Analisis masalah perpanjangan mekanisme Protokol Kyoto setelah berakhirnya periode komitmen pertama

pekerjaan lulusan

2.3 Penentuan kategori sumber emisi yang terkait dengan pembakaran bahan bakar untuk kebutuhan energi

Pedoman IPCC 1996 yang direvisi memperkenalkan klasifikasi kategori sumber utama berikut:

1) Energi. Kategori ini termasuk pembangkit listrik termal dan CHPP dari RAO UES, dan AO Energos regional, CHPP industri, pembangkit listrik lainnya, rumah boiler kota dan industri yang memasok energi ke jaringan publik untuk kebutuhan listrik dan pasokan panas kawasan, serta perusahaan industri bahan bakar. Konsumsi bahan bakar untuk pembangkitan listrik dan panas dan untuk kebutuhan sendiri, serta kerugian diperhitungkan;

2) Industri dan konstruksi. Secara total, kategori ini mencakup perusahaan dari semua industri yang beroperasi di wilayah tersebut, termasuk metalurgi besi, metalurgi non-ferro, industri kimia dan petrokimia, industri lampu, makanan, kehutanan (penebangan) dan pengerjaan kayu dan pulp dan kertas, pembuatan mesin, produksi bahan bangunan dan konstruksi itu sendiri, dll. Konsumsi bahan bakar yang dibakar untuk semua kebutuhan energi final (milik sendiri) di semua toko utama (produksi) dan tambahan dan fasilitas perusahaan diperhitungkan (organisasi);

3) Transportasi. Termasuk kereta api, udara, air, jalan dan pipa. Konsumsi bahan bakar yang dibakar langsung oleh kendaraan diperhitungkan, tidak termasuk transportasi pertanian dan kebutuhan tambahan perusahaan transportasi;

4) Sektor utilitas publik meliputi layanan sosial, ekonomi perkotaan, perdagangan, katering publik dan jasa. Konsumsi bahan bakar yang dibakar langsung oleh perusahaan untuk kebutuhan energi final diperhitungkan;

5) Populasi. Konsumsi bahan bakar yang dibakar dalam rumah tangga untuk berbagai kebutuhan energi diperhitungkan;

6) Pertanian. Konsumsi bahan bakar yang dibakar oleh sumber stasioner dan bergerak selama berbagai kegiatan pertanian oleh organisasi jenis apa pun diperhitungkan. Hal ini disebabkan oleh komposisi informasi konsumsi bahan bakar dan energi di pertanian diterima dalam statistik Rusia;

7) Sumber stasioner dan bergerak lainnya. Konsumsi bahan bakar yang dibakar untuk semua kebutuhan lain diperhitungkan, di mana terdapat informasi statistik tentang konsumsi bahan bakar, tetapi tidak jelas kategori mana yang harus ditetapkan.

UNFCCC juga memiliki sejumlah fitur dalam masalah kepemilikan emisi GRK, yang perlu diperhatikan secara khusus.

Emisi dari produksi listrik sepenuhnya dimiliki oleh orang yang menghasilkan (dan menjualnya). Artinya, penghematan listrik adalah pengurangan emisi gas rumah kaca hanya jika pembangkit listrik juga termasuk dalam proyek atau program pengurangan emisi dan pengurangan tersebut benar-benar diamati di pembangkit.

Emisi yang terkait dengan bahan bakar bunker yang dijual ke kapal dan pesawat yang merupakan kendaraan internasional dilaporkan secara terpisah dan tidak termasuk dalam emisi nasional. Artinya, untuk sementara mereka justru dikecualikan dari sistem pengendalian emisi karena tidak mungkin tercapainya konsensus dalam masalah kepemilikan emisi (pelabuhan pengapalan BBM, bendera kapal, tempat pendaftaran kapal, dll).

Emisi yang terkait dengan pembuangan dan pemrosesan limbah bukan milik perusahaan yang menghasilkan limbah, tetapi milik organisasi yang terlibat dalam pengoperasian tempat pembuangan sampah dan fasilitas pengolahan.

Sebagai aturan, emisi gas rumah kaca diperkirakan di sana sesuai dengan data kotor pengolahan limbah padat atau cair.

Emisi dari pembakaran atau dekomposisi kayu dan produk-produknya, serta limbah pertanian (jerami, dll.), diasumsikan di tempat kayu dipanen dan pada tahun panen. Ada konsekuensi yang sangat penting dari hal ini: penggunaan produk atau limbah kayu sebagai bahan bakar tidak menimbulkan emisi. Diasumsikan bahwa pengambilan kayu dari hutan sudah diperhitungkan sebagai emisi ketika menghitung keseimbangan total CO 2 hutan (penyerapan dikurangi emisi).

Ada emisi gas rumah kaca langsung dan tidak langsung.

Emisi gas rumah kaca langsung adalah emisi dari sumber yang dimiliki atau dikendalikan oleh perusahaan yang melakukan inventarisasi, seperti emisi dari boiler, instalasi manufaktur dan ventilasi melalui cerobong pabrik, emisi dari kendaraan milik perusahaan.

Emisi gas rumah kaca tidak langsung - emisi yang terjadi sebagai akibat dari kegiatan perusahaan ini, tetapi di luar kendalinya, misalnya: emisi dari produksi listrik yang dibeli perusahaan; emisi dari produksi produk yang dibeli berdasarkan kontrak; emisi yang terkait dengan penggunaan produk manufaktur. Menurut metodologi IPCC, inventarisasi menyiratkan hanya memperhitungkan emisi langsung. Metodologi inventarisasi tingkat perusahaan, seperti Protokol Akuntansi GRK yang dikembangkan oleh Dewan Bisnis Dunia untuk Pembangunan Berkelanjutan, merekomendasikan untuk memperhitungkan emisi tidak langsung dalam kasus-kasus tertentu. Juga, ketika merencanakan proyek untuk mengurangi emisi, diinginkan untuk memperkirakan setidaknya perkiraan emisi tidak langsung, karena perubahannya sebagai akibat dari proyek dapat secara signifikan meningkatkan atau menurunkan nilai proyek.

Penyerapan CO 2 oleh hutan dan lahan pertanian merupakan “minus emisi”.

Di bawah UNFCCC dan Protokol Kyoto, penyerapan (juga disebut penyerap atau pembuangan gas rumah kaca) juga diperhitungkan, tetapi terpisah dari emisi. Dalam beberapa kasus, ini dianggap setara dengan emisi, misalnya ketika menghitung komitmen tingkat negara untuk periode komitmen pertama Protokol Kyoto. Tetapi dalam kebanyakan kasus, penyerapan CO2 oleh hutan sangat tidak merata, yang sampai batas tertentu mencerminkan temporalitas dan ketidakstabilan penyerapan tersebut, karena hutan tidak dapat menyimpan karbon selamanya, pada akhirnya kayu terurai atau dibakar - dan CO2 dikembalikan. di atmosfer. Untuk ini, unit penyerapan khusus telah diperkenalkan, ada pembatasan kuat pada jenis proyek hutan, dll.

Secara metodologis, masalah akuntansi penyerapan belum akhirnya diselesaikan di tingkat internasional. Misalnya, metodologi IPCC tidak memasukkan bab tentang penyerapan akibat perubahan penggunaan lahan sama sekali. Karena kesulitan besar, diputuskan untuk mempersiapkan yang terpisah Perangkat yang hampir selesai.

Karena publikasi ini memiliki karakter pendidikan umum, tanpa penekanan pada kegiatan kehutanan, sejumlah besar masalah dan kesulitan dalam menghitung penyerapan CO 2 oleh hutan tidak dibahas secara rinci di sini.

Teknik inventaris yang dikenal memungkinkan Anda untuk mendekatinya dengan sangat fleksibel. Mereka praktis menyiratkan beberapa "tingkat" detail dan presisi dalam estimasi outlier. Tingkat paling sederhana(level 1) biasanya membutuhkan data dan kemampuan analitis yang minimal. Yang lebih kompleks (Tingkat 2) didasarkan pada data terperinci dan biasanya memperhitungkan fitur spesifik negara/kawasan. Paling level tinggi(Tingkat 3) menyiratkan pemilahan data ke tingkat perusahaan dan instalasi individu dan pengukuran langsung emisi sebagian besar gas.

Penggunaan wajib dari satu atau lain tingkat biasanya tidak diatur oleh metodologi internasional, tetapi tergantung pada keputusan di tingkat nasional. Isu-isu ini dibahas secara rinci di bawah ini, di bagian metodologis.

Dalam sebagian besar kasus, emisi dari suatu sumber tidak diukur, tetapi dihitung dari data konsumsi dan produksi bahan bakar (jika produksi mengarah pada emisi gas rumah kaca), dll. di sangat pandangan umum perhitungan berdasarkan skema:

(data beberapa aktivitas, seperti pembakaran bahan bakar) x (faktor emisi) = (emisi)

Analisis ekologi air dari penggunaan air kota

Konsumsi air rata-rata harian ditentukan oleh rumus Qday. rata-rata = , m3 / hari, di mana Kn adalah koefisien yang memperhitungkan konsumsi air untuk kebutuhan lembaga, organisasi, dan perusahaan layanan yang dijamin secara sosial ...

Penentuan emisi polutan dari pembakaran bahan bakar oleh kendaraan bermotor

Kondisi masalah Di bursa komoditas, 5 kelas batubara ditawarkan dengan harga yang sama - 1,0 rubel / GJ, perlu ditentukan (dengan mempertimbangkan sifat lingkungan berbagai jenis dan kadar batubara) adalah opsi paling menguntungkan untuk menyediakan bahan bakar bagi perusahaan...

Penilaian dampak lingkungan dari produksi fiberglass

Sumber terorganisir di perusahaan termasuk poros ventilasi, tidak terorganisir - gudang produk jadi, gudang penyimpanan untuk gulungan bundel kaca, platform untuk memompa bahan mentah saat dikirim oleh kapal tanker ...

Pengembangan proyek untuk emisi maksimum yang diizinkan dan pemantauan lingkungan hotel "Oktyabrskaya"

Inventarisasi emisi (sesuai dengan GOST 17.2.1.04--77) adalah sistematisasi informasi tentang distribusi sumber di wilayah perusahaan, parameter sumber emisi ...

Perhitungan emisi dari pabrik toples keramik

Rumah boiler MK-151 menggunakan bahan bakar dari Apsatk coal grade SS dan batubara dari deposit lainnya. Emisi polutan ke atmosfer diberikan pada Tabel 1. Tabel 1 - Emisi polutan dari pembakaran bahan bakar di unit boiler "KVSM-1...

Perhitungan emisi debu batubara

Perkiraan konsumsi bahan bakar dihitung sebagai berikut (rumus (7)): , (7) dimana - perkiraan konsumsi bahan bakar, t/tahun; B - konsumsi bahan bakar aktual, 1166,5 ton/tahun; q4 - kehilangan panas dari pembakaran tidak sempurna mekanis, 9,8%...

Metodologi ini dirancang untuk menghitung emisi zat berbahaya dengan produk gas pembakaran selama pembakaran bahan bakar padat, bahan bakar minyak dan gas di tungku boiler industri dan kota yang ada dan generator panas rumah tangga ...

Menganalisis kandungan polutan anorganik dan organik (surfaktan, pewarna, logam berat, dll.) di penyaluran pecomberan perusahaan tekstil, mengidentifikasi solusi teknologi...

Masalah geoekologi modern dari industri tekstil

Perusahaan industri batubara memiliki dampak negatif yang signifikan terhadap air dan sumber daya tanah. Sumber utama emisi zat berbahaya ke atmosfer adalah industri ...

