ไอเสีย (หรือก๊าซไอเสีย) - แหล่งที่มาหลักของสารพิษในเครื่องยนต์ สันดาปภายใน- นี่คือส่วนผสมที่ต่างกันของสารก๊าซต่าง ๆ ที่มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพต่าง ๆ ประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ของเชื้อเพลิงการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และไม่สมบูรณ์ อากาศส่วนเกิน ละอองลอย และสิ่งสกปรกขนาดเล็กต่าง ๆ (ทั้งในรูปของก๊าซและในรูปของอนุภาคของเหลวและของแข็ง) ที่มาจาก กระบอกสูบเครื่องยนต์เข้าสู่ระบบการสำเร็จการศึกษา ในองค์ประกอบของพวกมันมีสารประมาณ 300 ชนิดซึ่งส่วนใหญ่เป็นพิษ

ส่วนประกอบที่เป็นพิษที่ได้รับการควบคุมหลัก ก๊าซไอเสียเครื่องยนต์คือออกไซด์ของคาร์บอน ไนโตรเจน และไฮโดรคาร์บอน นอกจากนี้ ไฮโดรคาร์บอนที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัว อัลดีไฮด์ สารก่อมะเร็ง เขม่าควัน และส่วนประกอบอื่น ๆ จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศพร้อมกับก๊าซไอเสีย องค์ประกอบตัวอย่าง

องค์ประกอบของไอเสีย

ส่วนประกอบของไอเสีย	เนื้อหาตามปริมาตร %		ความเป็นพิษ
	เครื่องยนต์
	น้ำมัน	ดีเซล
ไนโตรเจน	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	เลขที่
ออกซิเจน	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	เลขที่
ไอน้ำ	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	เลขที่
คาร์บอนไดออกไซด์	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	เลขที่
คาร์บอนมอนอกไซด์	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	ใช่
ไฮโดรคาร์บอนไม่ก่อมะเร็ง	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	ใช่
อัลดีไฮด์	0 - 0,2	0,001 - 0,009	ใช่
ซัลเฟอร์ออกไซด์	0 - 0,002	0 - 0,03	ใช่
เขม่า กรัม/ลบ.ม	0 - 0,04	0,01 - 1,1	ใช่
เบนโซไพรีน มก./ลบ.ม	0,01 - 0,02	มากถึง 0.01	ใช่

เมื่อเครื่องยนต์ทำงานด้วยน้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่ว ตะกั่วจะอยู่ในก๊าซไอเสีย และเขม่าจะมีอยู่ในเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันดีเซล

คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO - คาร์บอนมอนอกไซด์)

ก๊าซพิษโปร่งใส ไม่มีกลิ่น เบากว่าอากาศเล็กน้อย ละลายน้ำได้ไม่ดี คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งเผาไหม้ในอากาศด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินเพื่อสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) ในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ CO เกิดขึ้นเนื่องจากการทำให้เป็นอะตอมของเชื้อเพลิงไม่ดี อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเปลวไฟเย็น ในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยขาดออกซิเจน และยังเกิดจากการแยกตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง . ในระหว่างการเผาไหม้ภายหลังการจุดระเบิด (หลังจากด้านบน ศูนย์ตายในจังหวะการขยายตัว) การเผาไหม้ของคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นไปได้ในที่ที่มีออกซิเจนพร้อมกับการก่อตัวของไดออกไซด์ ในขณะเดียวกัน กระบวนการเผาไหม้ CO ยังคงดำเนินต่อไปในท่อไอเสีย ควรสังเกตว่าในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลความเข้มข้นของ CO ในไอเสียจะต่ำ (ประมาณ 0.1 - 0.2%) ดังนั้นตามกฎแล้วความเข้มข้นของ CO จะถูกกำหนดสำหรับ เครื่องยนต์เบนซิน.

ไนโตรเจนออกไซด์ (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5 ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า NOx)

ไนโตรเจนออกไซด์เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่เป็นพิษที่สุดของก๊าซไอเสีย ภายใต้สภาวะบรรยากาศปกติ ไนโตรเจนเป็นก๊าซเฉื่อยสูง ที่ความดันสูงและโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิ ไนโตรเจนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างแข็งขัน ในก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ มากกว่า 90% ของปริมาณ NOx ทั้งหมดคือไนตริกออกไซด์ NO ซึ่งออกซิไดซ์เป็นไดออกไซด์ (NO2) ได้ง่ายแม้ในระบบไอเสียและในบรรยากาศ ไนโตรเจนออกไซด์ทำให้เยื่อเมือกของตา จมูกระคายเคือง และทำลายปอดของมนุษย์ เนื่องจากเมื่อเคลื่อนที่ผ่านทางเดินหายใจ พวกมันจะทำปฏิกิริยากับความชื้นของทางเดินหายใจส่วนบน ก่อตัวเป็นกรดไนตริกและไนตรัส ตามกฎแล้วพิษของร่างกายมนุษย์ด้วย NOx จะไม่ปรากฏขึ้นทันที แต่จะค่อยๆ และไม่มีสารที่ทำให้เป็นกลาง

ไนตรัสออกไซด์ (N2O เฮมิออกไซด์ แก๊สหัวเราะ) เป็นแก๊สที่มีกลิ่นหอมและละลายได้ดีในน้ำ มีผลเสพติด

NO2 (ไดออกไซด์) เป็นของเหลวสีเหลืองอ่อนที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของหมอกควัน ไนโตรเจนไดออกไซด์ถูกใช้เป็นตัวออกซิไดซ์ในเชื้อเพลิงจรวด เป็นที่เชื่อกันว่าสำหรับร่างกายมนุษย์ ไนโตรเจนออกไซด์มีอันตรายมากกว่า CO ประมาณ 10 เท่า และเมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงทุติยภูมิ 40 เท่า ไนโตรเจนออกไซด์เป็นอันตรายต่อใบพืช เป็นที่ทราบกันดีว่าผลกระทบที่เป็นพิษโดยตรงต่อพืชจะแสดงออกมาเมื่อความเข้มข้นของ NOx ในอากาศอยู่ในช่วง 0.5 - 6.0 มก./ลบ.ม. กรดไนตริกมีฤทธิ์กัดกร่อนเหล็กกล้าคาร์บอนสูง อุณหภูมิในห้องเผาไหม้มีผลอย่างมากต่อการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 2,500 เป็น 2,700 K อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2.6 เท่าและเมื่อลดลงจาก 2,500 เป็น 2300 K ก็จะลดลง 8 เท่านั่นคือ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความเข้มข้นของ NOx ก็ยิ่งสูงขึ้น การฉีดเชื้อเพลิงในช่วงต้นหรือ แรงกดดันสูงการบีบอัดในห้องเผาไหม้ยังก่อให้เกิด NOx ยิ่งความเข้มข้นของออกซิเจนสูงเท่าใด ความเข้มข้นของไนโตรเจนออกไซด์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ไฮโดรคาร์บอน (CnHm อีเทน มีเทน เอทิลีน เบนซิน โพรเพน อะเซทิลีน ฯลฯ)

ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่โมเลกุลสร้างขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้นซึ่งเป็นสารพิษ ก๊าซไอเสียประกอบด้วย CHs ที่แตกต่างกันมากกว่า 200 ชนิด ซึ่งแบ่งออกเป็นอะลิฟาติก (โซ่เปิดหรือโซ่ปิด) และก๊าซที่มีเบนซินหรือวงแหวนอะโรมาติก อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอมตั้งแต่หนึ่งรอบขึ้นไปเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยวหรือพันธะคู่ (เบนซีน แนพทาลีน แอนทราซีน ฯลฯ) พวกเขามีกลิ่นหอม การปรากฏตัวของ CH ในไอเสียของเครื่องยนต์อธิบายได้จากความจริงที่ว่าส่วนผสมในห้องเผาไหม้นั้นต่างกันดังนั้นที่ผนังในโซนที่มีการเสริมแต่งมากเกินไปเปลวไฟจะดับลงและปฏิกิริยาลูกโซ่จะแตก สารประกอบทางเคมี, มี กลิ่นเหม็น. CH เป็นสาเหตุของโรคเรื้อรังหลายชนิด ไอระเหยของน้ำมันเบนซินซึ่งเป็นสารไฮโดรคาร์บอนก็เป็นพิษเช่นกัน ความเข้มข้นของไอน้ำมันเบนซินเฉลี่ยต่อวันที่อนุญาตคือ 1.5 มก./ลบ.ม. เนื้อหาของ CH ในไอเสียจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการควบคุมปริมาณ เมื่อเครื่องยนต์ทำงานในโหมดบังคับเดินเบา (PHX เช่น ระหว่างการเบรกด้วยเครื่องยนต์) เมื่อเครื่องยนต์ทำงานในโหมดเหล่านี้ กระบวนการสร้างส่วนผสม (การผสมของประจุอากาศกับเชื้อเพลิง) จะแย่ลง อัตราการเผาไหม้ลดลง การจุดระเบิดแย่ลง และเป็นผลให้เกิดการติดไฟผิดพลาดบ่อยครั้ง การปล่อย CH เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ใกล้กับผนังเย็นหากจนกว่าจะสิ้นสุดการเผาไหม้มีสถานที่ที่มีการขาดอากาศในท้องถิ่นที่รุนแรงการทำให้เป็นละอองของเชื้อเพลิงไม่เพียงพอโดยมีประจุอากาศหมุนวนไม่ดีและอุณหภูมิต่ำ (เช่น เดินเบา) . ไฮโดรคาร์บอนก่อตัวขึ้นในบริเวณที่มีการอุดมมากเกินไปซึ่งออกซิเจนเข้าถึงได้จำกัด เช่นเดียวกับใกล้กับผนังห้องเผาไหม้ที่ค่อนข้างเย็น พวกเขามีบทบาทอย่างแข็งขันในการก่อตัวของสิ่งมีชีวิต สารออกฤทธิ์ทำให้ระคายเคืองต่อตา คอ จมูก และทำให้เกิดโรคได้ และทำอันตรายต่อพืชและสัตว์

