Analiza problemei extinderii mecanismelor Protocolului de la Kyoto după încheierea primei perioade de angajament

munca de absolvent

2.3 Determinarea categoriilor de surse de emisie asociate arderii combustibililor pentru nevoile energetice

Ghidurile IPCC revizuite din 1996 introduc următoarea clasificare a principalelor categorii de surse:

1) Energie. În această categorie sunt incluse centralele termice și centralele termice ale RAO UES, și regionale AO Energos, centrale termice industriale, alte centrale electrice, cazane municipale și industriale care furnizează energie rețelei publice pentru nevoile de alimentare cu energie electrică și termică în regiune, precum și întreprinderile din industria combustibililor. Se iau în considerare consumul de combustibil pentru producerea de energie electrică și termică și pentru nevoi proprii, precum și pierderile;

2) Industrie și construcții. În total, această categorie include întreprinderile din toate industriile care activează în regiune, inclusiv metalurgia feroasă, metalurgia neferoasă, industria chimică și petrochimică, industria ușoară, alimentară, silvicultură (exploatare forestieră) și prelucrarea lemnului și celuloza și hârtie, construcția de mașini, producția de materiale de construcție și construcția propriu-zisă etc. Se ia în considerare consumul de combustibil ars pentru toate nevoile finale (proprii) de energie în toate magazinele și instalațiile principale (de producție) și auxiliare ale întreprinderilor (organizațiilor);

3) Transport. Include calea ferată, aerian, apă, drum și conductă. Se ia în considerare consumul de combustibil ars direct de vehicule, excluzând transportul la fermă și nevoile auxiliare ale întreprinderilor de transport;

4) Sectorul de utilități publice include serviciile sociale, economia urbană, comerțul, alimentația publică și serviciile. Se are în vedere consumul de combustibil ars direct de întreprinderi pentru nevoile finale de energie;

5) Populația. Se ia în considerare consumul de combustibil ars în gospodărie pentru diverse nevoi energetice;

6) Agricultura. Se ține cont de consumul de combustibil ars din surse staționare și mobile în timpul diferitelor activități agricole de către organizațiile de orice tip. Acest lucru se datorează compoziției informațiilor privind consumul de combustibil și energie în agricultură, adoptate în statisticile ruse;

7) Alte surse staţionare şi mobile. Se ține cont de consumul de combustibil ars pentru toate celelalte nevoi, pentru care există informații statistice privind consumul de combustibil, dar nu este clar cărei categorii ar trebui să fie repartizat.

UNFCCC are, de asemenea, o serie de caracteristici în problema proprietății asupra emisiilor de GES, care trebuie remarcate în mod special.

Emisiile provenite din producția de energie electrică sunt deținute în totalitate de persoana care a generat-o (și a vândut-o). Adică, economisirea energiei electrice reprezintă o reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră doar dacă centrala este inclusă și în proiectul sau programul de reducere a emisiilor și reducerea se observă efectiv la centrală.

Emisiile asociate cu combustibilul de buncăr vândut navelor și aeronavelor care sunt vehicule internaționale sunt raportate separat și nu sunt incluse în emisiile naționale. Adică, deocamdată sunt excluși efectiv din sistemul de control al emisiilor din cauza imposibilității de a ajunge la un consens în chestiunea dreptului de proprietate asupra emisiilor (portul de expediere a combustibilului, pavilionul navei, înregistrarea navei etc.).

Emisiile asociate cu eliminarea și prelucrarea deșeurilor nu aparțin întreprinderilor care produc deșeuri, ci organizațiilor implicate în exploatarea depozitelor de deșeuri și a instalațiilor de tratare.

De regulă, emisiile de gaze cu efect de seră sunt estimate acolo în funcție de datele brute privind prelucrarea deșeurilor solide sau lichide.

Emisiile provenite din arderea sau descompunerea lemnului și a produselor din lemn, precum și deșeurile agricole (paie etc.), sunt presupuse acolo unde a fost recoltat lemnul și în anul recoltării. Există o consecință foarte importantă a acestui fapt: utilizarea produselor sau a deșeurilor de lemn ca combustibil nu este o emisie. Se presupune că îndepărtarea lemnului din pădure este deja luată în considerare ca o emisie la calcularea bilanţului total de CO 2 forestier (absorbţie minus emisia).

Există emisii directe și indirecte de gaze cu efect de seră.

Emisiile directe de gaze cu efect de seră sunt emisii din surse care sunt deținute sau controlate de întreprinderea care efectuează inventarierea, cum ar fi emisiile de la cazane, instalațiile de fabricație și ventilație prin coșurile de fum din fabrică, emisiile de la vehiculele deținute de întreprindere.

Emisiile indirecte de gaze cu efect de seră sunt emisii care apar ca urmare a activității acestei întreprinderi, dar în afara controlului acesteia, de exemplu: emisii din producția de energie electrică pe care întreprinderea o cumpără; emisii provenite din producția de produse achiziționate în baza contractelor; emisiile asociate cu utilizarea produselor fabricate. Conform metodologiei IPCC, inventarul presupune luarea în considerare doar a emisiilor directe. Metodologiile de inventariere la nivel de companie, cum ar fi Protocolul de contabilitate GHG dezvoltat de World Business Council for Sustainable Development, recomandă luarea în considerare a emisiilor indirecte în anumite cazuri. De asemenea, atunci când se planifica proiecte de reducere a emisiilor, este de dorit să se estimeze cel puțin aproximativ emisiile indirecte, deoarece modificările acestora ca urmare a proiectului pot crește sau scădea semnificativ valoarea proiectului.

Absorbția de CO 2 de către păduri și terenuri agricole este o „emisie în minus”.

În conformitate cu UNFCCC și Protocolul de la Kyoto, absorbția (numită și absorbții sau eliminări de gaze cu efect de seră) este de asemenea luată în considerare, dar separat de emisii. În unele cazuri, este considerat a fi echivalent cu emisiile, de exemplu atunci când se calculează angajamentele la nivel de țară pentru prima perioadă de angajament din Protocolul de la Kyoto. Dar, în majoritatea cazurilor, absorbția de CO2 de către păduri este extrem de inegală, ceea ce reflectă într-o oarecare măsură temporalitatea și instabilitatea unei astfel de absorbții, deoarece pădurile nu pot stoca carbon pentru totdeauna, în cele din urmă lemnul fie se descompune, fie este ars - iar CO 2 este returnat înapoi. în atmosferă. Pentru aceasta au fost introduse unități speciale de absorbție, există restricții puternice asupra tipurilor de proiecte forestiere etc.

Din punct de vedere metodologic, problemele contabilității absorbției nu au fost încă rezolvate definitiv la nivel internațional. De exemplu, metodologia IPCC nu include deloc un capitol despre absorbția din cauza schimbării utilizării terenurilor. Din cauza dificultăților mari, s-a decis să se întocmească un manual metodologic separat, lucrările la care se apropie de finalizare.

Deoarece această publicație are un caracter educațional general, fără a pune accent pe activitățile forestiere, o gamă largă de probleme și dificultăți în contabilizarea absorbției de CO 2 de către păduri nu este luată în considerare în detaliu aici.

Tehnicile de inventar cunoscute vă permit să îl abordați foarte flexibil. Ele implică practic mai multe „niveluri” de detaliu și precizie în estimarea valorilor aberante. Cel mai simplu nivel (nivelul 1) necesită de obicei un minim de date și capacități analitice. Cel mai complex (Nivelul 2) se bazează pe date detaliate și, de obicei, ia în considerare caracteristicile specifice ale țării/regiunii. Cel mai înalt nivel (Tier 3) presupune dezagregarea datelor la nivelul întreprinderilor și instalațiilor individuale și măsurători directe ale emisiilor majorității gazelor.

Utilizarea obligatorie a unuia sau altuia nu este de obicei reglementată de metodologia internațională, ci depinde de deciziile la nivel național. Aceste aspecte sunt discutate în detaliu mai jos, în secțiunea metodologică.

În marea majoritate a cazurilor, emisiile dintr-o sursă nu sunt măsurate, ci calculate din datele privind consumul și producția de combustibil (dacă producția duce la emisii de gaze cu efect de seră) etc. În cea mai generală formă, calculul se bazează pe schema:

(date despre anumite activități, cum ar fi arderea combustibilului) x (factori de emisie) = (emisii)

Analiza hidro-ecologică a utilizării apei din oraș

Consumul mediu zilnic de apă este determinat de formula Qday. medie = , m3/zi, unde Kn este un coeficient care ține cont de consumul de apă pentru nevoile instituțiilor, organizațiilor și întreprinderilor de servicii garantate social...

Determinarea emisiilor de poluanți din arderea combustibilului de către autovehicule

Starea problemei La bursa de mărfuri, 5 grade de cărbune sunt oferite la un preț - 1,0 ruble / GJ, este necesar să se determine (ținând cont de proprietățile de mediu ale diferitelor tipuri și grade de cărbune) cea mai profitabilă opțiune pentru asigurarea intreprinderii cu combustibil...

Evaluarea impactului asupra mediului al producției de fibră de sticlă

Sursele organizate ale întreprinderii includ un puț de ventilație, sursele neorganizate includ un depozit pentru produse finite, un depozit pentru depozitarea bobinelor de mănunchi de sticlă, o platformă pentru pomparea materiilor prime atunci când sunt livrate de cisterne ...

Dezvoltarea unui proiect pentru emisiile maxime admise și monitorizarea mediului în hotelul Oktyabrskaya

Inventarul de emisii (în conformitate cu GOST 17.2.1.04--77) este o sistematizare a informațiilor despre distribuția surselor pe teritoriul întreprinderii, parametrii surselor de emisie ...

Calculul emisiilor de la o fabrică de borcane ceramice

Cazanul MK-151 funcționează cu combustibil de la Apsatk de calitate SS și cărbune din alte zăcăminte. Emisiile de poluanți în atmosferă sunt date în Tabelul 1. Tabelul 1 - Emisiile de poluanți din arderea combustibilului în unitățile de cazane „KVSM-1...

Calculul emisiilor de praf de cărbune

Consumul estimat de combustibil se calculează după cum urmează (formula (7)): , (7) unde Вс - consumul estimat de combustibil, t/an; B - consum real de combustibil, 1166,5 tone/an; q4 - pierderi de căldură din arderea mecanică incompletă, 9,8%...

Metoda este concepută pentru a calcula emisiile de substanțe nocive provenite de la produsele de ardere gazoasă în timpul arderii combustibililor solizi, păcură și gaze în cuptoarele din exploatarea cazanelor industriale și municipale și a generatoarelor de căldură menajeră...

Analizați conținutul de poluanți anorganici și organici (agenți tensioactivi, coloranți, metale grele etc.) în apele uzate ale întreprinderilor textile, identificați soluții tehnologice...

Probleme geoecologice moderne ale industriei textile

Întreprinderile din industria cărbunelui au un impact negativ semnificativ asupra resurselor de apă și terenuri. Principalele surse de emisii de substanțe nocive în atmosferă sunt industriale...