Penilaian ekologis sumber emisi jelaga dan pentana dari ruang ketel di pelabuhan kargo-penumpang dan penentuan polusi lapisan permukaan atmosfer dengan jelaga

Sesuai dengan persyaratan GOST 17.2.302.78, untuk sumber emisi (stasioner atau bergerak), emisi maksimum yang diizinkan dari setiap zat berbahaya ke atmosfer (MPI) ditetapkan, yang mempertimbangkan ...

Untuk menghitung jumlah polutan yang dilepaskan selama perawatan galvanik, indikator spesifik q, mengacu pada luas permukaan rendaman galvanik, diadopsi (lihat Tabel 2.21). Dalam hal ini, jumlah polutan (g/s)...

Pembenaran lingkungan dari fasilitas industri yang dirancang

Dalam menghadapi perubahan negatif komposisi berkualitas udara atmosfer di bawah pengaruh faktor antropogenik tugas yang paling penting adalah penghitungan lengkap emisi polutan dan penilaian dampaknya terhadap lingkungan...

Polusi energi

Pembangkit listrik termal menggunakan batu bara, minyak dan produk minyak, gas alam, dan lebih jarang kayu dan gambut sebagai bahan bakar. Komponen utama dari bahan yang mudah terbakar adalah karbon, hidrogen dan oksigen...

Mesin kalor adalah suatu alat yang mampu mengubah jumlah kalor yang diterima menjadi kerja mekanik. pekerjaan mekanis dalam mesin panas, itu diproduksi dalam proses pemuaian zat tertentu, yang disebut fluida kerja. Sebagai fluida kerja, zat gas (uap bensin, udara, uap air) biasanya digunakan. badan kerja menerima (atau memberikan) energi panas dalam proses pertukaran panas dengan benda-benda yang memiliki: stok besar energi dalam.

KRISIS EKOLOGIS, gangguan interkoneksi dalam suatu ekosistem atau fenomena ireversibel di biosfer yang disebabkan oleh aktivitas antropogenik dan mengancam keberadaan manusia sebagai spesies. Menurut tingkat ancaman terhadap kehidupan alami seseorang dan perkembangan masyarakat, tidak menguntungkan situasi ekologis, bencana ekologi dan bencana lingkungan

Polusi dari mesin panas:

1. Kimia.

2. Radioaktif.

3. Termal.

Efisiensi mesin panas< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику.

Ketika bahan bakar dibakar, oksigen dari atmosfer digunakan, akibatnya kandungan oksigen di udara secara bertahap berkurang.

Pembakaran bahan bakar disertai dengan pelepasan karbon dioksida, nitrogen, belerang dan senyawa lain ke atmosfer.

Tindakan Pencegahan Polusi:

1. Pengurangan emisi berbahaya.

2. Kontrol gas buang, modifikasi filter.

3. Perbandingan efisiensi dan ramah lingkungan berbagai jenis bahan bakar, transfer transportasi ke bahan bakar gas.

Emisi kendaraan beracun utama meliputi: gas buang, gas bak mesin dan asap bahan bakar. Gas buang yang dikeluarkan oleh mesin mengandung karbon monoksida, hidrokarbon, nitrogen oksida, benzapyrene, aldehida dan jelaga.Rata-rata, dengan mobil berjalan 15 ribu km setahun, membakar lebih dari 2 ton bahan bakar dan mengkonsumsi sekitar 30 ton udara . Pada saat yang sama, sekitar 700 kg dipancarkan ke atmosfer. karbon monoksida(CO), 400 kg nitrogen dioksida, 230 kg hidrokarbon dan polutan lainnya, yang jumlah totalnya lebih dari 200 item. Setiap tahun, sekitar 1 juta ton polutan dipancarkan ke udara atmosfer dengan gas buang dari sumber bergerak.

Beberapa zat ini, seperti logam berat dan senyawa organoklorin tertentu, pencemar organik yang persisten terakumulasi di lingkungan alam dan menimbulkan ancaman serius, baik bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Dengan tetap mempertahankan laju pertumbuhan parkir mobil saat ini, diperkirakan pada tahun 2015 volume emisi polutan ke udara atmosfer akan meningkat menjadi 10% atau lebih.

Mobil listrik secara radikal dapat memecahkan masalah polusi udara melalui transportasi. Saat ini, lokomotif listrik paling banyak digunakan dalam transportasi kereta api.

2. Dari sudut pandang lingkungan, hidrogen adalah bahan bakar terbaik untuk mobil, selain itu, adalah yang paling kalori

3. Upaya sedang dilakukan untuk membuat mesin menggunakan udara, alkohol, biofuel, dll sebagai bahan bakar Tapi, sayangnya, sejauh ini semua mesin lebih bisa disebut sampel eksperimental. Namun ilmu tidak tinggal diam, semoga proses pembuatan mobil ramah lingkungan tidak lama lagi
Penyebab pencemaran udara dari gas buang
mobil.

Penyebab utama pencemaran udara adalah pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna dan tidak merata. Hanya 15% darinya dihabiskan untuk pergerakan mobil, dan 85% "terbang ke angin." Selain itu, ruang bakar mesin mobil adalah sejenis reaktor kimia yang mensintesis zat beracun dan melepaskannya ke atmosfer. Bahkan nitrogen yang tidak bersalah dari atmosfer, masuk ke ruang bakar, berubah menjadi oksida nitrogen beracun.
Di knalpot mesin pembakaran internal(ICE) mengandung lebih dari 170 komponen berbahaya, di mana sekitar 160 adalah turunan dari hidrokarbon, yang secara langsung disebabkan oleh pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna di dalam mesin. Adanya zat berbahaya dalam gas buang pada akhirnya ditentukan oleh jenis dan kondisi pembakaran bahan bakar.
Gas buang, produk aus dari suku cadang mekanis dan ban kendaraan, serta permukaan jalan, menyumbang sekitar setengah dari emisi atmosfer yang berasal dari antropogenik. Yang paling banyak dipelajari adalah emisi dari mesin dan bak mesin mobil. Komposisi emisi ini, selain nitrogen, oksigen, karbon dioksida dan air, termasuk komponen berbahaya seperti oksida. Bergerak dengan kecepatan rata-rata 80-90 km / jam, sebuah mobil mengubah oksigen menjadi karbon dioksida sebanyak 300-350 orang. Tapi itu bukan hanya karbon dioksida. Knalpot tahunan satu mobil adalah 800 kg karbon monoksida, 40 kg nitrogen oksida dan lebih dari 200 kg berbagai hidrokarbon. Dalam set ini, karbon monoksida sangat berbahaya. Karena toksisitasnya yang tinggi, konsentrasi yang diizinkan di udara atmosfer tidak boleh melebihi 1 mg/m3. Ada kasus kematian tragis orang yang menyalakan mesin mobil dengan pintu garasi tertutup. Di garasi satu kursi, konsentrasi karbon monoksida yang mematikan terjadi dalam 2-3 menit setelah starter dihidupkan. Di musim dingin, berhenti untuk malam di sisi jalan, pengemudi yang tidak berpengalaman terkadang menyalakan mesin untuk memanaskan mobil. Karena penetrasi karbon monoksida ke dalam kabin, menginap semalam seperti itu mungkin yang terakhir.
Nitrogen oksida beracun bagi manusia dan, di samping itu, memiliki efek iritasi. Komponen gas buang yang sangat berbahaya adalah hidrokarbon karsinogenik, yang ditemukan terutama di persimpangan di lampu lalu lintas (hingga 6,4 g/100 m3, yang 3 kali lebih banyak daripada di tengah kuartal).
Saat menggunakan bensin bertimbal, mesin mobil melepaskan senyawa timbal. Timbal berbahaya karena dapat terakumulasi baik di lingkungan luar maupun di dalam tubuh manusia.
Tingkat kontaminasi gas di jalan raya dan di wilayah utama tergantung pada intensitas lalu lintas mobil, lebar dan topografi jalan, kecepatan angin, porsi truk dan bus dalam arus total, dan faktor lainnya. Dengan intensitas lalu lintas 500 kendaraan per jam, konsentrasi karbon monoksida di area terbuka pada jarak 30-40 m dari jalan raya berkurang 3 kali lipat dan mencapai norma. Kesulitan menyebarkan emisi mobil di jalan yang sempit. Akibatnya, hampir semua penduduk kota mengalami efek berbahaya dari polusi udara.
Dari senyawa logam yang membentuk emisi padat kendaraan, yang paling banyak dipelajari adalah senyawa timbal. Ini disebabkan oleh fakta bahwa senyawa timbal, yang memasuki tubuh manusia dan hewan berdarah panas dengan air, udara, dan makanan, memiliki efek paling berbahaya padanya. Hingga 50% dari asupan harian timbal dalam tubuh jatuh di udara, di mana sebagian besar adalah gas buang mobil.
Pelepasan hidrokarbon ke udara atmosfer terjadi tidak hanya selama pengoperasian mobil, tetapi juga selama tumpahan bensin. Menurut peneliti Amerika di Los Angeles, sekitar 350 ton bensin menguap ke udara per hari. Dan bukan mobil yang harus disalahkan untuk ini, tetapi orang itu sendiri. Mereka tumpah sedikit ketika menuangkan bensin ke dalam tangki, lupa menutup tutup rapat selama transportasi, memercikkannya ke tanah saat mengisi bahan bakar di pompa bensin, dan berbagai hidrokarbon tersedot ke udara.
Setiap pengendara tahu: hampir tidak mungkin untuk menuangkan semua bensin ke tangki dari selang, beberapa bagian dari laras "pistol" tentu terciprat ke tanah. Sedikit. Tapi berapa banyak mobil yang kita miliki hari ini? Dan setiap tahun jumlahnya akan bertambah, yang berarti asap berbahaya ke atmosfer juga akan meningkat. Hanya 300 g bensin yang tumpah saat mengisi bahan bakar mobil mencemari 200.000 meter kubik udara. Cara termudah untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat desain baru mesin pengisi yang tidak membiarkan setetes bensin pun tumpah ke tanah.

Kesimpulan

Dapat dikatakan tanpa berlebihan bahwa mesin panas saat ini merupakan pengubah utama bahan bakar menjadi jenis energi lain, dan tanpa mereka kemajuan dalam pengembangan peradaban modern tidak mungkin terjadi. Namun, semua jenis mesin panas adalah sumber pencemaran lingkungan. (Kostryukov Denis)

MESIN PEMBAKARAN INTERN DAN EKOLOGI.

1.3. Bahan bakar alternatif

1.5. Penetralan

Bibliografi

MESIN PEMBAKARAN INTERN DAN EKOLOGI

1.1. Emisi berbahaya dalam komposisi gas buang dan dampaknya terhadap satwa liar

Dengan pembakaran sempurna hidrokarbon, produk akhir adalah: karbon dioksida dan air. Namun, pembakaran sempurna dalam mesin pembakaran internal reciprocating secara teknis tidak mungkin dicapai. Saat ini, sekitar 60% dari jumlah total zat berbahaya yang dipancarkan ke atmosfer kota-kota besar berasal dari transportasi jalan raya.

Komposisi gas buang mesin pembakaran internal mencakup lebih dari 200 bahan kimia yang berbeda. Diantara mereka:

• produk pembakaran tidak sempurna berupa karbon monoksida, aldehida, keton, hidrokarbon, hidrogen, senyawa peroksida, jelaga;
• produk reaksi termal nitrogen dengan oksigen - nitrogen oksida;
• koneksi zat anorganik, yang merupakan bagian dari bahan bakar - timbal dan logam berat lainnya, sulfur dioksida, dll.;
• oksigen berlebih.

Jumlah dan komposisi gas buang ditentukan fitur desain mesin, mode operasinya, kondisi teknis, kualitas permukaan jalan, kondisi cuaca. pada gambar. 1.1 menunjukkan ketergantungan kandungan zat dasar dalam komposisi gas buang.

