Великі, індустріально розвинені міста, мегаполіси з промисловими районами, з лісом фабричних труб, нескінченних ліній електропередач і багатогодинними автомобільними пробками стали для мільйонів людей природним місцем існування і звичайно повітря в подібних місцях нашої планети дуже сильно забруднений. Всі дітища науково-технічного прогресу щодня викидають в атмосферу по всьому світу численні тонни отруйних газів, парів, продуктів згоряння хімічних речовин, зібраних з усієї таблиці Менделєєва.
Є побічним продуктом, роботи різних двигунів транспортних засобів використовують вуглеводневе паливо. Їх освіту є однією з найважливіших проблем екологічного стану міст.
Склад і вплив на екологію
Разом з вихлопними газами в атмосферу потрапляє величезна кількість токсинів і канцерогенів. За даними екологів, майже 90% забруднення повітря в містах відбувається через викиду в нього вихлопів автомобільного транспорту.
склад вихлопних газів (%)
* - Токсини
** - Канцерогени
Залежно від виду бензину розрізняється і склад вихлопних газів, відомо, що сірчисті бензини можуть виділяти оксид сірки, а етилований бензин - свинець, хлор, бром і інші з'єднання на основі цих речовин.
: вплив на організм
При попаданні їх в організм людини, найбільше страждають органи дихання, що згодом може викликати ряд небезпечних, як гострих, так і хронічних захворювань. Так само збільшення вроджених хронічних захворювань у дітей, таких як, алергія, бронхіт, гайморит і ін. Лікарі пов'язують з все більш погіршуються екологічними умовами і забрудненістю повітря в містах.
Оксиди азоту згубно впливають на органи дихання, подразнюючи дихальні шляхи, сприяють появі пухлин і запальних процесів.
Оксиди вуглецю можуть викликати кисневу недостатність тканин, зниження дії гемоглобіну в крові. Надають руйнівний вплив на нервову і серцево-судинну системи. Часті нездужання, головні болі, задишки, запаморочення, млявість, дратівливість, порушення сну і багато інших порушень роботи організму так чи інакше пов'язані з екологічним станом навколишнього середовища.
У вихлопних газах міститься безліч важких металів, які мають властивості осідати в організмі, накопичуючись поступово. Небезпека полягає в тому, що зашлакованості організму відбувається непомітно для людини, і в майбутньому абсолютно несподівано може вилитися в серйозне захворювання, зокрема різке збільшення випадків появи у людей ракових пухлин дихальної системи реєструється у великих містах, медики пов'язують з це з постійним поглинанням нашими легкими отруйних речовин з атмосфери.
Висока концентрація вихлопних газів в повітрі закритого приміщення може стати фатальною для людини. Було безліч випадків, отруєння і задухи від вихлопних газів в гаражах, де їх скупчення набагато перевищувало допустиму норму.
У сучасному світі прийнято вважати, що вихлопні гази від двигунів внутрішнього згоряння наносять найбільшої шкоди навколишньому середовищу. Однак останнім часом все частіше звучать суперечливі думки експертів про вплив цих газів. У нашому звичному розумінні тільки машини завдають шкоди природі, залишаючи на задньому плані генератори і установки для обігріву, подачі води та інших потреб. Відповідно до одного з досліджень Європейського медичного журналу, вихлопні гази автомобілів є причиною смерті близько 40 тисяч осіб щороку.
Останні відкриття вчених підтвердили той факт, що близько 6% всіх смертей пов'язані з Особливою групою ризику вважаються діти і люди похилого віку, чий організм ще не може швидко очищатися від мікроскопічних молекул палива. Виходячи з усього цього, той факт, що вихлопні гази можуть бути нешкідливими, ставиться під великий сумнів. Адже навіть початківець водій знає, що залишатися в закритому приміщенні з включеним двигуном смертельно небезпечно.