Evaluarea ecologică a sursei de emisii de funingine și pentan din cazanul portului marfă-pasageri și determinarea poluării stratului de suprafață al atmosferei cu funingine

În conformitate cu cerințele GOST 17.2.302.78, pentru o sursă de emisie (staționară sau mobilă), este stabilită emisia maximă admisă a fiecărei substanțe dăunătoare în atmosferă (MPI), care ia în considerare ...

Pentru a calcula cantitatea de poluanți eliberați în timpul tratamentului galvanic, a fost adoptat indicatorul specific q, referitor la suprafața băii galvanice (vezi Tabelul 2.21). În acest caz, cantitatea de poluant (g/s)...

Justificarea de mediu a instalației industriale proiectate

În contextul modificărilor negative ale compoziției calitative a aerului atmosferic sub influența factorilor antropici, cea mai importantă sarcină este de a lua în considerare pe deplin emisiile de poluanți și de a evalua impactul acestora asupra mediului...

Poluarea energetică

Centralele termice folosesc cărbune, petrol și produse petroliere, gaze naturale și mai rar lemn și turbă ca combustibil. Principalele componente ale materialelor combustibile sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul...

Un motor termic este un dispozitiv capabil să transforme cantitatea de căldură primită în lucru mecanic. Lucrul mecanic la motoarele termice se realizează în procesul de expansiune a unei anumite substanțe, care se numește fluid de lucru. Ca fluid de lucru, se folosesc de obicei substanțe gazoase (vapori de benzină, aer, vapori de apă). Corpul de lucru primește (sau cedează) energie termică în procesul de schimb de căldură cu corpuri care au o cantitate mare de energie internă.

CRIZĂ ECOLOGICĂ, încălcarea relațiilor din cadrul ecosistemului sau fenomene ireversibile din biosferă cauzate de activitățile antropice și amenințarea existenței omului ca specie. În funcție de gradul de amenințare la adresa vieții naturale a unei persoane și a dezvoltării societății, se disting o situație ecologică nefavorabilă, un dezastru ecologic și o catastrofă ecologică.

Poluarea de la motoarele termice:

1. Chimic.

2. Radioactiv.

3. Termic.

Eficiența motoarelor termice< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику.

Când combustibilul este ars, se folosește oxigenul din atmosferă, drept urmare conținutul de oxigen din aer scade treptat.

Arderea combustibilului este însoțită de eliberarea în atmosferă de dioxid de carbon, azot, sulf și alți compuși.

Măsuri de prevenire a poluării:

1.Reducerea emisiilor nocive.

2. Controlul gazelor de eșapament, modificarea filtrului.

3. Comparație între eficiența și respectarea mediului înconjurător a diferitelor tipuri de combustibil, transferul de transport la combustibil gazos.

Principalele emisii toxice ale vehiculelor includ: gaze de eșapament, gaze din carter și vapori de combustibil. Gazele de eșapament emise de motor conțin monoxid de carbon, hidrocarburi, oxizi de azot, benzapiren, aldehide și funingine.În medie, cu o mașină care rulează 15 mii km pe an, arde mai mult de 2 tone de combustibil și consumă aproximativ 30 de tone de aer. . În același timp, în atmosferă sunt emise aproximativ 700 kg de monoxid de carbon (CO), 400 kg de dioxid de azot, 230 kg de hidrocarburi și alți poluanți, al căror număr total este de peste 200 de articole. În fiecare an, aproximativ 1 milion de tone de poluanți sunt emise în aerul atmosferic cu gazele de evacuare din surse mobile.

Unele dintre aceste substanțe, cum ar fi metalele grele și anumiți compuși organoclorați, poluanții organici persistenti se acumulează în mediul natural și reprezintă o amenințare gravă atât pentru mediu, cât și pentru sănătatea umană. În timp ce se menține ritmul actual de creștere a parcării, se preconizează că până în 2015 volumul emisiilor de poluanți în aerul atmosferic va crește la 10% sau mai mult.

O mașină electrică ar putea rezolva radical problema poluării aerului prin transport. Astăzi, locomotivele electrice sunt cele mai utilizate în transportul feroviar.

2. Din punct de vedere al mediului, hidrogenul este cel mai bun combustibil pentru mașini, care, în plus, este cel mai caloric

3. Se încearcă crearea de motoare care utilizează ca combustibil aer, alcool, biocombustibil etc.. Dar, din păcate, până acum toate aceste motoare pot fi mai degrabă numite modele experimentale. Dar știința nu stă pe loc, să sperăm că procesul de creare a unei mașini prietenoase cu mediul nu este departe
Cauzele poluării aerului cu gazele de eșapament
mașini.

Principala cauză a poluării aerului este arderea incompletă și neuniformă a combustibilului. Doar 15% din el este cheltuit pentru mișcarea mașinii, iar 85% „zboară în vânt”. În plus, camerele de ardere ale unui motor de automobile sunt un fel de reactor chimic care sintetizează substanțe toxice și le eliberează în atmosferă. Chiar și azotul nevinovat din atmosferă, pătrunzând în camera de ardere, se transformă în oxizi de azot toxici.
Gazele de eșapament ale unui motor cu ardere internă (ICE) conțin peste 170 de componente nocive, dintre care aproximativ 160 sunt derivați ai hidrocarburilor, care se datorează direct arderii incomplete a combustibilului în motor. Prezența substanțelor nocive în gazele de eșapament este determinată în cele din urmă de tipul și condițiile de ardere a combustibilului.
Gazele de eșapament, produsele de uzură ale pieselor mecanice și ale anvelopelor vehiculelor, precum și suprafețele drumurilor, reprezintă aproximativ jumătate din emisiile atmosferice de origine antropică. Cele mai studiate sunt emisiile de la motorul și carterul unei mașini. Compoziția acestor emisii, pe lângă azot, oxigen, dioxid de carbon și apă, include astfel de componente dăunătoare precum oxidul. Mișcându-se cu o viteză de 80-90 km/h în medie, o mașină transformă la fel de mult oxigen în dioxid de carbon ca 300-350 de oameni. Dar nu este vorba doar de dioxid de carbon. Evacuarea anuală a unei mașini este de 800 kg de monoxid de carbon, 40 kg de oxizi de azot și mai mult de 200 kg de diferite hidrocarburi. În acest set, monoxidul de carbon este foarte insidios. Datorită toxicității sale ridicate, concentrația sa admisă în aerul atmosferic nu trebuie să depășească 1 mg/m3. Sunt cazuri de decese tragice ale unor persoane care au pornit motoarele auto cu ușile garajului închise. Într-un garaj cu un singur loc, o concentrație letală de monoxid de carbon apare în 2-3 minute după pornirea demarorului. În sezonul rece, oprindu-se noaptea pe marginea drumului, șoferii neexperimentați pornesc uneori motorul pentru a încălzi mașina. Datorită pătrunderii monoxidului de carbon în cabină, o astfel de noapte poate fi ultima.
Oxizii de azot sunt toxici pentru oameni și, în plus, au un efect iritant. O componentă deosebit de periculoasă a gazelor de eșapament sunt hidrocarburile cancerigene, care se găsesc în principal la intersecțiile de la semafoare (până la 6,4 µg/100 m3, adică de 3 ori mai mult decât la mijlocul trimestrului).
Când se utilizează benzină cu plumb, motorul mașinii eliberează compuși de plumb. Plumbul este periculos deoarece se poate acumula atât în ​​mediul extern, cât și în corpul uman.
Nivelul de contaminare cu gaz a autostrăzilor și a teritoriilor principale depinde de intensitatea traficului auto, de lățimea și topografia străzii, de viteza vântului, de ponderea camioanelor și autobuzelor în fluxul total și de alți factori. Cu o intensitate a traficului de 500 de vehicule pe oră, concentrația de monoxid de carbon într-o zonă deschisă la o distanță de 30-40 m de autostradă scade de 3 ori și ajunge la norma. Dificultate la dispersarea emisiilor auto pe străzile înguste. Drept urmare, aproape toți locuitorii orașului se confruntă cu efectele nocive ale aerului poluat.
Dintre compușii metalici care alcătuiesc emisiile solide ale vehiculelor, cei mai studiati sunt compușii de plumb. Acest lucru se datorează faptului că compușii de plumb, care intră în corpul uman și animalele cu sânge cald cu apă, aer și alimente, au cel mai dăunător efect asupra acestuia. Până la 50% din aportul zilnic de plumb din corp cade în aer, în care o proporție semnificativă sunt gazele de eșapament ale mașinilor.
Eliberarea de hidrocarburi în aerul atmosferic are loc nu numai în timpul funcționării mașinilor, ci și în timpul scurgerii de benzină. Potrivit cercetătorilor americani din Los Angeles, aproximativ 350 de tone de benzină se evaporă în aer pe zi. Și nu atât mașina este de vină pentru asta, ci persoana însuși. S-au vărsat puțin când au turnat benzină într-un rezervor, au uitat să închidă ermetic capacul în timpul transportului, s-au împroșcat pe pământ la realimentarea la o benzinărie și au fost atrase în aer diferite hidrocarburi.
Fiecare șofer știe: este aproape imposibil să turnați toată benzina în rezervor de la furtun, o parte din ea din țeava „pistolului” stropește neapărat pe pământ. Putin. Dar câte mașini avem astăzi? Și în fiecare an numărul lor va crește, ceea ce înseamnă că și vaporii nocivi în atmosferă vor crește. Doar 300 g de benzină vărsată în timpul realimentării unei mașini poluează 200.000 de metri cubi de aer. Cel mai simplu mod de a rezolva problema este crearea unui nou design al mașinilor de umplere care să nu permită ca nici măcar o picătură de benzină să se reverse pe pământ.

Concluzie

Se poate spune fără exagerare că motoarele termice sunt în prezent principalii convertori de combustibil în alte tipuri de energie, iar fără ele progresul în dezvoltarea civilizației moderne ar fi imposibil. Cu toate acestea, toate tipurile de motoare termice sunt surse de poluare a mediului. (Kostryukov Denis)

MOTOARE CU ARDERE INTERNA SI ECOLOGIE.

1.3. Combustibili alternativi

1.5. Neutralizare

Bibliografie

MOTOARE CU ARDERE INTERNA SI ECOLOGIE

1.1. Emisii nocive în compoziția gazelor de eșapament și impactul acestora asupra vieții sălbatice

Odată cu arderea completă a hidrocarburilor, produsele finale sunt dioxidul de carbon și apa. Cu toate acestea, arderea completă în motoarele cu combustie internă alternativă este imposibil de realizat din punct de vedere tehnic. Astăzi, aproximativ 60% din cantitatea totală de substanțe nocive emise în atmosfera marilor orașe este reprezentată de transportul rutier.

Compoziția gazelor de eșapament ale motoarelor cu ardere internă include peste 200 de substanțe chimice diferite. Printre ei:

• produse de ardere incompletă sub formă de monoxid de carbon, aldehide, cetone, hidrocarburi, hidrogen, compuși peroxidici, funingine;
• produse ale reacțiilor termice ale azotului cu oxigenul - oxizi de azot;
• compuși ai substanțelor anorganice care fac parte din combustibil - plumb și alte metale grele, dioxid de sulf etc.;
• excesul de oxigen.

Cantitatea și compoziția gazelor de eșapament sunt determinate de caracteristicile de proiectare ale motoarelor, modul lor de funcționare, starea tehnică, calitatea suprafețelor drumului, condițiile meteorologice. Pe fig. 1.1 prezintă dependențele conținutului de substanțe de bază în compoziția gazelor de eșapament.