Di meja. 1.1 menunjukkan karakteristik ritme perkotaan mobil dan nilai rata-rata emisi sebagai persentase dari nilai totalnya untuk siklus penuh lalu lintas perkotaan bersyarat.

Karbon monoksida (CO) terbentuk di mesin selama pembakaran campuran udara-bahan bakar yang diperkaya, serta karena disosiasi karbon dioksida, pada suhu tinggi. PADA kondisi normal CO adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Efek toksik CO terletak pada kemampuannya untuk mengubah sebagian hemoglobin dalam darah menjadi carbo-xyhemoglobin, yang menyebabkan pelanggaran respirasi jaringan. Seiring dengan ini, CO memiliki efek langsung pada jaringan proses biokimia, yang melibatkan pelanggaran metabolisme lemak dan karbohidrat, keseimbangan vitamin, dll. Efek toksik CO juga terkait dengannya pengaruh langsung pada sel-sel sistem saraf pusat. Ketika terkena seseorang, CO menyebabkan sakit kepala, pusing, kelelahan, lekas marah, mengantuk, dan nyeri di daerah jantung. Keracunan akut diamati ketika udara dihirup dengan konsentrasi CO lebih dari 2,5 mg/l selama 1 jam.

Tabel 1.1

Karakteristik ritme perkotaan mobil

Nitrogen oksida dalam gas buang terbentuk sebagai akibat dari reaksi reversibel oksidasi nitrogen oleh oksigen atmosfer di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi. Saat gas buang mendingin dan mencairkannya dengan oksigen atmosfer, nitrogen oksida berubah menjadi dioksida. Nitric oxide (NO) adalah gas tidak berwarna, nitrogen dioksida (NO 2) adalah gas merah-coklat dengan bau yang khas. Nitrogen oksida, ketika tertelan, bergabung dengan air. Pada saat yang sama, mereka membentuk senyawa asam nitrat dan asam nitrat di saluran pernapasan. Nitrogen oksida mengiritasi selaput lendir mata, hidung, dan mulut. Paparan NO 2 berkontribusi pada perkembangan penyakit paru-paru. Gejala keracunan hanya muncul setelah 6 jam dalam bentuk batuk, mati lemas, dan peningkatan edema paru mungkin terjadi. NOX juga terlibat dalam pembentukan hujan asam.

Nitrogen oksida dan hidrokarbon lebih berat daripada udara dan dapat terakumulasi di dekat jalan raya. Di dalamnya, di bawah pengaruh sinar matahari, berbagai reaksi kimia terjadi. Dekomposisi nitrogen oksida mengarah pada pembentukan ozon (O 3). PADA kondisi normal ozon tidak stabil dan terurai dengan cepat, tetapi dengan adanya hidrokarbon, proses peluruhannya melambat. Ini secara aktif bereaksi dengan partikel kelembaban dan senyawa lain, membentuk kabut asap. Selain itu, ozon merusak mata dan paru-paru.

Hidrokarbon individu CH (benzapyrene) adalah karsinogen terkuat, pembawanya dapat berupa partikel jelaga.

Ketika mesin berjalan dengan bensin bertimbal, partikel oksida timbal padat terbentuk karena dekomposisi timbal tetraetil. Mereka hadir dalam gas buang sebagai partikel terkecil berukuran 1-5 m, yang bertahan di atmosfer untuk waktu yang lama. Kehadiran timbal di udara menyebabkan kerusakan serius pada organ pencernaan, sistem saraf pusat dan perifer. Efek timbal pada darah dimanifestasikan dalam penurunan jumlah hemoglobin dan penghancuran sel darah merah.

Komposisi gas buang mesin diesel berbeda dengan mesin bensin (Tabel 10.2). Pada mesin diesel, pembakaran bahan bakar lebih sempurna. Ini menghasilkan lebih sedikit karbon monoksida dan hidrokarbon yang tidak terbakar. Tetapi, pada saat yang sama, karena kelebihan udara di mesin diesel, lebih banyak nitrogen oksida terbentuk.

Selain itu, pengoperasian mesin diesel dalam mode tertentu ditandai dengan asap. Asap hitam adalah produk pembakaran tidak sempurna dan terdiri dari partikel karbon (jelaga) berukuran 0,1–0,3 m. Asap putih, terutama yang dihasilkan saat mesin dalam keadaan idle, sebagian besar terdiri dari aldehida, yang memiliki efek iritasi, partikel bahan bakar yang diuapkan, dan tetesan air. Asap biru terbentuk ketika gas buang didinginkan di udara. Ini terdiri dari tetesan hidrokarbon cair.

Fitur dari gas buang mesin diesel adalah kandungan hidrokarbon aromatik polisiklik karsinogenik, di antaranya dioksin (eter siklik) dan benzapyrene adalah yang paling berbahaya. Yang terakhir, seperti timbal, termasuk dalam kelas polutan bahaya pertama. Dioksin dan senyawa terkait berkali-kali lebih beracun daripada racun seperti curare dan potasium sianida.

Tabel 1.2

Jumlah komponen beracun (dalam g),

terbentuk selama pembakaran 1 kg bahan bakar

Acreolin juga ditemukan dalam gas buang (terutama saat mesin diesel sedang berjalan). Ini memiliki bau lemak terbakar dan, pada tingkat di atas 0,004 mg/l, menyebabkan iritasi pada saluran pernapasan bagian atas, serta radang selaput lendir mata.

Zat yang terkandung dalam gas buang mobil dapat menyebabkan kerusakan progresif pada sistem saraf pusat, hati, ginjal, otak, organ genital, lesu, sindrom parkinson, pneumonia, ataksia endemik, asam urat, kanker bronkial, dermatitis, keracunan, alergi, pernapasan dan penyakit lainnya. . . Kemungkinan terjadinya penyakit meningkat seiring waktu paparan zat berbahaya dan konsentrasinya meningkat.

1.2. Pembatasan legislatif tentang emisi zat berbahaya

Langkah pertama untuk membatasi jumlah zat berbahaya dalam gas buang dilakukan di Amerika Serikat, di mana masalah polusi gas di kota-kota besar menjadi yang paling mendesak setelah Perang Dunia II. Pada akhir tahun 60-an, ketika kota-kota besar Amerika dan Jepang mulai tercekik oleh kabut asap, komisi pemerintah negara-negara ini mengambil inisiatif. Tindakan legislatif pada pengurangan wajib emisi beracun dari mobil baru telah memaksa produsen untuk meningkatkan mesin dan mengembangkan sistem netralisasi.

Pada tahun 1970, sebuah undang-undang disahkan di Amerika Serikat, yang menurutnya tingkat komponen beracun dalam gas buang mobil model tahun 1975 harus kurang dari mobil tahun 1960: CH - sebesar 87%, CO - sebesar 82% dan NOx - sebesar 24%. Persyaratan serupa telah disahkan di Jepang dan di Eropa.

Pengembangan aturan, regulasi, dan standar pan-Eropa di bidang ekologi otomotif dilakukan oleh Inland Transport Committee dalam kerangka United Nations Economic Commission for Europe (UNECE). Dokumen-dokumen yang dikeluarkan olehnya disebut Aturan UNECE dan wajib bagi negara-negara peserta Perjanjian Jenewa 1958, yang juga telah bergabung dengan Rusia.

Menurut aturan ini, emisi zat berbahaya yang diizinkan sejak 1993 telah dibatasi: untuk karbon monoksida dari 15 g/km pada tahun 1991 menjadi 2,2 g/km pada tahun 1996, dan untuk jumlah hidrokarbon dan nitrogen oksida dari 5,1 g/km pada tahun 1991 menjadi 0,5 g/km pada tahun 1996. Pada tahun 2000, standar yang lebih ketat diperkenalkan (Gbr. 1.2). Pengetatan standar yang tajam juga disediakan untuk mesin diesel. truk(Gbr. 1.3).

Beras. 1.2. Dinamika batas emisi

untuk kendaraan dengan berat hingga 3,5 ton (bensin)

Standar yang diperkenalkan untuk mobil pada tahun 1993 disebut EBPO-I, pada tahun 1996 - EURO-II, pada tahun 2000 - EURO-III. Pengenalan norma-norma tersebut membawa peraturan Eropa ke tingkat standar AS.

Seiring dengan pengetatan kuantitatif norma, perubahan kualitatif juga terjadi. Alih-alih pembatasan asap, penjatahan partikel padat telah diperkenalkan, di mana zat berbahaya untuk kesehatan manusia diserap di permukaannya. hidrokarbon aromatik, khususnya benzopiren.

Regulasi emisi partikulat membatasi jumlah materi partikulat jauh lebih besar daripada pembatasan asap, yang memungkinkan hanya jumlah materi partikulat yang diperkirakan sehingga membuat gas buang terlihat.

Beras. 1.3. Dinamika batas emisi berbahaya untuk truk diesel dengan berat kotor lebih dari 3,5 ton yang ditetapkan oleh EEC

Untuk membatasi emisi hidrokarbon beracun, standar diperkenalkan untuk kandungan kelompok hidrokarbon bebas metana dalam gas buang. Direncanakan untuk memperkenalkan pembatasan pelepasan formaldehida. Batasan penguapan bahan bakar dari sistem catu daya mobil dengan mesin bensin disediakan.

Baik di AS dan dalam Aturan UNECE, jarak tempuh mobil (80 ribu dan 160 ribu km) diatur, di mana mereka harus mematuhi standar toksisitas yang ditetapkan.

Di Rusia, standar yang membatasi emisi zat berbahaya oleh kendaraan bermotor mulai diperkenalkan pada tahun 70-an: GOST 21393-75 “Mobil dengan mesin diesel. Asap knalpot. Norma dan metode pengukuran. Persyaratan keselamatan" dan GOST 17.2.1.02-76 "Perlindungan alam. Suasana. Emisi dari mesin mobil, traktor, mesin pertanian dan pembangunan jalan yang dapat digerakkan sendiri. Istilah dan Definisi".

Pada tahun delapan puluhan, GOST 17.2.2.03-87 “Perlindungan Alam. Suasana. Norma dan metode untuk mengukur kandungan karbon monoksida dan hidrokarbon dalam gas buang kendaraan dengan mesin bensin. Persyaratan keselamatan" dan GOST 17.2.2.01-84 "Perlindungan alam. Suasana. Diesel adalah mobil. Asap knalpot. Norma dan metode pengukuran”.

Norma, sesuai dengan pertumbuhan armada dan orientasi terhadap Regulasi UNECE yang serupa, secara bertahap diperketat. Namun, sudah sejak awal tahun 90-an, standar Rusia dalam hal kekakuan mulai secara signifikan lebih rendah daripada standar yang diperkenalkan oleh UNECE.

Penyebab backlog tersebut adalah ketidaksiapan infrastruktur untuk pengoperasian peralatan otomotif dan traktor. Untuk pencegahan, perbaikan dan pemeliharaan kendaraan yang dilengkapi dengan sistem elektronik dan netralisasi, diperlukan jaringan bengkel yang dikembangkan dengan personel yang memenuhi syarat, peralatan perbaikan dan alat ukur modern, termasuk di lapangan.

GOST 2084-77 berlaku, menyediakan produksi di Rusia bensin yang mengandung timbal tetraetilen. Transportasi dan penyimpanan bahan bakar tidak menjamin bahwa residu bertimbal tidak akan masuk ke bensin tanpa timbal. Tidak ada kondisi di mana pemilik mobil dengan sistem netralisasi akan dijamin untuk tidak mengisi bahan bakar dengan bensin dengan aditif timbal.

