Чем опасен выхлопной газ. Примерный состав выхлопных газов карбюраторных и

16.07.2019

Газы автотранспорта остаются в приземном слое атмосферы, что затрудняет их рассеивание. Узкие улицы и высокие здания также способствуют задерживанию токсических соединений выхлопных газов в зоне дыхания пешеходов. В состав выхлопных газов автотранспорта входит более 200 компонентов, тогда как нормируются из них лишь немногие (дымность, оксиды углерода и азота, углеводороды).[ ...]

Состав выхлопных газов зависит от ряда факторов: типа двигателя (карбюраторный, дизельный), режима его работы и нагрузки, технического состояния и качества топлива (табл. 10.4, 10.5).[ ...]

Выхлопные газы помимо углеводородов, входящих в состав топлива, содержат продукты неполного его сгорания, такие как ацетилен, олефины и карбонильные соединения. Количество ЛОС в выхлопных газах зависит от условий работы двигателя. Особенно большое количество вредных примесей поступает в окружающий воздух, когда двигатель работает на «холостом» ходу - при кратковременных остановках и на перекрестках.[ ...]

В состав выхлопных газов входят такие токсичные вещества как угарный газ, окислы азота, сернистый газ, соединения свинца и различные канцерогенные углеводороды.[ ...]

В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит около 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны оксиды углерода, азота, углеводороды, в т. ч. полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен и др.). При сжигании 1 л бензина в воздух поступает 200-400 мг свинца, входящего в состав антиде-тонационной присадки. Транспорт является также источником пыли, возникающей от разрушения дорожных покрытий и истирания шин.[ ...]

Так как состав выхлопных газов зависит от смеси топлива и воздуха и момента зажигания, он также будет зависеть и от характера вождения. Для достижения наибольшей мощности требуются смеси с 10-15%-ным обогащением, в то время как наиболее экономичной является скорость при несколько меньшем обогащении топлива. Для большинства двигателей на холостом ходу требуются обогащенные смеси, и продукты горения неполностью выбрасываются из цилиндра. При ускорении движения давление в топливной системе снижается и топливо конденсируется на стенках коллектора. Для предотвращения обеднения топливной смеси служит карбюратор, обеспечивающий подачу большего количества топлива при ускорении движения. При снижении скорости с помощью закрытого дросселя вакуум в коллекторе увеличивается, снижается подсос воздуха и чрезмерно возрастает насыщенность смеси. При таких колебаниях выбросы в значительной степени зависят от требований, предъявляемых к двигателю (табл.[ ...]

Вопрос о выхлопных газах и аэрозолях, выделяемых в воздух автомобильными двигателями, требует значительно более интенсивного изучения. В этом направлении получены уже некоторые данные о составе выхлопных газов, из которых следует, что состав их изменяется под влиянием многочисленных факторов, куда входят конструкция двигателя, режим работы и уход за двигателем, а также используемое горючее (Faith, 1954; Fitton, 1954). В настоящее время планируется интенсивное изучение влияния всех составных частей выхлопных газов в хроническом эксперименте, на животных.[ ...]

Бесцветный газ, без запаха и вкуса. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Температура кипения - 190°С. Коэффициент растворимости в воде 0,2489 (20°), 0,02218 (30°), 0,02081 (38°), 0,02035 (40°). Вес 1 л газа при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,25 г. Входит в состав различных газовых смесей, коксового, сланцевого, водяного, древесного, доменного газов, выхлопных газов автотранспорта и др.[ ...]

Отработавшие газы автомобилей и других двигателей внутреннего сгорания являются основным источником загрязнения атмосферы городов (до 40% всех загрязнений в США). Многие специалисты склонны рассматривать проблему загрязнения атмосферы как проблему загрязнения ее отработавшими газами различных двигателей (автомобили, моторные лодки и суда, реактивные двигатели самолетов и т. д.). Состав этих газов очень сложен, поскольку, помимо углеводородов различных классов, они содержат токсичные неорганические вещества (оксиды азота, углерода, соединения серы, галогены), а также металлы и металлорганиче-ские соединения . Анализ подобных композиций, содержащих неорганические и органические соединения с широким интервалом температур кипения (углеводороды С1-С12) встречает значительные трудности, и для его осуществления, как правило, используют несколько аналитических методов. В частности, оксид и диоксид углерода определяют методом ИК-спектроскопии, оксиды азота- с помощью хемилюминесценции, а для обнаружения углеводородов применяют газовую хроматографию . С ее помощью можно анализировать и неорганические компоненты выхлопных газов, причем чувствительность определения составляет около 10-4% для СО, 10-2% для N0 , 3-10-4% для С02 и 2-10“5% для углеводородов , но анализ сложен и трудоемок.[ ...]

На концентрации выхлопных газов в тоннеле влияют: 1) интенсивность, состав и скорость транспортного потока; 2) длина, конфигурация и степень заглубления тоннеля; 3) направление и скорость господствующих ветров по отношению к оси тоннеля.[ ...]

В табл. 12.1 приведен состав основных примесей в выхлопных газах бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).[ ...]

Выше упоминалось, что состав выхлопных газов заметно меняется с изменением режима работы двигателя, поэтому реактор должен быть рассчитан с учетом изменения концентраций. Кроме того, для протекания реакции требуются повышенные температуры, поэтому реактор должен обеспечивать быстрый подъем температуры, так как в холодном реакторе будет конденсироваться вода. К техническим трудностям добавляется необходимое условие, чтобы система реактора функционировала длительное время без технического ухода. В отличие от других приспособлений в машине в этом случае автомобилист не будет обращать внимание на систему реактора, не дающую ему практической отдачи, и, возможно, он не получит реальных сигналов о том, что система вышла из строя. Кроме того, контролировать эффективность очистной системы путем регулярных проверок и технических осмотров значительно труднее, чем добиться определенного среднего уровня надежности конструкции.[ ...]