În tabel. 1.1 prezintă caracteristicile ritmului urban al mașinii și valorile medii ale emisiilor ca procent din valoarea lor totală pentru un ciclu complet de trafic urban convențional.

Monoxidul de carbon (CO) se formează în motoare în timpul arderii amestecurilor îmbogățite aer-combustibil, precum și datorită disocierii dioxidului de carbon, la temperaturi ridicate. În condiții normale, CO este un gaz incolor și inodor. Efectul toxic al CO constă în capacitatea sa de a transforma o parte din hemoglobina din sânge în carbo-xihemoglobină, ceea ce provoacă o încălcare a respirației tisulare. Împreună cu aceasta, CO are un efect direct asupra proceselor biochimice tisulare, rezultând o încălcare a metabolismului grăsimilor și carbohidraților, echilibrului vitaminelor etc. Efectul toxic al CO este asociat și cu efectul său direct asupra celulelor sistemului nervos central. Când este expus unei persoane, CO provoacă dureri de cap, amețeli, oboseală, iritabilitate, somnolență și durere în regiunea inimii. Otrăvirea acută se observă atunci când aerul este inhalat cu o concentrație de CO mai mare de 2,5 mg/l timp de 1 oră.

Tabelul 1.1

Caracteristici ale ritmului urban al mașinii

Oxizii de azot din gazele de evacuare se formează ca urmare a oxidării reversibile a azotului cu oxigenul atmosferic sub influența temperaturilor și presiunii ridicate. Pe măsură ce gazele de eșapament se răcesc și le diluează cu oxigenul atmosferic, oxidul de azot se transformă în dioxid. Oxidul de azot (NO) este un gaz incolor, dioxidul de azot (NO 2) este un gaz roșu-brun cu un miros caracteristic. Oxizii de azot, atunci când sunt ingerați, se combină cu apa. În același timp, formează compuși ai acidului azotic și azotat în tractul respirator. Oxizii de azot irită membranele mucoase ale ochilor, nasului și gurii. Expunerea la NO 2 contribuie la dezvoltarea bolilor pulmonare. Simptomele otrăvirii apar abia după 6 ore sub formă de tuse, sufocare și este posibilă creșterea edemului pulmonar. NOX este, de asemenea, implicat în formarea ploii acide.

Oxizii de azot și hidrocarburile sunt mai grele decât aerul și se pot acumula în apropierea drumurilor și străzilor. În ele, sub influența luminii solare, au loc diverse reacții chimice. Descompunerea oxizilor de azot duce la formarea ozonului (O 3). În condiții normale, ozonul este instabil și se descompune rapid, dar în prezența hidrocarburilor, procesul de degradare a acestuia încetinește. Reacționează activ cu particulele de umiditate și alți compuși, formând smog. În plus, ozonul corodează ochii și plămânii.

Hidrocarburile individuale CH (benzapiren) sunt cei mai puternici agenți cancerigeni, purtătorii cărora pot fi particule de funingine.

Când motorul funcționează cu benzină cu plumb, se formează particule de oxid de plumb solid din cauza descompunerii plumbului de tetraetil. În gazele de eșapament, acestea sunt conținute sub formă de particule minuscule cu o dimensiune de 1-5 microni, care rămân în atmosferă pentru o lungă perioadă de timp. Prezența plumbului în aer provoacă leziuni grave ale organelor digestive, ale sistemului nervos central și periferic. Efectul plumbului asupra sângelui se manifestă prin scăderea cantității de hemoglobină și distrugerea globulelor roșii.

Compoziția gazelor de eșapament ale motoarelor diesel diferă de motoarele pe benzină (Tabelul 10.2). Într-un motor diesel, arderea combustibilului este mai completă. Acest lucru produce mai puțin monoxid de carbon și hidrocarburi nearse. Dar, în același timp, din cauza excesului de aer din motorul diesel, se formează o cantitate mai mare de oxizi de azot.

În plus, funcționarea motoarelor diesel în anumite moduri este caracterizată de fum. Fumul negru este un produs al arderii incomplete și este format din particule de carbon (funingine) de 0,1–0,3 µm. Fumul alb, generat în principal atunci când motorul este la ralanti, este format în principal din aldehide, care au efect iritant, particule de combustibil evaporat și picături de apă. Fumul albastru se formează atunci când gazele de eșapament sunt răcite în aer. Este format din picături de hidrocarburi lichide.

O caracteristică a gazelor de eșapament ale motoarelor diesel este conținutul de hidrocarburi aromatice policiclice cancerigene, dintre care dioxina (eterul ciclic) și benzapirenul sunt cele mai dăunătoare. Acesta din urmă, ca și plumbul, aparține primei clase de poluanți. Dioxinele și compușii înrudiți sunt de multe ori mai toxice decât otrăvurile precum curarul și cianura de potasiu.

Tabelul 1.2

Cantitatea de componente toxice (în g),

format în timpul arderii a 1 kg de combustibil

Acreolina a fost găsită și în gazele de eșapament (mai ales atunci când motoarele diesel funcționează). Are miros de grăsimi arse și, la niveluri de peste 0,004 mg/l, provoacă iritații ale căilor respiratorii superioare, precum și inflamarea mucoasei ochilor.

Substanțele conținute în gazele de eșapament auto pot provoca leziuni progresive ale sistemului nervos central, ficatului, rinichilor, creierului, organelor genitale, letargie, sindromul Parkinson, pneumonie, ataxie endemică, gută, cancer bronșic, dermatită, intoxicație, alergii, boli respiratorii și alte boli. . . Probabilitatea de apariție a bolilor crește pe măsură ce timpul de expunere la substanțele nocive și concentrația acestora crește.

1.2. Restricții legislative privind emisiile de substanțe nocive

Primii pași pentru limitarea cantității de substanțe nocive din gazele de eșapament au fost făcuți în Statele Unite, unde problema poluării cu gaze în orașele mari a devenit cea mai urgentă după cel de-al Doilea Război Mondial. La sfârșitul anilor ’60, când mega-orase din America și Japonia au început să se sufoce de smog, comisiile guvernamentale ale acestor țări au luat inițiativa. Actele legislative privind reducerea obligatorie a emisiilor toxice de la mașinile noi au obligat producătorii să îmbunătățească motoarele și să dezvolte sisteme de neutralizare.

În 1970, în Statele Unite a fost adoptată o lege, conform căreia nivelul componentelor toxice din gazele de eșapament ale mașinilor din anul 1975 trebuia să fie mai mic decât cel al mașinilor din 1960: CH - cu 87%, CO - cu 82% și NOx - cu 24%. Cerințe similare au fost legalizate în Japonia și în Europa.

Elaborarea regulilor, reglementărilor și standardelor paneuropene în domeniul ecologiei auto este realizată de Comitetul pentru transport interior în cadrul Comisiei Economice pentru Europa a Națiunilor Unite (UNECE). Documentele emise de acesta se numesc Regulile UNECE și sunt obligatorii pentru țările participante la Acordul de la Geneva din 1958, la care a aderat și Rusia.

Conform acestor reguli, emisiile admisibile de substanțe nocive din 1993 au fost limitate: pentru monoxid de carbon de la 15 g/km în 1991 la 2,2 g/km în 1996, iar pentru suma hidrocarburilor și oxizilor de azot de la 5,1 g/km în 1991 la 0,5 g/km în 1996. În anul 2000, au fost introduse standarde și mai stricte (Fig. 1.2). O înăsprire ascuțită a standardelor este prevăzută și pentru camioanele diesel (Fig. 1.3).

Orez. 1.2. Dinamica limitelor de emisie

pentru vehicule cu o greutate de până la 3,5 tone (benzină)

Standardele introduse pentru mașini în 1993 s-au numit EBPO-I, în 1996 - EURO-II, în 2000 - EURO-III. Introducerea unor astfel de norme a adus reglementările europene la nivelul standardelor americane.

Odată cu înăsprirea cantitativă a normelor are loc și schimbarea calitativă a acestora. În locul restricțiilor asupra fumului, s-a introdus raționalizarea particulelor solide, pe suprafața cărora sunt adsorbite hidrocarburi aromatice periculoase pentru sănătatea umană, în special benzapirenul.

Reglementarea emisiilor de particule limitează cantitatea de particule într-o măsură mult mai mare decât limitarea fumului, ceea ce permite doar estimarea cantității de particule care face vizibile gazele de eșapament.

Orez. 1.3. Dinamica limitelor de emisii nocive pentru camioanele diesel cu o greutate brută mai mare de 3,5 tone stabilite de CEE

Pentru a limita emisiile de hidrocarburi toxice, se introduc standarde pentru conținutul grupului de hidrocarburi fără metan din gazele de eșapament. Se plănuiește introducerea de restricții privind eliberarea de formaldehidă. Este prevăzută limitarea evaporării combustibilului din sistemul de alimentare cu energie al mașinilor cu motoare pe benzină.

Atât în ​​SUA, cât și în Regulile UNECE, kilometrajul mașinilor (80 mii și 160 mii km) este reglementat, timp în care acestea trebuie să respecte standardele de toxicitate stabilite.

În Rusia, standardele care limitează emisiile de substanțe nocive de către autovehicule au început să fie introduse în anii 70: GOST 21393-75 „Mașini cu motoare diesel. Fumul de evacuare. Norme și metode de măsurători. Cerințe de siguranță” și GOST 17.2.1.02-76 „Protecția naturii. Atmosfera. Emisii de la motoarele de mașini, tractoare, mașini agricole autopropulsate și de construcție de drumuri. Termeni și definiții".

În anii optzeci, GOST 17.2.2.03-87 „Protecția naturii. Atmosfera. Norme și metode de măsurare a conținutului de monoxid de carbon și hidrocarburi în gazele de eșapament ale vehiculelor cu motoare pe benzină. Cerințe de siguranță” și GOST 17.2.2.01-84 „Protecția naturii. Atmosfera. Dieselurile sunt automobile. Fumul de evacuare. Norme și metode de măsurători”.

Normele, în concordanță cu creșterea flotei și orientarea către Regulamente similare UNECE, au fost înăsprite treptat. Cu toate acestea, încă de la începutul anilor 90, standardele rusești în ceea ce privește rigiditatea au început să fie semnificativ inferioare standardelor introduse de UNECE.

Motivele restanțelor sunt nepregătirea infrastructurii pentru exploatarea echipamentelor pentru automobile și tractoare. Pentru prevenirea, repararea și întreținerea autovehiculelor echipate cu sisteme electronice și de neutralizare este necesară o rețea dezvoltată de stații de service cu personal calificat, echipamente moderne de reparații și echipamente de măsurare, inclusiv în teren.

GOST 2084-77 este în vigoare, care prevede producția în Rusia de benzine care conțin tetraetilenă de plumb. Transportul și depozitarea combustibilului nu garantează că reziduurile cu plumb nu vor pătrunde în benzina fără plumb. Nu există condiții în care proprietarii de mașini cu sisteme de neutralizare ar fi garantați împotriva realimentării cu benzină cu aditivi de plumb.

