Pakokaasut (tai pakokaasut) - polttomoottorin pääasiallinen myrkyllisten aineiden lähde - on heterogeeninen seos erilaisista kaasumaisista aineista, joilla on erilaisia ​​kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, ja jotka koostuvat polttoaineen, ylimääräisen ilman täydellisen ja epätäydellisen palamisen tuotteista. aerosolit ja erilaiset epäpuhtaudet (sekä kaasumaiset että nestemäisten ja kiinteiden hiukkasten muodossa), jotka tulevat moottorin sylintereistä pakojärjestelmään. Koostumuksessaan ne sisältävät noin 300 ainetta, joista suurin osa on myrkyllisiä.

Moottorin pakokaasujen tärkeimmät standardoidut myrkylliset komponentit ovat hiilen, typen ja hiilivetyjen oksidit. Lisäksi tyydyttyneet ja tyydyttymättömät hiilivedyt, aldehydit, syöpää aiheuttavat aineet, noki ja muut komponentit pääsevät ilmakehään pakokaasujen kanssa. Arvioitu koostumus.

Pakokaasujen koostumus

Pakokaasun komponentit	Sisältö tilavuuden mukaan,%		Myrkyllisyys
	Moottori
	bensiini	diesel
Typpi	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	Ei
Happi	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	Ei
Vesihöyry	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	Ei
Hiilidioksidi	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	Ei
Hiilimonoksidi	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	Joo
Ei-syöpää aiheuttavat hiilivedyt	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	Joo
Aldehydit	0 - 0,2	0,001 - 0,009	Joo
Rikkioksidi	0 - 0,002	0 - 0,03	Joo
Noki, g / m3	0 - 0,04	0,01 - 1,1	Joo
Bentsopyreeni, mg / m3	0,01 - 0,02	0,01 asti	Joo

Kun moottori käy lyijyisellä bensiinillä, pakokaasu sisältää lyijyä, kun taas dieselpolttoaineella toimiva moottori sisältää nokea.

Hiilimonoksidi (CO - hiilimonoksidi)

Läpinäkyvä, hajuton myrkyllinen kaasu, hieman kevyempi kuin ilma, liukenee heikosti veteen. Hiilimonoksidi on polttoaineen epätäydellisen palamisen tuote; ilmassa se palaa sinisellä liekillä muodostaen hiilidioksidia (hiilidioksidia). Moottorin polttokammioon hiilidioksidia muodostuu polttoaineen huonosta sumutuksesta kylmän liekin reaktioiden seurauksena, polttoaineen palamisen aikana ilman hapenpuutetta sekä myös hiilidioksidin hajoamisesta korkeissa lämpötiloissa. Sytytyksen jälkeisen palamisen aikana (yläkuolokohdan jälkeen, paisuntaiskulla) hiilimonoksidin palaminen hapen läsnä ollessa on mahdollista muodostaen dioksidia. Tässä tapauksessa CO -palaminen jatkuu pakoputkessa. On huomattava, että dieselmoottoreiden käytön aikana CO -pitoisuus pakokaasuissa on alhainen (noin 0,1 - 0,2%), joten yleensä CO -pitoisuus määritetään bensiinimoottoreille.

Typpioksidit (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, jäljempänä NOx)

Typpioksidit ovat yksi pakokaasujen myrkyllisimmistä komponenteista. Normaaleissa ilmakehän olosuhteissa typpi on erittäin inertti kaasu. Korkeissa paineissa ja erityisesti lämpötiloissa typpi reagoi aktiivisesti hapen kanssa. Moottorien pakokaasuissa yli 90% NOx: n kokonaismäärästä muodostuu typpioksidista NO, joka hapettuu helposti dioksidiksi (NO2) jopa pakojärjestelmässä ja sitten ilmakehässä. Typpioksidit ärsyttävät silmien, nenän limakalvoja ja tuhoavat ihmisen keuhkoja, koska ne liikkuvat hengitysteitä pitkin vuorovaikutuksessa ylempien hengitysteiden kosteuden kanssa muodostaen typpi- ja typpihappoja. Yleensä ihmiskehon NOx -myrkytys ei ilmene välittömästi, vaan vähitellen, eikä neutraloivia aineita ole.

Typpioksidi (N2O -hemioksidi, naurava kaasu) on miellyttävän tuoksuinen kaasu, joka liukenee helposti veteen. Sillä on narkoottinen vaikutus.

NO2 (dioksidi) on vaaleankeltainen neste, joka osallistuu savusumun muodostumiseen. Typpidioksidia käytetään hapettimena rakettipolttoaineessa. Typpioksidien uskotaan olevan noin 10 kertaa vaarallisempia ihmiskeholle kuin hiilidioksidia ja 40 kertaa vaarallisempia, kun otetaan huomioon toissijaiset muunnokset. Typpioksidit ovat vaarallisia kasvien lehdille. Havaittiin, että niiden suora myrkyllinen vaikutus kasveihin ilmenee, kun NOx -pitoisuus ilmassa on välillä 0,5 - 6,0 mg / m3. Typpihappo syövyttää voimakkaasti hiiliteräksiä. Typpioksidipäästöihin vaikuttaa merkittävästi polttokammion lämpötila. Siten kun lämpötila nousee 2500: sta 2700 K: iin, reaktionopeus kasvaa 2,6 kertaa ja kun se laskee 2500: sta 2300 K: seen, se laskee 8 kertaa, ts. mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi NOx -pitoisuus. Varhainen polttoaineen ruiskutus tai korkea puristuspaine polttokammiossa myötävaikuttavat myös NOx: n muodostumiseen. Mitä korkeampi happipitoisuus, sitä suurempi typpioksidipitoisuus.

Hiilivedyt (CnHm -etaani, metaani, etyleeni, bentseeni, propaani, asetyleeni jne.)

Orgaaniset hiilivedyt, joiden molekyylit on rakennettu vain hiili- ja vetyatomeista, ovat myrkyllisiä aineita. Pakokaasut sisältävät yli 200 erilaista CH: tä, jotka luokitellaan alifaattisiksi (avoin tai suljettu ketju) ja bentseeni- tai aromaattisiksi renkaiksi. Aromaattiset hiilivedyt sisältävät molekyylissä yhden tai useamman 6 hiiliatomin syklin, jotka on kytketty yksinkertaisilla tai kaksoissidoksilla (bentseeni, naftaleeni, antraseeni jne.). Niillä on miellyttävä tuoksu. CH: n läsnäolo moottorien pakokaasuissa selittyy sillä, että seos polttokammiossa on heterogeeninen, joten liekkien sammuminen ja ketjureaktiot katkeavat seinien lähellä, uudelleen rikastetuilla alueilla. epämiellyttävä haju. CH on monien kroonisten sairauksien syy. Bensiinihöyryt, jotka ovat hiilivetyjä, ovat myös myrkyllisiä. Bensiinihöyryjen keskimääräinen päivittäinen pitoisuus on 1,5 mg / m3. Pakokaasujen CH -pitoisuus kasvaa kaasutuksen myötä, kun moottori toimii pakko -joutokäynnillä (esimerkiksi PXH, kun moottori jarruttaa). Kun moottori toimii ilmoitetuilla tiloilla, seoksen muodostumisprosessi (polttoaine-ilma-varauksen sekoittaminen) pahenee, palamisnopeus laskee, sytytys pahenee ja sen seurauksena esiintyy usein rakoja. CH -päästö johtuu epätäydellisestä palamisesta lähellä kylmiä seiniä, jos palamisen loppuun asti on paikkoja, joissa on voimakas paikallinen ilmanpuute, riittämätön polttoaineen sumutus, joissa ilmavirta on epätyydyttävä ja pyörii alhaisesti (esimerkiksi joutokäynti) . Hiilivetyjä muodostuu uudelleen rikastetuilla vyöhykkeillä, joilla hapen pääsy on rajoitettua, sekä lähellä polttokammion suhteellisen kylmiä seiniä. Niillä on aktiivinen rooli sellaisten biologisesti aktiivisten aineiden muodostumisessa, jotka ärsyttävät silmiä, kurkkua, nenää ja niiden sairauksia ja vahingoittavat kasvistoa ja eläimistöä.