Количественный и качественный состав выхлопных газов зависит от вида и качества топлива, типа двигателя, его характеристик, технического состояния, квалификации механиков, обеспечения автохозяйства диагностической аппаратурой и др.[ ...]

Для определения двуокиси азота в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания автомобилей и в отходящих газах ванн регенерации серебра предложена непроточная электрохимическая ячейка, обладающая длительным ресурсом работы - 120 суток. Рабочим электродом служит платина или графит, а вспомогательным - уголь марки Б. Поглотительный раствор имеет состав 3% по КВг и 1% по Н2304. Нижний предел анализируемой концентрации двуокиси азота данной непроточной ячейкой 0,001 мг/л .[ ...]

В табл. 3 приведен ориентировочный состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей (И. Л. Варшавский, 1969).[ ...]

Значительное загрязнение атмосферы происходит выхлопным! газами автомобильного транспорта. В их состав входит большая гамм: токсичных веществ, главными из которых являются: СО, NOx- углево дороды, канцерогенные вещества. К загрязнителям воздушного бассей на от автомобильного транспорта следует отнести также резиновун пыль, образующуюся в результате истирания автопокрышек.[ ...]

Техническое состояние двигателя. Большое влияние на состав выхлопных газов оказывает техническое состояние двигателя и прежде всего карбюратора. Исследования, проведенные Ж- Г. Манусаджанцем (1971), показали, что после установки на автомобилях, имевших ранее повышенное содержание окиси углерода в выхлопных газах (5-6%), новых, правильно отрегулированных карбюраторов концентрация этого газа снизилась до 1,5%. Неисправные карбюраторы после ремонта и регулировки также обеспечивали уменьшение содержания окиси углерода в выхлопных газах до 1,5-2%.[ ...]

Простая мера-регулировка двигателей может снизить токсичность выхлопных газов в несколько раз. Поэтому в городах создаются контрольно-измерительные пункты для диагностики двигателей машин. В автохозяйстве на специальных беговых барабанах, заменяющих полотно дороги, машина проходит испытание, в ходе которого измеряется химический состав газов двигателя при разных режимах работы. Машина с большим выбросом выхлопных газов на линию не должна выпускаться. По имеющимся в литературе данным, одна эта мера может снизить загрязнение атмосферного воздуха в 1980 г. в 3,2 раза, а к 2000 г.-в 4 раза.[ ...]

В рассматриваемой схеме предусматривается часть тепловой энергии выхлопных газов в отопительный период использовать для теплофикационных целей КС, прилегающих населенных пунктов, тепличных и животноводческих хозяйств. Комплексная энерготехнологическая установка на КС включает в свой состав многие агрегаты, узлы и оборудование, представленные на схеме рис.1, которые показали высокую экономичность и успешно эксплуатируются в течение длительного времени в различных отраслях промышленности.[ ...]

В условиях Южно-Сахалинска, где основными загрязнителями являются выхлопные газы автотранспорта и отходы ТЭЦ, специальных работ по воздействию их на отдельные объекты растительного мира не проводилось. В ходе работ по определению микроэлементарного состава ряда растений, в том числе и луговых и сорных трав, были проведены некоторые наблюдения за содержанием токсичных микроэлементов в надземной массе растений в черте города и за его пределами, а также на рекультивируемых отработанных картах золоотвала Южно-Сахалинской ТЭЦ. Химический состав зависит как от вида, так и от внешних условий существования, поэтому для определения свинца брались пробы следующих видов растений: ежи сборной (Dactylis glomerata L.), клевера ползучего (Trifolium repens L.), вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), мятлика лугового (Роа pratensis L.), одуванчика аптечного (Taraxacum officinale Web.) - в черте города, на обочинах дорог и для контроля - в местах, удаленных от антропогенного воздействия.[ ...]

Уже упоминалось о том, что солнечные лучи могут изменять химический состав загрязнителей атмосферного воздуха. Особенно заметно это выступает в случае загрязнителей окислительного типа, когда солнечные лучи могут привести к образованию раздражающего газа из нераздражающего (Haagen-Smit a. Fox, 1954). Фотохимические превращения этого типа происходят при реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и окислами азота, причем главным источником как тех, так и других являются выхлопные газы автомобилей. Эти фотохимические реакции имеют настолько большое значение (например, в Лос-Анжелосе), что для разрешения этой частной проблемы, выдвигаемой автомобильными выхлопными газами, прилагаются огромные усилия. К разрешению этой проблемы подходят с трех различных сторон: а) путем изменения топлива для двигателей; б) путем изменения конструкции двигателя; в) изменяя химический состав выхлопных газов после их образования в двигателе.[ ...]

Вам может показаться странным, что здесь не упоминается окись углерода (угарный газ), которая, как все хорошо знают, входит в состав выхлопных газов автомобиля. Каждый год погибает немало людей, имеющих привычку опробовать двигатель в закрытом гараже или поднимать йсе стекла у машины, в выхлопной системе которой имеется утечка. В больших концентрациях угарный газ, безусловно, смертелен: соединяясь с гемоглобином крови, он препятствует переносу кислорода от легких ко всем органам тела. Но на открытом воздухе в подавляющем большинстве случаев концентрация окиси углерода настолько мала, что не представляет опасности для здоровья человека.[ ...]