Namun demikian, pekerjaan sedang dilakukan untuk memperketat persyaratan lingkungan. Keputusan Standar Negara Federasi Rusia tertanggal 1 April 1998 No. 19 menyetujui "Aturan untuk melakukan pekerjaan dalam sistem sertifikasi kendaraan bermotor dan trailer", yang menentukan prosedur sementara untuk aplikasi UNECE di Rusia Peraturan No. 834 dan No. 495.

Pada 1 Januari 1999, GOST R 51105.97 “Bahan bakar untuk mesin pembakaran internal. Bensin bebas timbal. Spesifikasi”. Pada Mei 1999, Gosstandart mengadopsi resolusi tentang pemberlakuan standar negara yang membatasi emisi polutan oleh mobil. Standar berisi teks otentik dengan Peraturan UNECE No. 49 dan No. 83 dan mulai berlaku pada 1 Juli 2000. Pada tahun yang sama, standar GOST R 51832-2001 “Mesin pembakaran internal dengan pengapian positif, berjalan dengan bensin, dan kendaraan bermotor dengan berat kotor lebih dari 3,5 ton, dilengkapi dengan mesin ini. Emisi zat berbahaya. Persyaratan teknis dan metode pengujian”. Pada 1 Januari 2004, GOST R 52033-2003 “Kendaraan dengan mesin bensin. Emisi polutan dengan gas buang. Norma dan metode pengendalian dalam menilai kondisi teknis”.

Untuk memenuhi standar emisi polutan yang semakin ketat, produsen peralatan otomotif meningkatkan daya dan sistem pengapian, menggunakan bahan bakar alternatif, menetralkan gas buang, dan mengembangkan pembangkit listrik gabungan.

1.3. Bahan bakar alternatif

Di seluruh dunia, banyak perhatian diberikan untuk mengganti bahan bakar minyak bumi cair dengan gas hidrokarbon cair (campuran propana-butana) dan gas alam terkompresi (metana), serta campuran yang mengandung alkohol. Di meja. 1.3 menunjukkan indikator komparatif emisi zat berbahaya selama pengoperasian mesin pembakaran internal pada berbagai bahan bakar.

Tabel 1.3

Keuntungan bahan bakar gas adalah angka oktan yang tinggi dan kemungkinan menggunakan konverter. Namun, saat menggunakannya, tenaga mesin berkurang, dan massa dan dimensi besar dari peralatan bahan bakar mengurangi kinerja kendaraan. Untuk kerugian bahan bakar gas juga berlaku sensitivitas tinggi untuk penyesuaian peralatan bahan bakar. Dengan kualitas manufaktur peralatan bahan bakar yang tidak memuaskan dan dengan budaya pengoperasian yang rendah, toksisitas gas buang mesin yang menggunakan bahan bakar gas dapat melebihi nilai versi bensin.

Di negara-negara dengan iklim panas, mobil dengan mesin yang menggunakan bahan bakar alkohol (metanol dan etanol) telah tersebar luas. Penggunaan alkohol mengurangi emisi zat berbahaya sebesar 20-25%. Kerugian dari bahan bakar alkohol termasuk penurunan yang signifikan dalam kualitas awal mesin dan korosif yang tinggi dan toksisitas metanol itu sendiri. Di Rusia, bahan bakar alkohol untuk mobil saat ini tidak digunakan.

Perhatian yang meningkat, baik di negara kita maupun di luar negeri, diberikan pada gagasan menggunakan hidrogen. Prospek bahan bakar ini ditentukan oleh keramahan lingkungannya (untuk mobil yang menggunakan bahan bakar ini, emisi karbon monoksida berkurang 30-50 kali, nitrogen oksida 3-5 kali, dan hidrokarbon 2-2,5 kali), tidak terbatas dan dapat diperbarui. . bahan baku. Namun, pengenalan bahan bakar hidrogen dibatasi oleh pembuatan sistem penyimpanan hidrogen intensif energi di dalam mobil. Baterai metal hidrida yang digunakan saat ini, reaktor dekomposisi metanol dan sistem lainnya sangat kompleks dan mahal. Mempertimbangkan juga kesulitan yang terkait dengan persyaratan pembuatan dan penyimpanan hidrogen yang ringkas dan aman di dalam mobil, mobil dengan mesin hidrogen belum memiliki aplikasi praktis yang nyata.

Sebagai alternatif mesin pembakaran dalam, pembangkit listrik yang menggunakan sumber energi elektrokimia, baterai dan generator elektrokimia sangat diminati. Kendaraan listrik dibedakan oleh kemampuan beradaptasi yang baik untuk berbagai mode lalu lintas perkotaan, kemudahan perawatan dan keramahan lingkungan. Namun, mereka penggunaan praktis tetap bermasalah. Pertama, tidak ada sumber arus elektrokimia yang dapat diandalkan, ringan dan cukup energi. Kedua, transisi armada mobil ke baterai elektrokimia akan menyebabkan pengeluaran energi dalam jumlah besar untuk pengisian ulang. Sebagian besar energi ini dihasilkan di pembangkit listrik termal. Pada saat yang sama, karena beberapa konversi energi (kimia - termal - listrik - kimia - listrik - mekanik), efisiensi keseluruhan sistem sangat rendah dan pencemaran lingkungan di daerah sekitar pembangkit listrik akan berkali-kali melebihi nilai-nilai saat ini.

1.4. Meningkatkan daya dan sistem pengapian

Salah satu kelemahan sistem tenaga karburator adalah distribusi bahan bakar yang tidak merata di atas silinder mesin. Hal ini menyebabkan operasi yang tidak merata dari mesin pembakaran internal dan ketidakmungkinan menguras penyesuaian karburator karena penipisan campuran yang berlebihan dan penghentian pembakaran di masing-masing silinder (peningkatan CH) dengan campuran yang diperkaya di sisa (tinggi kandungan CO dalam gas buang). Untuk menghilangkan kekurangan ini, urutan operasi silinder diubah dari 1–2–4–3 menjadi 1–3–4–2 dan bentuk pipa saluran masuk dioptimalkan, misalnya, penggunaan penerima di saluran masuk berjenis. Selain itu, berbagai pembagi dipasang di bawah karburator, mengarahkan aliran, dan pipa intake dipanaskan. Di Uni Soviet, sistem idle otonom (XX) dikembangkan dan diperkenalkan ke produksi massal. Langkah-langkah ini memungkinkan untuk memenuhi persyaratan untuk rezim XX.

Seperti disebutkan di atas, selama siklus perkotaan hingga 40% dari waktu, mobil beroperasi dalam mode idle paksa (PHX) - pengereman mesin. Pada saat yang sama, di bawah katup throttle, vakum jauh lebih tinggi daripada dalam mode XX, yang menyebabkan pengayaan kembali campuran udara-bahan bakar dan penghentian pembakarannya di silinder mesin, dan jumlah emisi berbahaya. meningkat. Untuk mengurangi emisi dalam mode PHH, sistem peredam throttle (pembuka) dan economizer idle paksa EPHH dikembangkan. Sistem pertama, dengan sedikit membuka throttle, mengurangi vakum di bawahnya, sehingga mencegah pengayaan campuran yang berlebihan. Yang terakhir memblokir aliran bahan bakar ke dalam silinder mesin dalam mode PXH. Sistem PECH dapat mengurangi jumlah emisi berbahaya hingga 20% dan meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 5% dalam operasi perkotaan.

Emisi nitrogen oksida NOx diperangi dengan menurunkan suhu pembakaran campuran yang mudah terbakar. Untuk ini, sistem tenaga mesin bensin dan diesel dilengkapi dengan perangkat resirkulasi gas buang. Sistem, pada mode operasi engine tertentu, melewatkan sebagian gas buang dari knalpot ke pipa intake.

Inersia sistem takaran bahan bakar tidak memungkinkan pembuatan desain karburator yang sepenuhnya memenuhi semua persyaratan akurasi takaran untuk semua mode pengoperasian engine, terutama yang sementara. Untuk mengatasi kekurangan karburator, apa yang disebut sistem tenaga "injeksi" dikembangkan.

Pada awalnya, ini adalah sistem mekanis dengan pasokan bahan bakar yang konstan ke area katup masuk. Sistem ini memungkinkan untuk memenuhi persyaratan lingkungan awal. Saat ini, ini adalah sistem elektronik-mekanis dengan injeksi frase dan masukan.

Pada 1970-an, cara utama untuk mengurangi emisi berbahaya adalah dengan menggunakan campuran udara-bahan bakar yang semakin ramping. Untuk pengapian yang tidak terputus, perlu untuk meningkatkan sistem pengapian untuk meningkatkan kekuatan percikan. Fakir penahan dalam hal ini adalah pemutusan mekanis sirkuit primer dan distribusi mekanis energi tegangan tinggi. Untuk mengatasi kekurangan ini, transistor kontak dan sistem non-kontak telah dikembangkan.

Saat ini, sistem pengapian non-kontak dengan distribusi statis energi tegangan tinggi di bawah kendali unit elektronik, yang secara bersamaan mengoptimalkan pasokan bahan bakar dan waktu pengapian, menjadi lebih umum.

Pada mesin diesel, arah utama perbaikan sistem tenaga adalah dengan meningkatkan tekanan injeksi. Saat ini, normanya adalah tekanan injeksi sekitar 120 MPa, untuk mesin yang menjanjikan hingga 250 MPa. Hal ini memungkinkan pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna, mengurangi kandungan CH dan partikel dalam gas buang. Seperti halnya bensin, untuk sistem tenaga diesel, sistem kontrol mesin elektronik telah dikembangkan yang tidak memungkinkan mesin memasuki mode asap.

Sedang dikembangkan berbagai sistem netralisasi gas buang. Jadi, misalnya, sebuah sistem telah dikembangkan dengan filter di saluran pembuangan yang menjaga partikel knalpot. Setelah waktu operasi tertentu, unit elektronik memberikan perintah untuk menambah pasokan bahan bakar. Ini mengarah pada peningkatan suhu gas buang, yang, pada gilirannya, menyebabkan pembakaran jelaga dan regenerasi filter.

1.5. Penetralan

Pada tahun 70-an yang sama, menjadi jelas bahwa tidak mungkin untuk mencapai peningkatan yang signifikan dalam situasi dengan toksisitas tanpa menggunakan perangkat tambahan, karena penurunan satu parameter menyebabkan peningkatan yang lain. Oleh karena itu, mereka secara aktif terlibat dalam peningkatan sistem aftertreatment gas buang.

Sistem netralisasi telah digunakan di masa lalu untuk peralatan otomotif dan traktor yang beroperasi dalam kondisi khusus, seperti pembuatan terowongan dan pengembangan tambang.

Ada dua prinsip dasar untuk membuat konverter - termal dan katalitik.

Konverter termal adalah ruang bakar, yang terletak di saluran pembuangan mesin untuk membakar produk dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna - CH dan CO. Itu dapat dipasang di tempat pipa knalpot dan melakukan fungsinya. Reaksi oksidasi CO dan CH berlangsung cukup cepat pada suhu di atas 830 °C dan dengan adanya oksigen yang tidak terikat di zona reaksi. Konverter termal digunakan pada mesin pengapian positif, di mana suhu yang diperlukan untuk aliran efektif reaksi oksidasi termal disediakan tanpa pasokan bahan bakar tambahan. Dan tanpa itu panas gas buang dari mesin ini meningkat di zona reaksi sebagai akibat dari pembakaran bagian CH dan CO, yang konsentrasinya jauh lebih tinggi daripada mesin diesel.