Cu toate acestea, se lucrează pentru a înăspri cerințele de mediu. Decretul Standardului de Stat al Federației Ruse din 1 aprilie 1998 nr. 19 a aprobat „Regulile pentru efectuarea lucrărilor în sistemul de certificare a autovehiculelor și remorcilor”, care determină procedura temporară de aplicare în Rusia a UNECE Regulile nr. 834 și nr. 495.

La 1 ianuarie 1999, GOST R 51105.97 „Combustibili pentru motoarele cu ardere internă. Benzină fără plumb. Specificații". În mai 1999, Gosstandart a adoptat o rezoluție privind adoptarea standardelor de stat care limitează emisiile de poluanți de către mașini. Standardele conțin text autentic cu Regulamentele UNECE nr. 49 și nr. 83 și intră în vigoare la 1 iulie 2000. În același an, standardul GOST R 51832-2001 „Motoare și autovehicule cu aprindere prin combustie internă pe benzină. s-a adoptat.cu o greutate brută mai mare de 3,5 tone, echipat cu aceste motoare. Emisii de substanțe nocive. Cerințe tehnice și metode de încercare”. La 1 ianuarie 2004, GOST R 52033-2003 „Vehicule cu motoare pe benzină. Emisii de poluanți cu gazele de eșapament. Norme și metode de control în aprecierea stării tehnice”.

Pentru a respecta standardele din ce în ce mai stricte pentru emisiile de poluanți, producătorii de echipamente auto îmbunătățesc sistemele de putere și aprindere, folosesc combustibili alternativi, neutralizează gazele de eșapament și dezvoltă centrale electrice combinate.

1.3. Combustibili alternativi

Peste tot în lume, se acordă multă atenție înlocuirii combustibililor petrolieri lichizi cu gaz de hidrocarburi lichefiate (amestec propan-butan) și gaz natural comprimat (metan), precum și amestecuri care conțin alcool. În tabel. 1.3 prezintă indicatori comparativi ai emisiilor de substanțe nocive în timpul funcționării motoarelor cu ardere internă pe diverși combustibili.

Tabelul 1.3

Avantajele combustibilului pe gaz sunt un număr octanic ridicat și posibilitatea utilizării convertoarelor. Cu toate acestea, atunci când le utilizați, puterea motorului scade, iar masa și dimensiunile mari ale echipamentului de combustibil reduc performanța vehiculului. Dezavantajele combustibililor gazoși includ, de asemenea, sensibilitatea ridicată la ajustările echipamentului de combustibil. Cu o calitate nesatisfăcătoare de fabricație a echipamentelor de combustibil și cu o cultură de funcționare scăzută, toxicitatea gazelor de eșapament ale unui motor care funcționează cu combustibil pe gaz poate depăși valorile versiunii pe benzină.

În țările cu climă caldă, mașinile cu motoare care funcționează cu combustibili alcoolici (metanol și etanol) s-au răspândit. Utilizarea alcoolilor reduce emisia de substante nocive cu 20-25%. Dezavantajele combustibililor alcoolici includ o deteriorare semnificativă a calităților de pornire ale motorului și corozivitatea și toxicitatea ridicată a metanolului însuși. În Rusia, combustibilii alcoolici pentru mașini nu sunt utilizați în prezent.

O atenție din ce în ce mai mare, atât în ​​țara noastră, cât și în străinătate, este acordată ideii de utilizare a hidrogenului. Perspectivele acestui combustibil sunt determinate de respectarea mediului înconjurător (pentru mașinile care rulează cu acest combustibil, emisiile de monoxid de carbon sunt reduse de 30-50 de ori, oxizii de azot de 3-5 ori și hidrocarburile de 2-2,5 ori), nelimitat. și reînnoirea materiilor prime. Cu toate acestea, introducerea combustibilului cu hidrogen este constrânsă de crearea unor sisteme de stocare a hidrogenului consumatoare de energie la bordul mașinii. Bateriile cu hidrură metalică utilizate în prezent, reactoarele de descompunere a metanolului și alte sisteme sunt foarte complexe și costisitoare. Având în vedere și dificultățile asociate cu cerințele unei generări și stocări compacte și sigure a hidrogenului la bordul unei mașini, mașinile cu motor pe hidrogen nu au încă nicio aplicație practică vizibilă.

Ca alternativă la motoarele cu ardere internă, sunt de mare interes centralele electrice care utilizează surse de energie electrochimică, baterii și generatoare electrochimice. Vehiculele electrice se disting prin adaptabilitate bună la moduri variabile de trafic urban, ușurință în întreținere și respectarea mediului. Cu toate acestea, aplicarea lor practică rămâne problematică. În primul rând, nu există surse de curent electrochimic fiabile, ușoare și suficient de mari consumatoare de energie. În al doilea rând, trecerea parcului auto la alimentarea bateriilor electrochimice va duce la cheltuirea unei cantități uriașe de energie pentru reîncărcarea acestora. Cea mai mare parte a acestei energie este generată în centrale termice. În același timp, datorită conversiei multiple a energiei (chimic - termic - electric - chimic - electric - mecanic), eficiența globală a sistemului este foarte scăzută, iar poluarea mediului din zonele din jurul centralelor va depăși de multe ori valorile curente.

1.4. Îmbunătățirea sistemelor de putere și aprindere

Unul dintre dezavantajele sistemelor de alimentare cu carburator este distribuția neuniformă a combustibilului peste cilindrii motorului. Acest lucru determină funcționarea neuniformă a motorului cu ardere internă și imposibilitatea epuizării reglajelor carburatorului din cauza epuizării excesive a amestecului și oprirea arderii în cilindri individuali (o creștere a CH) cu un amestec îmbogățit în rest (un mare conținutul de CO din gazele de eșapament). Pentru a elimina acest neajuns, ordinea de funcționare a cilindrilor a fost schimbată de la 1–2–4–3 la 1–3–4–2 și a fost optimizată forma conductelor de admisie, de exemplu, utilizarea receptoarelor în admisie. varietate. În plus, sub carburatoare au fost instalate diverse separatoare, care direcționează fluxul, iar conducta de admisie este încălzită. În URSS, un sistem autonom inactiv (XX) a fost dezvoltat și introdus în producția de masă. Aceste măsuri au făcut posibilă îndeplinirea cerințelor pentru regimurile XX.

După cum am menționat mai sus, în timpul ciclului urban până la 40% din timp, mașina funcționează în regim de ralanti forțat (PHX) - frânare de motor. În același timp, sub supapa de accelerație, vidul este mult mai mare decât în ​​modul XX, ceea ce determină re-îmbogățirea amestecului aer-combustibil și încetarea arderii acestuia în cilindrii motorului și cantitatea de emisii nocive. crește. Pentru a reduce emisiile în modurile PHH, au fost dezvoltate sisteme de amortizare a clapetei de accelerație (deschizătoare) și economizoare forțate de ralanti EPHH. Primele sisteme, deschizând ușor clapeta de accelerație, reduc vidul de sub acesta, prevenind astfel supra-îmbogățirea amestecului. Acestea din urmă blochează fluxul de combustibil în cilindrii motorului în modurile PXC. Sistemele PECH pot reduce cantitatea de emisii nocive cu până la 20% și pot crește eficiența combustibilului cu până la 5% în funcționarea urbană.

Emisiile de oxizi de azot NOx au fost combatute prin scăderea temperaturii de ardere a amestecului combustibil. Pentru aceasta, sistemele de alimentare atât ale motoarelor pe benzină, cât și ale motoarelor diesel au fost echipate cu dispozitive de recirculare a gazelor de eșapament. Sistemul, în anumite moduri de funcționare a motorului, a trecut o parte din gazele de eșapament de la evacuare la conducta de admisie.

Inerția sistemelor de dozare a combustibilului nu permite crearea unui design de carburator care să îndeplinească pe deplin toate cerințele de precizie a dozării pentru toate modurile de funcționare a motorului, în special cele tranzitorii. Pentru a depăși deficiențele carburatorului, au fost dezvoltate așa-numitele sisteme de putere „injecție”.

La început, acestea erau sisteme mecanice cu o alimentare constantă cu combustibil în zona supapei de admisie. Aceste sisteme au făcut posibilă îndeplinirea cerințelor inițiale de mediu. În prezent, acestea sunt sisteme electronice-mecanice cu injecție formulată și feedback.

În anii 1970, principala modalitate de a reduce emisiile nocive a fost utilizarea amestecurilor aer-combustibil din ce în ce mai slabe. Pentru aprinderea lor neîntreruptă a fost necesară îmbunătățirea sistemelor de aprindere pentru a crește puterea scânteii. Facirul de reținere în aceasta a fost întreruperea mecanică a circuitului primar și distribuția mecanică a energiei de înaltă tensiune. Pentru a depăși acest neajuns, au fost dezvoltate sisteme de contact-tranzistor și fără contact.

Astăzi, sistemele de aprindere fără contact cu distribuție statică a energiei de înaltă tensiune sub controlul unei unități electronice, care optimizează simultan alimentarea cu combustibil și sincronizarea aprinderii, devin din ce în ce mai frecvente.

La motoarele diesel, direcția principală de îmbunătățire a sistemului de alimentare a fost creșterea presiunii de injecție. Astăzi, norma este presiunea de injecție de aproximativ 120 MPa, pentru motoarele promițătoare de până la 250 MPa. Acest lucru permite arderea mai completă a combustibilului, reducând conținutul de CH și particule în gazele de eșapament. La fel ca și pentru benzină, pentru sistemele de alimentare cu motorină, au fost dezvoltate sisteme electronice de control al motorului care nu permit motoarelor să intre în moduri de fum.

Sunt dezvoltate diverse sisteme de posttratare a gazelor de eșapament. De exemplu, a fost dezvoltat un sistem cu un filtru în tractul de evacuare, care reține particulele. După un anumit timp de funcționare, unitatea electronică dă o comandă de creștere a alimentării cu combustibil. Acest lucru duce la o creștere a temperaturii gazelor de eșapament, care, la rândul său, duce la arderea funinginei și la regenerarea filtrului.

1.5. Neutralizare

În aceiași ani 70, a devenit clar că este imposibil să se obțină o îmbunătățire semnificativă a situației cu toxicitate fără utilizarea de dispozitive suplimentare, deoarece o scădere a unui parametru implică o creștere a altora. Prin urmare, s-au implicat activ în îmbunătățirea sistemelor de posttratare a gazelor de eșapament.

Sistemele de neutralizare au fost utilizate în trecut pentru echipamentele auto și de tractor care funcționează în condiții speciale, cum ar fi tunelurile și dezvoltarea minelor.

Există două principii de bază pentru construirea convertoarelor - termice și catalitice.

Convertor termic este o cameră de ardere, care este situată în tractul de evacuare al motorului pentru arderea ulterioară a produselor de ardere incompletă a combustibilului - CH și CO. Poate fi instalat în locul conductei de evacuare și își poate îndeplini funcțiile. Reacțiile de oxidare ale CO și CH au loc destul de repede la temperaturi peste 830 °C și în prezența oxigenului nelegat în zona de reacție. Convertizoarele termice sunt utilizate la motoarele cu aprindere prin comanda, la care temperatura necesară pentru curgerea efectivă a reacțiilor de oxidare termică este asigurată fără alimentarea cu combustibil suplimentar. Temperatura deja ridicată a gazelor de eșapament ale acestor motoare crește în zona de reacție ca urmare a arderii unei părți a CH și CO, a căror concentrație este mult mai mare decât cea a motoarelor diesel.