Отметим, что значительное количество окиси углерода попадает в атмосферный воздух с выхлопными газами автомобилей и других транспортных средств, снабженных карбюраторными двигателями внутреннего сгорания, в выхлопе которых содержится СО от 2 до 10% (большие значения соответствуют режи мам малых оборотов) . В связи с этим особое внимание уделяется освоению карбюраторов, выпускаемых под условным названием «Озон» для легковых автомобилей «Жигули». Благодаря ряду технических новшеств этот карбюратор позволяет значительно уменьшить выброс в атмосферу с выхлопными газами вредных для организма человека веществ. По рекомендации Центрального научно-исследовательного автомобильного и автомоторного института на карбюраторе применено устройство «Каскад», которое оптимизирует состав топливно-воздушной смеси, давая тем самым возможность не только уменьшить токсичность выбросов, но и снизить удельный расход бензина.[ ...]

Оксид углерода образуется при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Он входит в состав газов, выделяющихся в процессах выплавки и переработки черных и цветных металлов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газов» образующихся при взрывных работах, и т. д.[ ...]

Современные методы анализа позволяют наряду с возрастом отдельных слоев льда определить состав воздуха в период их образования, следить за нарастанием загрязнения воздуха. Так, в 1968 г. было установлено, что уровень окисла свинца, поступающий в воздух преимущественно с выхлопными газами автомобилей, составляет уже около 200 мг на 1 т льда. Авторы книги «Осажденные вечным льдом», из которой взяты эти цифры, комментируют их так: «Лед, этот безмолвный свидетель эволюции климата Земли, сигнализирует об огромной опасности. Внемлет ли ему человечество?» .[ ...]

Такие исследования также создают предпосылки для разработки специальных прогностических моделей, связывающих состав топлива и его свойства с выбросами выхлопных газов для семейств автомобилей, начиная с наиболее ранних транспортных средств, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами, до автомобилей последних моделей, произведенных с применением самых новейших технологий. Эта взаимосвязь между свойствами, составом и выбросами является чрезвычайно сложной, поэтому такие модели позволяют разработчикам топлив находить определенные пределы составов топливных композиций, при которых изменения характеристик топлива могут оказывать измеримое, поддающееся количественной оценке влияние на выбросы выхлопных газов. Эти пределы составов, конечно же, будут зависеть как от типа автомобилей, имеющихся на конкретном рынке, так и от возможностей производства топлива. Таким образом, и в этом случае для понимания всего процесса необходимо располагать четкой картиной, характеризующей оба этих фактора.[ ...]

Фенолы используют для дезинфекции, а также изготовления клеев и фенолформальдегидных пластмасс. Кроме того, они входят в состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей, образуются при сгорании и коксовании дерева и угля.[ ...]

Под воздействием выбросов, осуществляемых промышленными предприятиями, химически активных отбросов и остатков от основного производства существенно изменяется состав атмосферного воздуха в городах. В нем значительно увеличивается процент содержания пыли, кроме того, появляются «следы» веществ, не характерных для окружающей среды в естественном состоянии. Усиливающийся рост выхлопных газов автомобильного транспорта способствует развитию тяжелых заболеваний органов дыхания. Выбросы вредных веществ от автотранспорта и промышленных предприятий обусловливают повышенную загрязненность воздуха оксидами серы, сульфатов, углекислого газа, угарного газа, оксидами азота, сероводорода, аммиака, ацетона, формальдегида и др. Раздражающее действие атмосферных загрязнений проявляется неспецифической реакцией организма. В острых случаях высокого загрязнения воздуха отмечаются раздражение, конъюнктивы, кашель, повышенное слюноотделение, спазм голосовой щели и некоторые другие симптомы. При хронической загрязненности воздуха отмечается известная вариабельность перечисленных симптомов и их менее выраженный характер. Загрязнение атмосферного воздуха городов является той причиной, которая увеличивает сопротивляемость току воздуха в дыхательных путях.[ ...]

Контроль за состоянием воздушной среды в Федеративной республике Германии осуществляет сеть постов и 9 постоянных станций (Мюнхен), следящих за содержанием в атмосфере вредных газов и пыли 15. Наиболее опасными для ■окружающей среды являются вещества, входящие в состав выхлопных газов автомобилей. Данные измерений поступают в центр обработки, оборудованный ЭВМ, для составления необходимых характеристик загрязнения воздуха и их ¡классификации.[ ...]

Автомобильный транспорт не относится к числу ведущих источников поступления сернистого ангидрида в атмосферу. В книге И. Л. Варшавского, Р. В. Малова «Как обезвредить отработанные газы автомобиля» (1968) вопрос о сернистом ангидриде как выбросе двигателя автомашины вообще не рассматривается. Эта позиция согласуется с результатами исследований в 1974-1975 годах воздуха на магистралях оживленного автомобильного движения в Ленинграде, где наблюдались единичные случаи незначительного превышения допустимых концентраций сернистого ангидрида (Г. В. Новиков и др., 1975). Однако, по данным США (В. Н. Смеляков, 1969), годичный выброс окислов серы автомобилями в этой стране достигает 1 млн. т, т. е. соизмерим с выбросом твердых частиц. В Англии за 1954 год, по данным РШоп (1956), выброс сернистого ангидрида двигателями автомашин составил 20 тыс. т. ОеШе (1973), приводя состав выхлопных газов автомобилей европейского производства, сообщает, что сернистый ангидрид составляет в среднем 0,006% выхлопа бензиновых двигателей и 0,02% -дизельных. Эти материалы убеждают в целесообразности контроля концентраций ангидрида на трассах интенсивного движения автотранспорта.[ ...]