Hiilivetyyhdisteillä on huumaava vaikutus keskushermostoon, ne voivat aiheuttaa kroonisia sairauksia, ja joillakin aromaattisilla CH -yhdisteillä on myrkyllisiä ominaisuuksia. Hiilivedyt (olefiinit) ja typpioksidit edistävät aktiivisesti savuamisen muodostumista tietyissä sääolosuhteissa.

Savu pakokaasuista.

Savu (savu, savusta ja sumusta - sumu) on myrkyllinen sumu, joka muodostuu ilmakehän alempaan kerrokseen ja jonka saastuttavat teollisuusyritysten haitalliset aineet, ajoneuvojen ja lämmöntuotantolaitosten pakokaasut epäsuotuisissa sääolosuhteissa. Se on aerosoli, joka koostuu savusta, sumusta, pölystä, nokihiukkasista, nestepisaroista (kosteassa ilmakehässä). Esiintyy teollisuuskaupunkien ilmakehässä tietyissä sääolosuhteissa. Ilmakehään tulevat haitalliset kaasut reagoivat keskenään ja muodostavat uusia, mukaan lukien myrkyllisiä yhdisteitä. Tässä tapauksessa ilmakehässä tapahtuu fotosynteesin, hapettumisen, pelkistymisen, polymeroitumisen, kondensaation, katalyysin jne. Reaktioita. Auringon ultraviolettisäteilyn stimuloimien monimutkaisten fotokemiallisten prosessien seurauksena typen oksideista, hiilivedyistä, aldehydeistä ja muista aineista muodostuu fotooksideja (hapettimia).

Alhaiset NO2 -pitoisuudet voivat tuottaa suuria määriä atomihappoa, joka puolestaan ​​muodostaa otsonia ja reagoi ilmansaasteiden kanssa. Formaldehydin, korkeampien aldehydien ja muiden hiilivetyyhdisteiden esiintyminen ilmakehässä edistää myös uusien peroksidiyhdisteiden muodostumista yhdessä otsonin kanssa. Hajoamistuotteet ovat vuorovaikutuksessa olefiinien kanssa muodostaen myrkyllisiä hydroperoksidiyhdisteitä. Yli 0,2 mg / m3 pitoisuudella vesihöyry tiivistyy pieninä sumupisaroina, joilla on myrkyllisiä ominaisuuksia. Niiden määrä riippuu vuodenajasta, kellonajasta ja muista tekijöistä. Kuumalla kuivalla säällä savua havaitaan keltaisena huntuina (värin antaa ilmassa oleva typpidioksidi NO2, keltaisen nesteen pisarat). Savu ärsyttää limakalvoja, erityisesti silmiä, ja voi aiheuttaa päänsärkyä, turvotusta, verenvuotoja ja hengityselinsairauksien komplikaatioita. Vähentää näkyvyyttä teillä ja lisää siten liikenneonnettomuuksien määrää. Smogin vaara ihmiselle on suuri. Esimerkiksi vuoden 1952 Lontoon savusumua kutsutaan katastrofiksi, koska noin 4 000 ihmistä kuoli savuun 4 päivässä. Kloridin, typen, rikkiyhdisteiden ja vesipisaroiden esiintyminen ilmakehässä edistää voimakkaiden myrkyllisten yhdisteiden ja happohöyryjen muodostumista, mikä vaikuttaa haitallisesti kasveihin ja rakenteisiin, erityisesti kalkkikivestä tehtyihin historiallisiin monumentteihin. Smogin luonne on erilainen. Esimerkiksi New Yorkissa savusumun muodostumista helpottaa fluoridi- ja kloridiyhdisteiden reaktio vesipisaroiden kanssa; Lontoossa rikki- ja rikkihappojen höyryt; Los Angelesissa (Kalifornia tai fotokemiallinen savu), typpioksidien, hiilivetyjen läsnäolo ilmakehässä; Japanissa noki- ja pölyhiukkasten esiintyminen ilmakehässä.

dieselmoottorit, tilavuus-%

Rikkidioksidia muodostuu pakokaasuihin, kun rikki on lähtöpolttoaineessa (diesel). Taulukon tietojen analysointi. Kuvio 16 osoittaa, että suurin myrkyllisyys on kaasuttimien ICE -pakokaasuilla, koska CO, NO x, C. n H m Dieselpolttomoottorit päästtävät suuria määriä nokia, joka puhtaassa muodossaan on myrkytöntä. Kuitenkin nokihiukkaset, joilla on suuri adsorptiokyky, kuljettavat pinnallaan myrkyllisiä aineita, myös syöpää aiheuttavia. Noke voi suspendoitua ilmaan pitkään, mikä pidentää myrkyllisille aineille altistumisen aikaa.

Lyijyistä bensiiniä sisältävien lyijyyhdisteiden käyttö aiheuttaa ilmansaasteita erittäin myrkyllisillä lyijyyhdisteillä. Noin 70% etyylinesteellä bensiiniin lisätystä lyijystä pääsee ilmakehään pakokaasujen avulla, josta 30% laskeutuu maahan heti auton poistoputken jälkeen, 40% jää ilmakehään. Yksi keskikokoinen kuorma-auto päästää 2,5–3 kg lyijyä vuodessa. Lyijyn pitoisuus ilmassa riippuu sen bensiinipitoisuudesta. Erittäin myrkyllisten lyijyyhdisteiden vapautuminen ilmakehään voidaan estää korvaamalla lyijybensiini lyijyttömällä bensiinillä, jota käytetään Venäjän federaatiossa ja useissa Länsi -Euroopan maissa.

Polttomoottorin pakokaasujen koostumus riippuu moottorin toimintatilasta. Bensiinikäyttöisessä moottorissa epävakaissa tiloissa (kiihdytys, jarrutus) seoksenmuodostusprosessit häiriintyvät, mikä lisää myrkyllisten tuotteiden vapautumista. Kuvassa on esitetty polttomoottorin pakokaasujen koostumuksen riippuvuus ylimääräisen ilman suhteesta. 77, mutta... Palavan seoksen rikastaminen ylimääräisen ilman suhteeseen a = 0,6–0,95 kiihdytystilassa lisää palamattoman polttoaineen ja sen epätäydellisen palamisen tuotteiden päästöjä.

Dieselmoottoreissa, kun kuormitus pienenee, palavan seoksen koostumus pienenee, joten pakokaasujen myrkyllisten komponenttien pitoisuus pienellä kuormituksella pienenee (kuva 77, b). CO- ja C -pitoisuus n H m kasvaa käytettäessä maksimikuormaa.

Pakokaasujen osana ilmakehään joutuvien haitallisten aineiden määrä riippuu ajoneuvojen yleisestä teknisestä tilasta ja erityisesti moottorista - suurimman saastumisen lähteestä. Jos kaasuttimen säätöä rikotaan, hiilidioksidipäästöt kasvavat 4-5 kertaa.

Moottorin ikääntyessä sen päästöt lisääntyvät kaikkien ominaisuuksien huononemisen vuoksi. Kun männänrenkaat ovat kuluneet, läpimurto niiden läpi kasvaa. Pakoventtiilivuodot voivat olla merkittävä hiilivetypäästöjen lähde.

Käyttö- ja suunnitteluominaisuudet, jotka vaikuttavat kaasutettujen moottoreiden päästöihin, sisältävät seuraavat parametrit:

3) nopeus;

4) vääntömomentin säätö;

5) hiilikerrostumien muodostuminen polttokammioon;

6) pintalämpötila;

7) pakokaasun vastapaine;

8) venttiilin päällekkäisyys;

9) paine imusarjassa;

10) pinnan ja tilavuuden suhde;

11) sylinterin käyttötilavuus;

12) puristussuhde;

13) pakokaasun kierrätys;

14) polttokammion rakenne;

15) männän iskun ja sylinterin reiän välinen suhde.

Päästöjen vähentäminen saavutetaan nykyaikaisissa autoissa käyttämällä optimaalisia suunnitteluratkaisuja, säätämällä tarkasti kaikkia moottorielementtejä, valitsemalla optimaaliset ajotilat ja käyttämällä korkealaatuisempaa polttoainetta. Auton ajotiloja voidaan ohjata tietokoneen sisälle asennetulla tietokoneella.

