как говорят автолюбители, глушители, которыми оснащаются все современные машины. Должная работа выхлопной системы, направленная на отвод из мотора остатков отработанной топливной смеси, целиком зависит от исправности всех её составных элементов, имеющих некоторые конструктивные отличия в зависимости от типа двигателя.

Принцип работы выхлопной системы

Современная автомобильная выхлопная система состоит из нескольких частей, в отличие от первых устройств, имеющих вид механического клапана, который принудительно открывался водителем автомобиля вручную. Все элементы выхлопной системы, которые соединяются между собой с помощью крепёжных болтов через расположенные на их концах фланцы, предназначены для:

• отвода из камеры сгорания двигателя выхлопных газов и прочих не сгоревших остатков топливной смеси;
• уменьшения выделяемого мотором во время работы шума;
• уменьшения количества токсичных веществ находящихся в выхлопе автомобиля;
• предотвращения попадания в салон транспортного средства токсичных газов.

Устройство выхлопной системы автомобиля обладает довольно простым принципом работы, которая подразумевает отвод отработанных газов из камеры сгорания, проводя их через трубы к задней части транспортного средства, понижая при этом, за счёт герметичности всей конструкции и соединений через фланцы с термоустойчивыми уплотнителями, выделяемый мотором шум.

Уменьшение количества токсичных веществ в выхлопных газах достигается за счёт применения в конструкции выхлопной системы каталитических нейтрализаторов (катализаторов), работоспособность которых контролирует специальный датчик, называемый лямбда-зонд. В современных дизельных автомобилях, для повышения показателя экологичности выхлопа, производители используют сажевый фильтр, которым также оснащается выхлопная система дизеля.

В конструкции дизельного мотора, а также современного бензинового агрегата, довольно часто используется турбонагнетатель, который использует для подачи в камеру сгорания воздушную смесь из кислорода и отработавших газов, забираемых из выпускного коллектора. Количество попадающих в турбину выхлопных газов, регулирует датчик, расположенный на корпусе выпускного коллектора.

Устройство конструкции и назначение её составных частей

Детали, составляющие данную конструкцию, имеют различную функциональную нагрузку и собственные обозначения, отражающие этапность их работы. Сама схема выхлопной системы и наименования её частей, выглядят следующим образом:

Коллектор выпускной, представляет собой навесной тип оборудования силового агрегата, и предназначен для поступления в него отработавших частиц и газов топливной смеси с камер сгорания каждого из цилиндров, и изготавливается в основном из керамики, сплавов чугуна или нержавеющей стали, обладающих повышенной термоустойчивостью.

Приёмная труба, именуемая автолюбителями как «штаны», из-за схожего внешнего вида, предназначена для объединения нескольких потоков выхлопных газов в один, и для дальнейшего их продвижения к каталитическому нейтрализатору (катализатору). Труба зачастую оснащается так называемой гофрой, с помощью которой происходит гашение вибрации, передаваемой на всю конструкцию выхлопной системы работающим мотором.

Катализатор, представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта слоем сплава из платины и иридия, что позволяет вступить в химическую реакцию с ними выхлопным газам, в результате чего происходит их разделение на кислород и оксид азота. Выделенный кислород в катализаторе помогает более эффективно сгорать остаткам топливной смеси, в результате чего к глушителю подаётся исключительно азотно-диаксидноуглеродная смесь. Работу каталитического нейтрализатора контролирует специальный датчик лямбда зонд, передавая сигнал на блок управления силового агрегата автомобиля. Аналогичный датчик, устанавливается и на выпускной коллектор, для анализа показателей токсичности поступающих в катализатор отработанных газов.

Резонатор или пламегаситель, предназначен для понижения высокой температуры отработанных выхлопных газов, что достигается с помощью его ячеистого внутреннего строения. Последней деталью в конструкции, является глушитель, задача которого заключена в понижении шума работающего двигателя за счёт перфорированной трубы внутри его корпуса.

Все составные части выхлопной системы соединены друг с другом через фланцы с помощью крепёжных болтов и термостойких уплотнителей, отвечающих за герметичность данной конструкции, без которой невозможна полноценная работа двигателя современного автомобиля.

Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга

Конструкция выхлопной системы является идеальным вариантом для проведения тюнинга легкового автотранспортного средства, благодаря простате монтажа её составных частей и наличием большого ассортимента различных деталей. Самым частым вариантом тюнинга глушителя является установка так называемого прямоточного выхлопа, когда из системы убирается резонатор.

Наиболее частые неисправности выхлопной системы связаны с потерей герметичности деталей или их соединений, уплотнители в которых могут сильно износиться. Для замены уплотнительных элементов, необходимо приобрести ремонтный комплект выхлопной системы, и открутив крепёжные болты, поменять их на новые.

Сделанные из различных сплавов металла детали выхлопной системы, подвергаются значительному нагреву, резкому перепаду температур, и работают в условиях повышенных нагрузок, в результате чего подвержены сильному износу и прогаранию внутренних частей. Определить данные поломки позволит громкий шум работающего мотора и визуальная диагностика выхлопной системы, после проведения которой, повреждённую деталь конструкции необходимо либо заменить на новую, в случае внутренних неисправностей, либо отремонтировать её корпус с помощью электро/газосварки.

В современных автомобилях работа силового агрегата контролируется блоком управления, который получает определённые сигналы от многочисленных датчиков, расположенных на всех его конструктивных узлах. В конструкции выхлопной системы расположен датчик, именуемый лямбда-зондом, замеряющий количество токсичных веществ в отработанных газах. Его неисправность или некорректную работу способен выявить только диагностический стенд, после чего датчик необходимо заменить.

Эксплуатировать автомобиль с неисправной выхлопной системой нельзя, это может привести, как к поломке силового агрегата, на клапанах образуется закоксование рабочей поверхности, приводящее к потере мощности мотора, так и к возможному нанесению вреда здоровья водителя и всех пассажиров, из-за попадания в салон токсичных выхлопов.

Дизельный выхлоп — Diesel exhaust

Дизель выхлопной является газовым выхлопного производится с помощью дизельного типа с двигателем внутреннего сгорания , а также любые содержащихся частицами . Его состав может варьироваться в зависимости от типа топлива или скорости его расхода, или скорости работы двигателя (например, на холостом ходу, на скорости или под нагрузкой), а также от того, установлен ли двигатель на дорожном транспортном средстве, сельскохозяйственном автомобиле, локомотиве, морском судне, или стационарный генератор, или другое приложение.

Дизельные выхлопные газы — канцероген группы 1 , вызывающий рак легких и имеющий положительную связь с раком мочевого пузыря . Он содержит несколько веществ, которые также перечислены МАИР индивидуально как канцерогены для человека .

Существуют методы уменьшения содержания оксидов азота (NO _x ) и твердых частиц (PM) в выхлопных газах. Таким образом, хотя дизельное топливо содержит немного больше углерода (2,68 кг CO₂ / литр), чем бензин (2,31 кг CO₂ / литр), общие выбросы CO₂ дизельного автомобиля, как правило, ниже. При использовании в среднем это составляет около 200 г CO₂ / км для бензина и 120 г CO₂ / км для дизельного топлива.

Содержание

• 1 Состав
• 2 Состав выхлопных газов по разным данным
• 3 Химические классы
  • 3.1 Особые химические вещества
• 4 Регулирование
• 5 Проблемы со здоровьем
  • 5.1 Общие проблемы
  • 5.2 Воздействие на здоровье персонала
  • 5.3 Проблемы, связанные с твердыми частицами
  • 5.4 Специфические эффекты
  • 5.5 Изменение условий двигателя
• 6 Экологические эффекты
• 7 средств правовой защиты
  • 7.1 Общие
  • 7.2 Селективное каталитическое восстановление
  • 7.3 Рециркуляция выхлопных газов
  • 7.4 Комбинированные системы
  • 7.5 Другие средства правовой защиты
  • 7.6 Восстановление воды
• 8 См. Также
• 9 Ссылки и примечания
• 10 Дальнейшее чтение
• 11 Внешние ссылки

Сочинение

Основными продуктами сгорания нефтяного топлива в воздухе являются диоксид углерода, вода и азот. Остальные компоненты существуют в основном в результате неполного сгорания и пиросинтеза . Хотя распределение отдельных компонентов сырых (необработанных) дизельных выхлопов варьируется в зависимости от таких факторов, как нагрузка, тип двигателя и т. Д., В соседней таблице показан типичный состав.