Кроме того, эти знания и данный подход могут применяться для вновь разрабатываемых технологий двигателей. Как показано на рис. 1, ожидается, что будущее направление работ по минимизации выбросов выхлопных газов традиционных двигателей будет сдвигаться в сторону создания полностью оптимизированных систем, охватывая при этом автомобиль, двигатель и топливо. Основным фактором этого процесса будет знание того, как правильно подобрать состав специальных топлив, с тем чтобы они стали пригодными для таких систем.[ ...]

В качестве примеров практического применения перспективных лазерных диодов на РЬ, Бп, Те можно привести два проекта, разрабатываемые американской фирмой «Техас-Инструмент» (Даллас) . В первом из них разрабатывается компактное устройство (весом не более 4,5 кг) на перестраиваемом лазерном диоде для контроля промышленных выбросов из труб на содержание 302, N02 н других газов. Второй проект преследует цель создания удобного прибора для контроля выхлопных газов автомобилей на содержание СО, С02, остатков несгоревших углеводородов и серусодержа-щих газов. Построенные макеты представляют собой матрицы из ряда лазерных днодов, настроенных каждый на определенный газ и связанных оптические аналогичными матрицами фотоприемников. Прибор должен помещаться непосредственно в выхлопную струю. Затруднения связаны с разработкой удобного охладителя, необходимого для обеспечения режима непрерывного излучения лазера. Этот прнбор создается в качестве массового контрольного средства в связи с разрабатываемым проектом государственного стандарта США на допустимый состав выхлопных газов . Оба прибора строятся на абсорбционном методе.[ ...]

Хотя регулирование содержания серы в топливе и выбор альтернативного топлива и обладают потенциальной возможностью обеспечения косвенного снижения вредных выхлопов автомобилей, с точки зрения перспектив нефтяной компании основным фактором, учитываемым при разработке топлива с низким уровнем вредных выбросов, является возможность непосредственного влияния на выбросы выхлопных газов таких свойств топлива, как углеводородный состав, летучесть, плотность, цетановое число и т. п., а также включаемых в состав топлива кислородсодержащих соединений (окислителей) или биотоплив. В этом разделе рассмотривается первый вопрос. Последняя тема более подробно обсуждается в сопровождающей статье, публикуемой в этом же журнале .[ ...]

Круговороты азота и серы все больше подвергаются влиянию промышленного загрязнения воздуха. Окислы азота (N0 и N02) и серы (50г) появляются в ходе этих круговоротов, но лишь в качестве промежуточных стадий и присутствуют в большинстве местообитаиий в очень малых концентрациях. Сжигание ископаемого топлива сильно увеличило содержание летучих окислов в воздухе, особенно в городах; в такой концентрации они уже становятся опасными для биотических компонентов экосистем. В 1966 г. эти окислы составляли около трети общего количества (125 млн. т) промышленных выбросов в США, Основной источник БОг - работающие на угле тепловые электростанции, а основной источник N02 - автомобильные моторы. Л), а окислы азота приносят вред, попадая в дыхательные пути высших животных и человека. В результате химических реакций этих газов с другими загрязняющими веществами вредное действие тех и других усугубляется (отмечается своего рода синергизм). Разработка новых типов двигателей внутреннего сгорания, очистка горючего от серы и переход от тепловых электростанций к атомным позволят устранить эти серьезные нарушения в круговоротах азота и серы. Заметим в скобках, что такие изменения в способах производства энергии человеком выдвинут другие проблемы, о которых надо подумать заранее (см. гл. 16).[ ...]

Это обстоятельство предопределяет и следующий аргумент в пользу отечественной водородной энергетики. Он состоит в необходимости глобального подхода к решению подобных проблем. Тенденция ко всеобщей интеграции торгово-эко-номической системы сегодня такова, что требует анализа мирового рынка для подавляющей номенклатуры товаров и услуг. В этих условиях Россия уже не может быть вырвана из глобальных промышленных и торгово-экономических связей. Нельзя не считаться, не неся при этом крупных материальных и моральных потерь, со все более жесткими экологическими требованиями, закрепляемыми национальными и международным законодательством. Закон о «Чистом воздухе», принятый конгрессом США, уже упомянутые выше ужесточения на химический состав выхлопных газов воздушного и наземного транспорта в Западной Европе и других регионах планеты, а также ряд других законодательных мер служат по существу основой для Глобального экологического кодекса. Назрела необходимость создания национальной концепции использования водорода в топливной базе страны как экологически чистого горючего для воздушного и наземного транспорта. Такая концепция и соответствующая национальная программа могут быть разработаны в рамках конверсии оборонных отраслей промышленности.[ ...]

При изучении загрязнения окружающей среды выбросами какого-либо промышленного предприятия обычно учитывают лишь те химические вещества, которые на основании технологического процесса могут считаться приоритетными по валовому выбросу в атмосферный воздух или в сточные воды. Между тем значительная часть исходных и конечных продуктов производства обладает достаточно высокой реакционной способностью. Поэтому есть основания предполагать, что эти соединения взаимодействуют не только на стадии технологического процесса. Нельзя исключать возможность такого взаимодействия в воздухе производственных помещений, откуда вновь образованные продукты в качестве неорганизованных выбросов попадают в атмосферный воздух. Новые химические вещества могут получаться в результате химических и фотохимических реакций в загрязненном атмосферном воздухе, а также в воде и почве. Примером может служить образование новых химических веществ из продуктов неполного сгорания топлива, входящего в состав выхлопных газов автомобилей. В настоящее время достаточно полно изучены пути фотохимического окисления этих продуктов. Доказана возможность загрязнения атмосферного воздуха качественно новыми химическими веществами, не указанными в технологическом регламенте изучаемых предприятий .