Käyttö- ja suunnitteluparametrit, jotka vaikuttavat moottoreiden päästöihin, joissa seos sytytetään puristamalla, sisältävät seuraavat ominaisuudet:

1) ylimääräisen ilman suhde;

2) injektion etukäteen;

3) tuloilman lämpötila;

4) polttoaineen koostumus (mukaan lukien lisäaineet);

5) turboahdin;

6) ilman turbulenssi;

7) polttokammion rakenne;

8) suuttimen ja suihkun ominaisuudet;

9) pakokaasujen kierrätys;

10) kampikammion ilmanvaihtojärjestelmä.

Turboahdin nostaa syklin lämpötilaa ja tehostaa siten hapettumisreaktioita. Nämä tekijät johtavat hiilivetypäästöjen vähenemiseen. Syklin lämpötilojen alentamiseksi ja siten NOx -päästöjen vähentämiseksi välijäähdytystä voidaan käyttää yhdessä turboahtamisen kanssa.

Yksi lupaavimmista tavoista vähentää kaasutinmoottoreiden myrkyllisten aineiden päästöjä on käyttää päästöjen ulkoisen tukahduttamisen menetelmiä, ts. poistuttuaan palotilasta. Näitä laitteita ovat lämpö- ja katalyyttiset reaktorit.

Lämpöreaktorien käytön tarkoituksena on hapettaa edelleen hiilivetyjä ja hiilimonoksidia ei-katalyyttisten homogeenisten kaasureaktioiden avulla. Nämä laitteet on suunniteltu hapettamiseen, joten ne eivät poista typen oksideja. Tällaiset reaktorit ylläpitävät korkeaa pakokaasulämpötilaa (jopa 900 ° C) esioksidaation ajan (keskimäärin enintään 100 ms), joten hapettavat reaktiot jatkuvat pakokaasuissa sen jälkeen, kun ne ovat poistuneet sylinteristä.

Katalyyttiset reaktorit on asennettu pakojärjestelmään, joka on usein hieman kaukana moottorista ja jota käytetään rakenteesta riippuen hiilivetyjen ja hiilidioksidin sekä typen oksidien poistamiseen. Autot käyttävät katalyyttejä, kuten platinaa ja palladiumia hiilivetyjen ja hiilidioksidin hapettamiseen. Typpioksidipitoisuuden vähentämiseksi rodiumia käytetään katalyyttinä. Yleensä käytetään vain 2-4 g jalometalleja. Perusmetallikatalyytit voivat olla tehokkaita alkoholipolttoaineita käytettäessä, mutta niiden katalyyttinen aktiivisuus heikkenee nopeasti käytettäessä perinteisiä hiilivetypolttoaineita. Käytetään kahdenlaisia ​​katalyyttikantoaineita: tabletteja (γ-alumiinioksidi) tai monoliitteja (kordieriitti tai korroosionkestävä teräs). Kordieriitti, kun sitä käytetään kantajana, on päällystetty y-alumiinioksidilla ennen katalyyttisen metallin kerrostumista.

Katalysaattorit koostuvat rakenteellisesti tulo- ja lähtölaitteista, jotka toimivat neutraloidun kaasun syöttämiseksi ja poistamiseksi, kotelosta ja suljetusta reaktorista, joka on aktiivinen vyöhyke, jossa tapahtuu katalyyttisiä reaktioita. Neutraloiva reaktori toimii suurissa lämpötilaeroissa, tärinäkuormituksissa ja aggressiivisessa ympäristössä. Pakokaasujen tehokkaan puhdistuksen takaava neutralointilaite ei saa olla luotettavuudeltaan huonompi kuin moottorin pääkomponentit ja -kokoonpanot.

Dieselmoottorin muunnin on esitetty kuvassa. 78. Neutraloijan rakenne on akselisymmetrinen ja näyttää "putkelta putkessa". Reaktori koostuu ulkoisista ja sisäisistä rei'itetyistä ristikoista, joiden väliin asetetaan kerros rakeista platinakatalyyttiä.

Neutraloijan tarkoitus on syvä (ainakin
90 tilavuusprosenttia) hiilidioksidin ja hiilivetyjen hapettumista laajalla lämpötila -alueella (250 ... 800 ° C) kosteuden, rikin ja lyijyyhdisteiden läsnä ollessa. Tämän tyyppisille katalyytteille on tunnusomaista alhaiset lämpötilat tehokkaan toiminnan alussa, korkea lämpövakaus, kestävyys ja kyky toimia vakaasti suurilla kaasun virtausnopeuksilla. Tämän tyyppisen neutralisaattorin suurin haitta on sen korkea hinta.

Jotta katalyyttinen hapetus tapahtuisi normaalisti, hapettavat katalyytit vaativat jonkin verran happea ja pelkistävät katalyytit vaativat jonkin verran CO, C n H m tai H2. Tyypilliset katalyyttisen hapettumisen pelkistysjärjestelmät ja reaktiot on esitetty kuviossa. 79. Riippuen katalyytin selektiivisyydestä typen oksidien pelkistyksen aikana, voi muodostua tietty määrä ammoniakkia, joka sitten hapetetaan uudelleen NO: ksi, mikä johtaa NO: n tuhoamisen tehokkuuden laskuun x.

Rikkihappo voi olla erittäin epätoivottu välituote. Lähes stökiömetrisen seoksen pakokaasujen hapettavat ja pelkistävät aineosat ovat rinnakkain.

Katalyyttien tehokkuutta voidaan heikentää metalliyhdisteiden läsnä ollessa, jotka voivat päästä polttoaineen, voiteluaineiden lisäaineiden pakokaasuihin ja myös metallien kulumisen vuoksi. Tämä ilmiö tunnetaan katalyyttimyrkytyksenä. Tetraetyyl lyijyn naarmuuntumista estävät lisäaineet vähentävät erityisesti merkittävästi katalyytin aktiivisuutta.

Moottorien pakokaasujen katalyytti- ja lämpömuuntimien lisäksi käytetään myös neste- muuntimia. Nesteen neutralointiaineiden toimintaperiaate perustuu kaasujen myrkyllisten komponenttien liukenemiseen tai kemialliseen vuorovaikutukseen, kun ne johdetaan tietyn koostumuksen nesteen läpi: vesi, natriumsulfiitin vesiliuos, natriumbikarbonaatin vesiliuos. Dieselmoottorin pakokaasujen ohituksen seurauksena aldehydipäästöt vähenevät noin 50%, noki - 60–80%, bentso (a) pyreenipitoisuus pienenee hieman. Nestemäisten katalyyttien suurimmat haitat ovat niiden suuret mitat ja riittämättömän korkea puhdistusaste useimmille pakokaasukomponenteille.

Linja -autojen ja kuorma -autojen tehokkuuden kasvu saavutetaan pääasiassa dieselpolttomoottorien avulla. Niillä on ympäristöetuuksia bensiinimoottorisiin polttomoottoreihin verrattuna, koska niiden polttoaineen ominaiskulutus on 25–30% pienempi. Lisäksi dieselpolttomoottorin pakokaasujen koostumus on vähemmän myrkyllinen.

Ajoneuvojen päästöjen aiheuttaman ilman pilaantumisen arvioimiseksi on määritetty erityiset kaasupäästöarvot. On olemassa menetelmiä ajoneuvojen päästöjen laskemiseksi ilmakehään eri tilanteissa ominaispäästöjen ja autojen määrän perusteella.

Median ansiosta planeetta on nyt yleisön tarkan tutkimuksen kohteena, nimittäin sen kyllästyminen ja autojen pakokaasujen saastuminen. Ihmiset ovat erityisen tarkkaavaisia ​​seuraamaan ja keskustelemaan lehdistössä levitetystä laajalle levinneen moottoroinnin sivutuotteesta, kuten "kasvihuoneilmiöstä" ja dieselkäyttöisten autojen pakokaasujen haitoista.