Перші чадним газом:
1) При короткостроковому отруєнні почнеться подразнення слизових очей, носа і горла. Подальше вплив призведе до блювоти і, найімовірніше, втрати свідомості. Для хворих на астму та емфізему таке отруєння може виявитися останнім.
2) Сонливість, що з'явилася втома і втрата свідомості також є протягом тривалого часу малими дозами.
3) Нечітке зір, погіршення запаморочення явно говорять про те, що пошкоджена центральна нервова система.
Температура вихлопних газів є першопричиною всього наноситься шкоди. Справа в тому, що, чим вище температура, тим швидше утворюються продукти горіння, що призводить до збільшення концентрації шкідливих речовин під час вихлопу. Досить часто лікарі діагностують гіпоксію у водіїв, які більшу частину часу перебувають у дорозі. У їх числі далекобійники, таксисти, перевізники та багато інших.
Але все не настільки страшно, як може здатися. Досить просто дотримуватися наступних порад, і це збереже здоров'я вам і вашим близьким:
1) всередині гаража або біля будинкової території намагайтеся якомога менше залишати автомобіль в робочому стані;
2) придбайте якісне паливо;
і ви живете в приватному секторі, то при установці паркану рекомендуємо робити невеликий зазор між землею і початком полотна. Так як вихлопні гази важче повітря, вони будуть виходити в дані проміжки. При можливості фахівці рекомендують одну сторону паркану зробити "прозорою", що прискорить вентиляцію важких газів;
4) якнайдалі від житлових приміщень встановлюйте різні дизельні генератори. Розробіть систему відводу газів від вашої ділянки навіть при сильному вітрі. Краще витратити кілька зайвих тисяч, ніж через 4-5 років перетворитися в астматика.
Пам'ятайте, що будь-яке паливо і його випаровування небезпечні для здоров'я навіть за межами автомобільних двигунів або генераторів.
дизельних двигунів, об.%
Діоксид сірки утворюється в відпрацьованих газах в тому випадку, коли сірка міститься у вихідному паливі (дизельне паливо). Аналіз даних, наведених в табл. 16, показує, що найбільшою токсичністю володіє вихлоп карбюраторних ДВС за рахунок більшої викиду СО, NO x, C nH m та ін. Дизельні ДВС викидають у великих кількостях сажу, яка в чистому вигляді нетоксична. Однак частинки сажі, володіючи високою адсорбційною здатністю, несуть на своїй поверхні частинки токсичних речовин, в тому числі і канцерогенних. Сажа може тривалий час перебувати в підвішеному стані в повітрі, збільшуючи тим самим час впливу токсичних речовин на людину.
Застосування етилованого бензину, що має в своєму складі сполуки свинцю, викликає забруднення атмосферного повітря досить токсичними сполуками свинцю. Близько 70% свинцю, доданого до бензину з етилової рідиною, потрапляє в атмосферу з відпрацьованими газами, з них 30% осідає на землі відразу за зрізом випускний труби автомобіля, 40% залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2,5-3 кг свинцю в рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту його в бензині. Виключити надходження високотоксичних сполук свинцю в атмосферу можна заміною етильованого бензину на неетилований, що використовують в Російській Федерації та ряді країн Західної Європи.
Склад відпрацьованих газів ДВС залежить від режиму роботи двигуна. У двигуна, що працює на бензині, при невстановлених режимах (розгін, гальмування) порушуються процеси сумішоутворення, що сприяє підвищеному виділенню токсичних продуктів. Залежність складу відпрацьованих газів ДВС від коефіцієнта надлишку повітря наведена на рис. 77, а. Перезбагачення горючої суміші до коефіцієнта надлишку повітря а \u003d 0,6-0,95 на режимі розгону веде до збільшення викиду незгорілого палива і продуктів його неповного згоряння.
У дизельних двигунах зі зменшенням навантаження склад горючої суміші збіднюється, тому вміст токсичних компонентів у відпрацьованих газах при малому навантаженні зменшується (рис. 77, б).Вміст СО і С nН m зростає при роботі на режимі максимального навантаження.
Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу в складі відпрацьованих газів, залежить від загального технічного стану автомобілів і особливо від двигуна - джерела найбільшого забруднення. Так, при порушенні регулювання карбюратора викиди СО збільшуються в 4-5 разів.
В процесі старіння двигуна викиди його збільшуються через погіршення всіх показників. При зносі поршневих кілець збільшується прорив через них. Витоку через вихлопної клапан можуть стати основним джерелом викидів вуглеводнів.
Характеристики режиму роботи і конструкції, які впливають на викиди в карбюраторних двигунах, включають наступні параметри:
3) швидкість;
4) управління моментом;
5) утворення нагару в камері згоряння;
6) температура поверхні;
7) засунений вихлопу;
8) перекриття клапанів;
9) тиск у впускному трубопроводі;
10) співвідношення між поверхнею і об'ємом;
11) робочий об'єм циліндра;
12) ступінь стиснення;
13) рециркуляція вихлопного газу;
14) конструкція камери згоряння;
15) співвідношення між ходом поршня і діаметром циліндра.
Зменшення кількості що викидаються забруднюючих речовин досягається в сучасних автомобілях за рахунок використання оптимальних конструкторських рішень, точного регулювання всіх елементів двигуна, вибором оптимальних режимів руху, використанням палива більш високої якості. Управління режимами руху автомобіля може здійснюватися за допомогою комп'ютера, що встановлюється в салоні автомобіля.
Експлуатаційні та конструкторські параметри, що впливають на викиди двигунів, в яких запалювання суміші відбувається за рахунок стиснення, включають такі характеристики:
1) коефіцієнт надлишку повітря;
2) випередження уприскування;
3) температура вхідного повітря;
4) склад палива (включаючи присадки);
5) турбонаддув;
6) завихрення повітря;
7) конструкція камери згоряння;
8) характеристики форсунки і струменя;
9) рециркуляція вихлопного газу;
10) система вентиляції картера.
Наддувши збільшує температуру циклу і, таким чином, підсилює окислювальні реакції. Ці фактори призводять до скорочення викидів вуглеводнів. Щоб зменшити температуру циклу і таким чином скоротити викид оксидів азоту, спільно з турбонаддувом може бути використано проміжне охолодження.
Одним з найбільш перспективних напрямків зниження викидів токсичних речовин карбюраторних двигунів є використання методів зовнішнього придушення викидів, тобто після того, як вони вийдуть з камери згоряння. До таких пристроїв відносяться термічні та каталітичні реактори.
Мета використання термічних реакторів полягає в тому, щоб доокісліть вуглеводні і оксид вуглецю за допомогою некаталітичного гомогенних газових реакцій. Ці пристрої призначені для окислення, тому вони не призводять до видалення оксидів азоту. Такі реактори підтримують підвищену температуру вихлопних газів (до 900 ° С) протягом періоду часу доокісленіе (в середньому до 100 мс), так що окислювальні реакції тривають у вихлопних газах і після того, як вони покинуть циліндр.
Каталітичні реактори встановлюються у вихлопній системі, яка часто кілька віддалена від двигуна і, в залежності від конструкції, використовується для видалення не тільки вуглеводнів і СО, але, крім того, і оксидів азоту. Для автомобільних транспортних засобів використовуються такі каталізатори, як платина і паладій, для окислення вуглеводнів і СО. Для зменшення вмісту оксидів азоту в якості каталізатора використовується родій. Як правило, використовується всього 2-4 г благородних металів. Основні металеві каталізатори можуть бути ефективними при використанні спиртових палив, але їх каталітична активність швидко падає при використанні традиційних вуглеводневих палив. Застосовуються два види носіїв каталізаторів: таблетки (γ-оксид алюмінію) або моноліти (кордиерит або корозійно-стійка сталь). Кордиерит при застосуванні його в якості носія покривають γ-оксидом алюмінію перед нанесенням каталітичного металу.