Neutralizatorul termic (Fig. 1.4) constă dintr-o carcasă cu țevi de intrare (ieșire) și una sau două inserții de tub de flacără din tablă de oțel rezistentă la căldură. Amestecarea bună a aerului suplimentar necesar oxidării CH și CO cu gazele de evacuare se realizează prin formarea intensă de vortex și turbulența gazelor pe măsură ce acestea curg prin orificiile din conducte și ca urmare a schimbării direcției de mișcare a acestora printr-un sistem deflectoare. Pentru arderea ulterioară eficientă a CO și CH, este nevoie de un timp suficient de lung, astfel încât viteza gazelor din convertor este setată la un nivel scăzut, drept urmare volumul său este relativ mare.

Orez. 1.4. Convertor termic

Pentru a preveni scăderea temperaturii gazelor de evacuare ca urmare a transferului de căldură către pereți, conducta de evacuare și convertorul sunt acoperite cu izolație termică, scuturi termice sunt instalate în canalele de evacuare, iar convertorul este plasat cât mai aproape. posibil la motor. În ciuda acestui fapt, este nevoie de o perioadă semnificativă de timp pentru a încălzi convertorul termic după pornirea motorului. Pentru a reduce acest timp, se crește temperatura gazelor de eșapament, ceea ce se realizează prin îmbogățirea amestecului combustibil și reducerea timpului de aprindere, deși ambele cresc consumul de combustibil. Se recurge la astfel de măsuri pentru a menține o flacără stabilă în timpul funcționării tranzitorii a motorului. Inserția cu flacără contribuie, de asemenea, la o scădere a timpului până când începe oxidarea efectivă a CH și CO.

convertori catalitici– dispozitive care conțin substanțe care accelerează reacțiile, – catalizatori . Convertizoarele catalitice pot fi „cu un singur sens”, „cu două căi” și „cu trei căi”.

Neutralizatori de tip oxidant monocomponent și bicomponent după ardere (reoxidează) CO (un component) și CH (bicomponent).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(la 250–300°С).

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

Convertorul catalitic este o carcasă din oțel inoxidabil inclusă în sistemul de evacuare. Blocul purtător al elementului activ este amplasat în carcasă. Primii neutralizatori au fost umpluți cu bile metalice acoperite cu un strat subțire de catalizator (vezi Fig. 1.5).

Orez. 1.5. Dispozitiv catalizator

Ca substanțe active s-au folosit: aluminiu, cupru, crom, nichel. Principalele dezavantaje ale neutralizatoarelor din prima generație au fost eficiența scăzută și durata de viață scurtă. Convertizoarele catalitice pe bază de metale nobile - platină și paladiu - s-au dovedit a fi cele mai rezistente la efectele „otrăvitoare” ale sulfului, organosiliciului și altor compuși formați ca urmare a arderii combustibilului și uleiului conținute în cilindrul motorului.

Purtătorul substanței active în astfel de neutralizatori este ceramica specială - un monolit cu mulți faguri longitudinali. Pe suprafața fagurilor se aplică un substrat dur special. Acest lucru face posibilă creșterea zonei efective de contact a acoperirii cu gazele de eșapament până la ~20 mii m 2 . Cantitatea de metale nobile depuse pe substrat în această zonă este de 2-3 grame, ceea ce face posibilă organizarea producției în masă a produselor relativ ieftine.

Ceramica poate rezista la temperaturi de până la 800–850 °C. Defecțiunile sistemului de alimentare cu energie (pornire dificilă) și funcționarea prelungită pe un amestec de lucru re-îmbogățit duc la faptul că excesul de combustibil va arde în convertor. Acest lucru duce la topirea celulelor și la defecțiunea convertorului. Astăzi, fagurii metalici sunt folosiți ca purtători ai stratului catalitic. Acest lucru face posibilă creșterea suprafeței suprafeței de lucru, obținerea unei contrapresiuni mai puține, accelerarea încălzirii convertorului la temperatura de funcționare și extinderea intervalului de temperatură la 1000-1050 °C.

Convertoare catalitice cu medii de reducere, sau neutralizatoare cu trei căi, sunt utilizate în sistemele de evacuare, atât pentru reducerea emisiilor de CO și CH, cât și pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot. Stratul catalitic al convertorului conține, pe lângă platină și paladiu, elementul pământ rar rodiu. Ca rezultat al reacțiilor chimice de pe suprafața unui catalizator încălzit la 600-800 ° C, CO, CH, NOx conținute în gazele de eșapament sunt transformate în H 2 O, CO 2, N 2:

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

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

Eficiența unui convertor catalitic cu trei căi atinge 90% în condiții reale de funcționare, dar numai cu condiția ca compoziția amestecului combustibil să difere de cea stoichiometrică cu cel mult 1%.

Din cauza modificărilor parametrilor motorului din cauza uzurii acestuia, a funcționării în moduri nestaționare, a variației setărilor sistemului de alimentare, nu este posibilă menținerea compoziției stoechiometrice a amestecului combustibil numai datorită proiectării carburatoarelor sau injectoarelor. Este nevoie de feedback care să evalueze compoziția amestecului aer-combustibil care intră în cilindrii motorului.

Până în prezent, cel mai utilizat sistem de feedback folosind așa-numitul senzor de oxigen(sondă lambda) pe bază de ceramică de zirconiu ZrO 2 (Fig. 1.6).

Elementul sensibil al sondei lambda este un capac din zirconiu 2 . Suprafețele interioare și exterioare ale capacului sunt acoperite cu straturi subțiri de aliaj de platină-rodiu, care acționează ca exterior. 3 și interne 4 electrozi. Cu piesa filetata 1 senzorul este instalat în canalul de evacuare. În acest caz, electrodul exterior este spălat de gazele procesate, iar cel interior - de aerul atmosferic.

Orez. 1.6. Designul senzorului de oxigen

Dioxidul de zirconiu la temperaturi peste 350°C capătă proprietatea unui electrolit, iar senzorul devine o celulă galvanică. Valoarea EMF de pe electrozii senzorului este determinată de raportul presiunilor parțiale ale oxigenului pe părțile interioare și exterioare ale elementului senzor. În prezența oxigenului liber în gazele de evacuare, senzorul generează un EMF de ordinul a 0,1 V. În absența oxigenului liber în gazele de evacuare, EMF crește aproape brusc la 0,9 V.

Compoziția amestecului este controlată după ce senzorul s-a încălzit la temperaturile de funcționare. Compoziția amestecului este menținută prin modificarea cantității de combustibil furnizată la cilindrii motorului la limita tranziției EMF sondei de la nivelul de tensiune joasă la cel înalt. Pentru a reduce timpul până la atingerea modului de funcționare, se folosesc senzori încălziți electric.

Principalele dezavantaje ale sistemelor cu feedback și un convertor catalitic cu trei căi sunt: ​​imposibilitatea de a rula motorul cu combustibil cu plumb, o resursă destul de scăzută a convertorului și a sondei lambda (aproximativ 80.000 km) și o creștere a rezistenței la evacuare. sistem.

Bibliografie

1. Vyrubov D.N. Motoare cu ardere internă: teoria motoarelor cu piston și combinate / D.N. Vyrubov și colab. M.: Mashinostroenie, 1983.
2. Motoare de automobile si tractor. (Teorie, sisteme de putere, proiectare și calcul) / Ed. I. M. Lenin. M.: Mai sus. scoala, 1969.
3. Motoare auto si tractoare: In 2 ore Proiectare si calcul motoare / Ed. I. M. Lenin. Ed. a II-a, adaug. și refăcut. M.: Mai sus. scoala, 1976.
4. Motoare cu ardere internă: Proiectarea și funcționarea motoarelor cu piston și combinate / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare M.: Mashinostroenie, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Motoare de automobile / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
6. Kolchin A. I. Calculul motoarelor de automobile și de tractor / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Mai sus. scoala, 1971.
7. Motoare cu ardere internă / Ed. Dr. tech. Stiinte prof. V. N. Lukanin. M.: Mai sus. scoala, 1985.
8. Khachiyan A.S. Motoare cu ardere internă / A.S. Khachiyan și colab. M.: Vyssh. scoala, 1985.
9. Ross Tweg. Sisteme de injectie benzina. Dispozitiv, întreținere, reparații: Prakt. alocație / Ross Tweg. M.: Editura „La volan”, 1998.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Ministerul Științei al Federației Ruse

Universitatea Aerospațială de Stat din Samara poartă numele academicianului S.P. Regină

Departamentul de Ecologie

Probleme de mediu ale motoarelor cu ardere internă și modalități de rezolvare a acestora

Student R.A. Ignatenko, gr. 233

Profesorul V.N. Vyakin

Samara 2004

Introducere

Dispozitive de tratare a combustibilului

Îmblanzirea motorului cu ardere internă

Cuvântul acela ciudat „hibrid”

eter dimetilic

Concluzie

Introducere

combustibil pentru autovehicule cu hidrocarburi diesel

Astăzi, una dintre problemele urgente de mediu este problema transportului cu motor, deoarece motoarele cu ardere internă care funcționează cu produse rafinate au cel mai mare impact antropic asupra mediului. În fiecare an, 250 de milioane de tone de aerosoli fini sunt emise în atmosfera Pământului. Acum, biosfera conține aproximativ 3 milioane de compuși chimici care nu au mai fost găsiți niciodată în natură.

Problema siguranței mediului în funcționarea motoarelor cu ardere internă necesită dezvoltarea de combustibili ecologici.

Probleme de mediu ale utilizării combustibililor cu hidrocarburi

Gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă sunt o sursă de substanțe toxice organice precum fenantren, antracen, fluoranten, piren, crisen, dibenzpirilen etc., care au o activitate cancerigenă puternică, precum și iritarea pielii și a membranelor mucoase ale tractului respirator.

O analiză a mecanismelor reacțiilor chimice care au loc în interiorul motorului în timpul arderii combustibilului a arătat că principalul motiv pentru formarea toxicilor organici este arderea incompletă a combustibilului:

în procesul de ardere a combustibilului, metalele care alcătuiesc aliajul motorului sunt catalizatori pentru multe procese chimice care duc la formarea compușilor aromatici condensați și a derivaților acestora;

formarea funinginei în timpul arderii incomplete a combustibilului contribuie la aromatizarea hidrocarburilor;

compoziția chimică a benzinei determină semnificativ concentrația compușilor condensați formați.

Cel mai mare pericol este benzina cu reformare catalitică, datorită nesaturației mari a hidrocarburilor sale constitutive și conținutului ridicat de hidrocarburi aromatice.

Benzina de cracare catalitică este mai puțin periculoasă, deși are o putere calorică mai mică.

Emisiile de substanțe toxice organice formate în timpul arderii combustibililor cu hidrocarburi pot fi reduse în mai multe moduri:

creșterea aportului de oxigen în camera de ardere a combustibilului, ceea ce va crește procentul de ardere a substanțelor organice;

de a suprima activitatea catalitică a nichelului și a fierului, care fac parte din structura de aliaj a camerei de ardere, prin introducerea unei cantități mici de plumb metalic, care este o otravă catalitică pentru aceste metale;

folosiți combustibil, care este dominat de hidrocarburi saturate, gaze naturale, eter de petrol, benzină sintetică.