Kuitenkin, kuten tiedätte, pakokaasut, pakokaasut - riitaa, vaikka ne kaikki ovat vaarallisia ihmiskeholle ja muille elämänmuodoille maan päällä. Joten mikä tekee niistä vaarallisia? Ja mikä tekee niistä erilaisia ​​toisistaan? Katsotaanpa mikroskoopilla, mistä harmaa savu on tehty pakoputkesta lentäen. Hiilidioksidi, noki, typpioksidi ja jotkut muut yhtä vaaralliset aineet.

Tutkijat huomauttavat, että monien teollisuus- ja kehitysmaiden ympäristötilanne on parantunut merkittävästi viimeisten 25 vuoden aikana. Tämä johtuu pääasiassa ympäristöstandardien asteittaisesta mutta väistämättömästä kiristämisestä sekä tuotannon siirtämisestä muille mantereille ja muihin maihin, mukaan lukien Itä -Aasia. Venäjällä, Ukrainassa ja muissa IVY-maissa suuri osa yrityksistä suljettiin poliittisten ja taloudellisten shokkien vuoksi, mikä toisaalta loi erittäin vaikean sosioekonomisen tilanteen, mutta paransi merkittävästi näiden maiden ympäristönsuojelun tasoa.

Tutkijoiden mukaan kuitenkin autot ovat suurin vaara vihreälle planeetallemme. Vaikka haitallisten aineiden päästöjä ilmakehään koskevia normeja kiristettäisiin vähitellen, autojen lukumäärän kasvun vuoksi tämän työn tulokset valitettavasti tasoittuvat.

Jos segmentoimme planeetalla olevien eri ajoneuvojen kokonaismassan, likaisimmat jäävät, erityisesti vaaralliset ajoneuvot, joissa on tämän tyyppistä polttoainetta enemmän kuin typpioksidia. Huolimatta vuosikymmenten kehityksestä ja autonvalmistajien vakuutuksista, joiden mukaan ne voivat tehdä dieselistä puhtaampia, typpioksidi ja hiukkasmake ovat edelleen dieselin tärkeimmät viholliset.

Näiden dieselmoottoreihin liittyvien ongelmien yhteydessä Saksan suurissa kaupungeissa, kuten Stuttgartissa ja Münchenissä, keskustellaan parhaillaan raskaan polttoaineajoneuvojen käytön kieltämisestä.

Tässä on tyhjentävä luettelo pakokaasujen haitallisista aineista ja ihmisten terveydelle haitallisista aineista hengitettynä.

Liikenne höyryjä

Jätekaasut ovat kaasumaisia ​​jätetuotteita, jotka syntyvät prosessissa, kun nestemäinen hiilivetypolttoaine muutetaan energiaksi, jolla polttomoottori toimii polttamalla.

Bentseeni

Bentseeniä esiintyy pieninä määrinä bensiinissä. Väritön, läpinäkyvä, helposti liikkuva neste.

Heti kun täytät autosi säiliön bensiinillä, ensimmäinen aine, jonka kanssa joudut kosketuksiin ensimmäisen terveydelle vaarallisen kanssa, on bensiini, joka haihtuu säiliöstä. Mutta bentseeni on vaarallisin poltettaessa polttoainetta.

Bentseeni on yksi niistä aineista, jotka voivat aiheuttaa syöpää ihmisillä. Vaarallisen bentseenin ilma vähensi kuitenkin ratkaisevasti monta vuotta sitten kolmitie-katalysaattorin avulla.

Hieno pöly (kiinteät hiukkaset)

Tämä ilmansaaste on määrittelemätön aine. On parempi sanoa, että se on monimutkainen aineiden seos, joka voi vaihdella alkuperän, muodon ja kemiallisen koostumuksen perusteella.

Autoissa erittäin hienoa hioma-ainetta esiintyy kaikissa käyttömuodoissa, esimerkiksi kun renkaat ja jarrulevyt ovat kuluneet. Mutta suurin vaara on noki. Aiemmin vain dieselmoottorit kärsivät tästä epämiellyttävästä hetkestä. Hiukkassuodattimien asennuksen myötä tilanne on parantunut merkittävästi.

Nyt samanlainen ongelma on ilmennyt bensiinimalleissa, koska ne käyttävät yhä enemmän suoraa polttoaineen ruiskutusjärjestelmää, mikä johtaa jopa hienomman hiukkastuotteen sivutuotteeseen kuin dieselmoottorit.

Ongelman luonnetta tutkivien tiedemiesten mukaan vain 15% keuhkoihin kerääntyvästä hienosta pölystä on kuitenkin autojen tuottamaa; mikä tahansa ihmisen toiminta maataloudesta lasertulostimiin, tulisijoihin ja tietysti savukkeisiin voi olla vaarallinen ilmiö.

Suurkaupunkien asukkaiden terveys

Pakokaasujen todellinen kuormitus ihmiskehoon riippuu liikennemäärästä ja sääolosuhteista. Vilkkaalla kadulla asuvat altistuvat paljon enemmän typen oksideille tai hienolle pölylle.

Pakokaasut eivät ole yhtä vaarallisia kaikille asukkaille. Terveet ihmiset eivät käytännössä tunne "kaasuhyökkäystä", vaikka kuorman voimakkuus ei vähene tästä, mutta astmaatikon tai sydän- ja verisuonisairauksien terveys voi huonontua merkittävästi pakokaasujen vuoksi.

Hiilidioksidi (CO2)

Kaasu, joka on haitallista koko planeetan ilmastolle, syntyy väistämättä fossiilisten polttoaineiden, kuten dieselin tai bensiinin, poltosta. CO2 -osalta dieselmoottorit ovat hieman puhtaampia kuin bensiinimoottorit, koska ne käyttävät yleensä vähemmän polttoainetta.

CO2 on vaaraton ihmisille, mutta ei niin luonnolle. Kasvihuonekaasu CO2 aiheuttaa suurimman osan ilmaston lämpenemisestä. Saksan liittovaltion ympäristöministeriön mukaan hiilidioksidin osuus kasvihuonekaasupäästöistä oli 87,8 prosenttia vuonna 2015.

Vuodesta 1990 lähtien hiilidioksidipäästöt ovat vähentyneet lähes jatkuvasti, yhteensä 24,3 prosenttia. Tehokkaampien moottoreiden tuotannosta huolimatta moottoroinnin kasvu ja tavaraliikenteen kasvu kuitenkin neutraloivat tiedemiesten ja insinöörien yritykset vähentää vahinkoa. Tämän seurauksena hiilidioksidipäästöt ovat edelleen suuria.

Muuten: kaikki Saksan ajoneuvot ovat vastuussa ”vain” 18 prosentista hiilidioksidipäästöistä. Yli kaksi kertaa enemmän, 37 prosenttia, käytetään energiapäästöihin. Yhdysvalloissa tilanne on päinvastainen, missä vakavimmat vahingot luonnolle aiheutuvat autoista.

Hiilimonoksidi (Co, hiilimonoksidi)

Erittäin vaarallinen palamisen sivutuote. Hiilimonoksidi on väritön, hajuton ja mauton kaasu. Hiilen ja hapen yhdistelmä syntyy, kun hiiltä sisältäviä aineita poltetaan epätäydellisesti ja se on erittäin vaarallinen myrkky. Siksi autotallien ja maanalaisten pysäköintitilojen laadukas ilmanvaihto on välttämätöntä käyttäjien elämän kannalta.

Jopa pieni määrä hiilimonoksidia vahingoittaa kehoa, muutama minuutti huonosti tuuletetussa autotallissa auton ollessa käynnissä voi tappaa ihmisen. Ole erittäin varovainen! Älä lämmitä suljetuissa laatikoissa ja huoneissa, joissa ei ole tuuletusta!

Mutta kuinka vaarallinen on hiilimonoksidi ulkona? Baijerissa tehty koe osoitti, että vuonna 2016 mittausasemien keskiarvot olivat 0,9-2,4 mg / m 3, jotka olivat merkittävästi raja-arvojen alapuolella.

Otsoni

Maallikolle otsoni ei ole vaarallinen tai myrkyllinen kaasu. Todellisuudessa näin ei kuitenkaan ole.