Физические и химические условия, которые существуют внутри любых таких дизельных двигателей при любых условиях, значительно отличаются от двигателей с искровым зажиганием, потому что по конструкции мощность дизельного двигателя напрямую регулируется подачей топлива, а не контролем воздушно-топливной смеси, как в обычных бензиновых двигателях. В результате этих различий дизельные двигатели обычно производят другой набор загрязняющих веществ, чем двигатели с искровым двигателем, различия, которые иногда являются качественными (какие загрязняющие вещества есть, а какие нет), но чаще количественными (сколько конкретных загрязняющих веществ или классы загрязняющих веществ присутствуют в каждом). Например, дизельные двигатели производят одну двадцать восьмую угарного газа, чем бензиновые двигатели, поскольку они сжигают свое топливо в избытке воздуха даже при полной нагрузке.

Тем не менее, дизельные двигатели, работающие на обедненной смеси, а также высокие температуры и давления процесса сгорания приводят к значительному образованию NO _x (газообразных оксидов азота ), загрязнителя воздуха, который представляет собой уникальную проблему с точки зрения их снижения. В то время как общее количество оксидов азота в бензиновых автомобилях снизилось примерно на 96% за счет внедрения каталитических нейтрализаторов выхлопных газов с 2012 года, дизельные автомобили по-прежнему производят оксиды азота на том же уровне, что и те, которые были куплены 15 годами ранее в ходе реальных испытаний; следовательно, автомобили с дизельным двигателем выделяют примерно в 20 раз больше оксидов азота, чем автомобили с бензиновым двигателем. В современных дорожных дизельных двигателях обычно используются системы избирательного каталитического восстановления (SCR), чтобы соответствовать законам о выбросах, поскольку другие методы, такие как рециркуляция выхлопных газов (EGR), не могут адекватно снижать NO _x для соответствия новым стандартам, применимым во многих юрисдикциях. Вспомогательные дизельные системы, предназначенные для нейтрализации загрязняющих веществ оксидами азота, описаны в отдельном разделе ниже.

Более того, мелкие частицы (мелкие твердые частицы) в выхлопных газах дизельных двигателей (например, сажа , иногда видимая в виде непрозрачного дыма темного цвета) традиционно вызывают большую озабоченность, поскольку представляют собой различные проблемы для здоровья и редко образуются в значительных количествах за счет искрообразования. двигатели зажигания . Эти особенно вредные твердые частицы достигают пика, когда такие двигатели работают без кислорода, достаточного для полного сгорания топлива; когда дизельный двигатель работает на холостом ходу, обычно присутствует достаточно кислорода, чтобы полностью сжечь топливо. (Потребность в кислороде в двигателях без холостого хода обычно снижается с помощью турбонаддува ). С точки зрения выбросов твердых частиц, как сообщается, выхлопы дизельных транспортных средств значительно более вредны, чем выхлопные газы бензиновых автомобилей.

Выхлопные газы дизельных двигателей, давно известные своим характерным запахом, существенно изменились с уменьшением содержания серы в дизельном топливе, а также с введением каталитических нейтрализаторов в выхлопные системы. Даже в этом случае выхлопные газы дизельных двигателей продолжают содержать ряд неорганических и органических загрязнителей в различных классах и в различных концентрациях (см. Ниже), в зависимости от состава топлива и условий работы двигателя.

Состав выхлопных газов по разным данным

Химические классы

Ниже приведены классы химических соединений, обнаруженных в выхлопных газах дизельных двигателей.

Особые химические вещества

Ниже приведены классы конкретных химикатов, обнаруженных в выхлопных газах дизельных двигателей.

§ Включает все региоизомеры этого ароматического соединения . См. Описания орто-, мета- и пара- изомеров в статье каждого соединения.