Metode moderne de îmbunătățire a calității motorinei

Obținerea de combustibili diesel care îndeplinesc cerințele moderne este posibilă prin îmbunătățirea calității rafinării petrolului și introducerea unui pachet de aditivi în diverse scopuri.

Principalele avantaje ale motoarelor diesel în comparație cu alte motoare cu ardere internă sunt eficiența și ieftinitatea comparativă a combustibilului, astfel încât utilizarea lor este în continuă expansiune. Dieselizarea mașinilor și camioanelor, care crește în întreaga lume, inclusiv în Rusia, necesită o soluție urgentă la problemele de îmbunătățire a calității carburanților, deoarece gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă au devenit principala sursă de poluare a aerului.

Guvernele țărilor industrializate și o serie de organizații internaționale au efectuat studii fundamentale pentru a determina influența celor mai semnificativi factori de calitate ai combustibililor diesel (DF) asupra performanței motoarelor și a poluării mediului prin produsele de ardere. Aceste lucrări au culminat cu adoptarea de noi standarde pentru motorină. În special, Carta Mondială a Combustibilului și standardul european EN 590, care, spre deosebire de actualul GOST rusesc 305-82, limitează sever conținutul de sulf, hidrocarburi aromatice și poliaromatice din combustibil, introduc un nou indicator „ungerea combustibilului” și stabilesc un nivel semnificativ mai mare al indicelui cetanic .

Automobilele sunt principala cauză a smogului în orașele mari. Ponderea gazelor de eșapament ajunge la 4/5 din cantitatea totală de emisii nocive în atmosferă.

GOST 305-82 a încetat să îndeplinească cerințele moderne pentru indicatorii enumerați mai sus, ceea ce afectează deja starea bazinului aerian și sănătatea rușilor. Este nevoie de adoptarea unui nou standard, obligatoriu, rusesc, poate chiar mai strict decât cel european. Această evoluție pare inevitabilă. Deși producția de combustibil nou necesită eforturi semnificative din partea rafinăriilor, acest lucru va rezolva în mare măsură problemele de siguranță a mediului și funcționarea de înaltă calitate a motoarelor diesel.

Dacă astăzi cea mai mare parte a motorinei casnice este, de fapt, un produs al distilării atmosferice a uleiului hidrotratat la un conținut de sulf de 0,2%, atunci obținerea de motorină modernă ecologică este o sarcină mai dificilă din punct de vedere tehnologic și atingerea unor indicatori precum numărul de cetanic. , lubrifiere, punctul de turnare astăzi este imposibil fără introducerea de aditivi corespunzători.

Unul dintre principalii indicatori ai calității motorinei este numărul de cetanic (CN), care servește ca criteriu pentru autoaprinderea combustibilului, determină durabilitatea și eficiența motorului, caracterul complet al arderii combustibilului și, în multe respectă, fumul și compoziția gazelor de eșapament.

Lupta de reducere a emisiilor vehiculelor de cel mai periculos poluant - dioxidul de sulf, a dus la apariția pe piață a motorinei profund hidrotratate, cu conținut scăzut de sulf. Cu toate acestea, în practică s-a dovedit că utilizarea lor dezactivează rapid echipamentele cu motorină (pompe de combustibil, injectoare), deoarece. cu o scădere a conținutului de sulf sub 0,1% ca urmare a hidrotratării, proprietățile de lubrifiere ale combustibilului, datorită compușilor organici heteroatomi naturali prezenți în acesta, scad brusc. În practică, lubrifierea motorinei este determinată de diametrul cicatricii de uzură pe o mașină specială de frecare cu bile sau ca rezultat al testelor pe banc de unități la scară maximă sau direct pe motoare. Apropo, se deteriorează considerabil atunci când unii aditivi care stimulează cetanul și depresivi sunt introduși în motorină datorită particularităților structurii lor chimice.

Îmbunătățirea performanței de mediu a motorinei este posibilă și cu ajutorul aditivilor antifum, care reduc cantitatea uneia dintre cele mai toxice componente ale gazelor de eșapament ale motoarelor diesel - funingine cu compuși poliaromatici cancerigeni adsorbiți pe ea. Eficacitatea aditivilor antifum depinde de tipul de motor și de modul său de funcționare. Gama casnică de aditivi antifum este reprezentată în principal de compuși de bariu solubili în combustibil: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Se folosesc la o concentrație de 0,05-0,2%, eventual în combinație cu aditivi de creștere a cetanului (CPP) sau alți aditivi. În străinătate, recent refuză să folosească aditivi care conțin bariu din cauza unei anumite toxicități a oxidului de bariu efectuat.

Aplicația a fost găsită de așa-numitul. modificatori de ardere (catalizatori), care sunt complecși solubili în combustibil de metale de tranziție (în primul rând fier), care reduc nu numai conținutul de funingine, carbon toxic și oxizi de azot din gazele de eșapament, ci și consumul de combustibil. În Rusia, aditivii pentru combustibilii diesel FK-4, Angarad-2401 și „0010” pe baza de compuși complecși de fier sunt aprobați pentru utilizare.

O analiză a principalelor tendințe în dezvoltarea rafinării petrolului arată că una dintre cele mai eficiente modalități de a obține combustibili diesel moderni ecologici, împreună cu hidrotratarea profundă, este utilizarea diverșilor aditivi reciproc compatibili de ultimă generație, de regulă, ca parte a unui pachet.

Dispozitive de tratare a combustibilului

Puteți verifica și regla regulat „eșapamentul” la stațiile de service.

De mulți ani, oamenii de știință ruși au lucrat la problema îmbunătățirii ecologice a motoarelor cu ardere internă care utilizează ca combustibil produse petroliere (benzină, motorină, păcură, kerosen). În timpul numeroaselor studii, oamenii de știință au observat că combustibilul își schimbă caracteristicile sub influența unui câmp electric. Rezultatele testelor combustibilului „modificat” au arătat că este capabil să reducă semnificativ conținutul de substanțe nocive din gazele de eșapament - și nu numai. Testele ulterioare au arătat că combustibilul experimental are câteva alte calități pozitive: reduce consumul de combustibil, crește puterea motorului, reduce zgomotul motorului și ușurează pornirea pe vreme rece, curăță camerele de ardere și crește durata de viață a unității de alimentare.

După ce tehnologia a fost brevetată, compania rusă A.M.B. Sphere” a dezvoltat mostre industriale ale unui nou dispozitiv de procesare a combustibilului, care au trecut cu succes teste independente de banc și operaționale în institute de cercetare de top din Rusia și țările învecinate. După aceea, dispozitivele, care au primit denumirea de marcă „Sphere 2000”, au fost testate în condiții reale pe mașini la conducerea în diferite cicluri (urban, suburban și mixt). Testele au implicat camioane și mașini noi și second hand produse de cei mai mari producători auto interni și străini: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan etc.

Desigur, nimeni nu se aștepta la rezultate fenomenale, dar calitățile demonstrate ne permit să vorbim despre eficiența reală a dispozitivului de tratare a combustibilului Sfera 2000:

reducerea consumului de combustibil la motoarele pe benzină cu 2-7%, la motoarele diesel - cu 5-15%;

puterea motorului crește până la 5%;

reducerea toxicității gazelor de eșapament la motoarele pe benzină CO cu 20-60%, CH cu 40-50%, la motoarele diesel CO până la 48%, CH până la 50% și NOx până la 17%.

Îmblanzirea motorului cu ardere internă

Cu toate acestea, a face o mașină „verde” nu este atât de ușor. Luați, de exemplu, motorul cu ardere internă - principala sursă a problemelor de mediu auto. Se pare că, în ciuda tuturor încercărilor, nu va fi posibil să-i găsim un înlocuitor echivalent în viitorul apropiat. Și asta înseamnă că pentru a crea o mașină „prietenoasă”, trebuie să creezi, în primul rând, un motor cu ardere internă „prietenos”. Judecând după ceea ce s-a putut vedea la Frankfurt, cei mai mari producători auto din lume lucrează – și nu fără succes – în această direcție. Tehnologia modernă vă permite să faceți motoarele auto mai puternice, mai economice și mai ecologice. Acest lucru este valabil atât pentru motoarele pe benzină, cât și pentru motoarele diesel. Un exemplu în acest sens este familia de motoare diesel HDi dezvoltată de specialiștii Peugeot-Citroen și motoarele pe benzină din seria GDI de la Mitsubishi, care reduc semnificativ consumul de combustibil și îmbunătățesc parametrii de mediu ai mașinii.

Unii producători au mers și mai departe, înlocuind combustibilii lichizi cu gaz lichefiat sau comprimat. BMW, de exemplu, și o serie de alte companii produc deja în serie astfel de mașini. Dar, în primul rând, gazul este, de asemenea, o resursă de neînlocuit și, în al doilea rând, este imposibil să se evite complet poluarea mediului, deși, desigur, un motor pe gaz este mai „curat” decât un motor pe benzină sau diesel. După cum puteți vedea, primii pași pentru a opri „prădătorul” au fost deja făcuți. Cu toate acestea, indiferent de modul în care hrăniți lupul, el încă privește în pădure și este clar pentru toată lumea că este practic imposibil să renunțați complet la utilizarea combustibilului natural în motoarele cu ardere internă sau să faceți evacuarea acestuia absolut inofensivă. Și dacă da, atunci trebuie să recunoaștem că realizarea unui motor cu ardere internă „prietenoasă” nu este nicidecum o soluție a problemei în ansamblu, ci doar o întârziere, mai mult sau mai puțin semnificativă.

Astăzi este la modă să vorbim și să scriem despre motoarele alternative. Unul dintre ele este în mod tradițional considerat electric. Dar chiar și aici totul este departe de a fi atât de clar pe cât ar părea la prima vedere. Într-adevăr, motorul electric în sine nu poluează atmosfera și, în plus, utilizarea lui face posibilă evitarea multor probleme pur inginerești asociate cu funcționarea vehiculelor. Dar un astfel de motor, din păcate, nu poate rezolva radical problemele de mediu. Este suficient să reamintim că astăzi generarea de energie electrică este o afacere destul de „murdară”. Producția de baterii este asociată și cu utilizarea resurselor de neînlocuit și cu poluarea - și cât de mult! -- Mediu inconjurator. Dacă la aceasta adăugăm inconvenientul asociat capacității limitate a bateriilor existente în prezent, problemele de reîncărcare a acestora, precum și reciclarea bateriilor care le-au servit timpul, devine clar că motorul electric nu este de fapt o alternativă, ci un alt paliativ. Desigur, mașinile echipate cu motoare electrice vor apărea din ce în ce mai des în viitorul apropiat, dar cel mai probabil vor ocupa doar o anumită nișă destul de îngustă. În special, vehiculele electrice sunt destul de adecvate în rolul transportului urban. La Frankfurt, de exemplu, producătorii auto japonezi au prezentat publicului conceptul urban electric Carro. Principalii săi consumatori ar trebui să fie persoanele cu dizabilități și persoanele în vârstă, care nu pot folosi o mașină convențională. Puterea motorului electric Kappo este de doar 0,6 kW, ceea ce nu permite utilajului să atingă viteze mari, oferind astfel măsuri suplimentare de securitate.