Auringonvalolle altistuessaan hiilivedyt ja typpioksidi muuttuvat otsoniksi. Otsoni pääsee hengitysteiden kautta kehoon ja johtaa soluvaurioihin. Otsonin seuraukset, vaikutukset: paikallinen hengitysteiden tulehdus, yskä ja hengenahdistus. Pienillä määrillä otsonia ei ole ongelmia kehon solujen myöhemmässä palauttamisessa, mutta suurina pitoisuuksina tämä näennäisesti vaaraton kaasu voi tappaa terveen ihmisen. Ei ole turhaa, että Venäjällä tämä kaasu on luokiteltu korkeimpaan vaaraluokkaan.

Ilmastonmuutoksen myötä otsonipitoisuuksien riski kasvaa. Tutkijat uskovat, että otsonikuorman pitäisi nousta voimakkaasti vuoteen 2050 mennessä. Ongelman ratkaisemiseksi kuljetuksen päästöjä on vähennettävä merkittävästi. Lisäksi otsonin leviämiseen vaikuttavat monet tekijät, esimerkiksi maalien ja lakkojen liuottimet vaikuttavat aktiivisesti ongelmaan.

Rikkidioksidi (SO2)

Tämä epäpuhtaus syntyy, kun rikki poltetaan polttoaineissa. Se kuuluu klassisiin ilmakehän epäpuhtauksiin, jotka syntyvät palamisprosessista, voimalaitoksissa ja teollisuudessa. SO2 on yksi sudon epäpuhtauksien tärkeimmistä "ainesosista", jota kutsutaan myös "Lontoon savuksi".

Ilmakehässä rikkidioksidi käy läpi useita muutosprosesseja, jotka voivat tuottaa rikkihappoa, sulfiitteja ja sulfaatteja. SO2 vaikuttaa pääasiassa silmien ja ylähengitysteiden limakalvoihin. Ympäristön kannalta rikkidioksidi voi vahingoittaa kasveja ja aiheuttaa maaperän happamoitumista.

Typpioksidit (NOx)

Typpioksidit muodostuvat pääasiassa polttamisen aikana polttomoottoreissa. Diesel -ajoneuvoja pidetään tärkeimpänä lähteenä. Katalyyttien ja hiukkassuodattimien käyttöönotto kasvaa jatkuvasti, joten päästöt vähenevät merkittävästi, mutta tämä tapahtuu vasta tulevaisuudessa.

Tärkeimmät ajoneuvojen päästöjen lähteet ovat polttomoottori, polttoaineen haihtuminen polttoainesäiliön tuuletusjärjestelmän kautta ja runko: renkaan kitkan, tienpinnan, jarrupalan kulumisen ja metalliosien korroosion seurauksena muodostuu pieniä pölyhiukkasia moottorin päästöistä riippumatta. Katalyytin eroosio vapauttaa platinaa, palladiumia ja rodiumia, ja kytkimen vuorausten kuluminen vapauttaa myös myrkyllisiä aineita, kuten lyijyä, kuparia ja antimonia. Raja -arvot on myös asetettava näille ajoneuvojen toissijaisille päästöille.

Haitallisia aineita

Riisi. Pakokaasujen koostumus

Auton pakokaasujen koostumus sisältää monia aineita tai aineryhmiä. Pääosa pakokaasukomponenteista on normaalissa ilmassa olevia myrkyttömiä kaasuja. Kuten kuvassa näkyy, vain pieni osa pakokaasusta on haitallista ympäristölle ja ihmisten terveydelle. Tästä huolimatta pakokaasun myrkyllisten komponenttien pitoisuutta on edelleen vähennettävä. Vaikka nykyaikaiset autot päästävät nykyään erittäin puhtaita pakokaasuja (joissakin Euro-5-autojen osissa se on jopa puhtaampaa kuin imuilma), valtava määrä käytössä olevia ajoneuvoja, joita on pelkästään Saksassa noin 56 miljoonaa yksikköä, päästää merkittävästi määrä myrkyllisiä ja haitallisia aineita. Uutta tekniikkaa ja tiukempien pakokaasujen ympäristöystävällisyyttä koskevien vaatimusten käyttöönottoa kehotetaan korjaamaan tilanne.

Hiilimonoksidi (CO)

Hiilimonoksidi(hiilimonoksidi) CO on väritön ja hajuton kaasu. Se on myrkkyä hengityselimille, joka häiritsee keskushermoston ja sydän- ja verisuonijärjestelmän toimintaa. Ihmiskehossa se sitoo punasoluja ja aiheuttaa hapen nälkää, mikä lyhyessä ajassa johtaa tukehtumiskuolemaan. Jo 0,3 tilavuusprosentin ilmassa oleva hiilimonoksidi tappaa ihmisen hyvin lyhyessä ajassa. Vaikutus riippuu CO -pitoisuudesta ilmassa, inhalaation kestosta ja syvyydestä. Vain ympäristössä, jossa CO -pitoisuus on nolla, se voi erittyä kehosta keuhkojen kautta.

Hiilimonoksidia esiintyy aina hapen puutteessa ja epätäydellisessä palamisessa.

Hiilivedyt (CH)

Hiilivedyt päästetään ilmakehään palamattomana polttoaineena. Ne ärsyttävät limakalvoja ja hengityselimiä. Moottorin työnkulun edelleen optimointi on mahdollista vain parantamalla tuotantoteknologiaa ja syventämällä polttoprosessien tuntemusta.

Hiilivetyyhdisteitä esiintyy parafiinien, olefiinien, aromien, aldehydien (erityisesti formaldehydien) ja polysyklisten yhdisteiden muodossa. Yli 20 polysyklisen aromaattisen hiilivedyn karsinogeeniset ja mutageeniset ominaisuudet, jotka pienen kokonsa vuoksi kykenevät tunkeutumaan keuhkovesikkeleihin, on kokeellisesti osoitettu. Vaarallisimmat hiilivetyyhdisteet ovat bentseeni (C6H6), tolueeni (metyylibentseeni) ja ksyleeni (dimetyylibentseeni, yleinen kaava C6H4 (CH3) 2). Esimerkiksi bentseeni voi aiheuttaa muutoksia ihmisen verenkuvaan ja johtaa verisyöpään (leukemia).

Syynä hiilivetyjen päästöihin ilmakehään on aina epätäydellinen polttoaineen palaminen, hapen puute ja erittäin laiha seos - liian hidas polttoaineen palaminen.

Typpioksidit (NOx)

Korkeissa palamislämpötiloissa (yli 1100 ° C) ilmassa oleva reaktion inertti typpi aktivoituu ja reagoi palokammion vapaan hapen kanssa muodostaen oksideja. Ne ovat erittäin haitallisia ympäristölle: ne aiheuttavat savusumua, tuhoavat metsiä, aiheuttavat happosateita; myös typen oksidit ovat siirtymäaineita otsonin muodostamiseksi. Ne ovat myrkyllisiä verelle, ne aiheuttavat syöpää. Palamisprosessissa syntyy erilaisia ​​typpioksideja - NO, NO2, N2O, N2O5 - yleisellä nimikkeellä NOx. Yhdistettynä veteen syntyy typpihappoja (HNO3) ja typpihappoja (HNO2). Typpidioksidi (NO2) on punaruskea myrkyllinen kaasu, jolla on pistävä haju, joka ärsyttää hengityselimiä ja muodostaa yhdisteitä veren hemoglobiinin kanssa.

Tämä on kaikkein ongelmallisin kaikista typpioksideista, ja pitkällä aikavälillä siihen sovelletaan erillisiä sallitun pitoisuuden normeja. NO2: n osuuden typen oksidien kokonaispäästöistä tulisi tulevaisuudessa olla alle 20%. Vuodesta 2010 lähtien direktiivissä 1999 /30 / EY on asetettu NO2: n suurin sallittu pitoisuus 40 μg / m3. Tämän pitoisuusrajan noudattaminen asettaa erityisiä vaatimuksia suojaukselle haitallisilta päästöiltä.