Penetral termal (Gbr. 1.4) terdiri dari rumahan dengan pipa saluran masuk (keluar) dan satu atau dua sisipan tabung api yang terbuat dari baja lembaran tahan panas. Pencampuran yang baik dari udara tambahan yang diperlukan untuk oksidasi CH dan CO dengan gas buang dicapai dengan pembentukan pusaran yang intens dan turbulensi gas saat mereka mengalir melalui lubang-lubang di pipa dan sebagai akibat dari perubahan arah pergerakannya dengan sistem penyekat. Untuk afterburning CO dan CH yang efektif, diperlukan waktu yang cukup lama, sehingga kecepatan gas dalam konverter diatur rendah, sehingga volumenya relatif besar.

Beras. 1.4. Konverter termal

Untuk mencegah penurunan suhu gas buang akibat perpindahan panas ke dinding, pipa knalpot dan konverter ditutup dengan isolasi termal, pelindung panas dipasang di saluran pembuangan, dan konverter ditempatkan sedekat mungkin. mungkin ke mesin. Meskipun demikian, dibutuhkan banyak waktu untuk memanaskan konverter termal setelah menghidupkan mesin. Untuk mengurangi waktu ini, suhu gas buang ditingkatkan, yang dicapai dengan memperkaya campuran yang mudah terbakar dan mengurangi waktu pengapian, meskipun keduanya meningkatkan konsumsi bahan bakar. Ke tindakan serupa digunakan untuk mempertahankan nyala api yang stabil selama operasi mesin sementara. Sisipan nyala api juga berkontribusi pada penurunan waktu sampai oksidasi efektif CH dan CO dimulai.

konverter katalitik– perangkat yang mengandung zat yang mempercepat reaksi, – katalis . Konverter katalitik dapat berupa "satu arah", "dua arah" dan "tiga arah".

Penetral tipe pengoksidasi satu komponen dan dua komponen afterburn (mengoksidasi ulang) CO (satu komponen) dan CH (dua komponen).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(pada 250–300 °С).

C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(lebih dari 400 ° ).

Konverter katalitik adalah rumah baja tahan karat yang disertakan dalam sistem pembuangan. Blok pembawa elemen aktif terletak di rumah. Penetral pertama diisi dengan bola logam yang dilapisi dengan lapisan tipis katalis (lihat Gambar 1.5).

Beras. 1.5. Perangkat pengubah katalitik

Sebagai zat aktif digunakan: aluminium, tembaga, kromium, nikel. Kerugian utama dari konverter generasi pertama adalah efisiensi rendah dan masa pakai yang singkat. Konverter katalitik berdasarkan logam mulia- platina dan paladium.

Pembawa zat aktif dalam penetral seperti itu adalah keramik khusus - monolit dengan banyak sarang lebah memanjang. Substrat kasar khusus diterapkan pada permukaan sarang lebah. Ini memungkinkan untuk meningkatkan area kontak efektif lapisan dengan gas buang hingga ~20 ribu m 2 . Jumlah logam mulia yang disimpan pada substrat di area ini adalah 2-3 gram, yang memungkinkan untuk mengatur produksi massal produk yang relatif murah.

Keramik dapat menahan suhu hingga 800–850 °C. Kerusakan pada sistem catu daya (mulai sulit) dan operasi yang berkepanjangan pada campuran kerja yang diperkaya kembali menyebabkan fakta bahwa bahan bakar berlebih akan terbakar di konverter. Hal ini menyebabkan pencairan sel dan kegagalan konverter. Saat ini, sarang lebah logam digunakan sebagai pembawa lapisan katalitik. Ini memungkinkan untuk meningkatkan area permukaan kerja, mendapatkan lebih sedikit tekanan balik, mempercepat pemanasan konverter ke suhu operasi, dan memperluas kisaran suhu hingga 1000–1050 °C.

Mengurangi media catalytic converter, atau penetral tiga arah, digunakan dalam sistem pembuangan, baik untuk mengurangi emisi CO dan CH, dan untuk mengurangi emisi nitrogen oksida. Lapisan katalitik konverter mengandung, selain platinum dan paladium, rhodium elemen tanah jarang. Hasil dari reaksi kimia pada permukaan katalis yang dipanaskan hingga 600–800 ° , CO, CH, NOx yang terkandung dalam gas buang diubah menjadi H 2 O, CO 2, N 2:

2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.

2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.

Efisiensi konverter katalitik tiga arah mencapai 90% dalam kondisi operasi nyata, tetapi hanya dengan syarat bahwa komposisi campuran yang mudah terbakar berbeda dari yang stoikiometri tidak lebih dari 1%.

Karena perubahan parameter mesin karena keausannya, operasi dalam mode non-stasioner, penyimpangan pengaturan sistem tenaga, komposisi stoikiometrik campuran yang mudah terbakar tidak mungkin dipertahankan hanya karena desain karburator atau injektor. Umpan balik diperlukan yang akan mengevaluasi komposisi campuran udara-bahan bakar yang masuk ke silinder mesin.

Sampai saat ini, sistem umpan balik yang paling banyak digunakan menggunakan apa yang disebut sensor oksigen(probe lambda) berdasarkan keramik zirkonium ZrO 2 (Gbr. 1.6).

Elemen sensitif dari probe lambda adalah tutup zirkonium 2 . Permukaan dalam dan luar tutup ditutupi dengan lapisan tipis paduan platinum-rhodium, yang bertindak sebagai bagian luar 3 dan domestik 4 elektroda. Dengan bagian berulir 1 sensor dipasang di saluran pembuangan. Dalam hal ini, elektroda luar dicuci oleh gas yang diproses, dan elektroda dalam - oleh udara atmosfer.

Beras. 1.6. Desain sensor oksigen

Zirkonium dioksida pada suhu di atas 350 °C memperoleh sifat elektrolit, dan sensor menjadi sel galvanik. Nilai EMF pada elektroda sensor ditentukan oleh hubungan tekanan parsial oksigen di dalam dan di luar elemen penginderaan. Dengan adanya oksigen bebas dalam gas buang, sensor menghasilkan EMF dengan orde 0,1 V. Dengan tidak adanya oksigen bebas dalam gas buang, EMF meningkat hampir secara tiba-tiba menjadi 0,9 V.

Komposisi campuran dikontrol setelah sensor memanas hingga suhu pengoperasian. Komposisi campuran dipertahankan dengan mengubah jumlah bahan bakar yang dipasok ke silinder mesin pada batas transisi EMF probe dari level tegangan rendah ke tinggi. Untuk mengurangi waktu untuk mencapai mode operasi, sensor yang dipanaskan dengan listrik digunakan.

Kerugian utama dari sistem dengan umpan balik dan konverter katalitik tiga arah adalah: ketidakmungkinan menjalankan mesin dengan bahan bakar bertimbal, sumber daya konverter dan probe lambda yang agak rendah (sekitar 80.000 km) dan peningkatan resistensi knalpot sistem.

Bibliografi

1. Vyrubov D.N. Mesin pembakaran internal: teori mesin reciprocating dan gabungan / D.N. Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
2. Mesin mobil dan traktor. (Teori, sistem tenaga, desain dan perhitungan) / Ed. I.M.Lenin. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1969.
3. Mesin otomotif dan traktor: Dalam 2 jam Desain dan perhitungan mesin / Ed. I.M.Lenin. edisi ke-2, tambahkan. dan dikerjakan ulang. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1976.
4. Mesin pembakaran internal: Desain dan pengoperasian mesin reciprocating dan gabungan / Ed. A.S. Orlin, M.G. Kruglov. edisi ke-3, direvisi. dan tambahan M.: Mashinostroenie, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Mesin mobil / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
6. Kolchin A. I. Perhitungan mesin mobil dan traktor / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1971.
7. Mesin pembakaran dalam / Ed. teknologi dr. Ilmu prof. V.N. Lukanin. M.: Lebih tinggi. sekolah, 1985.
8. Khachiyan A.S. Mesin pembakaran internal / A.S. Khachiyan dkk. M.: Vyssh. sekolah, 1985.
9. Ross Ranting. Sistem injeksi bensin. Perangkat, pemeliharaan, perbaikan: Prakt. tunjangan / Ross Tweg. M.: Rumah penerbitan “Behind the wheel”, 1998.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

Kementerian Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia

Negara Bagian Samara universitas luar angkasa dinamai Akademisi S.P. Ratu

Departemen Ekologi

Masalah lingkungan mesin pembakaran internal dan cara mengatasinya

Mahasiswa R.A. Ignatenko, gr. 233

Guru V.N. Vyakin

Samara 2004

pengantar

Perangkat perawatan bahan bakar

Menjinakkan mesin pembakaran internal

Kata aneh itu "hibrida"

dimetil eter

Kesimpulan

pengantar

bahan bakar kendaraan bermotor diesel hidrokarbon

Sampai saat ini, salah satu masalah lingkungan yang mendesak adalah masalah transportasi motor, karena mesin pembakaran internal yang menggunakan produk olahan memiliki yang terbesar dampak antropogenik pada lingkungan. Setiap tahun, 250 juta ton aerosol halus dipancarkan ke atmosfer bumi. Sekarang biosfer mengandung sekitar 3 juta senyawa kimia yang belum pernah ditemukan di alam sebelumnya.

Masalah keamanan lingkungan dalam pengoperasian mesin pembakaran dalam membutuhkan pengembangan bahan bakar motor yang ramah lingkungan.

Masalah lingkungan dari penggunaan bahan bakar hidrokarbon

Gas buang dari mesin pembakaran internal adalah sumber racun organik seperti fenantrena, antrasena, fluoranten, pirena, chrysene, dibenzpirilen, dll., yang memiliki aktivitas karsinogenik yang kuat, serta mengiritasi kulit dan selaput lendir saluran pernapasan.

Analisis mekanisme reaksi kimia yang terjadi di dalam mesin selama pembakaran bahan bakar menunjukkan bahwa alasan utama pembentukan racun organik adalah pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna:

dalam proses pembakaran bahan bakar, logam yang membentuk paduan mesin adalah katalis untuk banyak proses kimia, mengarah pada pembentukan senyawa aromatik dan turunannya;

pembentukan jelaga selama pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna berkontribusi pada aromatisasi hidrokarbon;

komposisi kimia bensin secara signifikan menentukan konsentrasi senyawa terkondensasi yang terbentuk.

Bahaya terbesar adalah bensin catalytic reforming, karena ketidakjenuhan yang tinggi dari hidrokarbon penyusunnya dan kandungan hidrokarbon aromatik yang tinggi.

Bensin perengkah katalitik kurang berbahaya, meskipun memiliki nilai kalor yang lebih rendah.

Emisi racun organik yang terbentuk selama pembakaran bahan bakar hidrokarbon dapat dikurangi dengan beberapa cara:

meningkatkan pasokan oksigen ke ruang bakar bahan bakar, yang akan meningkatkan persentase pembakaran zat organik;

untuk menekan aktivitas katalitik nikel dan besi, yang merupakan bagian dari struktur paduan ruang bakar, dengan memasukkan sejumlah kecil timbal logam, yang merupakan racun katalitik untuk logam-logam ini;

menggunakan bahan bakar yang didominasi oleh hidrokarbon jenuh, gas alam, petroleum eter, bensin sintetis.

Metode modern untuk meningkatkan kualitas bahan bakar diesel

Mendapatkan bahan bakar diesel yang sesuai persyaratan modern, mungkin dengan meningkatkan kualitas penyulingan minyak dan memperkenalkan paket aditif untuk berbagai tujuan.

Keuntungan utama mesin diesel dibandingkan dengan mesin pembakaran internal lainnya adalah efisiensi dan murahnya bahan bakar, sehingga penggunaannya terus berkembang. Dieselisasi mobil dan truk, yang tumbuh di seluruh dunia, termasuk di Rusia, membutuhkan solusi mendesak untuk masalah peningkatan kualitas bahan bakar, karena gas buang mesin pembakaran internal telah menjadi sumber utama polusi udara.