Cuvântul acela ciudat „hibrid”

Așa-numitele centrale electrice „hibride” sau „mixte” sunt mult mai menite să facă mașina „nativă și aproape”. Această idee nu este nouă. La începutul secolului, tânărul Ferdinand Porsche a lucrat cu succes la o astfel de mașină la Lohner. Principiul „hibridului” este că mașina în sine este condusă de un motor electric, iar energia pentru aceasta este generată de un generator acționat de un motor cu ardere internă. Este posibilă și a doua opțiune - ambele motoare funcționează pentru a pune mașina în mișcare. S-ar părea, ce bun este acolo: deficiențele motorului electric se înmulțesc cu dezavantajele motorului cu ardere internă. Cu toate acestea, nu vă grăbiți să trageți concluzii. Aici, ca și în matematică, înmulțirea „minus” cu „minus” dă un plus. Cert este că motorul cu ardere internă care antrenează generatorul electric funcționează tot timpul în același mod și, după cum știți, modificările modului de funcționare ale motorului duc la creșterea consumului de combustibil și a emisiilor de substanțe nocive în atmosfera. În plus, ICE, așa cum am văzut deja, poate fi destul de economică și prietenoasă cu mediul. Deci „hibrizii” sunt și ele un pas înainte. O serie de noutăți de la Frankfurt au fost echipate cu astfel de centrale electrice. Este suficient să menționăm concept car hibrid Mitsubishi SUW Advance, care consumă doar 3,6 litri de combustibil la 100 de kilometri. (Imaginați-vă cât de mult se reduc emisiile!) A atras atenția vizitatorilor și noul Honda Insight, și pregătit special pentru Europa, primul Toyota Prius „hibrid” de serie din lume, care, apropo, și-a câștigat deja recunoașterea în patria sa.

În ceea ce privește Honda Insight, această mașină a fost pusă în vânzare la sfârșitul anului trecut. Mașina este echipată cu un motor cu trei cilindri de un litru care consumă doar 3,4 litri de combustibil la 100 km. Potrivit unui reprezentant al companiei, acesta este cel mai mic consum de combustibil al motoarelor produse în serie. În același timp, emisia de dioxid de carbon în atmosferă este de 80 g pe kilometru, ceea ce este și un record. Și viteza Insight este destul de decentă - până la 180 km / h.

Însă cel mai tentant ar fi să abandonezi simultan consumul de combustibili fosili și să elimini complet emisiile nocive. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să utilizați un amestec de oxigen-hidrogen în motorul cu ardere internă. Apoi motorul funcționează destul de eficient și vaporii de apă inofensivi sunt eliberați în atmosferă. O cantitate suficientă din gazele necesare poate fi obținută prin electroliză, descompunând apa în componentele sale. Dar energia pentru electroliză ar trebui, în mod ideal, să fie furnizată de panouri solare. Apropo, mai multe standuri din expozițiile Daimler-Benz și BMW au fost dedicate acestei probleme la Frankfurt. Aceste firme au creat deja mașini „oxigen-hidrogen”, care sunt testate cu succes.

Ei bine, ultimul „scârțâit” în lupta pentru o mașină „curată” sunt, desigur, celulele de combustibil sau, așa cum sunt numite și în limba engleză, celulele de combustibil. Potrivit experților, aceasta este o sursă de energie fantastic de promițătoare - un fel de centrală chimică de dimensiuni mici, unde electricitatea este produsă ca urmare a descompunerii metanolului în oxigen și hidrogen. Procesul este foarte complex, necesitând utilizarea celor mai moderne tehnologii și materiale și, prin urmare, destul de costisitor. Dar jocul, după cum se spune, merită lumânarea, deoarece, ca urmare a utilizării pilelor de combustibil, emisiile de dioxid de carbon în atmosferă se reduc la jumătate, iar oxizii de azot nu sunt emiși deloc în reacții de acest fel.

Problema emisiilor vehiculelor în mediile urbane și aspectele de rezolvare a acestei probleme

Starea ecologiei este una dintre cele mai importante probleme ale timpului nostru. Ca urmare a activității sale de viață, omenirea încalcă constant echilibrul ecologic, acest lucru se întâmplă în timpul extracției mineralelor, în producția de resurse materiale și energetice. Situația este agravată de faptul că o proporție semnificativă de poluanți și CO este emisă în atmosferă în timpul funcționării motoarelor cu ardere internă utilizate în toate sferele vieții noastre.

În țările CEE, transportul cu motor reprezintă până la 70% din emisiile de monoxid de carbon, până la 50% din oxizi de azot, până la 45% din hidrocarburi și până la 90% din plumb, iar acest lucru cu cerințe de mediu stricte pentru transport și combustibili folositi (Euro 1-4) .

În Rusia, transportul cu motor reprezintă mai mult de jumătate din toate emisiile nocive în mediu, care în orașele mari sunt principala sursă de poluare a aerului. Gazele de eșapament ale motoarelor conțin aproximativ 280 de componente. În medie, cu un parcurs de 15 mii de km pe an, fiecare mașină arde 2 tone de combustibil și aproximativ 20-30 de tone de aer, inclusiv 4,5 tone de oxigen. În același timp, mașina emite în atmosferă (kg / t): monoxid de carbon - 700, dioxid de azot - 40, hidrocarburi nearse - 230 și solide - 2-5. În plus, datorită utilizării benzinei cu plumb, sunt emiși mulți compuși ai plumbului care sunt foarte periculoși pentru sănătate; în țările CEE, alți agenți antidetonant sunt adăugați la benzinele cu octan mare pentru a rezolva această problemă.

Situația din țara noastră este agravată de faptul că cea mai mare parte a transporturilor operate de întreprinderi prezintă o uzură fizică extremă. Pentru o serie de factori obiectivi, nu există o reînnoire morală a materialului rulant. Acest lucru se datorează, în primul rând, situației economice a întreprinderilor, faptului că feribotul auto intern produce modele învechite care nu strălucesc cu eficiență, siguranță ecologică și sanitară, iar mărcile străine nu sunt disponibile din cauza prețului.

O mașină electrică nu este un lux, ci un mijloc de supraviețuire

O mașină electrică este un vehicul ale cărui roți motrice sunt antrenate de un motor electric alimentat de baterii. A apărut pentru prima dată în Anglia și Franța la începutul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, adică înaintea mașinilor cu motoare cu ardere internă. Motorul de tracțiune din astfel de mașini era alimentat de baterii plumb-acid cu o capacitate de energie de numai 20 de wați-oră pe kilogram. În general, pentru a alimenta un motor cu o putere de 20 de kilowați timp de o oră, era necesară o baterie cu plumb de 1 tonă. Prin urmare, odată cu inventarea motorului cu ardere internă, producția de mașini a început să capete rapid avânt, iar vehiculele electrice au fost uitate până când au apărut probleme grave de mediu. În primul rând, dezvoltarea efectului de seră cu schimbări climatice ireversibile ulterioare și, în al doilea rând, scăderea imunității multor oameni din cauza încălcării fundamentelor eredității genetice.

Aceste probleme au fost provocate de substanțele toxice, care sunt conținute în cantități suficient de mari în gazele de eșapament ale unui motor cu ardere internă. Soluția problemelor este reducerea nivelului de toxicitate al gazelor de eșapament, în special al monoxidului de carbon și al dioxidului de carbon, în ciuda faptului că volumul producției de mașini este în creștere.

Oamenii de știință, după ce au efectuat o serie de studii, au conturat mai multe direcții pentru rezolvarea acestor probleme, dintre care una este producția de vehicule electrice. Este, de fapt, prima tehnologie care a obținut oficial statutul de zero emisii și este deja pe piață.

Compania General Motors a fost una dintre primele care a început să vândă vehicule electrice produse în serie. Impulsul pentru aceasta a fost legislația din California, conform căreia producătorii auto care doresc să fie prezenți pe piața din California trebuie să furnizeze 2% din mașini cu emisii zero.

În țara noastră, uzina de automobile Volga este angajată în principal în dezvoltarea de vehicule electrice, fără a număra firmele de proiectare. În arsenalul său se află VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan și familia de vehicule electrice Golf. Trebuie spus că costurile de operare într-o mașină electrică sunt semnificativ mai mici decât într-o mașină standard, ceea ce necesită costul întreținerii sistemelor de răcire, putere și evacuare. Durabilitatea motorului electric este de aproximativ zece mii de ore.

Astfel, numărul de operații pentru întreținerea motorului electric este redus la minimum. De exemplu, un motor de curent continuu are nevoie doar de schimbări periodice ale periilor, în timp ce un motor trifazat mai modern și un motor sincron de curent alternativ nu necesită practic nicio întreținere.

Dacă vorbim despre vehicule electrice de producție VAZ, atunci două motoare DC sunt utilizate ca unitate de putere: o putere de 25 kW cu un cuplu de 110 N * m și o putere de 40 kW cu un cuplu de 190 N * m. Motoarele de primul tip, de regulă, sunt instalate pe vehicule electrice ușoare, cum ar fi Golf, Oka Electro, Elf și altele mai puternice pe mașinile din familiile VAZ-2108, VAZ-2109 și Niva.

De ce, în ciuda liniștei, ușurinței de operare și a emisiilor zero, mașina electrică nu a devenit un mijloc de transport în masă? Principala problemă este imperfecțiunea bateriilor: kilometraj redus de la o singură încărcare, cicluri lungi de reîncărcare și preț ridicat. În prezent, se bazează pe baterii nichel-hidrură metalică și litiu-ion. Rusia a început deja producția de loturi pilot de baterii nichel-hidrură metalică, dar până acum se desfășoară doar lucrări experimentale cu baterii litiu-ion.

În ciuda acestor neajunsuri, europenii cred în vehiculele electrice ca o modalitate de a curăța străzile puternic poluate. Dacă mașina electrică va deveni o alternativă reală la mașină este o altă întrebare. Dar utilizarea sa în mega-orașe, stațiuni, parcuri, adică în zonele cu cerințe de mediu crescute, este pe deplin justificată.

eter dimetilic

Una dintre cele mai acute probleme de mediu ale marilor orașe este poluarea progresivă a bazinului lor aerian prin emisiile nocive de la motoarele cu ardere internă (la Moscova în 1986 - 870 mii tone, în 1995 - 1,7 milioane tone). Metodele cunoscute de reducere a toxicității motoarelor, precum utilizarea tratamentului catalitic al gazelor de eșapament, utilizarea combustibililor alternativi precum metanol, etanol, gaze naturale nu conduc la o soluție radicală a acestei probleme.

Una dintre soluții ar putea fi adaptarea motoarelor pentru a funcționa pe un nou combustibil alternativ - dimetil eter (DME). Parametrii săi fizico-chimici favorabili contribuie la eliminarea completă a fumului de evacuare și reduc toxicitatea acestora (precum și zgomotul).

Dimetil eterul (CH3-O-CH3) are proprietăți foarte importante - este gazos în condiții normale și moleculele sale nu au legături chimice carbon-carbon care contribuie la formarea funinginei în timpul arderii. În prezent, DME este utilizat în principal ca propulsor în cutiile de aerosoli.