Каталітичні нейтралізатори конструктивно складаються з вхідного і вихідного пристроїв, що служать для підведення і виведення нейтралізуемой газу, корпусу і укладеного в нього реактора, це активну зону, де і протікають каталітичні реакції. Реактор-нейтралізатор працює в умовах великих температурних перепадів, вібраційних навантажень, агресивного середовища. Забезпечуючи ефективну очистку відпрацьованих газів, нейтралізатор по надійності не повинен поступатися основних вузлів і агрегатів двигуна.
Нейтралізатор для дизельного двигуна показаний на рис. 78. Конструкція нейтралізатора Осесиметрична і має вигляд «труби в трубі». Реактор складається з зовнішньої і внутрішньої перфорованих решіток, між якими розміщений шар гранульованого платинового каталізатора.
Призначення нейтралізатора полягає в глибокому (не менше
90 об%) окисленні СО і вуглеводнів в широкому інтервалі температур (250 ... 800 ° С) в присутності вологи, з'єднань сірки і свинцю. Каталізатори цього типу характеризуються низькими температурами початку ефективної роботи, високу термостійкість, довговічністю і здатністю стійко працювати при високих швидкостях газового потоку. Основним недоліком нейтралізатора цього типу є висока вартість.
Для того щоб каталітичне окислення відбувалося нормально, що окислюють каталізатори вимагають деякої кількості кисню, а відновлюють каталізатори - деякої кількості СО, C nН m або Н 2. Типові системи і реакції каталітичного окислення-відновлення наведені на рис. 79. Залежно від селективності каталізатора в процесі відновлення оксидів азоту може утворитися кілька аміаку, який потім знову окислюється в NO, що призводить до зниження ефективності руйнування NO x.
Вкрай небажаним проміжним продуктом може виявитися сірчана кислота. Для майже стехиометрической суміші співіснують як окислюються, так і відновлюються складові в вихлопних газах.
Ефективність каталізаторів може бути знижена в присутності сполук металів, які можуть надходити в вихлопні гази з палива, добавок змащувальних матеріалів, а також внаслідок зносу металів. Це явище відоме під назвою отруєння каталізатора. Особливо істотно знижують активність каталізатора антидетонаційні добавки тетраетилсвинцю.
Крім каталітичних і термічних нейтралізаторів відпрацьованих газів двигунів використовуються і рідинні нейтралізатори. Принцип дії рідинних нейтралізаторів заснований на розчиненні або хімічній взаємодії токсичних компонентів газів при пропущенні їх через рідину певного складу: вода, водний розчин сульфіту натрію, водний розчин бікарбонату натрію. В результаті пропускання відпрацьованих газів дизельного двигуна знижується викид альдегідів приблизно на 50%, сажі - на 60-80%, відбувається деяке зниження вмісту бенз (а) пірену. Головні недоліки рідинних нейтралізаторів - це великі габарити і недостатньо висока ступінь очищення по більшості компонентів вихлопних газів.
Підвищення економічності автобусів і вантажних автомобілів досягається насамперед застосуванням дизельних ДВС. Вони володіють екологічними перевагами в порівнянні з бензиновими ДВС, оскільки мають менший на 25-30% питома витрата палива; крім того, склад відпрацьованих газів у дизельного ДВС менш токсичний.
Для оцінки забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту встановлені питомі значення газових викидів. Є методики, що дозволяють за питомими викидами і кількості автомобілів розрахувати кількість викидів автотранспорту в атмосферу для різних ситуацій.
Освіта токсичних речовин - продуктів неповного згоряння і оксидів азоту в циліндрі двигуна в процесі згоряння відбувається принципово різними шляхами. Перша група токсичних речовин пов'язана з хімічними реакціями окислення палива, що протікають як в предпламенной період, так і в процесі згоряння - розширення. Друга група токсичних речовин утворюється при з'єднанні азоту та надлишкового кисню в продуктах згоряння. Реакція утворення окислів азоту носить термічний характер і не пов'язана безпосередньо з реакціями окислення палива. Тому розгляд механізму утворення даних токсичних речовин доцільно вести окремо.