Pemerintah negara-negara industri dan sejumlah organisasi internasional diadakan penelitian dasar untuk mengetahui pengaruh faktor kualitas yang paling signifikan dari bahan bakar diesel (DF) pada kinerja mesin dan pencemaran lingkungan oleh produk pembakaran. Pekerjaan ini memuncak dalam penerapan standar baru untuk bahan bakar diesel. Secara khusus, Piagam Bahan Bakar Dunia dan standar Eropa EN 590, yang, tidak seperti GOST 305-82 Rusia saat ini, sangat membatasi kandungan sulfur, hidrokarbon aromatik dan poliaromatik dalam bahan bakar, memperkenalkan indikator baru "pelumas bahan bakar" dan mengatur tingkat angka setana yang jauh lebih tinggi.

Mobil adalah penyebab utama kabut asap di kota-kota besar. Porsi gas buang mencapai 4/5 dari jumlah total emisi berbahaya ke atmosfer.

GOST 305-82 tidak lagi memenuhi persyaratan modern untuk indikator yang tercantum di atas, yang sudah memengaruhi keadaan cekungan udara dan kesehatan Rusia. Ada kebutuhan untuk mengadopsi standar Rusia yang baru dan wajib, bahkan mungkin lebih ketat daripada standar Eropa. Perkembangan ini tampaknya tak terelakkan. Meskipun produksi bahan bakar baru memerlukan upaya yang signifikan dari penyuling, ini sebagian besar akan memecahkan masalah keamanan lingkungan dan pengoperasian mesin diesel yang berkualitas tinggi.

Jika hari ini sebagian besar bahan bakar diesel domestik, pada kenyataannya, adalah produk penyulingan atmosfer dari minyak yang diolah dengan kandungan sulfur 0,2%, maka produksi bahan bakar diesel modern yang ramah lingkungan secara teknologi lebih tugas yang sulit, dan pencapaian indikator seperti angka setana, pelumasan, titik tuang saat ini tidak mungkin tanpa pengenalan aditif yang sesuai.

Salah satu indikator utama kualitas bahan bakar diesel adalah cetane number (CN), yang berfungsi sebagai kriteria untuk penyalaan sendiri bahan bakar, menentukan daya tahan dan efisiensi mesin, kelengkapan pembakaran bahan bakar dan, dalam banyak hal. hal, asap dan komposisi gas buang.

Perjuangan untuk mengurangi emisi kendaraan dari polutan paling berbahaya - sulfur dioksida, telah menyebabkan munculnya di pasar bahan bakar diesel rendah sulfur yang diolah secara mendalam. Namun, dalam praktiknya ternyata penggunaannya dengan cepat menonaktifkan peralatan bahan bakar diesel (pompa bahan bakar, injektor), karena. dengan penurunan kandungan belerang di bawah 0,1% sebagai akibat dari hydrotreating, sifat pelumasan bahan bakar turun tajam, karena senyawa heteroatomik alami yang ada di dalamnya. senyawa organik. Dalam praktiknya, pelumasan bahan bakar diesel ditentukan oleh diameter bekas luka aus pada mesin gesekan bola khusus atau sebagai hasil dari tes bangku pada unit skala penuh atau langsung pada mesin. Omong-omong, itu memburuk secara nyata ketika beberapa aditif penambah setana dan depresan dimasukkan ke dalam bahan bakar diesel karena kekhasan struktur kimianya.

Meningkatkan kinerja lingkungan bahan bakar diesel juga dimungkinkan dengan bantuan aditif anti-asap, yang mengurangi jumlah salah satu komponen paling beracun dari gas buang mesin diesel - jelaga dengan senyawa poliaromatik karsinogenik yang teradsorpsi di atasnya. Efektivitas aditif anti-asap tergantung pada jenis mesin dan mode operasinya. Kisaran aditif anti-asap domestik diwakili terutama oleh senyawa barium yang larut dalam bahan bakar: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Mereka digunakan pada konsentrasi 0,05-0,2%, mungkin dalam kombinasi dengan aditif penambah setana (CPP) atau aditif lainnya. Di luar negeri, baru-baru ini mereka menolak untuk menggunakan aditif yang mengandung barium karena toksisitas tertentu dari barium oksida yang dilakukan.

Aplikasi ini ditemukan oleh yang disebut. pengubah pembakaran (katalis), yang merupakan kompleks logam transisi yang larut dalam bahan bakar (terutama besi), yang mengurangi tidak hanya kandungan jelaga, karbon beracun dan nitrogen oksida dalam gas buang, tetapi juga konsumsi bahan bakar. Di Rusia, aditif untuk bahan bakar diesel FK-4, Angarad-2401 dan "0010" berdasarkan senyawa besi kompleks disetujui untuk digunakan.

Analisis tren utama dalam pengembangan penyulingan minyak menunjukkan bahwa salah satu cara paling efektif untuk mendapatkan bahan bakar diesel modern yang ramah lingkungan, bersama dengan deep hydrotreating, adalah penggunaan berbagai aditif yang saling kompatibel. generasi terbaru biasanya disertakan dalam paket.

Perangkat perawatan bahan bakar

Anda dapat secara teratur memeriksa dan menyesuaikan "knalpot" di stasiun layanan.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan Rusia telah mengerjakan masalah meningkatkan keramahan lingkungan dari mesin pembakaran internal menggunakan produk minyak bumi (bensin, bahan bakar diesel, bahan bakar minyak, minyak tanah) sebagai bahan bakar. Selama banyak penelitian, para ilmuwan memperhatikan bahwa bahan bakar mengubah karakteristiknya di bawah pengaruh Medan listrik. Hasil pengujian bahan bakar "dimodifikasi" menunjukkan bahwa ia mampu secara signifikan mengurangi kandungan zat berbahaya dalam gas buang - dan tidak hanya. Pengujian lebih lanjut menunjukkan bahwa bahan bakar eksperimental memiliki beberapa kualitas positif lainnya: mengurangi konsumsi bahan bakar, meningkatkan tenaga mesin, mengurangi kebisingan mesin dan membuatnya lebih mudah untuk memulai dalam cuaca dingin, membersihkan ruang bakar dan meningkatkan umur unit daya.

Setelah teknologi dipatenkan, perusahaan Rusia A.M.B. Sphere” telah mengembangkan sampel industri dari perangkat pemrosesan bahan bakar baru, yang telah berhasil melewati bangku independen dan uji operasional di lembaga penelitian terkemuka di Rusia dan negara-negara tetangga. Setelah itu, perangkat yang diberi nama merek "Sphere 2000", diuji dalam kondisi nyata pada mobil saat dikendarai di berbagai siklus (perkotaan, pinggiran kota, dan campuran). Pengujian melibatkan truk dan mobil baru dan bekas yang diproduksi oleh produsen mobil domestik dan asing terbesar: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan, dll.

Tentu saja, tidak ada yang mengharapkan hasil yang fenomenal, tetapi kualitas yang ditunjukkan memungkinkan kita untuk berbicara tentang efisiensi nyata dari perangkat pengolahan bahan bakar Sfera 2000:

pengurangan konsumsi bahan bakar untuk mesin bensin sebesar 2-7%, untuk mesin diesel - sebesar 5-15%;

peningkatan tenaga mesin hingga 5%;

pengurangan toksisitas gas buang pada mesin bensin CO sebesar 20-60%, CH sebesar 40-50%, pada mesin diesel CO hingga 48%, CH hingga 50% dan NOx hingga 17%.

Menjinakkan mesin pembakaran internal

Namun, membuat mobil "hijau" tidak begitu mudah. Ambil contoh, mesin pembakaran internal - sumber utama masalah lingkungan otomotif. Tampaknya, terlepas dari semua upaya, tidak mungkin menemukan pengganti yang setara untuknya dalam waktu dekat. Dan ini berarti bahwa untuk menciptakan mobil yang "ramah", Anda harus membuat, pertama-tama, mesin pembakaran internal yang "ramah". Dilihat dari apa yang bisa dilihat di Frankfurt, pembuat mobil terkemuka dunia bekerja - dan bukan tanpa keberhasilan - ke arah ini. Teknologi modern memungkinkan Anda untuk membuat mesin mobil lebih bertenaga, irit dan ramah lingkungan. Ini berlaku untuk mesin bensin dan diesel. Contohnya adalah keluarga mesin diesel HDi yang dikembangkan oleh Peugeot-Citroen dan mesin bensin seri GDI Mitsubishi, yang secara signifikan mengurangi konsumsi bahan bakar dan meningkatkan parameter lingkungan mobil.

Beberapa produsen telah melangkah lebih jauh dengan mengganti bahan bakar cair gas cair atau gas terkompresi. BMW, misalnya, dan sejumlah perusahaan lain sudah memproduksi mobil semacam itu secara massal. Tetapi, pertama, gas juga merupakan sumber daya yang tak tergantikan, dan kedua, pencemaran lingkungan juga tidak mungkin sepenuhnya dihindari, meskipun, tentu saja, mesin gas "lebih bersih" daripada mesin bensin atau diesel. Seperti yang Anda lihat, langkah pertama untuk mengekang "pemangsa" telah diambil. Namun, tidak peduli bagaimana Anda memberi makan serigala, ia masih melihat ke dalam hutan, dan jelas bagi semua orang bahwa praktis tidak mungkin untuk sepenuhnya meninggalkan penggunaan bahan bakar alami di mesin pembakaran internal atau membuat knalpotnya benar-benar tidak berbahaya. Dan jika demikian, maka kita harus mengakui bahwa penciptaan mesin pembakaran internal yang "ramah" sama sekali bukan solusi untuk masalah secara keseluruhan, tetapi hanya penundaan, kurang lebih signifikan.

Hari ini adalah modis untuk berbicara dan menulis tentang mesin alternatif. Salah satunya secara tradisional dianggap listrik. Tetapi bahkan di sini semuanya masih jauh dari sejelas kelihatannya pada pandangan pertama. Memang, motor listrik itu sendiri tidak mencemari atmosfer, dan selain itu, penggunaannya memungkinkan untuk menghindari banyak murni masalah rekayasa berhubungan dengan pengoperasian kendaraan. Tetapi motor seperti itu, sayangnya, tidak dapat secara radikal menyelesaikan masalah lingkungan. Cukuplah untuk mengingat bahwa pembangkitan listrik saat ini adalah bisnis yang agak “kotor”. Produksi baterai juga dikaitkan dengan penggunaan sumber daya dan polusi yang tak tergantikan - dan seberapa banyak! -- Lingkungan. Jika ditambah dengan ketidaknyamanan yang terkait dengan terbatasnya kapasitas baterai yang ada saat ini, masalah pengisian ulang, serta daur ulang baterai yang telah kedaluwarsa, menjadi jelas bahwa motor listrik sebenarnya bukan alternatif, tetapi alternatif lain. paliatif. Tentu saja, mobil yang dilengkapi dengan motor listrik akan semakin sering muncul dalam waktu dekat, tetapi kemungkinan besar mereka hanya akan menempati ceruk tertentu dan agak sempit. Secara khusus, kendaraan listrik cukup sesuai dengan peran transportasi perkotaan. Di Frankfurt, misalnya, produsen mobil Jepang memperkenalkan mobil konsep listrik perkotaan Carro kepada publik. Konsumen utamanya haruslah orang cacat dan orang tua, yang tidak dapat menggunakan mobil biasa. Kekuatan motor listrik yang dipasang pada Kappo hanya 0,6 kW, yang tidak memungkinkan mesin mencapai kecepatan tinggi, sehingga memberikan langkah-langkah keamanan tambahan.