Регулирование

Для быстрого сокращения выбросов твердых частиц в дизельных двигателях большой мощности в Калифорнии Совет по воздушным ресурсам Калифорнии создал Программу достижения стандартов качества воздуха в Мемориале Карла Мойера, чтобы обеспечить финансирование модернизации двигателей до введения норм выбросов. В 2008 году Калифорнийский совет по воздушным ресурсам также ввел в действие Правило для грузовиков и автобусов штата Калифорния от 2008 года, которое требует, чтобы все дизельные грузовики и автобусы большой грузоподъемности, за некоторыми исключениями, которые работают в Калифорнии, либо модернизировали, либо заменяли двигатели, чтобы уменьшить выброс твердых частиц в дизельном топливе иметь значение. В январе 2001 года Управление по безопасности и охране здоровья в шахтах США (MSHA) выпустило санитарный стандарт, предназначенный для снижения воздействия выхлопных газов дизельного топлива в подземных металлических и неметаллических рудниках; 7 сентября 2005 г. MSHA опубликовало уведомление в Федеральном реестре с предложением перенести дату вступления в силу с января 2006 г. до января 2011 г.

В отличие от международных перевозок, у которых есть предел суфхура в 3,5% по массе / массе за пределами ЕЦА до 2020 года, где он снижается до 0,5% за пределами ЕЦА, дизельное топливо для дорожного использования и бездорожья (тяжелая техника) было ограничено во всем ЕС. с 2009 года

«Дизельное топливо и бензин были ограничены до 10 ppm серы с 2009 года (для дорожных транспортных средств) и 2011 года (внедорожные транспортные средства). Обязательные спецификации также применяются к более чем дюжине параметров топлива».

Проблемы со здоровьем

Общие проблемы

Сообщается, что выбросы от автомобилей с дизельным двигателем значительно более вредны, чем от автомобилей с бензиновым двигателем. Выхлопные газы дизельного топлива являются источником атмосферной сажи и мелких частиц , которые являются компонентом загрязнения воздуха, вызывающим рак у человека, повреждение сердца и легких и умственную деятельность. Кроме того, дизельный выхлоп содержит загрязняющие вещества , перечисленные как канцерогенные для человека со стороны IARC (часть Всемирной организации здравоохранения Организации Объединенных Наций ), в настоящее время в их Списке IARC Группа 1 канцерогены . Считается, что на загрязнение выхлопными газами дизельных двигателей приходится около четверти загрязнения воздуха в предыдущие десятилетия, а также высокая доля заболеваний, вызванных автомобильным загрязнением.

Воздействие на профессиональное здоровье

Воздействие выхлопных газов дизельного двигателя и твердых частиц дизельного топлива (DPM) представляет собой профессиональную опасность для водителей грузовиков , железнодорожников , жителей жилых домов вблизи железнодорожной станции и горняков, использующих дизельное оборудование в подземных шахтах. Неблагоприятные последствия для здоровья также наблюдались у населения в целом при концентрациях частиц в атмосфере, значительно ниже концентраций в производственных условиях.

В марте 2012 года ученые правительства США показали, что у шахтеров, подвергающихся воздействию высоких уровней дизельных паров, риск заболевания раком легких в три раза выше, чем у шахтеров, подвергающихся воздействию низких уровней. В исследовании «Дизельные выхлопные газы в шахтерах» (DEMS) стоимостью 11,5 млн. Долларов участвовало 12 315 горняков, контролирующих ключевые канцерогены, такие как сигаретный дым, радон и асбест. Это позволило ученым изолировать воздействие паров дизельного топлива.

Уже более 10 лет в США высказываются опасения по поводу воздействия ДПМ на детей, когда они едут в школу и из школы на школьных автобусах с дизельным двигателем . В 2013 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) учредило инициативу Clean School Bus USA с целью объединить частные и общественные организации в борьбе с воздействием на студентов.

Опасения по поводу твердых частиц

Дизельные твердые частицы (DPM), иногда также называемые частицами дизельных выхлопных газов (DEP), представляют собой твердые частицы дизельных выхлопных газов, которые включают дизельную сажу и аэрозоли, такие как частицы золы, металлические абразивные частицы, сульфаты и силикаты . При попадании в атмосферу DPM может принимать форму отдельных частиц или цепочечных агрегатов, большинство из которых находится в невидимом субмикрометровом диапазоне 100 нанометров , также известных как ультрамелкие частицы (UFP) или PM0.1.

Основная фракция твердых частиц в выхлопных газах дизельных двигателей состоит из мелких частиц . Из-за своего небольшого размера вдыхаемые частицы могут легко проникать глубоко в легкие. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) в выхлопных газах стимулируют нервные окончания в легких, вызывая рефлекторный кашель, хрипы и одышку. Шероховатая поверхность этих частиц позволяет им легко связываться с другими токсинами в окружающей среде , тем самым увеличивая опасность их вдыхания.