Ежегодно количество машин в городах увеличивается, следовательно и повышается концентрация выхлопных газов. Какое действие оказывают на организм продукты работы двигателя можно узнать разобравшись в их составе.

Развитие всего человечества неизменно сопровождается ростом населения и, конечно же, потребностей. Одновременно с этим развивается промышленность и автомобильный транспорт, а в окружающую среду выбрасывается все больше ядовитых химикатов. Около 90 процентов от совокупного объема загрязнений составляют выхлопные газы от автомобилей. Этой проблема сегодня обретает все большую актуальность.

Автомобильные выхлопные газы - это своеобразный коктейль из нескольких сотен химикатов, которые могут причинить вред и человеческому здоровью, и экологии. Они выделяются в процессе сгорания топлива.

Статистика гласит, что одна «легковушка» выделяет за сутки в окружающую среду в среднем до одного килограмма канцерогенов, токсинов и технических компонентов. При этом вредные вещества аккумулируются и могут содержаться в атмосфере до пяти-шести лет. Они могут навредить и окружающей среде, и человеку, и растениям, и животным.

Когда концентрация выхлопных газов в воздухе превышает норму, то они негативно сказываются и на человеческом самочувствии. Больше всего от их воздействия страдают водители такси и маршруток, а также люди, которые проводят много времени в автопробках. При этом самыми вредными считаются дизельные двигатели, которые могут отработать много сажи.

Выбросы из выхлопной трубы автомобилей моментально воздействуют на органы дыхания, причем у взрослых гораздо меньше, нежели у детей. Обусловлено это тем, что максимальная концентрация газов сосредоточена примерно на уровне детского лица.

Состав выхлопных газов автомобилей

Вред окружающей среде наносится благодаря токсинам, которые содержатся в выхлопных газах. Из них особенно выделяются следующие химические соединения:

По статистике, автобусы и грузовики вырабатывают гораздо больше выхлопных газов, чем легковые автомобили и мотоциклы. Это связано с объемом двигателей и режимом их работы.

Воздействие на человеческий организм

В своем составе выхлопные газы автомобилей имеют ядовитые и вредные химические соединения, могут служить причиной развития хронических и острых заболеваний. В органах дыхания при этом могут возникать следующие патологии:

астма;
аллергия;
бронхит;
злокачественные новообразования;
гайморит;
эмфизема;
воспаления дыхательных путей.

Кроме того, из-за содержания вредных веществ в выбросах может страдать и сердечно-сосудистая система. Для нее характерны следующие явления:

головокружения;
отдышка и затруднение дыхания;
признаки стенокардии;
формирование тромбозов;
инфаркт миокарда.

Вещества, присутствующие в составе выхлопов автомобилей, могут скапливаться внутри организма. Из-за этого происходит его зашлаковывание, приводящее к развитию серьезных болезней. О влиянии выхлопных газов на здоровье человека ведется очень много споров, но все они сводятся к тому, что вред неминуем.

Многие люди еще со школьной скамьи знают о том, что растения могут «дышать». То есть они тоже ощущают на себе воздействие выхлопных газов. Микрочастички токсинов отравляют тело растения, потому деревья и цветы, растущие вдоль дорог, выглядят так тускло и вяло.

Кроме того, огромный объем оказал влияние и на состав климатических осадков. Именно из-за эксплуатации транспортных средств все чаще возникают кислотные дожди, разноцветные туманы или темный снег. Конечно, подобные осадки способствуют очищению воздуха, но загрязнения при этом попадают в землю. После этого тяжелые металлы и химические соединения распространяются дальше, через сельскохозяйственные культуры и животные корма. Такой «круговорот» вредных веществ пагубно отражается на состоянии здоровья.

Меры защиты

Максимальный вред автомобильные выбросы оказывают на людей, которые подолгу стоят в пробках. Автомобилисты, не имея в наличии противогаза или респиратора, буквально вынуждены их вдыхать. Однако ротовую полость или нос можно закрыть шарфом или платком. Ткань не сможет защитить от попадания вредных веществ в организм, но она хотя бы минимизирует их количество.

Если приходится часто стоять в автопробках, то рацион рекомендуется дополнить зелеными овощами, ягодами, и семечками. Также желательно пить как можно больше воды, потому что она устраняет интоксикацию.

Влияние выхлопных газов на окружающую среду распространяется также на дома и квартиры, которые находятся рядом с автострадами. Зачастую выхлопы в жилище попадают через форточки и окна. Специалисты для повышения безопасности советуют устанавливать герметичные конструкции, а для проветривания пользоваться бризерами.

Сегодня ученые все еще продолжают разрабатывать альтернативные виды горючего, электромобили и иные экологичные технологии. Но пока это лишь вопрос будущего, потому проблема выброса выхлопных газов сейчас так актуальна.

Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав.

Состав выхлопных газов

Компоненты выхлопного газа	Содержание по объему, %		Токсичность
	Двигатель
	бензин	дизель
Азот	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	нет
Кислород	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	нет
Пары воды	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	нет
Диоксид углерода	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	нет
Оксид углерода	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	да
Углеводороды неканцерогенные	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	да
Альдегиды	0 - 0,2	0,001 - 0,009	да
Оксид серы	0 - 0,002	0 - 0,03	да
Сажа, г/м3	0 - 0,04	0,01 - 1,1	да
Бензопирен, мг/м3	0,01 - 0,02	до 0,01	да

При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе - сажа.