До основних токсичним викидам автомобіля відносяться: відпрацьовані гази (ОГ), картерів гази і паливні випаровування. Відпрацьовані гази, що викидаються двигуном, містять окис вуглецю (СО), вуглеводні (С Х H Y), оксиди азоту (NO X), альдегіди і сажу. Картерів гази - це суміш частини відпрацьованих газів, яка проникла через нещільності поршневих кілець в картер двигуна, з парами моторного масла. Паливні випаровування надходять в навколишнє середовище з системи живлення двигуна: стиків, шлангів і т.д. Розподіл основних компонентів викидів у карбюраторного двигуна наступне: відпрацьовані гази містять 95% СО, 55% С Х HY і 98% NO X, картерів гази по - 5% З Х HY, 2% NO X, а паливні випаровування - до 40% С Х HY. У загальному випадку в складі відпрацьованих газів двигунів можуть міститися такі нетоксичні і токсичні компоненти: О, О 2, О 3, С, СО, СО 2, СН 4, C n H m, C n H m О, NO, NO 2, N, N 2, NH 3, HNO 3, HCN, H, H 2, OH, H 2 O.
Шкідливі токсичні викиди можна розділити на регламентовані і нерегламентовані. Вони діють на організм людини по-різному. Шкідливі токсичні викиди: СО, NO X, C X H Y, R X CHO, SO 2, сажа, дим. СО (оксид вуглецю) - цей газ без кольору і запаху, легший, ніж повітря. Утворюється на поверхні поршня і на стінці циліндра, в якому активація не відбувається внаслідок інтенсивного тепловідведення стінки, поганого розпилення палива і дисоціації СО 2 на СО і О2 при високих температурах.
NO X (оксиди азоту) - найтоксичніший газ з ОГ.
N - інертний газ при нормальних умовах. Активно реагує з киснем при високих температурах.
Викид з ОГ залежить від температури середовища. Чим більше навантаження двигуна, тим вище температура в камері згоряння, і відповідно збільшується викид оксидів азоту.
Гідроводороди (С x Н y) - етан, метан, бензол, ацетилен і ін. Токсичні елементи. ОГ містять близько 200 різних гідроводородов.
У дизельних двигунах З x Н y утворюються в камері згоряння через гетерогенної суміші, тобто полум'я гасне в дуже багатій суміші, де не вистачає повітря за рахунок неправильної турбулентності, низької температури, поганого розпилення.
ДВС викидає більшу кількість С x Н y, коли працює в режимі холостого ходу, за рахунок поганої турбулентності і зменшення швидкості згоряння.
дим - непрозорий газ. Дим може бути білим, синім, чорним. Колір залежить від стану ОГ.
Білий і синій дим - це суміш краплі палива з мікроскопічним кількістю пара; утворюється через неповного згоряння і подальшої конденсації.
Білий дим утворюється, коли двигун знаходиться в холодному стані, а потім зникає через нагрівання. Відмінність білого диму від синього визначається розміром краплі: якщо діаметр краплі більше довжини хвилі синього кольору, то око сприймає дим як білий.
Синій дим буває від масла. Наявність диму показує, що температура недостатня для повного згоряння палива. Чорний дим складається з сажі. Дим негативно впливає на організм людини, тварин і рослинність.
сажа - являє собою аморфне тіло без кристалічної решітки; в ОГ дизельного двигуна сажа складається з невизначених частці з розмірами 0,3 ... 100 мкм.
Причина утворення сажі полягає в тому, що енергетичні умови в циліндрі дизельного двигуна виявляються достатніми, щоб молекула палива зруйнувалася повністю. Більш легкі атоми водню дифундують в багатий киснем шар, вступають з ним в реакцію і як би ізолюють вуглеводневі атоми від контакту з киснем. Освіта сажі залежить від температури, тиску в камері згоряння, типу палива, відносини паливо-повітря.