Исследование твердых частиц (ТЧ) выбросы от транзитных автобусов , работающих на ULSD и смеси биодизеля и обычного дизельного топлива (B20) сообщили Omidvarborna и сотрудниками, где они заключения выбросы ТЧ оказались ниже , в случае смешанного использования дизель / биодизельного топлива, где они зависели от модели двигателя , холодного и горячего режимов холостого хода и типа топлива, а также от того, что тяжелых металлов в твердых частицах, выделяемых во время горячего холостого хода, было больше, чем при холодном холостом ходе; Причины уменьшения выбросов ТЧ в выбросы биодизеля были предложены в результате кислородсодержащей структуры биодизельного топлива, а также в результате изменений в технологии (включая использование каталитического нейтрализатора в этой испытательной системе). Другие исследования пришли к выводу, что, хотя в некоторых конкретных случаях (например, низкие нагрузки, более насыщенное сырье и т. Д.), Выбросы NOx могут быть ниже, чем при использовании дизельного топлива, в большинстве случаев выбросы NOx выше, а выбросы NOx даже увеличиваются. биотопливо подмешивается. Чистый биодизель (B100) в конечном итоге дает на 10-30% больше выбросов NOx по сравнению с обычным дизельным топливом.

Специфические эффекты

Воздействие было связано с острыми краткосрочными симптомами, такими как головная боль , головокружение , бред , тошнота , кашель , затрудненное или затрудненное дыхание , стеснение в груди и раздражение глаз, носа и горла. Длительное воздействие может привести к более серьезным хроническим проблемам со здоровьем, таким как сердечно-сосудистые заболевания , сердечно- легочные заболевания и рак легких . Элементарный углерод, связанный с дорожным движением, был в значительной степени связан с хрипом в возрасте 1 года и постоянным хрипом в возрасте 3 лет в когортном исследовании новорожденных, проведенном в рамках исследования детской аллергии и загрязнения воздуха в Цинциннати.

Финансируемый NERC-HPA проект «Транспортное загрязнение и здоровье в Лондоне» в Королевском колледже Лондона в настоящее время направлен на уточнение понимания воздействия загрязнения дорожным движением на здоровье человека. Загрязнение воздуха, связанное с уличным движением, было связано со снижением когнитивных функций у пожилых мужчин.

Согласно официальному отчету 2352 Федерального агентства по окружающей среде Германии ( Umweltbundesamt Berlin), смертность от воздействия дизельной сажи в 2001 году составила не менее 14 400 человек из 82-миллионного населения Германии.

Изучение наночастиц и нанотоксикологии находится в зачаточном состоянии, и влияние на здоровье наночастиц, производимых всеми типами дизельных двигателей, все еще не раскрыто. Понятно, что вредные выбросы мелких частиц для здоровья дизеля серьезны и широко распространены. Хотя одно исследование не нашло существенных доказательств того, что кратковременное воздействие выхлопных газов дизельного двигателя приводит к неблагоприятным внелегочным эффектам, которые коррелируют с увеличением сердечно-сосудистых заболеваний , исследование 2011 года, опубликованное в журнале The Lancet, пришло к выводу, что воздействие дорожного движения является единственным наиболее серьезным предотвратимым триггером сердечный приступ у населения, являющийся причиной 7,4% всех приступов. Невозможно сказать, какая часть этого эффекта вызвана стрессом от движения, а какая — воздействием выхлопных газов.

Поскольку изучение пагубного воздействия наночастиц на здоровье ( нанотоксикология ) все еще находится в зачаточном состоянии, природа и степень негативного воздействия на здоровье выхлопных газов дизельных двигателей продолжают выясняться. Остается спорным, является ли воздействие дизелей на здоровье людей выше, чем у автомобилей, работающих на бензине.

Вариация с условиями двигателя

Типы и количество наночастиц могут варьироваться в зависимости от рабочих температур и давлений, наличия открытого пламени, основного типа топлива и топливной смеси и даже атмосферных смесей. Таким образом, полученные типы наночастиц из разных технологий двигателей и даже из разных видов топлива не обязательно сопоставимы. Одно исследование показало, что 95% летучих компонентов наночастиц дизельного топлива — это несгоревшее смазочное масло. Долгосрочные эффекты все еще нуждаются в дальнейшем уточнении, а также влияние на восприимчивые группы людей с сердечно-легочными заболеваниями.