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีผลกดระบบประสาทส่วนกลาง ทำให้เกิดโรคเรื้อรังได้ และ CH อะโรมาติกบางชนิดมีพิษ ไฮโดรคาร์บอน (โอเลฟินส์) และไนโตรเจนออกไซด์ ภายใต้สภาวะทางอุตุนิยมวิทยาบางอย่าง มีส่วนทำให้เกิดหมอกควัน

ควันไอเสีย

หมอกควัน (หมอกควันจากควันและหมอก - หมอก) เป็นหมอกพิษที่ก่อตัวขึ้นในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศที่ปนเปื้อนด้วยสารอันตรายจากโรงงานอุตสาหกรรม ก๊าซไอเสียจากยานพาหนะ และสถานที่ผลิตความร้อนภายใต้สภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย เป็นละอองที่ประกอบด้วยควัน หมอก ฝุ่นละออง เขม่า ละอองของเหลว (ในบรรยากาศที่มีความชื้น) เกิดขึ้นในบรรยากาศของเมืองอุตสาหกรรมภายใต้สภาวะทางอุตุนิยมวิทยาบางประการ ก๊าซที่เป็นอันตรายที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันและก่อตัวเป็นก๊าซใหม่ รวมทั้งสารประกอบที่เป็นพิษ ในขณะเดียวกัน ปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเดชัน การรีดักชัน โพลิเมอไรเซชัน การควบแน่น การเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ผลจากกระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ซับซ้อนซึ่งกระตุ้นโดยรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ สารออกซิไดซ์โฟโตออกซิแดนท์ (ตัวออกซิไดซ์) เกิดจากไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน อัลดีไฮด์ และสารอื่นๆ

ความเข้มข้นต่ำของ NO2 สามารถสร้างอะตอมออกซิเจนจำนวนมาก ซึ่งจะสร้างโอโซนและทำปฏิกิริยาอีกครั้งกับมลพิษทางอากาศ การปรากฏตัวของฟอร์มาลดีไฮด์ อัลดีไฮด์ที่สูงขึ้น และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศก็มีส่วนช่วยในการก่อตัวของสารประกอบเปอร์ออกไซด์ร่วมกับโอโซน ผลิตภัณฑ์ที่แตกตัวทำปฏิกิริยากับโอเลฟินส์ ก่อตัวเป็นสารประกอบไฮโดรเปอร์ออกไซด์ที่เป็นพิษ เมื่อความเข้มข้นมากกว่า 0.2 มก./ลบ.ม. ไอน้ำจะควบแน่นในรูปของละอองหมอกเล็กๆ ที่มีคุณสมบัติเป็นพิษ จำนวนของพวกเขาขึ้นอยู่กับฤดูกาลของปี ช่วงเวลาของวัน และปัจจัยอื่นๆ ในสภาพอากาศที่ร้อนและแห้ง หมอกควันจะสังเกตเห็นได้ในรูปของม่านสีเหลือง (ไนโตรเจนไดออกไซด์ NO2 อยู่ในอากาศเป็นสีในรูปของของเหลวสีเหลือง) หมอกควันทำให้เยื่อเมือกระคายเคือง โดยเฉพาะดวงตา และอาจทำให้เกิดอาการปวดหัว บวม ตกเลือด และเกิดโรคระบบทางเดินหายใจแทรกซ้อนได้ ทำให้ทัศนวิสัยบนท้องถนนแย่ลง ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุบนท้องถนนเพิ่มขึ้น อันตรายจากหมอกควันต่อชีวิตมนุษย์เป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หมอกควันในลอนดอนในปี 1952 เรียกว่าหายนะ เนื่องจากผู้คนประมาณ 4,000 คนเสียชีวิตจากหมอกควันใน 4 วัน การปรากฏตัวของคลอไรด์ ไนโตรเจน สารประกอบกำมะถัน และหยดน้ำในชั้นบรรยากาศก่อให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบที่เป็นพิษรุนแรงและไอของกรด ซึ่งส่งผลเสียต่อพืชและโครงสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอนุสรณ์สถานทางประวัติศาสตร์ที่ทำจากหินปูน ลักษณะของหมอกควันนั้นแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในนิวยอร์ก การก่อตัวของหมอกควันเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของสารประกอบฟลูออไรด์และคลอไรด์กับหยดน้ำ ในลอนดอน การปรากฏตัวของควันของกรดกำมะถันและกำมะถัน; ในลอสแองเจลิส (แคลิฟอร์เนียหรือหมอกควันโฟโตเคมีคอล) การปรากฏตัวของไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอนในชั้นบรรยากาศ ในประเทศญี่ปุ่น การมีเขม่าและฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศ

เครื่องยนต์ดีเซล vol.%

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดขึ้นในก๊าซไอเสียเมื่อมีกำมะถันอยู่ในเชื้อเพลิงเดิม (น้ำมันดีเซล) การวิเคราะห์ข้อมูลที่กำหนดให้ในตาราง 16 แสดงว่าไอเสียมีความเป็นพิษมากที่สุด เครื่องยนต์สันดาปภายในคาร์บูเรเตอร์เนื่องจากการปล่อย CO, NO ที่สูงขึ้น x, ค นชม มเป็นต้น เครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซลปล่อยเขม่าปริมาณมาก ซึ่งใน รูปแบบที่บริสุทธิ์ปลอดสารพิษ อย่างไรก็ตาม อนุภาคเขม่าซึ่งมีความสามารถในการดูดซับสูงจะนำพาอนุภาคของสารพิษ รวมทั้งสารก่อมะเร็ง บนพื้นผิวของเขม่า เขม่าสามารถลอยอยู่ในอากาศเป็นเวลานานซึ่งจะเป็นการเพิ่มเวลาในการสัมผัสกับสารพิษในคน

การใช้น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วซึ่งมีสารประกอบของสารตะกั่วเป็นองค์ประกอบทำให้เกิดมลพิษทางอากาศโดยมีสารประกอบของสารตะกั่วที่เป็นพิษมาก สารตะกั่วประมาณ 70% ที่เติมลงในน้ำมันเบนซินที่มีเอทิลเหลวจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศพร้อมกับก๊าซไอเสีย ซึ่ง 30% จะตกลงบนพื้นทันทีหลังจากการตัด ท่อไอเสียรถยนต์ 40% ยังคงอยู่ในบรรยากาศ รถบรรทุกขนาดกลางหนึ่งคันปล่อยสารตะกั่ว 2.5–3 กิโลกรัมต่อปี ความเข้มข้นของตะกั่วในอากาศขึ้นอยู่กับปริมาณในน้ำมันเบนซิน เป็นไปได้ที่จะไม่รวมการเข้ามาของสารประกอบตะกั่วที่เป็นพิษสูงสู่ชั้นบรรยากาศโดยการแทนที่น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วเป็นน้ำมันไร้สารตะกั่ว ซึ่งใช้ใน สหพันธรัฐรัสเซียและบางประเทศในยุโรปตะวันตก

องค์ประกอบของก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายในขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน ภายใต้สภาวะที่ไม่คงที่ (การเร่งความเร็ว การเบรก) กระบวนการสร้างส่วนผสมจะหยุดชะงัก ซึ่งก่อให้เกิดการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษเพิ่มขึ้น การพึ่งพาองค์ประกอบของก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์สันดาปภายในกับค่าสัมประสิทธิ์ของอากาศส่วนเกินแสดงในรูปที่ 77, ก. การเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนผสมที่ติดไฟได้อีกครั้งกับอัตราส่วนอากาศส่วนเกิน a = 0.6–0.95 ในโหมดเร่งความเร็วนำไปสู่การเพิ่มการปล่อยเชื้อเพลิงที่ไม่ได้เผาไหม้และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์

ในเครื่องยนต์ดีเซล เมื่อโหลดลดลง ส่วนประกอบของส่วนผสมที่ติดไฟได้จะบางลง ดังนั้น ปริมาณของส่วนประกอบที่เป็นพิษในก๊าซไอเสียจะลดลงเมื่อโหลดต่ำ (รูปที่ 77, ข).เนื้อหาของ CO และ C นชม มเพิ่มขึ้นเมื่อทำงานที่โหลดสูงสุด

ปริมาณของสารอันตรายที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียขึ้นอยู่กับเงื่อนไขทางเทคนิคทั่วไปของยานพาหนะและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเครื่องยนต์ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ดังนั้น หากละเมิดการปรับคาร์บูเรเตอร์ การปล่อย CO จะเพิ่มขึ้น 4-5 เท่า

เมื่อเครื่องยนต์มีอายุมากขึ้น การปล่อยมลพิษจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเสื่อมสภาพของสมรรถนะทั้งหมด เมื่อสวมใส่ แหวนลูกสูบเพิ่มขึ้นผ่านพวกเขา การรั่วไหลของวาล์วไอเสียอาจเป็นแหล่งสำคัญของการปล่อยสารไฮโดรคาร์บอน

โหมดการทำงานและลักษณะการออกแบบที่ส่งผลต่อการปล่อยมลพิษในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์รวมถึงพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

3) ความเร็ว;

4) การควบคุมแรงบิด;