SO 2 (оксид сірки) - утворюється під час роботи двигуна з палива, одержуваного з сірчистої нафти (особливо в дизелях); ці викиди подразнюють очі, органи дихання. SO 2, H 2 S - дуже небезпечні для рослинності.
Головним забруднювачем атмосферного повітря свинцем в Російській Федерації в даний час є автотранспорт, який використовує етилований бензин: від 70 до 87% загальної емісії свинцю за різними оцінками. РЬО (оксиди свинцю) - виникають в ОГ карбюраторних двигунів, коли використовується етилований бензин. При спалюванні однієї тонни етилованого бензину в атмосферу викидається приблизно 0,5 ... 0,85 кг оксидів свинцю. За попередніми даними, проблема забруднення навколишнього середовища свинцем від викидів автотранспорту стає значущою в містах з населенням понад 100 000 чоловік і для локальних ділянок уздовж автотрас з інтенсивним рухом. Радикальний метод боротьби із забрудненням навколишнього середовища свинцем викидами автомобільного транспорту - відмова від використання етилованого бензину.
Альдегіди (R x CHO) - утворюються, коли паливо спалюється при низьких температурах або суміш дуже бідна, а також з-за окислення тонкого шару масла в стінці циліндра. При спалюванні палива при високих температурах ці альдегіди зникають.
Забруднення повітря йде по трьох каналах: 1) ОГ, що викидаються через вихлопну трубу (65%); 2) картерів гази (20%); 3) вуглеводні в результаті випаровування палива з бака, карбюратора і трубопроводів (15%).
Вихлопні гази
В Євросоюзі дозволений рівень шкідливих речовин у вихлопі залежить від віку автомобіля. Якщо рік випуску автомобіля раніше ніж 1978, то немає будь - яких фіксованих обмежень, існує лише одна вимога, щоб не було видимого диму, що виходить з вихлопної труби. Якщо машина 1979-1986 року випуску, то максимальний ліміт виділяються нею шкідливих речовин, що вимірюються на холостому ходу такий: CO - менше, ніж 4,5%, СH - 100 ppm. Кисень повинен бути менше ніж 5%. Останній показник зазвичай використовується для підтвердження того, що нічого незаконного для зниження рівня CO з системами автомобіля зроблено не було. З 1986 по 1990 в більшості країн вимоги стали більш високими: CO - 3,5%, CH - 600 ppm. З 1991 були встановлені нові правила щодо автомобілів обладнаних каталітичним дожігателем вихлопних газів. Зараз рівень шкідливих вихлопів автомобіля вимірюють двома способами: на холостому ходу і на 2500 оборотах двигуна в хвилину. За допомогою каталітичного дожигатель вихлопних газів рівень шкідливих вихлопів набагато скоротився, з цієї причини показники обмежень шкідливих вихлопів теж зменшилися. На холостому ходу рівень CO повинен бути не більше 0,5%, а CH не більше 100 ppm. В цей же час так званий коефіцієнт надлишку повітря альфа вираховується математично і повинен бути між 0,91 - 1,03. Також рівень кисню повинен бути менше ніж 0,5% і контрольний рівень CO 2 повинен бути менше 16.
Власники нових машин не мають проблем з отриманням дозволу на використання їх транспорту. Хоча, наприклад, у Фінляндії середній вік легкового автомобіля становить 10,5 років. Але коли автомобіль має значний пробіг і вік, при проходженні тесту на шкідливість вихлопу він може бути відправлений на ремонт.
Дуже часто ці проблеми зустрічаються у старих автомобілів, коли двигун уже має значний пробіг і втратив свою колишню міць. Найчастіше власники не помічають, що їх автомобіль вже втратив потужність.