În prezent, metode de adaptare a motoarelor pentru a funcționa pe DME sunt în curs de elaborare în mai multe țări. De exemplu, în Danemarca, deja sunt efectuate teste de funcționare ale autobuzelor urbane adaptate pentru a funcționa pe DME. În țara noastră, lucrările de conversie a motoarelor diesel în DME se desfășoară pe bază de inițiativă din 1996 la NIID, care are mulți ani de experiență în crearea de motoare diesel cu destinație specială. Este de așteptat ca în urma acestor lucrări să se asigure o reducere radicală a toxicității motoarelor de automobile la nivelul standardelor străine pentru anul 2000.

Pentru a crea o mașină prietenoasă cu mediul, a fost folosit „AMO ZIL” 5301 („Bull”) cu un motor diesel D-245.12 fabricat de uzina de motor din Minsk. Motorul echipat cu un turbocompresor are o putere nominală de 80 kW la o turație de 2400 rpm.

Standarde de toxicitate a gazelor de eșapament conform Regulamentului UNECE 49:

Nume	CO, g/kWh	CH, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (particule), g/kWh	Data introducerii

Indicatori de emisii la lucru în funcție de caracteristica externă:

Puterea și eficiența (în echivalent în energie) motorului atunci când este alimentat cu DME și motorină s-au dovedit a fi aproape aceleași. În toate modurile, inclusiv pornire și ralanti, motorul a funcționat stabil pe DME cu evacuare complet fără fum (coeficient de densitate optică K = 0), în timp ce la funcționarea cu motorină, a fost observat un nivel tipic de fum diesel al gazelor de eșapament, corespunzător cu K = 17 ...28%.

Nivelul emisiilor nocive absolute și specifice în timpul exploatării pe DME, estimat conform metodologiei Regulamentului UNECE nr. 49-02, a avut următoarele caracteristici:

Nivelul emisiilor de oxizi de azot (NOx) în toate modurile a fost semnificativ mai mic decât în ​​cazul motorinei. O diferență deosebit de semnificativă - o scădere de 2 ... 3 ori - a fost observată în cele mai încărcate moduri Ne = 50 ... 100%.

La sarcina Ne=50...100% la modul de cuplu maxim (n=1600 rpm), nivelul emisiilor de hidrocarburi nearse (CH) a scăzut cu 20...70% comparativ cu motorina, iar la regimurile de sarcină redusă (Ne =10...20%) a depășit semnificativ nivelul la motorină, ajungând la 2000...3000 ppm.

Nivelul emisiilor de monoxid de carbon (CO) în timpul funcționării pe DME în toate modurile a depășit valorile corespunzătoare la motorină, ajungând la 1000 ppm.

În comparație cu gazul natural, funcționarea motorului în modurile caracteristice externe pe DME a asigurat o reducere a emisiilor de NOx - de 2,5 ... 3,0 ori, CO - de 5 ... 6 ori și CH - de 3,0 ... de 3,5 ori.

Gazul natural ca combustibil pentru un motor de transport (fără utilizarea unui convertor) are avantaje doar în comparație cu benzina. Prin urmare, programele pentru conversia motoarelor și trecerea la combustibil gazos prevăd utilizarea convertoarelor catalitice în 3 etape, de exemplu, de către J. Matthey, cu un grad de purificare a gazului: de la NOx - 35 ... 80%, de la CO - 85 ... 95%, de la CH - 50...80%. Și numai în acest caz, nivelul de emisii nocive se apropie de cel atins atunci când lucrați la DME fără purificare suplimentară a gazelor de eșapament.

Reducerea emisiilor de CO și CH înregistrate în experimentele cu DME la sarcini reduse poate fi realizată prin optimizarea alimentării cu combustibil și aer. Utilizarea unui convertor catalitic atunci când motorul funcționează pe DME va duce la eliminarea aproape completă a emisiilor nocive.

În ceea ce privește primele măsuri de îmbunătățire a procesului de lucru în regimurile de sarcină redusă, unde se observă un nivel crescut de emisii de CO și CH, a fost pregătit pentru testare un proiect experimental al rutei de evacuare a motorului, ocolind o parte din gazele de eșapament dincolo de turbocompresor. În plus, sistemul de alimentare cu combustibil al camionului este în continuare îmbunătățit.

Studiile efectuate au arătat că cea mai dificilă problemă de mediu a reducerii semnificative a emisiilor de oxizi de azot și a fumului cu transferul unui motor diesel pentru a lucra pe DME este complet rezolvată. Experții consideră că noile standarde stricte privind gazele de eșapament (ULEV, EURO-3) nu pot fi atinse fără utilizarea DME.

Concluzie

Astăzi, marile orașe rusești, în special zonele metropolitane precum Moscova, Sankt Petersburg, Ekaterinburg și altele, se sufocă în duhoarea gazelor de eșapament emise de mașini și camioane. Cum se rezolvă această problemă? Măsurile radicale - interzicerea completă a circulației mașinilor - vor duce la o încălcare a legăturilor industriale și culturale ale orașelor și, prin urmare, nu sunt acceptabile. Una dintre căile de ieșire este crearea unui transport urban prietenos cu mediul.

Posibilitatea depășirii impasului prin trecerea flotei orașului la tracțiune electrică nu este o soluție a problemei, întrucât coeficientul global de performanță (COP) al unui vehicul electric (dacă îl socotim din momentul primirii energiei electrice până la faptul că transportul electric se mișcă) este de aproximativ jumătate din eficiența unui automobil modern echipat cu motor cu ardere internă. Astfel, pentru a permite circulația transportului urban bazat pe vehicule electrice, va fi necesar să se ardă de două ori mai mult combustibil fosil decât este necesar pentru a permite circulația unui parc modern de mașini. Până în prezent, singura modalitate rațională de a rezolva problema actuală este crearea de mașini cu un motor cu ardere internă care funcționează în modul cel mai mic consum de combustibil posibil cu toxicitate minimă la evacuare. În același timp, desigur, trebuie menținuți toți indicatorii de performanță necesari ai unității de transport, fie că este vorba de un taxi de pasageri sau de un camion greu.

Pentru a rezolva problema de mediu a transportului, este necesară crearea unei centrale electrice (PP), care să includă un motor cu ardere internă (ICE) și care să asigure capacitatea motorului cu ardere internă de a funcționa într-un mod constant de consum minim de combustibil specific cu minim toxicitatea la evacuare. Vehiculele tradiționale cu un transfer treptat de energie de la centrala electrică la roțile motoare nu pot rezolva în mod fundamental problema, deoarece controlul vitezei unor astfel de vehicule se realizează prin comutarea motorului cu ardere internă în moduri parțiale cu plecarea obligatorie din zona de lucru cu consum minim de combustibil și toxicitate minimă la evacuare. De asemenea, majoritatea transmisiilor variabile continuu utilizate nu rezolvă în mod radical problema. Cea mai cunoscută transmisie hidromecanică în practica ingineriei, precum și cea mecanică, asigură controlul vitezei vehiculului prin comutarea motorului cu ardere internă în moduri parțiale cu o ieșire din zona de consum minim de combustibil și toxicitate minimă. În plus, o eficiență ceva mai scăzută a unor astfel de transmisii duce la o ușoară creștere a consumului de combustibil în comparație cu o transmisie mecanică în trepte.

Lista surselor utilizate

1. Determinarea spectrofotometrică a urmelor de plumb (II) în emisiile de aerosoli de la autovehicule și depozitele de pe marginea drumului, G.I. Savenko, N.M. Malahov, A.N. Cebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Buletinul Academiei de Inginerie din Ucraina, 1998. Număr special „Inzhstrategiya-97”. - pp.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Aditivi pentru combustibili pentru motoare. - M.: Chimie, 1988.- 472 p.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Determinarea fotometrică a plumbului (II) în obiectele naturale cu concentrația sa de sorbție preliminară // Chimia și tehnologia apei. - 1990. -T. 12, nr 7. - S. 627 - 629.

4. Concentrații maxime admise de substanțe nocive în aer și apă. - L .: Chimie, 1985.-456s.

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Modalități de rezolvare a problemelor de mediu ale orașului: probleme de mediu și poluarea aerului, solului, radiațiilor, apei teritoriului. Rezolvarea problemelor de mediu: aducerea la standarde sanitare, reducerea emisiilor, reciclarea.

rezumat, adăugat 30.10.2012


Ce este ecologia. De ce se deteriorează starea ecologică a mediului. Principalele probleme de mediu ale vremurilor noastre. Principalele probleme de mediu ale regiunii. Cum să rezolvi problemele de mediu și să previi poluarea mediului.

lucrare de termen, adăugată 28.09.2014


Eficiența utilizării resurselor de apă în bazinul Volga. Probleme moderne de mediu ale poluării apei în bazinul Volga și modalități de a le rezolva. Probleme geoecologice ale utilizării resurselor râurilor mici și a luncii inundabile Volga-Akhtuba.

rezumat, adăugat 30.08.2009


Caracteristicile problemelor de mediu ale timpului nostru. Principalele probleme de mediu ale zonei de studiu. Analiza periodicelor pe problema cercetării. Modalități de prevenire a poluării mediului: aer, apă, sol. Problema deșeurilor.

lucrare de termen, adăugată 10.06.2014


Luarea în considerare a dispozitivului și a principiului de funcționare a motoarelor termice cu ardere internă în patru timpi, a caracteristicilor distinctive ale motoarelor cu carburator și diesel. Descrierea compoziției chimice a gazelor de eșapament și a impactului emisiilor asupra mediului.

prezentare, adaugat 13.05.2011


Necesitatea standardizării performanței de mediu a motoarelor cu ardere internă. Acordul de la Geneva, standardele de mediu ale diferitelor țări ale lumii. Cerințe pentru combustibilul pentru automobile, certificarea motoarelor cu ardere internă în Rusia. Modalități de reducere a emisiilor și a toxicității.

lucrare de termen, adăugată 04.09.2012


Principalele probleme de mediu: distrugerea mediului natural, poluarea atmosferei, a solului și a apei. Problema stratului de ozon, precipitațiile acide, efectul de seră și suprapopularea planetei. Modalități de a rezolva lipsa de energie și materii prime.

prezentare, adaugat 03.06.2015


Principalele probleme de mediu ale vremurilor noastre. Influența activităților economice ale oamenilor asupra mediului natural. Modalități de rezolvare a problemelor de mediu în regiunile statelor. Distrugerea stratului de ozon, efect de seră, poluare a mediului.

rezumat, adăugat 26.08.2014


Centrale nucleare și probleme de mediu apărute în timpul funcționării. Evaluarea riscului centralei nucleare. Populația și sănătatea în zona centralei nucleare. Asigurarea siguranței radiațiilor. Soarta combustibilului nuclear uzat. Consecințele accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl.

rezumat, adăugat 18.01.2009


Problemele de mediu ale Mării Caspice și cauzele acestora, modalități de rezolvare a problemelor de mediu. Marea Caspică este un corp de apă unic, resursele sale de hidrocarburi și bogăția biologică nu au analogi în lume. Dezvoltarea resurselor de petrol și gaze ale regiunii.