5) การก่อตัวของเขม่าในห้องเผาไหม้

6) อุณหภูมิพื้นผิว

7) แรงดันย้อนกลับของไอเสีย

8) การทับซ้อนของวาล์ว

9) ความดันระหว่าง ท่อทางเข้า;

10) ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวและปริมาตร

11) ปริมาณการทำงานของกระบอกสูบ

12) อัตราส่วนการบีบอัด;

13) การหมุนเวียนของไอเสีย

14) การออกแบบห้องเผาไหม้

15) ความสัมพันธ์ระหว่างระยะชักของลูกสูบกับเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ

การลดปริมาณมลพิษที่ปล่อยออกมาทำได้ในรถยนต์สมัยใหม่ผ่านการใช้โซลูชันการออกแบบที่เหมาะสมที่สุด การปรับองค์ประกอบเครื่องยนต์ทั้งหมดอย่างละเอียด การเลือกโหมดการขับขี่ที่เหมาะสมที่สุด การใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น คุณภาพสูง. โหมดการขับขี่ของรถสามารถควบคุมได้โดยใช้คอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ในรถ

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพและการออกแบบที่ส่งผลต่อการปล่อยมลพิษของเครื่องยนต์ที่ส่วนผสมถูกจุดระเบิดโดยการบีบอัดรวมถึงลักษณะดังต่อไปนี้:

1) ค่าสัมประสิทธิ์ของอากาศส่วนเกิน

2) การฉีดล่วงหน้า

3) อุณหภูมิของอากาศที่เข้ามา

4) องค์ประกอบของเชื้อเพลิง (รวมถึงสารเติมแต่ง);

5) เทอร์โบชาร์จเจอร์;

6) อากาศหมุน;

7) การออกแบบห้องเผาไหม้

8) ลักษณะหัวฉีดและไอพ่น

9) การหมุนเวียนของไอเสีย;

10) ระบบระบายอากาศเหวี่ยง

เทอร์โบชาร์จจะเพิ่มอุณหภูมิของวงจรและทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นดีขึ้น ปัจจัยเหล่านี้นำไปสู่การลดการปล่อยสารไฮโดรคาร์บอน เพื่อลดอุณหภูมิของวงจรและลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ อินเตอร์คูลลิ่งสามารถใช้ร่วมกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ได้

หนึ่งในวิธีที่มีแนวโน้มดีที่สุดในการลดการปล่อยสารพิษจากเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์คือการใช้วิธีลดการปล่อยมลพิษจากภายนอก เช่น หลังจากออกจากห้องเผาไหม้แล้ว อุปกรณ์เหล่านี้รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนและตัวเร่งปฏิกิริยา

จุดประสงค์ของการใช้เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนคือเพื่อออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์เพิ่มเติมผ่านปฏิกิริยาก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบไม่เร่งปฏิกิริยา อุปกรณ์เหล่านี้ออกแบบมาเพื่อออกซิไดซ์ จึงไม่ส่งผลให้เกิดการกำจัดไนโตรเจนออกไซด์ เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจะรักษาอุณหภูมิของก๊าซไอเสียให้สูงขึ้น (สูงถึง 900° C) เป็นระยะเวลาหลังออกซิเดชัน (โดยเฉลี่ยสูงสุด 100 มิลลิวินาที) เพื่อให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันดำเนินต่อไปในก๊าซไอเสียหลังจากออกจากกระบอกสูบ

มีการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์เร่งปฏิกิริยา ระบบไอเสียซึ่งมักจะถูกกำจัดออกจากเครื่องยนต์บ้าง และขึ้นอยู่กับการออกแบบ ไม่เพียงแต่ใช้เพื่อกำจัดไฮโดรคาร์บอนและ CO เท่านั้น แต่ยังรวมถึงไนโตรเจนออกไซด์ด้วย สำหรับยานยนต์ ยานพาหนะตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นแพลทินัมและแพลเลเดียมใช้ในการออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนและ CO โรเดียมใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดไนโตรเจนออกไซด์ ตามกฎแล้วจะใช้โลหะมีตระกูลเพียง 2-4 กรัมเท่านั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะพื้นฐานสามารถมีประสิทธิภาพเมื่อใช้เชื้อเพลิงแอลกอฮอล์ แต่กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อใช้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนแบบดั้งเดิม ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสองประเภท: เม็ด (γ-อลูมินา) หรือโมโนลิธ (คอร์เดียไรต์หรือเหล็กกล้าที่ทนต่อการกัดกร่อน) Cordierite เมื่อใช้เป็นตัวพาจะเคลือบด้วย γ-อลูมินา ก่อนการทับถมของโลหะเร่งปฏิกิริยา

โครงสร้างเครื่องฟอกไอเสียประกอบด้วยอุปกรณ์ทางเข้าและทางออกที่ทำหน้าที่จ่ายและส่งออกก๊าซที่ทำให้เป็นกลาง ตัวเรือนและเครื่องปฏิกรณ์ที่ปิดล้อมอยู่ภายใน ซึ่งเป็นโซนที่แอคทีฟซึ่งเกิดปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยา เครื่องปฏิกรณ์ทำให้เป็นกลางทำงานภายใต้สภาวะที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิมาก ภาระการสั่นสะเทือน และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ในการทำให้ก๊าซไอเสียบริสุทธิ์อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวแปลงไม่ควรด้อยกว่าส่วนประกอบหลักและชุดประกอบของเครื่องยนต์ในแง่ของความน่าเชื่อถือ

ตัวแปลงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลแสดงในรูปที่ 78. การออกแบบตัวทำให้เป็นกลางนั้นมีลักษณะสมมาตรและดูเหมือน "ท่อในท่อ" เครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยกริดที่มีรูพรุนทั้งด้านนอกและด้านใน ซึ่งระหว่างนั้นจะมีการวางชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแบบเม็ด

จุดประสงค์ของการทำให้เป็นกลางคือลึก (อย่างน้อย
90 vol%) ออกซิเดชันของ CO และไฮโดรคาร์บอนในช่วงอุณหภูมิกว้าง (250...800°C) เมื่อมีความชื้น สารประกอบกำมะถัน และตะกั่ว ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทนี้มีอุณหภูมิเริ่มต้นต่ำ งานที่มีประสิทธิภาพเสถียรภาพทางความร้อนสูง ความทนทาน และความสามารถในการทำงานอย่างเสถียรที่อัตราการไหลของก๊าซสูง ข้อเสียเปรียบหลักของตัวแปลงประเภทนี้คือค่าใช้จ่ายสูง

เพื่อให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามปกติ ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิไดซ์ต้องการออกซิเจนจำนวนหนึ่ง และตัวเร่งปฏิกิริยารีดิวซ์ต้องการ CO, C จำนวนหนึ่ง นชม มหรือ H 2 . ระบบทั่วไปและปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันแสดงในรูปที่ 79. แอมโมเนียบางชนิดอาจเกิดขึ้นระหว่างการลดไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ใหม่เป็น NO ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการทำลาย NO ลดลง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการเลือกของตัวเร่งปฏิกิริยา x.

กรดซัลฟิวริกอาจเป็นตัวกลางที่ไม่พึงปรารถนาอย่างมาก สำหรับส่วนผสมที่มีปริมาณสารสัมพันธ์เกือบเท่ากัน ทั้งส่วนประกอบออกซิไดซ์และรีดิวซ์จะอยู่ร่วมกันในก๊าซไอเสีย

ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถลดลงได้เมื่อมีสารประกอบโลหะที่สามารถปล่อยออกสู่ก๊าซไอเสียจากเชื้อเพลิง สารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่น และเนื่องจากการสึกหรอของโลหะ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าพิษจากตัวเร่งปฏิกิริยา สารเติมแต่งป้องกันการน็อคของตะกั่วเตตระเอทิลช่วยลดการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก

นอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวแปลงความร้อนของก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์แล้ว ยังใช้ตัวแปลงของเหลวอีกด้วย หลักการทำงานของสารทำให้เป็นกลางที่เป็นของเหลวนั้นขึ้นอยู่กับการละลายหรือปฏิกิริยาทางเคมีของส่วนประกอบของก๊าซพิษเมื่อผ่านของเหลวที่มีองค์ประกอบบางอย่าง: น้ำ สารละลายน้ำโซเดียมซัลไฟต์, สารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนต. จากการส่งผ่านไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซล การปล่อยอัลดีไฮด์จะลดลงประมาณ 50% เขม่า - 60–80% และเนื้อหาของเบนโซ (a) pyrene ลดลงเล็กน้อย ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องแปลงของเหลวคือขนาดที่ใหญ่และการทำให้บริสุทธิ์ในระดับสูงไม่เพียงพอสำหรับส่วนประกอบของไอเสียส่วนใหญ่

การเพิ่มประสิทธิภาพรถโดยสารและ รถบรรทุกทำได้โดยใช้เครื่องยนต์ดีเซลสันดาปภายในเป็นหลัก มีข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซิน เนื่องจากมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะต่ำกว่า 25–30%; นอกจากนี้ ส่วนประกอบของก๊าซไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลสันดาปภายในเป็นพิษน้อยกว่า

ในการประเมินมลพิษทางอากาศจากการปล่อยมลพิษจากการขนส่งทางรถยนต์ ได้มีการกำหนดค่าเฉพาะของการปล่อยก๊าซ มีวิธีการที่อนุญาตให้คำนวณปริมาณการปล่อยก๊าซของยานพาหนะสู่ชั้นบรรยากาศโดยพิจารณาจากการปล่อยเฉพาะและจำนวนรถยนต์ สถานการณ์ต่างๆ.