Edullisimmat olosuhteet typpioksidien muodostumiselle ovat vähärasvaisen ilma-polttoaineseoksen korkea palamislämpötila. Pakokaasujen kierrätysjärjestelmät vähentävät typen oksidien osuutta ajoneuvon pakokaasussa.

Rikkioksidit (SOx)

Polttoaineessa olevasta rikistä muodostuu rikin oksideja. Palamisen aikana rikki reagoi hapen ja veden kanssa muodostaen rikin oksideja, rikki (H2SO4) ja rikki (H2SO3) happoja. Rikkioksidi on happosateiden pääasiallinen ainesosa ja metsien kuoleman syy. Se on vesiliukoinen, syövyttävä kaasu, jonka vaikutukset ihmiskehoon ilmenevät punoituksena, turvotuksena ja silmien ja ylempien hengitysteiden limakalvojen erityksen lisääntymisenä. Rikkidioksidi vaikuttaa nenänielun, keuhkoputkien ja silmien limakalvoihin. Yleisin rikkidioksidin "hyökkäyksen" paikka on keuhkoputket. Vaikea ärsyttävä vaikutus hengitysteihin johtuu rikkihapon muodostumisesta kosteassa ympäristössä. Rikkidioksidi SO2 ja rikkihappoaerosoli, jotka on suspendoitu hienoon pölyyn, joutuu hengitysteihin. Astmaatikot ja pienet lapset reagoivat herkimmin ilmassa olevaan rikkidioksidipitoisuuteen. Polttoaineen korkea rikkipitoisuus lyhentää vihreiden bensiinimoottoreiden katalysaattorin käyttöikää.

Rikkidioksidipäästöjä vähennetään rajoittamalla polttoaineen rikkipitoisuutta. Tavoitteena on rikkiton polttoaine.

Rikkivety (H2S)

Tämän kaasun vaikutuksen orgaaniseen elämään seuraukset eivät ole tieteelle vielä täysin selviä, mutta tiedetään, että se voi aiheuttaa vakavia myrkytyksiä ihmisille. Vaikeissa tapauksissa on olemassa tukehtumisvaara, tajunnan menetys ja keskushermoston halvaus. Kroonisessa myrkytyksessä havaitaan silmien ja hengitysteiden limakalvojen ärsytystä. Rikkivetyhaju tuntuu jopa silloin, kun se on ilmassa väkevöity 0,025 ml / m3.

Pakokaasujen rikkivetyä syntyy tietyissä olosuhteissa ja katalyytin läsnäolosta huolimatta, ja se riippuu polttoaineen rikkipitoisuudesta.

Ammoniakki (NH3)

Ammoniakin hengittäminen aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä, yskää, hengenahdistusta ja tukehtumista. Lisäksi ammoniakki aiheuttaa ihon punoituksen tulehdusta. Suora ammoniakkimyrkytys on harvinaista, koska jopa suuret määrät ammoniakkia muuttuvat nopeasti ureaksi. Kun suuria määriä ammoniakkia hengitetään suoraan sisään, keuhkojen toiminta heikkenee usein vuosia. Tämä kaasu on erityisen vaarallista silmille. Silmien voimakas altistuminen ammoniakille voi aiheuttaa sarveiskalvon sameuden ja sokeuden.

Tietyissä olosuhteissa katalyyttiin voi muodostua jopa ammoniakkia. Samaan aikaan ammoniakki näyttää olevan käyttökelpoinen pelkistimenä SCR -katalyytteihin.

Noke ja hiukkaset

Noki on puhdasta hiiltä ja ei -toivottu tuote hiilivetyjen epätäydellisestä palamisesta. Noen muodostumisen syy on hapen puute palamisen aikana tai palamiskaasujen ennenaikainen jäähtyminen. Nokihiukkasiin liittyy usein palamatonta polttoainetta ja moottoriöljyn jäännöksiä sekä vettä, moottorin kulumista, sulfaatteja ja tuhkaa. Hiukkaset vaihtelevat suuresti muodoltaan ja kooltaan.

Pöytä. Hiukkasten luokittelu

Taulukko osoittaa hiukkasten luokituksen ja koon. Useimmiten moottorin käydessä muodostuu hiukkasia, joiden halkaisija on noin 100 nanometriä (0,0000001 m tai 0,1 μm); tällaiset hiukkaset voivat luonnollisesti päästä ihmisen keuhkoihin. Kun nokihiukkaset agglutinoituvat (tarttuvat yhteen) keskenään ja muiden komponenttien kanssa, hiukkasten massa, määrä ja jakautuminen voivat muuttua merkittävästi. Hiukkasten pääkomponentit on esitetty kuvassa.

Riisi. Hiukkasten pääkomponentit

Sumuisen rakenteensa ansiosta nokihiukkaset voivat kerätä sekä orgaanisia että epäorgaanisia aineita, jotka muodostuvat polttoaineen palamisen aikana moottorin sylintereissä. Tämän seurauksena nokihiukkasten massa voi kolminkertaistua. Nämä eivät ole enää yksittäisiä hiukkasia, vaan säännöllisen muotoiset agglomeraatit, jotka muodostuvat molekyylisen vetovoiman seurauksena. Tällaisten agglomeraattien koko voi olla jopa 1 μm. Nokin ja muiden hiukkasten päästöt ovat erityisen aktiivisia dieselpolttoaineen palamisen aikana. Näitä päästöjä pidetään syöpää aiheuttavina. Vaaralliset nanohiukkaset edustavat määrällisesti suurta osaa hiukkasista, mutta vain pienen painoprosentin. Tästä syystä ehdotetaan, että pakokaasussa olevien hiukkasten määrää ei rajoiteta massalla vaan määrällä ja jakautumisella. Tulevaisuudessa hiukkasten koon ja jakauman välillä on ero.

Riisi. Hiukkasten koostumus

Bensiinimoottoreiden hiukkaspäästöt ovat kaksi tai kolme suuruusluokkaa pienemmät kuin dieselmoottoreiden. Näitä hiukkasia löytyy kuitenkin jopa supakokaasusta. Tämän vuoksi ehdotetaan hiukkasten rajoittamista ajoneuvojen pakokaasuissa. Sublimaatio on aineen suora siirtyminen kiinteästä aineesta kaasumaiseen tilaan ja päinvastoin. Sublimaatti on kiinteä kaasun saostuma jäähtyessään.

Hieno pöly

Polttomoottoreiden käytön aikana muodostuu erityisesti pieniä hiukkasia - pölyä. Se koostuu pääasiassa polysyklisten hiilivetyjen, raskasmetallien ja rikkiyhdisteiden hiukkasista. Osa pölyfraktioista pystyy tunkeutumaan keuhkoihin, kun taas muut fraktiot eivät tunkeudu keuhkoihin. Yli 7 mikronin fraktiot ovat vähemmän vaarallisia, koska ne suodatetaan pois ihmiskehon omasta suodatusjärjestelmästä.

Eri prosenttiosuus pienempiä fraktioita (alle 7 mikronia) tunkeutuu keuhkoputkiin ja keuhkovesikkeleihin (alveoleihin) aiheuttaen paikallista ärsytystä. Keuhkovesikkelien alueella liukoiset komponentit pääsevät verenkiertoon. Kehon oma suodatusjärjestelmä ei kestä kaikkia hienojakoisia pölyjakeita. Ilmakehän pölysaasteita kutsutaan myös aerosoleiksi. Ne voivat olla kiinteässä tai nestemäisessä tilassa, ja niiden koosta riippuen niillä voi olla erilainen olemassaoloaika. Liikkuessaan pienimmät hiukkaset voivat yhdistyä suuremmiksi hiukkasiksi, joiden olemassaolokausi ilmakehässä on suhteellisen vakaa. Hiukkasilla, joiden halkaisija on 0,1 µm - 1 µm, on yleensä tällaisia ​​ominaisuuksia.

Arvioitaessa auton moottorin käytön seurauksena syntyvää hienoa pölyä on tarpeen erottaa tämä pöly luonnollisesta pölystä: siitepöly, tiepöly, hiekka ja monet muut aineet. Hienon pölyn lähteitä kaupungeissa, kuten jarrupalan ja renkaiden kulumista, ei voida aliarvioida. Dieselpakokaasu ei siis ole ainoa ”pölyn lähde” ilmakehässä.