Kata aneh itu "hibrida"

banyak di lagi dirancang untuk membuat mobil "asli dan dekat" yang disebut pembangkit listrik "hibrida" atau "campuran". Ide ini bukanlah hal baru. Pada awal abad ini, Ferdinand Porsche muda berhasil mengerjakan mesin seperti itu di Lohner. Prinsip "hibrida" adalah bahwa mesin itu sendiri digerakkan oleh motor listrik, dan energi untuk itu dihasilkan oleh generator yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal. Opsi kedua juga dimungkinkan - kedua motor berfungsi untuk menggerakkan mobil. Tampaknya, apa gunanya: kekurangan motor listrik dikalikan dengan kerugian mesin pembakaran internal. Namun, jangan terburu-buru mengambil kesimpulan. Di sini, seperti dalam matematika, mengalikan "minus" dengan "minus" memberikan nilai tambah. Faktanya adalah bahwa mesin pembakaran internal yang menggerakkan generator listrik beroperasi sepanjang waktu dalam mode yang sama, dan, seperti yang Anda ketahui, perubahan dalam mode operasi mesinlah yang menyebabkan peningkatan konsumsi bahan bakar dan emisi zat berbahaya ke dalam atmosfer. Selain itu, ICE, seperti yang telah kita lihat, bisa sangat ekonomis dan ramah lingkungan. Jadi "hibrida" juga merupakan langkah maju. Sejumlah hal baru Frankfurt dilengkapi dengan hal seperti itu pembangkit listrik. Sebut saja mobil konsep hybrid Mitsubishi SUW Advance yang hanya mengkonsumsi bahan bakar 3,6 liter per 100 kilometer. (Bayangkan berapa banyak emisi yang berkurang!) Menarik perhatian pengunjung dan Honda Insight baru, dan secara khusus disiapkan untuk Eropa, seri "hibrida" Toyota Prius pertama di dunia, yang, omong-omong, telah mendapat pengakuan di tanah airnya.

Sedangkan untuk Honda Insight, mobil ini mulai dijual pada akhir tahun lalu. Mobil ini dibekali mesin satu liter tiga silinder yang mengonsumsi bahan bakar hanya 3,4 liter per 100 km. Menurut perwakilan perusahaan, ini adalah konsumsi bahan bakar terendah dari mesin produksi massal yang diproduksi secara massal. Pada saat yang sama, emisi karbon dioksida ke atmosfer adalah 80 g per kilometer, yang juga merupakan rekor. Dan kecepatan Insight cukup baik - hingga 180 km / jam.

Tetapi hal yang paling menggoda adalah menghilangkan konsumsi bahan bakar fosil secara bersamaan dan sepenuhnya menghilangkan emisi berbahaya. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu menggunakan campuran oksigen-hidrogen di mesin pembakaran internal. Kemudian mesin bekerja cukup efisien, dan uap air yang tidak berbahaya dilepaskan ke atmosfer. Sejumlah cukup gas yang diperlukan dapat diperoleh dengan elektrolisis, menguraikan air menjadi komponen-komponennya. Tetapi energi untuk elektrolisis idealnya harus diberikan panel surya. Omong-omong, beberapa stan di pameran Daimler-Benz dan BMW dikhususkan untuk masalah ini di Frankfurt. Perusahaan-perusahaan ini telah menciptakan mobil "oksigen-hidrogen", yang berhasil diuji.

Nah, "mencicit" terakhir dalam perjuangan untuk mobil "bersih", tentu saja, adalah sel bahan bakar, atau, sebagaimana mereka juga disebut dalam bahasa Inggris, sel bahan bakar. Menurut para ahli, ini adalah sumber energi yang sangat menjanjikan - semacam pembangkit listrik kimia berukuran kecil, di mana listrik dihasilkan sebagai hasil dari penguraian metanol menjadi oksigen dan hidrogen. Prosesnya sangat kompleks, membutuhkan penggunaan yang paling banyak teknologi modern dan bahan, dan karena itu cukup mahal. Tetapi permainan, seperti yang mereka katakan, sepadan dengan lilin, karena sebagai hasil dari penggunaan sel bahan bakar, emisi karbon dioksida ke atmosfer berkurang setengahnya, dan nitrogen oksida tidak dipancarkan sama sekali dalam reaksi semacam ini.

Masalah emisi kendaraan di lingkungan perkotaan dan aspek pemecahan masalah ini

Keadaan ekologi adalah salah satu masalah terpenting di zaman kita. Sebagai hasil dari aktivitas hidupnya, umat manusia terus-menerus melanggar keseimbangan ekologis, ini terjadi selama ekstraksi mineral, dalam produksi sumber daya material dan energi. Situasi ini diperparah oleh fakta bahwa sebagian besar polutan dan CO dilepaskan ke atmosfer selama pengoperasian mesin pembakaran internal yang digunakan di semua bidang kehidupan kita.

Di negara-negara MEE, transportasi motor menyumbang hingga 70% emisi karbon monoksida, hingga 50% nitrogen oksida, hingga 45% hidrokarbon dan hingga 90% timbal, dan ini dengan persyaratan lingkungan yang ketat untuk transportasi dan bahan bakar yang digunakan (Euro 1-4) .

Di Rusia, transportasi motor menyumbang lebih dari setengah dari semua emisi berbahaya ke lingkungan, yang di kota-kota besar merupakan sumber utama polusi udara. Gas buang mesin mengandung sekitar 280 komponen. Rata-rata, dengan lari 15 ribu km per tahun, setiap mobil membakar 2 ton bahan bakar dan sekitar 20-30 ton udara, termasuk 4,5 ton oksigen. Pada saat yang sama, mobil memancarkan ke atmosfer (kg / t): karbon monoksida - 700, nitrogen dioksida - 40, hidrokarbon yang tidak terbakar - 230 dan padatan - 2-5. Selain itu, karena penggunaan bensin bertimbal, banyak senyawa timbal yang sangat berbahaya bagi kesehatan dikeluarkan; di negara-negara MEE, zat antiknock lain ditambahkan ke bensin beroktan tinggi untuk mengatasi masalah ini.

Situasi di negara kita diperparah oleh fakta bahwa bagian terbesar dari transportasi yang dioperasikan oleh perusahaan memiliki keausan fisik yang ekstrem. Untuk sejumlah faktor objektif, tidak ada pembaruan moral dari rolling stock. Ini disebabkan, pertama-tama, oleh situasi ekonomi perusahaan, fakta bahwa feri mobil domestik menghasilkan model-model usang yang tidak bersinar dengan efisiensi, keamanan lingkungan dan sanitasi, dan merek asing tidak tersedia karena harganya.

Mobil listrik bukanlah barang mewah, tapi alat untuk bertahan hidup

Mobil listrik adalah kendaraan yang roda penggeraknya digerakkan oleh motor listrik dengan tenaga baterai. Ini pertama kali muncul di Inggris dan Prancis pada awal 80-an abad kesembilan belas, yaitu, sebelum mobil dengan mesin pembakaran internal. Motor traksi pada mesin tersebut ditenagai oleh baterai timbal-asam dengan kapasitas energi hanya 20 watt-jam per kilogram. Secara umum, untuk menghidupkan mesin dengan daya 20 kilowatt selama satu jam, diperlukan baterai timbal seberat 1 ton. Oleh karena itu, dengan penemuan mesin pembakaran internal, produksi mobil mulai mendapatkan momentum dengan cepat, dan kendaraan listrik dilupakan sampai masalah lingkungan yang serius muncul. Pertama, perkembangan efek rumah kaca dengan perubahan iklim ireversibel berikutnya dan, kedua, penurunan kekebalan banyak orang karena pelanggaran dasar-dasar keturunan genetik.

Masalah-masalah ini disebabkan zat beracun, yang cukup jumlah besar terkandung dalam gas buang dari mesin pembakaran internal. Solusi dari permasalahan tersebut terletak pada pengurangan tingkat toksisitas gas buang, terutama karbon monoksida dan karbon dioksida, meskipun volume produksi mobil terus meningkat.

Para ilmuwan, setelah melakukan serangkaian penelitian, telah menguraikan beberapa arah untuk memecahkan masalah ini, salah satunya adalah produksi kendaraan listrik. Faktanya, ini adalah teknologi pertama yang secara resmi mencapai status nol emisi dan sudah ada di pasaran.

Concern General Motors adalah salah satu yang pertama mulai menjual kendaraan listrik yang diproduksi secara massal. Dorongan untuk ini adalah undang-undang California, yang menurutnya pembuat mobil yang ingin hadir di pasar California harus memasok 2% kendaraan dengan nol emisi.

Di negara kita, Pabrik Mobil Volga terutama terlibat dalam pengembangan kendaraan listrik, tidak termasuk perusahaan desain. Di gudang senjatanya adalah VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan, dan keluarga Golf kendaraan listrik. Harus dikatakan bahwa biaya pengoperasian dalam mobil listrik secara signifikan lebih rendah daripada di mobil standar, yang membutuhkan biaya pemeliharaan sistem pendinginan, tenaga, dan pembuangan. Daya tahan motor listrik ini kurang lebih sepuluh ribu jam.

Dengan demikian, jumlah operasi untuk perawatan motor listrik dikurangi seminimal mungkin. Misalnya, pada motor DC, Anda hanya perlu mengganti sikat secara berkala, tetapi motor listrik tiga fase yang lebih modern dan motor listrik sinkron arus bolak-balik hampir bebas perawatan.

Jika kita berbicara tentang kendaraan listrik produksi VAZ, maka dua motor DC digunakan sebagai unit daya: daya 25 kW dengan torsi 110 N * m dan daya 40 kW dengan torsi 190 N * m. Mesin tipe pertama, sebagai aturan, dipasang pada kendaraan listrik ringan, seperti Golf, Oka Electro, Elf, dan yang lebih kuat pada mobil keluarga VAZ-2108, VAZ-2109, dan Niva.

Mengapa, terlepas dari keheningan, kemudahan pengoperasian, dan emisi nol, mobil listrik tidak menjadi media massa pergerakan? Masalah utama adalah ketidaksempurnaan baterai: jarak tempuh rendah dari sekali pengisian, siklus pengisian ulang yang lama, dan harga tinggi. Saat ini, mereka mengandalkan baterai nikel-metal hidrida dan lithium-ion. Rusia telah memulai produksi batch percontohan baterai nikel-logam hidrida, tetapi sejauh ini hanya pekerjaan eksperimental yang sedang berlangsung dengan baterai lithium-ion.

Terlepas dari kekurangan ini, orang Eropa percaya pada kendaraan listrik sebagai cara untuk membersihkan jalanan yang sangat tercemar. Apakah mobil listrik akan menjadi alternatif nyata untuk mobil adalah pertanyaan lain. Tetapi penggunaannya di kota-kota besar, resor, taman, yaitu, di daerah dengan persyaratan lingkungan yang meningkat, sepenuhnya dibenarkan.

dimetil eter

Salah satu masalah lingkungan paling akut di kota-kota besar adalah polusi progresif cekungan udara mereka oleh emisi berbahaya dari mesin pembakaran internal (di Moskow pada 1986 - 870 ribu ton, pada 1995 - 1,7 juta ton). Cara yang diketahui mengurangi toksisitas mesin, seperti penggunaan perawatan katalitik gas buang, penggunaan bahan bakar alternatif seperti metanol, etanol, gas alam tidak mengarah pada solusi radikal untuk masalah ini.

Salah satu solusinya adalah adaptasi mesin untuk bekerja pada bahan bakar alternatif baru - dimetil eter (DME). Parameter fisiko-kimiawinya yang menguntungkan berkontribusi pada penghapusan total asap knalpot dan mengurangi toksisitasnya (serta kebisingan).

Dimetil eter (CH3-O-CH3) memiliki sifat yang sangat penting - berwujud gas dalam kondisi normal dan molekulnya tidak memiliki karbon-karbon ikatan kimia yang berkontribusi pada pembentukan jelaga selama pembakaran. Saat ini, DME terutama digunakan sebagai propelan dalam kaleng aerosol.