Оксид углерода (CO - угарный газ)

Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 - 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.

Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2). Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.

Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 - 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К - уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (CnHm этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний. Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м3. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, - возникают его частые пропуски. Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрение воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода). Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.

Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.

Смог от выхлопных газов.

Смог (Smog, от smoke дым и fog - туман) ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненной вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях. Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях. Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д. В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).

Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений. Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные гидроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 капельки желтой жидкости). Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий. Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка. Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии - присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.

Выбросы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) делятся на выбросы от карбюраторных и дизельных двигателей. Такое разделение связано с тем, что карбюраторные двигатели (КД) работают с однородными топливновоздушными смесями, в то время как дизельные двигатели (ДД) – с гетерогенными смесями.

Выбросы загрязнений от двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа включают углеводороды, оксиды углерода, оксиды азота и нерегулярные выбросы. Загрязнения возникают вследствие реакций и в процессе горения в объеме и на поверхностях. Прорыв газов через поршневые кольца и выхлоп из цилиндров являются менее интенсивным источником выбросов загрязнений.

В 1980 г. 4 % выпускаемых в мире легковых и грузовых автомобилей было оснащено дизелями, а к концу 80-х годов этот показатель возрос до 25 %. Основные выбросы загрязнений дизельных двигателей те же самые, что и карбюраторных двигателей (углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, нерегулярные выбросы), но к ним добавляются частицы углерода (сажевый аэрозоль).

Легковой автомобиль выбрасывает оксида углерода СО до 3 м3 /ч, грузовой - до 6 м3 /ч (3…6 кг/ч).

О составе выхлопных газов автомобилей с различными типами двигателей можно судить по данным, приведенным в табл. 8.1.

		Таблица 8.1.
Примерный состав выхлопных газов автомобилей

Компоненты
	карбюраторный	дизельный дви-
	двигатель


H2 О (пары)
СО2

Оксиды азота		2. 10-3 -0,5
Оксиды азота
Углеводороды		1. 10-3 -0,5
Альдегиды		1 . 10 - 3 -9 .10 -3

	0-0,4 г/м3	0,01-1,1 г/м3
Бензапирен	(10-20). 10-6 , г/м3	до1 . 10-5 г/м3

Выбросы оксида углерода и углеводородов у карбюраторных двигателей существенно выше, чем у дизельных двигателей.

8.2. Снижение выбросов двигателей внутреннего сгорания

Повышение экологических показателей автомобиля возможно за счет проведения комплекса мероприятий по совершенствованию его конструкции и режима эксплуатации. К улучшению экологических показателей автомобиля приводят: повышение его экономичности; замена бензиновых ДВС на дизельные; перевод ДВС на использование альтернативных топлив (сжатый или сжиженный газ, этанол, метанол, водород и др.); применение нейтрализаторов отработавших газов ДВС; совершенствование режима работы ДВС и технического обслуживания автомобиля.

Известны и применяются ряд методов снижения токсичности выхлопных газов. Среди них работа автомобиля в условиях, когда двигатель выделяет наименьшее количество токсичных веществ (уменьшение торможения, равномерное движение с определенной скоростью и т. д.); применение специальных присадок к топливу, увеличивающих полноту его сгорания и уменьшающих выброс СО (спирты, другие соединения); пламенное дожигание некоторых вредных компонентов.

В карбюраторных двигателях соотношение между воздухом и топливом влияет на содержание углеводородов и оксида углерода в выхлопе. Так, например, выбросы увеличиваются при увеличении обогащения смеси. Содержание СО увеличивается из-за неполного сгорания, вызванного недостатком кислорода в смеси. Увеличение содержания углеводородов проистекает в первую очередь из-за увеличения адсорбции топлива и усиления механизма неполного сгорания топлива. Бедные смеси создают более низкие концентрации Сn Нm и СО в выбросе в результате их более полного сгорания.

В дизельных двигателях мощность изменяется при изменении количества впрыскиваемого топлива. В результате изменяется распределение струи топлива, количество топлива, ударяющегося о стенку, давление в цилиндре, температура, а также продолжительность впрыскивания.

Специалисты считают, что для заметного снижения вредных выбросов необходимо сократить потребление бензина с 8 литров (на 100 км пробега – до 2…3 л. Это требует совершенствование устройства двигателя и качества топлива; перехода на неэтилизированный бензин; применения каталитического дожига для уменьшения выброса СО; внедрения электрон-

ной системы управления процессов горения топлива; и другие меры, в частности применения глушителей шума в системе выхлопа.

Повышение топливной экономичности автомобиля достигается главным образом за счет совершенствования процесса сгорания в ДВС: послойное сжигание топлива; форкамерно-факельное сжигание; применение подогрева и испарения топлива во впускном тракте; использование электронного зажигания. Дополнительными резервами повышения экономичности автомобиля являются:

- снижение массы автомобиля за счет усовершенствования его конструкции и применения неметаллических и высокопрочных материалов;

- улучшение аэродинамических показателей кузова (последние модели легковых автомобилей обладают, как правило, на 30…40 % меньшим коэффициентом лобового сопротивления);

- снижения сопротивления воздушных фильтров и глушителей, отключения вспомогательных агрегатов, например вентилятора и т. п.;

- снижения массы перевозимого топлива (неполное заполнение баков) и массы инструментов.

Современные модели легковых автомобилей существенно отличаются по топливной экономичности от предшествующих моделей.