Кількість газів, що відходять автомобілів
В основному визначається масовим витратою палива автомобілями. Витрата по відстані нормується і зазвичай вказується виробниками (одна зі споживчих характеристик). Відносно сумарного обсягу виходять з глушника вихлопних газів приблизно можна орієнтуватися на таку цифру - один літр палива, що спалюється бензину призводить до утворення приблизно 16 кубометрів або 16000 літрів суміші різних газів. На підставі цих даних можна судити приблизну кількість що викидаються в атмосферу шкідливих домішок, але тут є невелика проблема. Ми можемо визначити тільки кількість різних газів, що вилітають при спалюванні певної кількості літрів палива, але ніяк ні при одному вихлопі, і вже тим більше за проміжок часу (годину, день, місяць і т.д.). Тому судити про кількість газів, що викидаються в атмосферу кожну годину, ми не можемо в принципі. Ніде не встановлено, що всі машини в день проїжджають певний у кілометрів з однією швидкістю. А шукати якесь середнє число - значить, обманювати себе, тому що дані можуть бути не тільки сильно наближеними, але і зовсім помилковими.
Таблиця №1. Витрата палива у машин різних марок
K - карбюраторний двигун
i - інжекторний двигун
D - дизельний двигун
щільність бензину при + 20С коливається від 0,69 до 0,81 г / смі
щільність дизельного палива при + 20С по ГОСТ 305-82 не більше 0,86 г / смі
Таблиця №2. Склад автомобільних вихлопних газів
Вихлопні гази (або відпрацьовані гази) - основне джерело токсичних речовин двигуна внутрішнього згоряння - це неоднорідна суміш різних газоподібних речовин з різноманітними хімічними і фізичними властивостями, що складається з продуктів повного і неповного згоряння палива, що надходять з циліндрів двигунів в його випускну систему. У своєму складі вони містять близько 300 речовин, більшість з яких токсичні. Основними нормованими токсичними компонентами вихлопних газів двигунів є оксиди вуглецю, азоту та вуглеводні. Крім того, з вихлопними газами в атмосферу надходять граничні і ненасичені вуглеводні, альдегіди, канцерогенні речовини, сажа та інші компоненти. Зразковий склад вихлопних газів представлений в таблиці 1. При роботі двигуна на етілірованном бензині в складі вихлопних газів присутній свинець, а у двигунів, що працюють на дизельному паливі - сажа. Тепер спробуємо з'ясувати, чим же небезпечний кожен вихлоп, і яка кількість газів, що вириваються з вихлопної труби.
Оксид вуглецю (CO - чадний газ)
Прозорий, не має запаху отруйний газ, трохи легший за повітря, погано розчинний у воді. Оксид вуглецю - продукт неповного згоряння палива, на повітрі горить синім полум'ям з утворенням діоксиду вуглецю (вуглекислого газу). Якщо його зміст велике, двигун витрачає занадто багато палива і масла з картера.
У камері згоряння двигуна CO утворюється при незадовільному розпилюванні палива, в результаті холоднополум'яного реакцій, при згорянні палива з нестачею кисню, а також внаслідок дисоціації діоксиду вуглецю при високих температурах. При цьому процес вигоряння CO триває і в випускному трубопроводі.
Необхідно відзначити, що при експлуатації дизелів концентрація CO у вихлопних газах невелика (приблизно 0,1-0,2%), тому, як правило, концентрацію CO визначають для бензинових двигунів. В середньому, машини при спалюванні літра бензину викидають в повітря близько 800 літрів вуглекислого газу
Оксиди азоту (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, надалі - NOx)
Оксиди азоту є одними з найбільш токсичних компонентів відпрацьованих газів. При нормальних атмосферних умовах азот являє собою досить інертний газ. При високому тиску і особливо температурах азот активно вступає в реакцію з киснем. У вихлопних газах двигунів понад 90% усієї кількості NОx становить оксид азоту NO, який ще в системи випуску, а потім і в атмосфері легко окислюється в діоксид (NO 2).