Дизельные двигатели могут выделять сажу (или, точнее, твердые частицы дизельного топлива) из выхлопных газов. Черный дым состоит из соединений углерода, которые не сгорели из-за местных низких температур, когда топливо не полностью распылено. Эти местные низкие температуры возникают на стенках цилиндров и на поверхности крупных капель топлива. В этих областях, где относительно холодно, смесь богатая (в отличие от общей смеси, которая бедна). В богатой смеси меньше воздуха для сжигания, а часть топлива превращается в нагар. Современные автомобильные двигатели используют сажевый фильтр (DPF) для улавливания частиц углерода, а затем периодически сжигают их, используя дополнительное топливо, впрыскиваемое непосредственно в фильтр. Это предотвращает накопление углерода за счет потери небольшого количества топлива.

Предел полной нагрузки дизельного двигателя при нормальной эксплуатации определяется «пределом черного дыма», за пределами которого топливо не может полностью сгореть. Поскольку «предел черного дыма» по-прежнему значительно меньше стехиометрического, можно получить больше мощности, превысив его, но в результате неэффективное сгорание означает, что дополнительная мощность достигается за счет снижения эффективности сгорания, высокого расхода топлива и плотных облаков. дыма. Это делается только в высокопроизводительных приложениях, где эти недостатки не вызывают особого беспокойства.

При запуске из холодного состояния эффективность сгорания двигателя снижается, поскольку холодный блок двигателя забирает тепло из цилиндра в такте сжатия. В результате топливо сгорает не полностью, что приводит к образованию сине-белого дыма и снижению выходной мощности до тех пор, пока двигатель не прогреется. Это особенно характерно для двигателей с непрямым впрыском, которые имеют меньшую термическую эффективность. При электронном впрыске время и продолжительность последовательности впрыска могут быть изменены для компенсации этого. Старые двигатели с механическим впрыском могут иметь механический и гидравлический регулятор для изменения синхронизации, а также многофазные свечи накаливания с электрическим управлением , которые остаются включенными в течение определенного периода времени после запуска для обеспечения чистого сгорания; вилки автоматически переключаются на меньшую мощность, чтобы предотвратить их выгорание.

Wärtsilä утверждает, что на больших дизельных двигателях есть два способа образования дыма, один из которых заключается в попадании топлива в металл и отсутствии времени для сгорания. Другое — когда в камере сгорания слишком много топлива.

Компания Wärtsilä провела испытания двигателя и сравнила дымоотдачу при использовании обычной топливной системы и топливной системы Common Rail. Результат показывает улучшение всех условий эксплуатации при использовании системы Common Rail.

Экологические эффекты

Эксперименты в 2013 году показали , что дизельный выхлоп обесцененных пчел способности » , чтобы обнаружить запах из масличного рапса цветов.

средства защиты

Генеральная

С ужесточением стандартов выбросов дизельные двигатели должны стать более эффективными и содержать меньше загрязняющих веществ в выхлопных газах . Например, легковые грузовики теперь должны иметь выбросы NOx менее 0,07 г / милю, а в США к 2010 году выбросы NOx должны быть менее 0,03 г / милю. Более того, в последние годы США, Европа и Япония расширили правила контроля выбросов с дорожных транспортных средств на сельскохозяйственные машины и локомотивы, морские суда и стационарные генераторы. Переход на другое топливо (например, диметиловый эфир и другие биоэфиры, такие как диэтиловый эфир ), как правило, является очень эффективным средством уменьшения количества загрязняющих веществ, таких как NOx и CO. Например, при работе на диметиловом эфире (DME) выбросы твердых частиц близки к не существует, и можно даже отказаться от использования сажевых фильтров. Кроме того, учитывая, что ДМЭ может быть получен из животных, пищевых и сельскохозяйственных отходов, он может быть даже углеродно-нейтральным (в отличие от обычного дизельного топлива). Смешивание биоэфира (или других видов топлива, таких как водород) с обычным дизельным топливом также имеет тенденцию оказывать положительное влияние на выбрасываемые загрязнители. В дополнение к замене топлива американские инженеры также разработали два других принципа и отдельные системы для всех продуктов на рынке, которые соответствуют критериям выбросов США 2010 года: селективное некаталитическое восстановление (SNCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR). . Оба находятся в выхлопной системе дизельных двигателей и дополнительно разработаны для повышения эффективности.