Перспективные марки легковых автомобилей будут обладать расходом бензина 3,5 л/100 км и менее. Повышение экономичности автобусов и грузовых автомобилей достигается прежде всего применением дизельных ДВС. Они обладают экологическими преимуществами по сравнению с бензиновыми ДВС, поскольку имеют меньший на 25…30 % удельный расход топлива; кроме того, состав отработавших газов у дизельного ДВС менее токсичен (см. табл. 8.1).

Экологическими преимуществами по сравнению с бензиновыми ДВС обладают двигатели, работающие на альтернативных топливах. Общее представление о снижении токсичности ДВС при переходе на альтернативное топливо можно получить из данных, приведенных в табл. 8.2.

Таблица 8.2 Токсичность выбросов ДВС на различных топливах

Многие ученые видят частичное решение экологической проблемы в переводе автомобилей на газообразное топливо. Так, содержание окиси уг-

лерода в выхлопах газомобилей меньше на 25…40 %; окиси азота на 25…30 %; сажи на 40…50 %. При использовании в автомобильных двигателях сжиженного или сжатого газа выхлопные газы почти не содержат оксида углерода. Решением проблемы явилось бы широкое применение электромобиля. Выпускаемые электромобили имеют ограниченный радиус действия из-за ограниченной емкости и большой массы батарей. Сейчас ведутся широкие исследования в этой области. Некоторые положительные результаты уже достигнуты. Снижение токсичности выбросов может быть достигнуто уменьшением содержания соединений свинца в бензине без ухудшения его энергетических качеств.

Перевод на газовое топливо не предусматривает значительных изменений в конструкции ДВС, однако сдерживается отсутствием станций заправки и необходимого количества автомобилей, переоборудованных для работы на газе. Кроме того, автомобиль, переоборудованный для работы на газовом топливе, теряет грузоподъемность из-за наличия баллонов и запас хода приблизительно в 2 раза (200 км против 400…500 км у бензинового автомобиля). Эти недостатки частично устранимы при переводе автомобиля на сжиженный природный газ.

Применение метанола и этанола требует изменений конструкции ДВС, так как спирты более химически активны к резинам, полимерам, медным сплавам. В конструкцию ДВС необходимо вводить дополнительный подогреватель для запуска двигателя в холодный период года (при t< -25 °С); необходима перерегулировка карбюратора, так как изменяется стехиометрическое отношение расхода воздуха к расходу топлива. У бензиновых ДВС оно равно 14,7; у двигателей на метаноле - 6,45, а на этаноле - 9. За рубежом (Бразилия) применяют смеси бензина и этанола в пропорции 12:10, что позволяет использовать бензиновые ДВС с незначительными изменениями их конструкции, несколько повышая при этом экологические показатели двигателя.

Несмотря на то, что выбросы токсичных веществ (Сn Нm и СО) из картера и топливной системы двигателя по крайней мере на порядок ниже выбросов выхлопных газов, в настоящее время разрабатываются методы сжигания картерных газов ДВС. Известна замкнутая схема нейтрализации картерных газов с подачей их во впускной трубопровод двигателя с последующим дожиганием. Замкнутая система вентиляции картера с возвращением картерных газов до карбюратора уменьшает выделение в атмосферу углеводородов на 10…30 %, оксидов азота на 5…25 %, но при этом увеличивается выброс оксида углерода на 10…35 %. При возвращении картерных газов после карбюратора снижается выброс Cn Hm на 10…40 %, СО на 10…25 %, но возрастает выброс NOx на 10…40 %.

Для предотвращения выбросов паров бензина из топливной системы, основная часть которых поступает в атмосферу, когда двигатель не работает, на автомобилях устанавливают систему обезвреживания испарений топлива из карбюратора и топливного бака, состоящую из трех основных узлов (рис. 8.1): герметичного топливного бака 1 со специальной емкостью 2 для компенсации теплового расширения топлива; крышки 3 топливно-за- правочной горловины бака с двусторонним предохранительным клапаном для предотвращения чрезмерного давления или разрежения в баке; адсорбера 4 для поглощения паров топлива при выключенном двигателе с системой возврата паров во впускной тракт двигателя во время его работы. В качестве адсорбента используют активированный уголь.

Рис. 8.1. Схема улавливания паров топлива бензинового ДВС

Соблюдение регламента технического обслуживания и контроль состава отработанных газов (ОГ) ДВС позволяет значительно сократить токсичные выбросы в атмосферу. Известно, что при 160 тыс. км пробега и при отсутствии контроля выбросы СО возрастают в 3,3 раза, а Сп Нт - в 2,5 раза.

Повышение экологических показателей газотурбинной двигательной установки (ГТДУ) на самолетах достигается совершенствованием процесса сгорания топлива, применением альтернативного топлива (сжиженный газ, водород и др.), рациональной организацией движения в аэропортах.

Увеличение времени пребывания продуктов сгорания в камере сгорания ГТДУ сопровождается увеличением полноты сгорания (уменьшение содержания СО и Cn Hm в продуктах сгорания) и содержания в них оксидов азота. Поэтому, изменяя время пребывания газа в камере сгорания, можно достичь лишь минимальной токсичности продуктов сгорания, а не устранить ее полностью.

Более эффективным средством снижения токсичности ГТДУ является применение способов подачи топлива, обеспечивающих более равномерное смешение топлива и воздуха. К ним относятся устройства с предварительным испарением топлива, форсунки с аэрацией топлива и др. Испытания на модельных камерах свидетельствуют о том, что такими способами можно снизить содержание в продуктах сгорания Сn Нm более чем на порядок, СО - в несколько раз, обеспечить бездымный выхлоп и уменьшить содержание NOx .