ตอนนี้ ต้องขอบคุณสื่อต่างๆ ที่ทำให้โลกอยู่ภายใต้ความสนใจของสาธารณชน นั่นคือความอิ่มตัวและมลพิษจากไอเสียรถยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้คนติดตามอย่างใกล้ชิดและหารือเกี่ยวกับผลพลอยได้จากการใช้เครื่องยนต์อย่างกว้างขวาง เช่น "ปรากฏการณ์เรือนกระจก" และอันตรายของก๊าซไอเสียดีเซล ซึ่งเผยแพร่ในสื่อ

อย่างไรก็ตาม ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าก๊าซไอเสีย ก๊าซไอเสียมีความแตกต่างกัน แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าพวกมันทั้งหมดจะเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บนโลกก็ตาม แล้วอะไรทำให้พวกเขาเป็นอันตราย? และอะไรทำให้พวกเขาแตกต่างจากกัน? มาดูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ว่าหมอกควันสีน้ำเงินที่ลอยออกมาจากท่อไอเสียนั้นประกอบด้วยอะไรบ้าง คาร์บอนไดออกไซด์ เขม่า ไนตริกออกไซด์ และธาตุอื่นๆ ที่อันตรายพอๆ กัน

นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมในประเทศอุตสาหกรรมและประเทศกำลังพัฒนาหลายแห่งดีขึ้นอย่างมากในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา สาเหตุหลักมาจากการรัดเข็มขัดอย่างค่อยเป็นค่อยไปแต่หลีกเลี่ยงไม่ได้ มาตรฐานสิ่งแวดล้อมตลอดจนการถ่ายโอนการผลิตไปยังทวีปอื่นและประเทศอื่น ๆ รวมถึงเอเชียตะวันออก ในรัสเซีย ยูเครน และประเทศ CIS อื่นๆ องค์กรจำนวนมากถูกปิดเนื่องจากความวุ่นวายทางการเมืองและเศรษฐกิจ ซึ่งในแง่หนึ่งได้สร้างสภาพแวดล้อมทางเศรษฐกิจและสังคมที่ยากลำบากอย่างยิ่ง แต่ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของประเทศเหล่านี้อย่างมาก

อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของนักวิทยาศาสตร์ที่ทำการวิจัย รถยนต์เหล่านี้เป็นรถยนต์ที่ก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงที่สุดต่อโลกสีเขียวของเรา แม้จะมีมาตรฐานการปล่อยสารอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศอย่างค่อยเป็นค่อยไป แต่เนื่องจากจำนวนรถยนต์ที่เพิ่มขึ้น แต่ผลลัพธ์ของงานนี้ก็ยังอยู่ในระดับเดียวกัน

หากเราแบ่งมวลรวมของยานพาหนะต่างๆ ที่มีอยู่บนโลกนี้ รถยนต์ที่สกปรกที่สุดยังคงอยู่ รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงประเภทนี้เกินไนโตรเจนออกไซด์จะเป็นอันตรายอย่างยิ่ง แม้จะผ่านการพัฒนามาหลายทศวรรษและการรับรองจากผู้ผลิตรถยนต์ว่าสามารถทำให้ดีเซลสะอาดขึ้นได้ แต่ไนตรัสออกไซด์และเขม่าละเอียดยังคงเป็นศัตรูตัวฉกาจของน้ำมันดีเซล

มันเกี่ยวข้องกับปัญหาเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องยนต์ดีเซลที่เมืองใหญ่ของเยอรมันเช่นสตุตการ์ตและมิวนิกกำลังหารือเกี่ยวกับการห้ามใช้ยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงหนัก

ต่อไปนี้คือรายการสารอันตรายในไอเสียและอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์เมื่อสูดดมเข้าไป

ควันจากการจราจร

ก๊าซไอเสียเป็นของเสียที่เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นในกระบวนการเปลี่ยนเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวเป็นพลังงานซึ่งเครื่องยนต์สันดาปภายในทำงานโดยการเผาไหม้

น้ำมันเบนซิน

น้ำมันเบนซินพบในปริมาณเล็กน้อยในน้ำมันเบนซิน ของเหลวไม่มีสี โปร่งใส เคลื่อนที่ได้ง่าย

ทันทีที่คุณเติมน้ำมันลงในถังรถ สิ่งแรกที่คุณจะสัมผัสได้คือน้ำมันเบนซินที่ระเหยออกจากถัง แต่สิ่งที่อันตรายที่สุดคือน้ำมันเบนซินในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง

น้ำมันเบนซินเป็นหนึ่งในสารที่สามารถก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ อย่างไรก็ตาม การลดเบนซินที่เป็นอันตรายในอากาศลงได้เมื่อหลายปีก่อนทำได้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาสามทาง

ฝุ่นละเอียด (อนุภาคของแข็ง)

สารมลพิษทางอากาศนี้เป็นสารที่ไม่ได้กำหนด เป็นการดีกว่าที่จะบอกว่ามันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารซึ่งอาจแตกต่างกันในแหล่งกำเนิด รูปแบบ และองค์ประกอบทางเคมี

ในรถยนต์ สารขัดแบบละเอียดพิเศษมีอยู่ในการใช้งานทุกรูปแบบ เช่น เมื่อยางและจานเบรกเสื่อมสภาพ แต่อันตรายที่สุดคือเขม่า ก่อนหน้านี้มีเพียงเครื่องยนต์ดีเซลเท่านั้นที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากช่วงเวลาที่ไม่พึงประสงค์ในการทำงาน ด้วยการติดตั้งตัวกรองอนุภาค สถานการณ์จึงดีขึ้นอย่างมาก

ตอนนี้ปัญหาที่คล้ายกันปรากฏขึ้นและ รุ่นเบนซินเนื่องจากพวกเขาใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดการผลิตร่วมของอนุภาคที่ละเอียดกว่าเครื่องยนต์ดีเซล

อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบธรรมชาติของปัญหา ฝุ่นละเอียดเพียง 15% ที่สะสมอยู่ในปอดเกิดจากรถยนต์ กิจกรรมใดๆ ของมนุษย์ ตั้งแต่เกษตรกรรม ไปจนถึงเครื่องพิมพ์เลเซอร์ เตาผิง และแน่นอน บุหรี่สามารถเป็น ที่มาของปรากฏการณ์อันตราย

สุขภาพของผู้อยู่อาศัยในเมืองใหญ่

ภาระที่เกิดขึ้นจริงในร่างกายมนุษย์จากไอเสียขึ้นอยู่กับปริมาณการจราจรและ สภาพอากาศ. คนที่อาศัยอยู่บนถนนที่พลุกพล่านจะสัมผัสกับไนโตรเจนออกไซด์หรือฝุ่นละเอียดมากกว่า

ควันไอเสียไม่ได้เป็นอันตรายต่อผู้อยู่อาศัยทุกคนเท่ากัน คนที่มีสุขภาพแข็งแรงแทบจะไม่รู้สึกถึง "การโจมตีด้วยแก๊ส" แต่อย่างใดแม้ว่าความเข้มของภาระจะไม่ลดลงจากสิ่งนี้ แต่สุขภาพของผู้ป่วยโรคหืดหรือผู้ที่เป็นโรคหัวใจและหลอดเลือดอาจลดลงอย่างมากเนื่องจากมีก๊าซไอเสีย

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

เป็นอันตรายต่อสภาพอากาศทั้งหมดของโลก ก๊าซเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น น้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเบนซิน ในแง่ของ CO2 เครื่องยนต์ดีเซลจะ "สะอาด" กว่าเครื่องยนต์เบนซินเล็กน้อย เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า

CO2 ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ แต่ไม่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ ก๊าซเรือนกระจก CO2 มีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อน จากข้อมูลของกระทรวงสิ่งแวดล้อมแห่งสหพันธรัฐเยอรมัน ในปี 2558 สัดส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดอยู่ที่ 87.8 เปอร์เซ็นต์

ตั้งแต่ปี 2533 เป็นต้นมา การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงเกือบอย่างต่อเนื่อง โดยลดลงทั้งหมด 24.3 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามแม้จะมีการผลิตมากขึ้นเรื่อยๆ เครื่องยนต์ประหยัดการเติบโตของการใช้เครื่องยนต์และการเพิ่มขึ้นของปริมาณการขนส่งสินค้าช่วยลดความพยายามของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรในการลดอันตราย ส่งผลให้การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงอยู่ในระดับสูง

อย่างไรก็ตาม ยานพาหนะทุกคันในเยอรมนีมีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อย CO2 เพียง 18 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น มากกว่าสองเท่า 37 เปอร์เซ็นต์ไปที่การปล่อยพลังงาน ในสหรัฐอเมริกา ภาพที่ตรงกันข้ามคือรถยนต์ที่สร้างความเสียหายร้ายแรงที่สุดต่อธรรมชาติ

คาร์บอนมอนอกไซด์ (Co, คาร์บอนมอนอกไซด์)

ผลพลอยได้ที่เป็นอันตรายอย่างยิ่งจากการเผาไหม้ คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น การรวมกันของคาร์บอนและออกซิเจนเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของสารที่มีคาร์บอนและเป็นพิษที่อันตรายอย่างยิ่ง ดังนั้นการระบายอากาศคุณภาพสูงในโรงรถและ ที่จอดรถใต้ดินมันมี ความสำคัญเพื่อชีวิตของผู้ใช้

คาร์บอนมอนอกไซด์แม้เพียงเล็กน้อยก็สร้างความเสียหายต่อร่างกายได้ การใช้เวลาสองสามนาทีในโรงรถที่อากาศถ่ายเทไม่ดีและมีรถวิ่งสามารถคร่าชีวิตคนได้ ระวังให้มาก! อย่าอุ่นเครื่องในกล่องปิดและห้องที่ไม่มีการระบายอากาศ!