Селективное каталитическое восстановление

Селективное каталитическое восстановление (SCR) впрыскивает восстановитель, такой как аммиак или мочевина — последний водный, где он известен как жидкость выхлопных газов дизельного двигателя , DEF) — в выхлоп дизельного двигателя для преобразования оксидов азота (NO _x ) в газообразный азот и вода. Были созданы прототипы систем SNCR, которые снижают 90% NO _x в выхлопной системе, а коммерческие системы — несколько ниже. Системы SCR не обязательно нуждаются в фильтрах твердых частиц (ТЧ); когда объединены фильтры SNCR и PM, некоторые двигатели показывают более высокую топливную экономичность на 3-5%. Недостатком системы SCR, помимо дополнительных затрат на предварительную разработку (которые могут быть компенсированы соответствием и улучшенной производительностью), является необходимость доливки восстановителя, периодичность которой зависит от пройденного расстояния, факторов нагрузки и часов. используемый. Система SNCR не так эффективна при более высоких оборотах в минуту ( об / мин ). SCR оптимизируется, чтобы иметь более высокую эффективность при более широких температурах, чтобы быть более долговечным и удовлетворять другие коммерческие потребности.

Рециркуляция выхлопных газов

Рециркуляция выхлопных газов (EGR) на дизельных двигателях может использоваться для получения более богатой топливно-воздушной смеси и более низкой пиковой температуры сгорания. Оба эффекта снижают выбросы NO _x , но могут отрицательно сказаться на эффективности и образовании частиц сажи. Более богатая смесь достигается за счет вытеснения части всасываемого воздуха, но по-прежнему бедна по сравнению с бензиновыми двигателями, которые приближаются к стехиометрическому идеалу. Более низкая пиковая температура достигается за счет теплообменника, который отводит тепло перед повторным поступлением в двигатель и работает благодаря более высокой удельной теплоемкости выхлопных газов, чем воздух. Из-за большего образования сажи EGR часто сочетается с фильтром твердых частиц (PM) в выхлопе. В двигателях с турбонаддувом для системы рециркуляции ОГ требуется контролируемый перепад давления в выпускном коллекторе и впускном коллекторе, который может быть обеспечен такими техническими решениями, как использование турбокомпрессора с изменяемой геометрией, который имеет впускные направляющие лопатки на турбине для создания противодавления выхлопных газов в выпускном коллекторе. выхлопные газы во впускной коллектор. Он также требует дополнительных внешних трубопроводов и клапанов, а значит, требует дополнительного обслуживания.

Комбинированные системы

John Deere , производитель сельскохозяйственного оборудования, реализует такую ​​комбинированную конструкцию SCR-EGR в 9-литровом «рядном 6-дюймовом» дизельном двигателе, который включает оба типа систем, фильтр PM и дополнительные технологии катализаторов окисления. Комбинированная система включает два турбонагнетателя , первый на выпускном коллекторе, с изменяемой геометрией и содержащий систему EGR; и второй турбонагнетатель с фиксированной геометрией. Рециркулирующий выхлопной газ и сжатый воздух от турбокомпрессоров имеют отдельные охладители, и воздух сливается перед входом во впускной коллектор, и все подсистемы контролируются центральным блоком управления двигателем, который оптимизирует минимизацию выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах.

Прочие средства

В 2016 году компания Air Ink тестирует новую технологию, которая собирает частицы углерода с помощью цилиндрического устройства Kaalink, которое устанавливается в выхлопную систему автомобиля. После обработки для удаления тяжелых металлов и канцерогенов компания планирует использовать углерод для сделать тушь.

Восстановление воды

Было проведено исследование способов, которыми войска в пустынях могут извлекать питьевую воду из выхлопных газов своих машин.

Источник Источник http://fastmb.ru/soveti_auto/3153-sistemy-neytralizacii-vyhlopnyh-gazov-mashiny.html
Источник Источник http://swapmotor.ru/vyhlopnaya-sistema/ustroystvo-i-princip-raboty.html
Источник http://ru.qaz.wiki/wiki/Diesel_exhaust