Sininen ja valkoinen savu

Sininen savu tapahtuu dieselmoottorin käytön aikana alle 180 ° C: n lämpötiloissa pienimpien tiivistyvien öljypisaroiden vuoksi. Yli 180 ° C lämpötiloissa nämä pisarat haihtuvat. Polttoaineen palamattomat hiilivetykomponentit osallistuvat sinisen savun muodostumiseen lämpötiloissa 70 ° C - 100 ° C. Suuri määrä sinistä savua osoittaa sylinteri-mäntäryhmän, tankojen ja venttiilinohjainten suuren kulumisen. Polttoaineen toimituksen aloittaminen liian myöhään voi myös aiheuttaa sinistä savua.

Valkoinen savu koostuu vesihöyrystä, joka syntyy polttoaineen palamisen aikana ja joka havaitaan alle 70 ° C: n lämpötiloissa. Erityisen ominaista on valkoisen savun esiintyminen kammiota edeltävissä ja pyörrekammioisissa dieselmoottoreissa kylmäkäynnistyksen jälkeen. Palamattomat hiilivetykomponentit ja kondensaatit ovat myös vastuussa valkoisesta savusta.

Hiilidioksidi (CO2)

Hiilidioksidi on väritön, palamaton, hapan makuinen kaasu. Sitä kutsutaan joskus virheellisesti hiilihapoksi. CO2: n tiheys on noin 1,5 kertaa ilman tiheys. Hiilidioksidi on osa ihmisen uloshengittämää ilmaa (3-4%) Hengittäessään ilmaa, joka sisältää 4-6%CO2, henkilö saa päänsärkyä, tinnitusta ja sydämentykytystä, ja korkeammilla CO2-pitoisuuksilla (8-10%) ovat tukehtumishäiriöitä, tajunnan menetys ja hengityspysähdys. Yli 12%: n pitoisuudella kuolee hapen nälkään. Esimerkiksi palava kynttilä sammuu, kun hiilidioksidipitoisuus on 8-10 tilavuusprosenttia. Vaikka hiilidioksidi on tukehduttava, sitä ei pidetä myrkyllisenä moottorin pakokaasun osana. Ongelmana on, että hiilidioksidi, kuten kuvassa näkyy, edistää merkittävästi maailmanlaajuista kasvihuoneilmiötä.

Riisi. Kaasujen osuus kasvihuoneilmiössä

Yhdessä sen kanssa metaani, typpioksidi (naurava kaasu, dityppioksidi), fluorihiilivedyt ja rikkiheksafluoridi edistävät kasvihuoneilmiön kehittymistä. Hiilidioksidi, vesihöyry ja mikrokaasut vaikuttavat maapallon säteilytasapainoon. Kaasut päästävät näkyvän valon läpi, mutta imevät maan pinnalta heijastuneen lämmön. Ilman tätä lämmönpidätyskykyä maapallon keskilämpötila olisi noin -15 ° C.

Tätä kutsutaan luonnolliseksi kasvihuoneilmiöksi. Kun mikrokaasujen pitoisuus ilmakehässä kasvaa, absorboidun lämpösäteilyn osuus kasvaa ja syntyy lisää kasvihuoneilmiötä. Asiantuntijoiden mukaan vuoteen 2050 mennessä maan keskilämpötila nousee + 4 ° C. Tämä voi johtaa merenpinnan nousuun yli 30 cm, minkä seurauksena vuorijäätiköt ja napajäätiköt alkavat sulaa, merivirtojen (mukaan lukien Gulf Stream) suunta muuttuu, ilmavirrat muuttuvat, ja meret tulvivat suuria maa -alueita. Siihen voivat johtaa ihmisen toiminnan aiheuttamat kasvihuonekaasut.

Antropogeeniset hiilidioksidipäästöt ovat yhteensä 27,5 miljardia tonnia vuodessa. Samaan aikaan Saksa on yksi suurimmista hiilidioksidin lähteistä maailmassa. Energiaan liittyvät hiilidioksidipäästöt ovat keskimäärin noin miljardi tonnia vuodessa. Tämä on noin 5% maailman kaikista hiilidioksidipäästöistä. Saksan keskimääräinen 3 -henkinen perhe tuottaa 32,1 tonnia hiilidioksidia vuodessa. CO2 -päästöjä voidaan vähentää vain vähentämällä energian ja polttoaineen kulutusta. Niin kauan kuin energiaa tuotetaan polttamalla fossiilisia kantajia, ongelma liiallisen hiilidioksidimäärän muodostumisesta jatkuu. Siksi vaihtoehtoisten energialähteiden etsiminen on pikaisesti tarpeen. Autoteollisuus tekee kovasti töitä tämän ongelman ratkaisemiseksi. Kasvihuoneilmiön torjuminen on kuitenkin mahdollista vain maailmanlaajuisesti. Vaikka EU: ssa edistytään merkittävästi hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä, muissa maissa päinvastoin päästöt voivat kasvaa merkittävästi tulevina vuosina. Yhdysvallat johtaa merkittävästi kasvihuonekaasujen tuotannossa sekä absoluuttisesti että henkeä kohti laskettuna. Heidän osuutensa vain 4,6% maailman väestöstä tuottaa 24% maailman hiilidioksidipäästöistä. Tämä on noin kaksi kertaa enemmän kuin Kiinassa, jossa on 20,6% maailman väestöstä. 130 miljoonaa autoa Yhdysvalloissa (alle 20% planeetan autojen kokonaismäärästä) tuottaa yhtä paljon hiilidioksidia kuin Japanin koko teollisuus - maailman neljänneksi suurin CO2 -päästöjen maa.

Ilman lisätoimenpiteitä ilmaston suojelemiseksi maailmanlaajuiset hiilidioksidipäästöt kasvavat 39% vuoteen 2020 mennessä (vuoteen 2004 verrattuna) ja ovat 32,4 miljardia tonnia vuodessa. Hiilidioksidipäästöt Yhdysvalloissa kasvavat seuraavien 15 vuoden aikana 13% ja ylittävät 6 miljardia tonnia.Kiinassa hiilidioksidipäästöjen odotetaan kasvavan 58%, 5,99 miljardiin tonniin ja Intiassa - 107% , 2,29 miljardiin m. EU -maissa päinvastoin kasvu on vain noin prosentin.

Bensiini koostuu pääasiassa hiili- ja happimolekyyleistä. Kun bensiini palaa moottorin sylintereissä, hiili yhdistyy ilman hapen kanssa, jolloin muodostuu hiilidioksidia (hiilidioksidi CO2), vety ja happi muodostavat vettä (H2O).

1 litrasta bensiiniä saadaan noin 0,9 litraa vettä, joka ei yleensä näy, koska se poistuu pakojärjestelmästä höyryn muodossa, joka muuttuu korkean lämpötilan vaikutuksesta. Vasta kun moottori on kylmä, etenkin kylmänä vuodenaikana, näkyvät kondensoituneen veden muodostamat pakokaasujen valkoiset pilvet.
Nämä palamistuotteet muodostuvat, kun ilma ja polttoaine sekoitetaan optimaalisessa suhteessa (14,7: 1). Valitettavasti tätä suhdetta ei kuitenkaan aina ylläpidetä, ja siksi pakokaasuissa on haitallisia aineita.

Fiesta on varustettu kontrolloidulla kolmisuuntaisella katalysaattorilla, dieselmoottori on varustettu hapetuskatalysaattorilla

Kaikki autot ovat poikkeuksetta varustettu ohjattavalla kolmisuuntaisella katalysaattorilla, autot, joissa on dieselmoottori Endura-DE-hapettava katalysaattori. Ohjattu katalysaattori vähentää hiilioksidit noin 85%, hiilivedyt 80%ja typpioksidit 70%.

Hapettavat katalysaattorit eivät vaikuta typpioksidien pitoisuuteen. Kilometrien kasvaessa katalysaattorin hyötysuhde heikkenee. Nimitys "kontrolloitu" tarkoittaa, että kun moottori on käynnissä, pakokaasujen koostumusta seurataan jatkuvasti happipitoisuusanturin avulla ja haitallisten aineiden pitoisuus kaasuissa alennetaan lainsäädännön vaatimuksiin.