แต่คาร์บอนมอนอกไซด์กลางแจ้งนั้นอันตรายแค่ไหน? การทดลองที่ดำเนินการในบาวาเรียพบว่าในปี 2559 ค่าเฉลี่ยที่แสดงโดยสถานีตรวจวัดอยู่ระหว่าง 0.9-2.4 มก./ม. 3 ซึ่งต่ำกว่าค่าจำกัด

โอโซน

สำหรับคนธรรมดา โอโซนไม่ใช่ก๊าซที่เป็นอันตรายหรือเป็นพิษ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงแล้ว มันไม่ได้เป็นเช่นนั้น

เมื่อโดนแสงแดด ไฮโดรคาร์บอนและไนตริกออกไซด์จะเปลี่ยนเป็นโอโซน ผ่านทางทางเดินหายใจ โอโซนจะเข้าสู่ร่างกายและนำไปสู่การทำลายเซลล์ ผลที่ตามมา, ผลกระทบของโอโซน: การอักเสบเฉพาะที่ของทางเดินหายใจ, ไอและหายใจถี่ ด้วยโอโซนปริมาณเล็กน้อย จะไม่มีปัญหากับการฟื้นฟูเซลล์ร่างกายในภายหลัง แต่ที่ความเข้มข้นสูง ก๊าซที่ดูเหมือนจะไม่เป็นอันตรายนี้สามารถคร่าชีวิตคนที่มีสุขภาพดีได้อย่างปลอดภัย ไม่ใช่เพื่ออะไรในรัสเซียก๊าซนี้จัดอยู่ในประเภทอันตรายสูงสุด

ด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความเสี่ยงของความเข้มข้นของโอโซนจึงเพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าภายในปี 2593 ปริมาณโอโซนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เพื่อแก้ปัญหานี้ ไนโตรเจนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากการขนส่งจะต้องลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการแพร่กระจายของโอโซน เช่น ตัวทำละลายในสีและสารเคลือบเงาก็มีส่วนทำให้เกิดปัญหาเช่นกัน

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)

มลพิษนี้เกิดขึ้นเมื่อเผากำมะถันในเชื้อเพลิง เป็นหนึ่งในสารมลพิษในชั้นบรรยากาศแบบคลาสสิกจากการเผาไหม้ โรงไฟฟ้า และอุตสาหกรรม SO2 เป็นหนึ่งใน "ส่วนผสม" หลักของมลพิษที่ก่อตัวเป็นหมอกควัน หรือที่เรียกว่า "หมอกควันลอนดอน"

ในชั้นบรรยากาศ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปแบบต่างๆ ซึ่งสามารถผลิตกรดซัลฟิวริก ซัลไฟต์ และซัลเฟตได้ SO2 ทำหน้าที่หลักที่เยื่อเมือกของตาและทางเดินหายใจส่วนบน ในสิ่งแวดล้อม ซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถทำลายพืชและทำให้ดินเป็นกรดได้

ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)

ไนโตรเจนออกไซด์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเผาไหม้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน รถดีเซลถือเป็นแหล่งหลัก การเปิดตัวเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาและตัวกรองอนุภาคดีเซลเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการปล่อยมลพิษจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในอนาคตเท่านั้น

แหล่งที่มาหลักของการปล่อยมลพิษของรถยนต์คือเครื่องยนต์สันดาปภายใน การระเหยของเชื้อเพลิงผ่านระบบระบายอากาศ ถังน้ำมันเชื้อเพลิงเช่นเดียวกับแชสซี: อันเป็นผลมาจากแรงเสียดทานของยาง ผิวทาง, สวมใส่ ผ้าเบรกและการกัดกร่อนของชิ้นส่วนโลหะ โดยไม่คำนึงถึงการปล่อยมลพิษของเครื่องยนต์ จะเกิดฝุ่นละอองขนาดเล็กขึ้น การสึกกร่อนของตัวเร่งปฏิกิริยาจะปล่อยแพลตตินัม แพลเลเดียม และโรเดียม ในขณะที่การสึกหรอของเยื่อบุคลัตช์ยังปล่อยสารพิษ เช่น ตะกั่ว ทองแดง และพลวง ควรตั้งค่าขีดจำกัดสำหรับการปล่อยยานพาหนะทุติยภูมิเหล่านี้ด้วย

สารอันตราย

ข้าว. องค์ประกอบของไอเสีย

องค์ประกอบของไอเสีย (ไอเสีย) ของรถยนต์ประกอบด้วยสารหรือกลุ่มของสารหลายชนิด ส่วนที่เด่นของส่วนประกอบของไอเสียคือก๊าซที่ไม่เป็นพิษซึ่งบรรจุอยู่ในอากาศปกติ ดังแสดงในรูป ก๊าซไอเสียเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องลดความเข้มข้นของส่วนประกอบที่เป็นพิษของก๊าซไอเสียลงอีก แม้ว่ารถยนต์สมัยใหม่ในปัจจุบันจะผลิตไอเสียที่สะอาดมาก (รถยนต์ Euro 5 ในบางแง่มุมสะอาดกว่าอากาศเข้าด้วยซ้ำ) รถยนต์จำนวนมากที่ใช้งาน ซึ่งมีประมาณ 56 ล้านคันในเยอรมนีเพียงแห่งเดียว ปล่อยสารพิษจำนวนมากและ สารที่ไม่ดีต่อสุขภาพ เทคโนโลยีใหม่และการแนะนำข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของก๊าซไอเสียถูกเรียกร้องให้แก้ไขสถานการณ์

คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

คาร์บอนมอนอกไซด์(คาร์บอนมอนอกไซด์) CO เป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น เป็นพิษต่อระบบทางเดินหายใจ ขัดขวางการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางและระบบหัวใจและหลอดเลือด ในร่างกายมนุษย์จะจับกับเซลล์เม็ดเลือดแดงและทำให้ขาดออกซิเจนซึ่งในเวลาอันสั้นจะทำให้หายใจไม่ออก ที่ความเข้มข้นในอากาศ 0.3% โดยปริมาตร คาร์บอนมอนอกไซด์จะฆ่าคนในเวลาอันสั้น การกระทำขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ CO ในอากาศ ระยะเวลาและความลึกของการหายใจเข้า เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของ CO เป็นศูนย์เท่านั้นที่สามารถขับออกจากร่างกายผ่านทางปอดได้

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เกิดขึ้นเมื่อขาดออกซิเจนและการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

ไฮโดรคาร์บอน (CH)

ไฮโดรคาร์บอนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของเชื้อเพลิงที่ไม่ถูกเผาไหม้ มีผลระคายเคืองต่อเยื่อเมือกและอวัยวะทางเดินหายใจของบุคคล การปรับขั้นตอนการทำงานของเครื่องยนต์ให้เหมาะสมยิ่งขึ้นนั้นเป็นไปได้ผ่านเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการปรับปรุงและความรู้ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการเผาไหม้

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดขึ้นในรูปของพาราฟิน โอเลฟิน อโรมา อัลดีไฮด์ (โดยเฉพาะฟอร์มัลดีไฮด์) และสารประกอบโพลีไซคลิก คุณสมบัติในการเป็นสารก่อมะเร็งและการกลายพันธุ์ของสารโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนมากกว่า 20 ชนิดได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งด้วยขนาดที่เล็กทำให้สามารถซึมผ่านไปยังถุงลมในปอดได้ อันตรายที่สุด สารประกอบไฮโดรคาร์บอนพิจารณาเบนซีน (C6H6), โทลูอีน (เมทิลเบนซีน) และไซลีน (ไดเมทิลเบนซีน, สูตรทั่วไป C6H4 (CH3) 2) ตัวอย่างเช่น น้ำมันเบนซินสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของภาพเลือดในคน และนำไปสู่การเกิดมะเร็งเม็ดเลือด (มะเร็งเม็ดเลือดขาว)

สาเหตุของการปล่อยสารไฮโดรคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศมักมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ การขาดออกซิเจน และในกรณีของส่วนผสมที่ไม่ติดมันมาก การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ช้าเกินไป

ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)

ที่อุณหภูมิการเผาไหม้สูง (มากกว่า 1,100°C) ไนโตรเจนเฉื่อยที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งมีอยู่ในอากาศจะทำงานและทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอิสระในห้องเผาไหม้ เกิดเป็นออกไซด์ พวกมันเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมมาก: พวกมันทำให้เกิดหมอกควัน, การตายของป่า, ฝนกรด; ไนโตรเจนออกไซด์ยังเป็นสารเปลี่ยนผ่านสำหรับการก่อตัวของโอโซน เป็นพิษต่อเลือด ก่อให้เกิดมะเร็ง ในกระบวนการเผาไหม้จะมีการสร้างไนโตรเจนออกไซด์ต่างๆ - NO, NO2, N2O, N2O5 ซึ่งมีชื่อทั่วไปว่า NOx เมื่อรวมกับน้ำจะเกิดกรดไนตริก (HNO3) และไนตรัส (HNO2) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) เป็นก๊าซพิษสีน้ำตาลแดงที่มีกลิ่นฉุนซึ่งทำให้ระบบทางเดินหายใจระคายเคืองและสร้างสารประกอบกับฮีโมโกลบินในเลือด

นี่เป็นปัญหามากที่สุดในบรรดาไนโตรเจนออกไซด์ทั้งหมด และในอนาคตจะใช้มาตรฐานแยกต่างหากสำหรับความเข้มข้นที่อนุญาต ส่วนแบ่งของ NO2 ในการปลดปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ทั้งหมดในอนาคตควรน้อยกว่า 20% ตั้งแต่ปี 2010 คำสั่ง 1999/30/EC ได้กำหนดค่าขีดจำกัดที่ 40 µg/m สำหรับ N02 การปฏิบัติตามขีดจำกัดนี้ทำให้เกิดความต้องการพิเศษในการป้องกันการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย

เงื่อนไขที่ดีที่สุดสำหรับการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์คือ ความร้อนการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศเชื้อเพลิงน้อย ระบบหมุนเวียนไอเสียช่วยลดสัดส่วนของไนโตรเจนออกไซด์ในไอเสียรถยนต์

ซัลเฟอร์ออกไซด์ (SOx)

ออกไซด์ของซัลเฟอร์เกิดจากกำมะถันที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง ในระหว่างการเผาไหม้ ซัลเฟอร์จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำเพื่อสร้างซัลเฟอร์ออกไซด์ ซัลฟิวริก (H2SO4) และกรดกำมะถัน (H2SO3) ซัลเฟอร์ออกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักของฝนกรดและเป็นสาเหตุของการตายในป่า เป็นก๊าซกัดกร่อนที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีผลต่อร่างกายมนุษย์โดยมีอาการแดงบวมและมีการหลั่งของเยื่อเมือกที่ชื้นของดวงตาและทางเดินหายใจส่วนบนเพิ่มขึ้น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีผลต่อเยื่อเมือกของโพรงหลังจมูก หลอดลม และดวงตา ตำแหน่งที่พบมากที่สุดของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ "โจมตี" คือหลอดลม ผลระคายเคืองอย่างรุนแรงต่อทางเดินหายใจเกิดจากการก่อตัวของกรดกำมะถันในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO2 ที่ลอยอยู่ในฝุ่นละเอียดและละอองของกรดซัลฟิวริกจะซึมลึกเข้าไปในทางเดินหายใจ โรคหอบหืดและเด็กเล็กมีความไวต่อความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศที่เพิ่มมากขึ้น ปริมาณกำมะถันสูงในน้ำมันเชื้อเพลิงทำให้อายุการใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องยนต์เบนซินสั้นลง

การลดการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทำได้โดยการจำกัดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิง เป้าหมายคือเชื้อเพลิงที่ปราศจากกำมะถัน

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)

ผลที่ตามมาของผลกระทบของก๊าซนี้ต่อสิ่งมีชีวิตอินทรีย์นั้นยังไม่ชัดเจนในทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าในมนุษย์อาจทำให้เกิดพิษรุนแรงได้ ในกรณีที่รุนแรงมีอาการหายใจไม่ออกหมดสติและเป็นอัมพาตของส่วนกลาง ระบบประสาท. ในพิษเรื้อรังจะสังเกตเห็นการระคายเคืองของเยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจ กลิ่นของไฮโดรเจนซัลไฟด์นั้นสัมผัสได้ที่ความเข้มข้นในอากาศในปริมาณ 0.025 มล./ลบ.ม.

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในไอเสียเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการ และแม้ว่าจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ก็ตาม และขึ้นอยู่กับปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิง

แอมโมเนีย (NH3)

การสูดดมแอมโมเนียทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ ไอ หายใจถี่ และสำลัก แอมโมเนียยังทำให้ผิวหนังอักเสบเป็นผื่นแดง การเป็นพิษจากแอมโมเนียโดยตรงนั้นหายาก เนื่องจากแอมโมเนียจำนวนมากจะถูกเปลี่ยนเป็นยูเรียอย่างรวดเร็ว เมื่อสูดดมแอมโมเนียเข้าไปโดยตรง การทำงานของปอดมักจะบกพร่องเป็นเวลาหลายปี ก๊าซนี้เป็นอันตรายต่อดวงตาเป็นพิเศษ ด้วยผลกระทบที่รุนแรงของแอมโมเนียในดวงตาอาจทำให้กระจกตาขุ่นมัวและตาบอดได้

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ แอมโมเนียสามารถก่อตัวขึ้นในตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ในขณะเดียวกัน แอมโมเนียยังมีประโยชน์ในฐานะตัวรีดิวซ์สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา SCR

เขม่าและอนุภาค

เขม่าเป็นคาร์บอนบริสุทธิ์และเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่พึงประสงค์จากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของไฮโดรคาร์บอน สาเหตุของการก่อตัวของเขม่าคือการขาดออกซิเจนในระหว่างการเผาไหม้หรือการทำให้ก๊าซเผาไหม้เย็นลงก่อนเวลาอันควร อนุภาคเขม่ามักจะจับตัวกับน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันเครื่องที่ยังไม่เผาไหม้ เช่นเดียวกับน้ำ การสึกหรอของเครื่องยนต์ ซัลเฟต และขี้เถ้า อนุภาคมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันอย่างมาก

โต๊ะ. การจำแนกอนุภาค

ตารางแสดงการจัดประเภทและขนาดอนุภาค บ่อยครั้งเมื่อเครื่องยนต์ทำงาน อนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 นาโนเมตร (0.0000001 ม. หรือ 0.1 ไมครอน) จะก่อตัวขึ้น อนุภาคดังกล่าวสามารถเข้าสู่ปอดของมนุษย์ได้ตามธรรมชาติ ระหว่างการเกาะติดกัน (การติดกาว) ของอนุภาคเขม่าด้วยกันเองและส่วนประกอบอื่นๆ มวล จำนวน และการกระจายของอนุภาคในอากาศสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ส่วนประกอบหลักของอนุภาคแสดงไว้ในรูป

ข้าว. องค์ประกอบหลักของอนุภาค

เนื่องจากโครงสร้างเป็นรูพรุน อนุภาคเขม่าสามารถจับได้ทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบอกสูบเครื่องยนต์ เป็นผลให้มวลของอนุภาคเขม่าสามารถเพิ่มขึ้นสามเท่า สิ่งเหล่านี้จะไม่เป็นอนุภาคของคาร์บอนอีกต่อไป แต่เป็นการเกาะตัวกันที่มีรูปร่างปกติซึ่งเกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของโมเลกุล ขนาดของการรวมตัวกันดังกล่าวสามารถเข้าถึง 1 μm การปล่อยเขม่าควันและอนุภาคอื่น ๆ จะทำงานเป็นพิเศษในระหว่างการเผาไหม้ น้ำมันดีเซล. การปล่อยสารเหล่านี้ถือเป็นสารก่อมะเร็ง อนุภาคนาโนที่เป็นอันตรายแสดงถึงสัดส่วนของอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ในเชิงปริมาณ แต่มีเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยโดยมวลเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงเสนอให้จำกัดเนื้อหาของอนุภาคในไอเสีย ไม่ใช่โดยมวล แต่โดยปริมาณและการกระจาย ในอนาคตจะมีการพิจารณาความแตกต่างระหว่างขนาดอนุภาคและการกระจายของอนุภาค

ข้าว. องค์ประกอบของอนุภาค

การปล่อยอนุภาคจากเครื่องยนต์เบนซินมีค่าต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซลสองถึงสามลำดับ อย่างไรก็ตาม อนุภาคเหล่านี้พบได้แม้ในไอเสียของเครื่องยนต์เบนซินด้วย การฉีดโดยตรงเชื้อเพลิง. ดังนั้นจึงมีข้อเสนอให้จำกัดปริมาณสูงสุดของอนุภาคในไอเสียของยานพาหนะ การระเหิดคือการเปลี่ยนสถานะโดยตรงของสารจากสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซ และในทางกลับกัน สารระเหิดคือการตกตะกอนของก๊าซที่เป็นของแข็งเมื่อถูกทำให้เย็นลง

ฝุ่นละเอียด

ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน จะเกิดฝุ่นละอองโดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคขนาดเล็ก ประกอบด้วยอนุภาคของโพลีไซคลิกไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ โลหะหนักและสารประกอบกำมะถัน เศษฝุ่นบางส่วนสามารถเข้าไปในปอดได้ ส่วนเศษอื่นๆ ไม่สามารถเข้าไปในปอดได้ เศษส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่า 7 ไมครอนมีอันตรายน้อยกว่า เนื่องจากถูกกรองออกโดยระบบการกรองของร่างกายมนุษย์

เปอร์เซ็นต์ที่แตกต่างกันของเศษส่วนที่เล็กกว่า (น้อยกว่า 7 ไมครอน) จะทะลุผ่านหลอดลมและถุงลมในปอด (ถุงลม) ทำให้เกิดการระคายเคืองเฉพาะที่ ในบริเวณถุงลมปอดส่วนประกอบที่ละลายน้ำได้จะเข้าสู่กระแสเลือด ระบบการกรองของร่างกายไม่สามารถรับมือกับเศษฝุ่นละเอียดได้ทั้งหมด มลพิษจากฝุ่นในบรรยากาศเรียกอีกอย่างว่าละอองลอย พวกมันสามารถอยู่ในสถานะของแข็งหรือของเหลว และอาจมีระยะเวลาการดำรงอยู่ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาด เมื่อเคลื่อนที่ อนุภาคที่เล็กที่สุดสามารถรวมกันเป็นอนุภาคที่ใหญ่ขึ้นโดยมีระยะเวลาคงตัวในชั้นบรรยากาศ คุณสมบัติเหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 µm ถึง 1 µm

เมื่อประเมินการก่อตัวของฝุ่นละเอียดอันเป็นผลมาจากการทำงานของเครื่องยนต์รถยนต์ ควรแยกฝุ่นนี้ออกจากฝุ่นที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ได้แก่ ละอองเกสรพืช ฝุ่นจากถนน ทราย และสารอื่นๆ อีกมากมาย แหล่งที่มาของฝุ่นละเอียดในเมือง เช่น การสึกหรอของผ้าเบรกและยางไม่ควรมองข้าม ดังนั้น ไอเสียดีเซลจึงไม่ใช่ "แหล่งกำเนิด" เดียวของฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศ

ควันสีน้ำเงินและสีขาว

ควันสีน้ำเงินเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลที่อุณหภูมิต่ำกว่า 180°C เนื่องจากหยดน้ำมันกลั่นตัวที่เล็กที่สุด ที่อุณหภูมิสูงกว่า 180°C ละอองเหล่านี้จะระเหย ส่วนประกอบของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ถูกเผาไหม้มีส่วนเกี่ยวข้องในการก่อตัว ควันสีน้ำเงินและที่อุณหภูมิตั้งแต่ 70°C ถึง 100°C ควันสีน้ำเงินจำนวนมากบ่งชี้ถึงการสึกหรออย่างมากของกลุ่มกระบอกสูบ ลูกสูบ ก้านสูบ และตัวกั้นวาล์ว การเริ่มจ่ายเชื้อเพลิงช้าเกินไปอาจทำให้เกิดควันสีน้ำเงินได้เช่นกัน

ควันสีขาวประกอบด้วยไอน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง และจะสังเกตเห็นได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 70°C ลักษณะเฉพาะคือรูปลักษณ์ ควันสีขาวสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลห้องพรีแชมเบอร์และห้องวอร์เท็กซ์แชมเบอร์หลังจากสตาร์ทเครื่องเย็น ควันขาวยังเกิดจากส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนและคอนเดนเสทที่ไม่ได้เผาไหม้

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่ติดไฟ มีรสเปรี้ยว บางครั้งเรียกว่ากรดคาร์บอนิกอย่างผิดๆ ความหนาแน่นของ CO2 สูงกว่าความหนาแน่นของอากาศประมาณ 1.5 เท่า คาร์บอนไดออกไซด์คือ ส่วนประกอบของอากาศที่บุคคลหายใจออก (3-4%) เมื่อสูดอากาศที่มี CO2 4-6% บุคคลจะมีอาการปวดหัว หูอื้อ และใจสั่น และที่ความเข้มข้นของ CO2 สูงขึ้น (8-10%) จะเกิดอาการหอบหืด สูญเสีย รู้สึกตัวและหยุดหายใจ ที่ความเข้มข้นมากกว่า 12% ความตายจากการขาดออกซิเจนจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น เทียนที่เผาไหม้จะดับลงที่ความเข้มข้นของ CO2 8-10% โดยปริมาตร แม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จะทำให้หายใจไม่ออก แต่ก็ไม่ถือว่าเป็นพิษในฐานะส่วนประกอบของไอเสียเครื่องยนต์ ปัญหาคือคาร์บอนไดออกไซด์ดังที่แสดงในรูปมีส่วนสำคัญต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกทั่วโลก

ข้าว. ส่วนแบ่งของก๊าซในปรากฏการณ์เรือนกระจก

ร่วมกับก๊าซมีเทน ไนตรัสออกไซด์ (ก๊าซหัวเราะ ไดไนโตรเจนออกไซด์) ฟลูออโรคาร์บอนและซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ มีส่วนทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ และก๊าซขนาดเล็กส่งผลกระทบต่อสมดุลการแผ่รังสีของโลก ก๊าซส่งแสงที่มองเห็นได้ แต่ดูดซับความร้อนที่สะท้อนจากพื้นผิวโลก หากไม่มีความสามารถในการกักเก็บความร้อนนี้ อุณหภูมิเฉลี่ยบนพื้นผิวโลกจะอยู่ที่ประมาณ -15°C

สิ่งนี้เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกตามธรรมชาติ เมื่อความเข้มข้นของไมโครก๊าซในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น สัดส่วนของรังสีความร้อนที่ดูดซับจะเพิ่มขึ้นและเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกเพิ่มเติม ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า ภายในปี 2050 อุณหภูมิเฉลี่ยบนโลกจะเพิ่มขึ้น +4°C สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลมากกว่า 30 ซม. ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ธารน้ำแข็งบนภูเขาและแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกจะเริ่มละลาย ทิศทางของกระแสน้ำในทะเล (รวมถึง Gulf Stream) จะเปลี่ยนไป กระแสอากาศจะเปลี่ยนไป และทะเลจะท่วมแผ่นดินเป็นบริเวณกว้าง นี่คือสิ่งที่ก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์สามารถนำไปสู่

การปล่อย CO2 ที่เกิดจากมนุษย์โดยรวมอยู่ที่ 27.5 พันล้านตันต่อปี ในขณะเดียวกัน เยอรมนีก็เป็นหนึ่งในแหล่ง CO2 ที่ใหญ่ที่สุดในโลก การปล่อย CO2 ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานโดยเฉลี่ยประมาณหนึ่งพันล้านตันต่อปี นี่เป็นประมาณ 5% ของ CO2 ทั้งหมดที่ผลิตขึ้นในโลก ครอบครัวโดยเฉลี่ย 3 คนในเยอรมนีผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ 32.1 ตันต่อปี การปล่อย CO2 สามารถลดลงได้โดยการลดการใช้พลังงานและเชื้อเพลิงเท่านั้น ตราบใดที่มีการผลิตพลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ปัญหาการสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่มากเกินไปก็จะยังคงอยู่ จึงต้องเร่งหาแหล่งพลังงานทดแทน อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อแก้ปัญหานี้ อย่างไรก็ตาม ภาวะเรือนกระจกสามารถต่อสู้ได้ในระดับโลกเท่านั้น แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าอย่างมากภายในสหภาพยุโรปในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ในทางกลับกัน ประเทศอื่นๆ อาจเห็นการปล่อยก๊าซเพิ่มขึ้นอย่างมากในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า สหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำโดยมีอัตรากำไรที่กว้างในการผลิตก๊าซเรือนกระจก ทั้งในแง่สัมบูรณ์และต่อหัว ด้วยสัดส่วนเพียง 4.6% ของประชากรโลก พวกเขาผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 24% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของโลก ซึ่งมากกว่าในประเทศจีนประมาณสองเท่าซึ่งมีสัดส่วนประชากรโลกอยู่ที่ 20.6% รถยนต์ 130 ล้านคันในสหรัฐอเมริกา (น้อยกว่า 20% ของจำนวนรถยนต์ทั้งหมดบนโลก) ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเท่ากับอุตสาหกรรมทั้งหมดในญี่ปุ่น ซึ่งเป็นผู้ปล่อย CO2 มากเป็นอันดับสี่ของโลก

หากไม่มีมาตรการป้องกันสภาพอากาศเพิ่มเติม การปล่อย CO2 ทั่วโลกจะเพิ่มขึ้น 39% ภายในปี 2563 (เทียบกับปี 2547) และมีปริมาณถึง 32.4 พันล้านตันต่อปี การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสหรัฐอเมริกาในอีก 15 ปีข้างหน้าจะเพิ่มขึ้น 13% และเกิน 6 พันล้านตัน ในประเทศจีน เราควรคาดว่าจะมีการปล่อย CO2 เพิ่มขึ้น 58% เป็น 5.99 พันล้านตัน และในอินเดีย - 107% ถึง 2.29 พันล้านตัน m. ในสหภาพยุโรปการเพิ่มขึ้นจะเป็นเพียงประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์เท่านั้น

น้ำมันเบนซินประกอบด้วยโมเลกุลของคาร์บอนและออกซิเจน ระหว่างการเผาไหม้ของน้ำมันเบนซินในกระบอกสูบเครื่องยนต์ คาร์บอนจะรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศ ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 คาร์บอนไดออกไซด์) ไฮโดรเจนจะรวมตัวกับออกซิเจน เกิดเป็นน้ำ (H2O)

จากน้ำมันเบนซิน 1 ลิตรจะได้น้ำประมาณ 0.9 ลิตรซึ่งโดยปกติจะมองไม่เห็นเนื่องจากออกจากระบบไอเสียในรูปของไอน้ำซึ่งจะกลายเป็นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง เฉพาะเมื่อเครื่องยนต์เย็นโดยเฉพาะในฤดูหนาวเท่านั้นที่มองเห็นเมฆสีขาวของก๊าซไอเสียซึ่งเกิดจากน้ำควบแน่น
ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออากาศและเชื้อเพลิงผสมกันในอัตราส่วนที่เหมาะสม (14.7:1) แต่น่าเสียดายที่อัตราส่วนนี้ไม่ได้รับการบำรุงรักษาเสมอไป ดังนั้นจึงมี สารอันตรายในไอเสีย

Fiesta ติดตั้งเครื่องฟอกไอเสียแบบสามทางควบคุม ส่วนเครื่องยนต์ดีเซลติดตั้งเครื่องฟอกไอเสียแบบออกซิไดซ์

โดยไม่มีข้อยกเว้น รถยนต์ทุกคันจะติดตั้งแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์แบบสามทางที่ควบคุมได้ ยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล Endura-DE จะติดตั้งแคตาไลติกคอนเวอร์เตอร์แบบออกซิไดซ์ จัดการ เครื่องฟอกไอเสียลดปริมาณคาร์บอนออกไซด์ประมาณ 85% ไฮโดรคาร์บอน - 80% ไนโตรเจนออกไซด์ - 70%

เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันไม่มีผลต่อความเข้มข้นของไนโตรเจนออกไซด์ ด้วยระยะทางที่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของเครื่องฟอกไอเสียจะลดลง การกำหนด "ควบคุม" ระบุว่าในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ องค์ประกอบของก๊าซไอเสียจะได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องโดยใช้เซ็นเซอร์ความเข้มข้นของออกซิเจน และเนื้อหาของสารที่เป็นอันตรายในก๊าซจะลดลงตามมาตรฐานที่กฎหมายกำหนด