Оксиди азоту дратівливо впливають на слизові оболонки очей, носа, руйнують легені людини, так як при русі по дихальному тракту вони взаємодіють з вологою верхніх дихальних шляхів, утворюючи азотну і азотисту кислоти. Як правило, отруєння організму людини NОx проявляється не відразу, а поступово, причому будь-яких нейтралізують коштів немає. При спалюванні літра бензину з вихлопної труби викидається приблизно 128 л оксидів азоту.
Закис азоту (N 2 O - геміоксід, звеселяючий газ) - газ з приємним запахом, добре розчинний у воді. Має наркотичну дію.
NO 2 (діоксид) - блідо-жовта рідина, яка бере участь в утворенні смогу. Діоксид азоту використовується в якості окислювача в ракетному паливі. Вважається, що для організму людини оксиди азоту приблизно в 10 разів небезпечніше CO, а при обліку вторинних перетворень - в 40 разів.
Оксиди азоту становлять небезпеку для листя рослин. Встановлено, що їх безпосереднє токсичний вплив на рослини проявляється при концентрації Nox в повітрі в межах 0,5-6,0 мг / м 3. Азотна кислота викликає сильну корозію вуглецевих сталей.
На величину викиду оксидів азоту значно впливає температура в камері згоряння. Так, при підвищенні температури від 2500 до 2700 К швидкість реакції збільшується в 2,6 рази, а при зменшенні від 2500 до 2300 К - зменшується в 8 разів, тобто чим вище температура, тим вище концентрація NOx. Ранній уприскування палива або високі тиску стиснення в камері згоряння також сприяють утворенню NOx. Чим вище концентрація кисню, тим вище концентрація оксидів азоту.
Вуглеводні (CnHm - етан, метан, етилен, бензол, пропан, ацетилен і ін.)
Вуглеводні - органічні сполуки, молекули яких побудовані тільки з атомів вуглецю і водню, є токсичними речовинами. У вихлопних газах міститься більше 200 різних CH, які діляться на аліфатичні (з відкритою або закритою ланцюгом) і містять бензольне або ароматичне кільце. Ароматичні вуглеводні містять в молекулі один або кілька циклів з 6 атомів вуглецю, з'єднаних між собою простими або подвійними зв'язками (бензол, нафталін, антрацен і ін.). Мають приємний запах. Вимірюється його кількість в умовній одиниці ppm (к-ть частинок на мільйон). Так що навіть незначне збільшення ефективності згоряння може мати великий вплив на його рівень. Зазвичай, надзвичайно високий рівень вуглеводню є проблемою не тільки господарів машин, але і механіків.
Наявність CH у відпрацьованих газах двигунів пояснюється тим, що суміш в камері згоряння є неоднорідною, тому під стінами, в переобогащенная зонах, відбувається гасіння полум'я і обрив ланцюгових реакцій. Існують кілька факторів, що впливають на кількість вуглеводнів у вихлопних газах. Герметичність клапанів, їх чистота і регулювання моменту запалення, всі вони однаково важливі. Не тільки регулювання моменту запалення, але також і поточна сила згоряння, все, що впливає на згоряння, має велике значення в обмеженні кількості вуглеводнів у вихлопних газах. Приблизна кількість вуглеводнів, що утворюється при згорянні літра бензину - 400-450л.
Кого-то ці цифри можуть злякати, але давайте розберемося: літри - це міра об'єму, і, ні в якому разі не можна плутати ці цифри з рідиною, адже 800 літрів - досить велике число для рідини. А для газу? Газ є речовиною, яка має молекули в кілька сотень і тисяч разів менше відстані між ними. Якщо уявити щось більш щільне, то об'єм скоротиться в десятки і сотні разів. А тепер уважно - літр бензину, при спалюванні якого і проводиться цей об'єм, витрачається для подолання відстані в 10 км. Постараємося розвіяти більшість ілюзій - це не таке сильне забруднення, просто в момент вихлопу виділяється неприємний запах, і нам здається, що склад повітря навколо різко змінився. Але на нашому одязі навіть осаду ніякого не залишилося.