Happipitoisuusanturitoiminto (lambda -anturi)

Fiestan happipitoisuusanturi (HO2S) on asennettu katalysaattorin eteen pakoputkessa ( riisi. 11.4) ja toimii galvaanisen kennon periaatteella, jossa on kiinteä elektrolyytti keraamisen materiaalin muodossa, joka on valmistettu zirkoniumdioksidista ja yttriumoksidista. Anturin keraaminen materiaali altistuu ulkopuolelta pakokaasuille, sen sisäpinta on liitetty ympäröivään ilmaan.

Anturin normaaliin käyttötilaan saattamiseen kuluvan ajan lyhentämiseksi se on varustettu sähkölämmityksellä. Pakokaasun ja ympäröivän ilman happipitoisuuden eron vuoksi anturissa syntyy potentiaaliero, joka kasvaa suuresti tietyllä pakokaasun jäännöshapipitoisuudella.

Tämä jännitteen nousu tapahtuu juuri silloin, kun polttoaineen ja ilman suhde on l = 1. Hapen puutteen vuoksi (l<1), т.е. при богатой топливовоздушной смеси, напряжение составляет 0,9–1,1 В. При бедной смеси (l>1) jännite laskee 0,1 V.

Happipitoisuusanturin signaali välitetään polttoaineen ruiskutusjärjestelmän ohjausyksikköön. Yksikkö rikastuttaa tai tyhjentää ilma-polttoaineseoksen pitääkseen polttoaineen ja ilman suhteen mahdollisimman lähellä optimaalista l = 1.

Katalysaattorin työalue

Katalysaattorin hyötysuhde riippuu käyttölämpötilasta. Neutralointilaite alkaa toimia noin 300 ° C: n lämpötilassa, joka saavutetaan 25–30 sekunnin liikkeen jälkeen. Käyttölämpötilat alueella 400-800 ° C tarjoavat optimaaliset olosuhteet katalysaattorin maksimaalisen tehokkuuden ja pitkän käyttöiän saavuttamiseksi.

Keraaminen katalysaattori on herkkä erittäin korkeille lämpötiloille. Jos sen lämpötila ylittää 900 ° C, alkaa intensiivinen ikääntyminen, ja yli 1200 ° C lämpötiloissa sen suorituskyky on täysin häiriintynyt.

Aktiivinen kerros koostuu metalleista, jotka ovat herkkiä polttoaineen lyijypitoisuudelle ja joiden kerrostumisen jälkeen katalyyttisen kerroksen aktiivisuus vähenee nopeasti. Siksi katalysaattoreilla varustettuja moottoreita saa käyttää vain lyijyttömällä bensiinillä.

Katalysaattorissa on huokoinen keraaminen pohja, joka on päällystetty jalometalleilla - platinalla ja rodiumilla ja suljettu ruostumattomasta teräksestä. Teräsverkkoon sijoitettu keraaminen pohja lävistää suuren määrän rinnakkaisia ​​kanavia. Kanavaseinille levitetään välikerros katalysaattorin aktiivisen pinnan lisäämiseksi ( riisi. 11.5).

Katalysaattori sisältää 2-3 g jalometalleja, joissa platina edistää hapettumista ja rodium vähentää typen oksideja.

Katalysaattori neutraloi haitalliset aineet, kuten hiilimonoksidin, hiilivedyt ja typpioksidit (siksi sitä kutsutaan kolmitie katalysaattoriksi).

KÄYTÄNNÖN NEUVOJA

Katalysaattorilla varustettujen ajoneuvojen käyttö
Jos Fiesta ei käynnisty akun tyhjenemisen vuoksi, älä yritä käynnistää moottoria työntämällä tai vetämällä ajoneuvoa. Paljon palamatonta polttoainetta pääsee katalysaattoriin, mikä tekee siitä lopulta käyttökelvottoman.

Jos sytytysvirhe tai sytytysvirhe ilmenee, tarkista sytytysjärjestelmä välittömästi ja vältä suuria moottorin nopeuksia ajaessasi pidemmälle.
Sulje katalysaattori huolellisesti ennen suojatiivisteen levittämistä alustalle, muuten seurauksena voi olla tulipalo.

Tarkista aina lämpösuojat aina, kun ajoneuvo nostetaan.
Vuoto pakojärjestelmässä (palanut tiiviste, korkean lämpötilan halkeama jne.) Happipitoisuusanturin edessä johtaa virheellisiin mittaustuloksiin (korkea happipitoisuus). Siksi ECM rikastuttaa seosta, mikä lisää polttoaineenkulutusta ja katalysaattorin ennenaikaista kulumista.

TEKNINEN SANASTO

Pakokaasujen koostumus
Hiilimonoksidi (hiilimonoksidi - CO).
Mitä rikkaampi ilma-polttoaineseos, sitä enemmän syntyy hiilimonoksidia. Ruiskutetun polttoaineen määrän tarkka ohjaus, oikea sytytysaika ja seoksen tasainen jakautuminen palokammioon vähentävät pakokaasujen hiilimonoksidipitoisuutta.

Älä koskaan mittaa hiilimonoksidia sisätiloissa, koska hiilimonoksidi on myrkyllistä ja pienetkin pitoisuudet sisätiloissa voivat olla hengenvaarallisia. Ilmassa hiilimonoksidi yhdistyy suhteellisen nopeasti hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia. Huolimatta siitä, että hiilidioksidi ei ole myrkyllistä, se osallistuu "kasvihuoneilmiön" muodostumiseen.

Hiilivedyt (CH).

Hiilivetyyhdisteet yhdistetään yhteen ryhmään. CH -pitoisuus riippuu moottorin rakenteesta (kiinteä arvo). Liian rikas tai liian laiha ilma-polttoaineseos lisää myös pakokaasun CH-pitoisuutta. Jotkut ovat turvallisia, kun taas toiset voivat aiheuttaa syöpää. Kaikki hiilivetyyhdisteet yhdessä typen oksidien (NOx) kanssa muodostavat savua (tuskin liukenevia sumuisia pakokaasupilviä).

Typpioksidit (NOx tai NO) -
muodostuvat pääasiassa sen vuoksi, että polttokammioon tulevassa ilmassa on typpeä (yli 3/4). Niiden pitoisuus on erityisen korkea moottorimalleissa, joissa polttoaineenkulutus on pieni ja pakokaasujen CO- ja CH -pitoisuus alhainen. Näille moottoreille on ominaista korkea palamislämpötila ja laiha ilma / polttoaineseos. Suurina pitoisuuksina typen oksidit voivat vahingoittaa hengityselimiä. Yhdistettynä veteen muodostuu happosade.

Hiilidioksidi (CO2).

Muodostuu hiiltä sisältävän polttoaineen palamisen yhteydessä yhdistettynä ilmakehän hapen kanssa. Hiilidioksidi vähentää maapallon otsonikerroksen hyödyllisiä vaikutuksia, jotka suojaavat auringon haitalliselta ultraviolettisäteilyltä.

Dieselmoottoreiden pakokaasuissa olevat myrkylliset aineet.
Dieselmoottorin käytön aikana muodostuu pieni määrä CO ja CH. Korkeamman puristuksen ansiosta dieselmoottori päästää vähemmän typen oksideja. Mutta dieselmoottorille on ominaista muut haitalliset aineet palamistuotteissa. Esimerkiksi noki on tyypillinen dieselpakokaasujen ainesosa. Noki koostuu palamattomista hiileistä ja tuhkasta.

Noen hiukkasista, jos niitä hengitetään, tulee syövän aiheuttaja. Rikkidioksidia (SO2) muodostuu myös rikin läsnä ollessa, pääasiassa dieselpolttoaineessa. Edistää rikki- tai rikkihapon esiintymistä sateessa (happosade). Diesel -ajoneuvot aiheuttavat 3% happojen saostuksesta.

Hiilidioksidia syntyy polttamalla dieselpolttoainetta vain suurempina pitoisuuksina.