การทำงานของเซ็นเซอร์วัดความเข้มข้นของออกซิเจน (แลมบ์ดาโพรบ)

เซ็นเซอร์วัดความเข้มข้นของออกซิเจน (HO2S) บน Fiesta ติดตั้งก่อนเครื่องฟอกไอเสียที่ด้านหน้า ท่อไอเสีย (ข้าว. 11.4) และทำงานบนหลักการของเซลล์กัลวานิกที่มีอิเล็กโทรไลต์แข็งในรูปของวัสดุเซรามิกที่ทำจากเซอร์โคเนียมไดออกไซด์และอิตเทรียมออกไซด์ วัสดุเซรามิกของเซ็นเซอร์สัมผัสกับก๊าซไอเสียจากภายนอก พื้นผิวด้านในเชื่อมต่อกับอากาศโดยรอบ

เพื่อลดเวลาที่ใช้ในการนำเซ็นเซอร์เข้าสู่โหมดการทำงานปกติ จึงติดตั้งเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เนื่องจากความแตกต่างของปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียและอากาศแวดล้อม เซ็นเซอร์จึงเกิดความต่างศักย์ขึ้น ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอย่างมากที่ปริมาณออกซิเจนตกค้างในก๊าซไอเสีย

การกระโดดของแรงดันไฟฟ้านี้เกิดขึ้นที่อัตราส่วนของเชื้อเพลิงและอากาศ l=1 เมื่อขาดออกซิเจน (ล<1), т.е. при богатой топливовоздушной смеси, напряжение составляет 0,9–1,1 В. При бедной смеси (l>1) แรงดันไฟฟ้าลดลงถึง 0.1 V.

สัญญาณจากเซ็นเซอร์ความเข้มข้นของออกซิเจนจะถูกส่งไปยังชุดควบคุมระบบฉีดเชื้อเพลิง หน่วยเพิ่มหรือลดส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงเพื่อให้อัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศใกล้เคียงกับค่า l=1 ที่เหมาะสมที่สุด

พื้นที่ทำงานของเครื่องฟอกไอเสีย

ประสิทธิภาพของเครื่องฟอกไอเสียคือฟังก์ชันของอุณหภูมิในการทำงาน ตัวแปลงเริ่มทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 300 ° C ซึ่งจะมาถึงหลังจาก 25–30 วินาทีของการเคลื่อนไหว อุณหภูมิในการทำงานในช่วง 400–800 °C ให้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการได้รับประสิทธิภาพสูงสุดและอายุการใช้งานที่ยาวนานของตัวแปลง

เครื่องฟอกไอเสียแบบเซรามิกมีความไวต่อความร้อนสูง หากอุณหภูมิสูงเกิน 900 °C กระบวนการแก่ชราอย่างเข้มข้นจะเริ่มขึ้น และที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200 °C ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลงโดยสิ้นเชิง

ชั้นแอคทีฟประกอบด้วยโลหะที่ไวต่อปริมาณตะกั่วในเชื้อเพลิง การสะสมของชั้นดังกล่าวจะลดกิจกรรมของชั้นเร่งปฏิกิริยาลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เครื่องยนต์ที่มีแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์จึงควรใช้น้ำมันไร้สารตะกั่วเท่านั้น

เครื่องฟอกไอเสียมีฐานเซรามิกที่มีรูพรุนเคลือบด้วยโลหะมีค่า - แพลทินัมและโรเดียม และหุ้มด้วยเปลือกสแตนเลส ฐานเซรามิกซึ่งตั้งอยู่บนตะแกรงลวดถูกเจาะโดยช่องคู่ขนานจำนวนมาก ชั้นกลางถูกนำไปใช้กับผนังช่องเพื่อเพิ่มพื้นผิวที่ใช้งานของเครื่องฟอกไอเสีย ( ข้าว. 11.5).

เครื่องฟอกไอเสียประกอบด้วย 2–3 ก โลหะมีค่าและแพลทินัมก่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และโรเดียม - การลดลงของไนโตรเจนออกไซด์

เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาทำให้สารที่เป็นอันตรายเป็นกลาง เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และออกไซด์ของไนโตรเจน (ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าเครื่องฟอกไอเสียแบบสามทาง)

คำแนะนำการปฏิบัติ

การทำงานของยานพาหนะที่มีเครื่องฟอกไอเสีย
ถ้าเครื่องยนต์ รถเฟียสต้าจะไม่เริ่มต้นเนื่องจากการชาร์จมากเกินไป แบตเตอรี่อย่าพยายามสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยการผลักหรือลากรถ เชื้อเพลิงที่ไม่ได้เผาไหม้จำนวนมากจะเข้าไปในเครื่องฟอกไอเสีย ซึ่งจะทำให้ใช้งานไม่ได้ในที่สุด

ในกรณีที่มีการจุดระเบิดผิดตำแหน่ง ให้ตรวจสอบระบบจุดระเบิดทันที และหลีกเลี่ยงความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงเมื่อขับต่อไป
ปิดแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์อย่างระมัดระวังก่อนที่จะทาน้ำยาเคลือบป้องกันที่ใต้ท้องรถ มิฉะนั้น อาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้

อย่าลืมตรวจสอบแผ่นกันความร้อนทุกครั้งที่ยกรถขึ้น
การรั่วไหลในระบบไอเสีย (ปะเก็นไหม้ รอยแตกที่อุณหภูมิสูง ฯลฯ) เหนือเซ็นเซอร์วัดความเข้มข้นของออกซิเจนทำให้ผลการวัดไม่ถูกต้อง (ปริมาณออกซิเจนสูง) ดังนั้นชุดควบคุมเครื่องยนต์จะเพิ่มส่วนผสมซึ่งจะนำไปสู่การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นและ การสึกหรอก่อนวัยอันควรเครื่องฟอกไอเสีย

พจนานุกรมทางเทคนิค

องค์ประกอบของไอเสีย
คาร์บอนมอนอกไซด์ (carbon monoxide - CO).
ยิ่งส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศมีความเข้มข้นมากเท่าใด ก็จะยิ่งมีการผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์มากขึ้นเท่านั้น ควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดได้อย่างแม่นยำ ตั้งจังหวะการจุดระเบิดอย่างถูกต้อง และกระจายส่วนผสมในห้องเผาไหม้ได้อย่างแม่นยำ ลดปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ในไอเสีย

ห้ามตรวจวัดคาร์บอนมอนอกไซด์ภายในอาคาร เนื่องจากคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นพิษ และแม้แต่ความเข้มข้นเล็กน้อยภายในอาคารก็อาจถึงแก่ชีวิตได้ ในอากาศ คาร์บอนมอนอกไซด์รวมตัวกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ แม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จะไม่เป็นพิษ แต่ก็มีส่วนร่วมในการก่อตัวของปรากฏการณ์ "เรือนกระจก"

ไฮโดรคาร์บอน (CH)

สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม เนื้อหาของ CH ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องยนต์ (ค่าที่ไม่เปลี่ยนแปลง) ส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศที่เข้มข้นหรือน้อยเกินไปยังเพิ่มสัดส่วนของปริมาณ CH3 ในไอเสียอีกด้วย บางชนิดมีความปลอดภัย บางชนิดสามารถก่อให้เกิดมะเร็งได้ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทั้งหมดร่วมกับไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ก่อตัวเป็นหมอกควัน (กลุ่มหมอกของก๊าซไอเสียที่ละลายได้ไม่ดี)

ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx หรือ NO) —
เกิดขึ้นเนื่องจากการมีไนโตรเจนในอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้เป็นหลัก (มากกว่า 3/4) ความเข้มข้นของพวกเขาสูงเป็นพิเศษในการออกแบบเครื่องยนต์ด้วย การไหลต่ำเชื้อเพลิงและมีปริมาณ CO และ CH ในไอเสียต่ำ เครื่องยนต์เหล่านี้โดดเด่นด้วยอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงและส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงที่น้อย ที่ความเข้มข้นสูง ไนโตรเจนออกไซด์สามารถทำลายระบบทางเดินหายใจได้ เมื่อรวมตัวกับน้ำจะเกิดฝนกรด

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนเมื่อรวมกับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ คาร์บอนไดออกไซด์ช่วยลดผลประโยชน์ของชั้นโอโซนของโลก ซึ่งป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์

สารพิษที่มีอยู่ในไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซล
ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล จะเกิด CO และ CH จำนวนเล็กน้อย เนื่องจากกำลังอัดที่สูงขึ้น เครื่องยนต์ดีเซลจึงปล่อยไนโตรเจนออกไซด์น้อยลง แต่เครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีลักษณะเป็นสารอันตรายอื่น ๆ ในผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ ตัวอย่างเช่นเขม่าเป็นเรื่องปกติ ส่วนประกอบไอเสียดีเซล เขม่าประกอบด้วยคาร์บอนและเถ้าที่ยังไม่เผาไหม้

อนุภาคเขม่าเมื่อสูดดมเข้าไปในอวัยวะระบบทางเดินหายใจจะกลายเป็นตัวก่อให้เกิดมะเร็ง ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ยังก่อตัวขึ้นเมื่อมีกำมะถัน โดยมากในน้ำมันดีเซล มีส่วนทำให้เกิดกรดกำมะถันหรือกรดกำมะถันในสายฝน (ฝนกรด) รถดีเซลทำให้เกิดการตกตะกอนของกรด 3%

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของน้ำมันดีเซลที่ความเข้มข้นสูงกว่าเท่านั้น