Saat ini, metode mengadaptasi mesin untuk bekerja pada DME sedang dikerjakan di sejumlah negara. Misalnya, di Denmark, uji operasional bus kota yang disesuaikan untuk bekerja pada DME sudah dilakukan. Di negara kita, pekerjaan konversi mesin diesel ke DME telah dilakukan atas dasar inisiatif sejak tahun 1996 di NIID, yang memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam menciptakan mesin diesel tujuan khusus. Diharapkan bahwa sebagai hasil dari pekerjaan ini, pengurangan radikal dalam toksisitas mesin mobil ke tingkat standar asing untuk tahun 2000 akan dipastikan.

Untuk membuat mobil yang ramah lingkungan, digunakan "AMO ZIL" 5301 ("Bull") dengan mesin diesel D-245.12 yang diproduksi oleh Minsk Motor Plant. Mesin yang dilengkapi dengan turbocharger memiliki daya pengenal 80 kW pada kecepatan 2400 rpm.

Standar toksisitas gas buang menurut UNECE Regulation 49:

Nama	CO, g/kWh	CH, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (partikel), g/kWh	Tanggal perkenalan

Indikator emisi saat bekerja sesuai dengan karakteristik eksternal:

Tenaga dan efisiensi (dalam energi setara) mesin saat ditenagai oleh DME dan solar ternyata hampir sama. Dalam semua mode, termasuk start-up dan idle, mesin bekerja secara stabil pada DME dengan knalpot yang benar-benar tanpa asap (koefisien kepadatan optik K = 0), sementara saat bekerja dengan bahan bakar diesel, tingkat asap diesel khas dari gas buang diamati, sesuai ke K = 17 ...28%.

Tingkat emisi berbahaya absolut dan spesifik selama operasi di DME, diperkirakan menurut metodologi Regulasi UNECE No. 49-02, memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

Tingkat emisi nitrogen oksida (NOx) di semua mode secara signifikan lebih rendah daripada di bahan bakar diesel. Perbedaan yang sangat signifikan - penurunan sebesar 2 ... 3 kali - diamati dalam mode yang paling banyak dimuat Ne = 50 ... 100%.

Pada beban Ne=50...100% pada mode torsi maksimum (n=1600 rpm), tingkat emisi hidrokarbon yang tidak terbakar (CH) menurun sebesar 20...70% dibandingkan dengan solar, dan pada mode beban rendah (Ne =10...20%) secara signifikan melebihi kadar solar, mencapai 2000...3000 ppm.

Tingkat emisi karbon monoksida (CO) selama operasi pada DME di semua mode melebihi nilai yang sesuai pada bahan bakar diesel, mencapai 1000 ppm.

Dibandingkan dengan gas alam, operasi mesin pada mode karakteristik eksternal pada DME memberikan pengurangan emisi NOx - 2,5 ... 3,0 kali, CO - 5 ... 6 kali, dan CH - 3,0 ... 3,5 kali.

Gas alam sebagai bahan bakar untuk mesin pengangkut (tanpa menggunakan konverter) hanya memiliki keunggulan dibandingkan dengan bensin. Oleh karena itu, program untuk mengubah mesin dan beralih ke bahan bakar gas menyediakan penggunaan konverter katalitik 3 tahap, misalnya, oleh J. Matthey dengan tingkat pemurnian gas: dari NOx - 35 ... 80%, dari CO - 85 ... 95%, dari CH - 50...80%. Dan hanya dalam kasus ini, tingkat emisi berbahaya mendekati yang dicapai saat mengerjakan DME tanpa pemurnian tambahan gas buang.

Pengurangan emisi CO dan CH yang tercatat dalam eksperimen dengan DME pada beban rendah dapat dicapai dengan mengoptimalkan pasokan bahan bakar dan udara. Penggunaan catalytic converter saat mesin berjalan pada DME akan mengarah pada penghapusan emisi berbahaya yang hampir sempurna.

Dalam hal langkah-langkah pertama untuk meningkatkan proses kerja pada mode beban rendah, di mana peningkatan tingkat emisi CO dan CH diamati, desain eksperimental dari rute pembuangan mesin telah disiapkan untuk pengujian, melewati bagian dari gas buang melewati turbocharger. Selain itu, sistem bahan bakar truk sedang lebih ditingkatkan.

Penelitian telah menunjukkan bahwa masalah yang paling sulit untuk dipecahkan tugas ekologis pengurangan signifikan dalam emisi oksida nitrogen dan asap dengan pengalihan mesin diesel untuk bekerja pada DME sepenuhnya terpecahkan. Para ahli percaya bahwa standar gas buang baru yang ketat (ULEV, EURO-3) tidak dapat dicapai tanpa menggunakan DME.

Kesimpulan

hari ini jurusan kota-kota Rusia, terutama kota-kota besar seperti Moskow, St. Petersburg, Yekaterinburg, dan lainnya tercekik oleh bau gas buang yang dikeluarkan oleh mobil dan truk. Bagaimana cara mengatasi masalah ini? Tindakan radikal - larangan total pergerakan mobil - akan mengarah pada pelanggaran ikatan industri dan budaya kota dan karenanya tidak dapat diterima. Salah satu jalan keluarnya adalah dengan menciptakan transportasi perkotaan yang ramah lingkungan.

Kemungkinan jalan keluar dari kebuntuan dengan mengalihkan armada perkotaan ke traksi listrik bukanlah solusi untuk masalah ini, karena koefisien keseluruhan tindakan yang bermanfaat(efisiensi) kendaraan listrik (jika Anda menghitungnya sejak Anda menerimanya energi listrik sebelum fakta pergerakan kendaraan listrik) kira-kira setengah dari efisiensi mobil modern yang dilengkapi dengan mesin pembakaran internal. Jadi, untuk memungkinkan pergerakan transportasi perkotaan berbasis kendaraan listrik, perlu membakar bahan bakar fosil dua kali lebih banyak dari yang diperlukan untuk memastikan kemungkinan pergerakan. taman modern mobil. Sampai saat ini, satu-satunya secara rasional Solusi untuk masalah ini adalah pembuatan mesin dengan mesin pembakaran internal yang beroperasi dalam mode konsumsi bahan bakar serendah mungkin dengan toksisitas gas buang yang minimal. Pada saat yang sama, tentu saja, semua indikator kinerja yang diperlukan dari unit transportasi, apakah itu taksi penumpang atau truk berat, harus dipertahankan.

Untuk mengatasi masalah lingkungan transportasi, perlu untuk membuat pembangkit listrik (PP), termasuk mesin pembakaran internal (ICE) dan memastikan kemampuan mesin pembakaran internal untuk beroperasi dalam mode konstan konsumsi bahan bakar spesifik minimum dengan minimum toksisitas knalpot. Kendaraan tradisional dengan transfer energi bertahap dari pembangkit listrik ke roda penggerak tidak dapat menyelesaikan masalah secara mendasar, karena kontrol kecepatan kendaraan tersebut dilakukan dengan mengalihkan mesin pembakaran internal ke mode parsial dengan keberangkatan wajib dari area kerja dengan konsumsi bahan bakar minimal dan toksisitas gas buang minimal. Sebagian besar transmisi variabel kontinu yang digunakan juga tidak menyelesaikan masalah secara radikal. Transmisi hidromekanis praktik teknik yang paling terkenal, serta mekanis, menyediakan kontrol kecepatan kendaraan karena pemindahan mesin pembakaran internal ke mode parsial dengan penyimpangan dari zona konsumsi bahan bakar minimum dan toksisitas minimum. Selain itu, efisiensi transmisi semacam itu yang agak lebih rendah menyebabkan sedikit peningkatan konsumsi bahan bakar dibandingkan dengan transmisi mekanis bertahap.

Daftar sumber yang digunakan

1. Penentuan spektrofotometri jumlah jejak timbal (II) dalam emisi aerosol dari kendaraan bermotor dan endapan pinggir jalan, G.I. Savenko, N.M. Malakhov, A.N. Chebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Buletin Akademi Teknik Ukraina, 1998. Edisi khusus "Inzhstrategiya-97". - hal.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Aditif untuk bahan bakar motor. - M.: Kimia, 1988.- 472 hal.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Penentuan fotometrik timbal (II) dalam objek alami dengan konsentrasi penyerapan awal // Kimia dan teknologi air. - 1990. -T. 12, no.7 - S.627 - 629.

4. Konsentrasi maksimum zat berbahaya yang diizinkan di udara dan air. - L.: Kimia, 1985.-456s.

Diselenggarakan di Allbest.ru

Dokumen serupa

Cara untuk memecahkan masalah lingkungan kota: masalah lingkungan dan polusi udara, tanah, radiasi, air wilayah tersebut. Memecahkan masalah lingkungan: menerapkan standar sanitasi, mengurangi emisi, mendaur ulang.

abstrak, ditambahkan 30/10/2012


Apa itu ekologi. Mengapa keadaan ekologi lingkungan memburuk. Masalah lingkungan utama di zaman kita. Masalah lingkungan utama di wilayah ini. Bagaimana mengatasi masalah lingkungan dan mencegah pencemaran lingkungan.

makalah, ditambahkan 28/09/2014


Efisiensi penggunaan sumber daya air di lembah Volga. Masalah lingkungan modern polusi air di lembah Volga dan cara mengatasinya. Masalah geoekologi menggunakan sumber daya sungai kecil dan dataran banjir Volga-Akhtuba.

abstrak, ditambahkan 30/08/2009


Karakteristik masalah lingkungan di zaman kita. Masalah lingkungan utama di wilayah studi. Analisis majalah berkala pada masalah penelitian. Cara mencegah pencemaran lingkungan: udara, air, tanah. Masalah sampah.

makalah, ditambahkan 10/06/2014


Pertimbangan perangkat dan prinsip pengoperasian mesin pembakaran internal empat langkah termal, fitur khas mesin karburator dan diesel. Keterangan komposisi kimia limbah gas dan dampak emisi terhadap lingkungan.

presentasi, ditambahkan 13/05/2011


Perlunya standarisasi kinerja lingkungan mesin pembakaran internal. Perjanjian Jenewa, standar lingkungan berbagai negara perdamaian. Persyaratan untuk bahan bakar otomotif, sertifikasi mesin pembakaran internal di Rusia. Cara untuk mengurangi emisi dan toksisitas.

makalah, ditambahkan 04/09/2012


Masalah lingkungan utama: perusakan lingkungan alam, pencemaran atmosfer, tanah dan air. Masalah lapisan ozon, presipitasi asam, efek rumah kaca dan kelebihan populasi planet ini. Cara mengatasi kekurangan energi dan bahan baku.

presentasi, ditambahkan 03/06/2015


Masalah lingkungan utama di zaman kita. Dampak aktivitas ekonomi manusia terhadap lingkungan alami. Cara untuk memecahkan masalah lingkungan di wilayah negara bagian. Rusaknya lapisan ozon efek rumah kaca, pencemaran lingkungan.

abstrak, ditambahkan 26/08/2014


Pembangkit listrik tenaga nuklir dan masalah lingkungan yang timbul selama operasi. Penilaian risiko pembangkit listrik tenaga nuklir. Populasi dan kesehatan di zona pembangkit listrik tenaga nuklir. Menjamin keselamatan radiasi. Nasib bahan bakar nuklir bekas. Konsekuensi dari kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl.

abstrak, ditambahkan 18/01/2009


Masalah lingkungan Laut Kaspia dan penyebabnya, cara untuk memecahkan masalah lingkungan. Laut Kaspia - waduk unik, sumber daya hidrokarbon dan kekayaan biologisnya tidak ada bandingannya di dunia. Pengembangan sumber daya minyak dan gas di wilayah tersebut.