Существенное снижение содержания NOx в продуктах сгорания ГТДУ достигается при стадийном процессе сгорания топлива в двухзонных камерах сгорания. В таких камерах основная часть топлива на режимах большой тяги сжигается в виде предварительно подготовленной бедной смеси. Меньшая часть топлива (~25 %) сжигается в виде богатой смеси, где и образуются в основном оксиды азота. Опыты показывают, что при таком сгорании можно снизить содержание NOx в 2 раза.

Решение экологических проблем, связанных с применением ракетной техники, основано на использовании экологически безопасного топлива и прежде всего кислорода и водорода.

8.3. Нейтрализация выхлопов двигателей внутреннего сгорания

Улучшение экологических характеристик автомобилей возможно за счет комплекса мероприятий по совершенствованию их конструкций и режимов эксплуатации. К ним относятся повышение экономичности работы двигателей, замена их бензиновых версий на дизельные, использование альтернативных топлив (сжатый или сжиженный газ, этанол, метанол, водород и др.), применение нейтрализаторов отработанных газов, оптимизация режима работы двигателей и технического обслуживания автомобилей.

Значительное снижение токсичности ДВС достигается при использовании нейтрализаторов отработавших газов (ОГ). Известны жидкостные, каталитические, термические и комбинированные нейтрализаторы. Наиболее эффективными из них являются каталитические конструкции. Оснащение ими автомобилей началось в 1975 г. в США и в 1986 г. - в Европе. С тех пор загрязнение атмосферы выхлопами резко снизилось - соответственно на 98,96 и 90% по углеводородам, СО и NOх .

Нейтрализатор - это дополнительное устройство, которое вводится в выпускную систему двигателя для снижения токсичности ОГ. Известны жидкостные, каталитические, термические и комбинированные нейтрализаторы.

Принцип действия жидкостных нейтрализаторов основан на растворении или химическом взаимодействии токсичных компонентов ОГ при пропускании их через жидкость определенного состава: вода, водный раствор сульфита натрия, водный раствор двууглекислой соды.

На рис. 8.2 представлена схема жидкостного нейтрализатора, применяемого с двухтактным дизельным двигателем. Отработавшие газы поступают в нейтрализатор по трубе 1 и через коллектор 2 попадают в бак 3, где вступают в реакцию с рабочей жидкостью. Очищенные газы проходят через фильтр 4, сепаратор 5 и выбрасываются в атмосферу. По мере испарения жидкость доливают в рабочий бак из дополнительного бака 6.

Рис. 8.2. Схема жидкостного нейтрализатора

Пропускание отработавших газов дизелей через воду приводит к уменьшению запаха, альдегиды поглощаются с эффективностью 0,5, а эффективность очистки от сажи достигает 0,60…0,80. При этом несколько уменьшается содержание бенз(а)пирена в отработанных газах дизелей. Температура газов после жидкостной очистки составляет 40…80 °С, примерно до этой же температуры нагревается и рабочая жидкость. При снижении температуры процесс очистки идет интенсивнее.

Жидкостные нейтрализаторы не требуют времени для выхода на рабочий режим после пуска холодного двигателя. Недостатки жидкостных нейтрализаторов: большая масса и габариты; необходимость частой смены рабочего раствора; неэффективность по отношению к СО; малая эффективность (0,3) по отношению к NOx ; интенсивное испарение жидкости. Однако использование жидкостных нейтрализаторов в комбинированных системах очистки может быть рациональным, особенно для установок, отработавшие газы которых должны иметь низкую температуру при поступлении в атмосферу.

Выхлопные газы

В Евросоюзе разрешенный уровень вредных веществ в выхлопе зависит от возраста автомобиля. Если год выпуска автомобиля раньше чем 1978, то нет каких - либо фиксированных ограничений, существует лишь одно требование, чтобы не было видимого дыма, выходящего из выхлопной трубы. Если машина 1979-1986 года выпуска, то максимальный лимит выделяемых ею вредных веществ, измеряемых на холостом ходу таков: CO - меньше, чем 4,5%, СH - 100 ppm. Кислород должен быть меньше чем 5%. Последний показатель обычно используется для подтверждения того, что ничего незаконного для снижения уровня CO с системами автомобиля сделано не было. С 1986 по 1990 в большинстве стран требования стали более высокими: CO - 3,5%, CH - 600 ppm. С 1991 были установлены новые правила относительно автомобилей оборудованных каталитическим дожигателем выхлопных газов. Сейчас уровень вредных выхлопов автомобиля измеряют двумя способами: на холостом ходу и на 2500 оборотах двигателя в минуту. С помощью каталитического дожигателя выхлопных газов уровень вредных выхлопов намного сократился, по этой причине показатели ограничений вредных выхлопов тоже уменьшились. На холостом ходу уровень CO должен быть не более 0,5%, а CH не более 100 ppm. В это же время так называемый коэффициент избытка воздуха альфа высчитывается математически и должен быть между 0,91 - 1,03. Также уровень кислорода должен быть меньше чем 0,5% и контрольный уровень CO 2 должен быть меньше 16.

Владельцы новых машин не имеют проблем с получением разрешения на использование их транспорта. Хотя, например, в Финляндии средний возраст легкового автомобиля составляет 10,5 лет. Но когда автомобиль имеет значительный пробег и возраст, при прохождении теста на вредность выхлопа он может быть отправлен на ремонт.

Очень часто эти проблемы встречаются у старых автомобилей, когда двигатель уже имеет значительный пробег и потерял свою былую мощь. Зачастую владельцы не замечают, что их автомобиль уже утратил мощность.

Количество отходящих газов автомобилей

В основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру -- один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров или 16000 литров смеси различных газов. На основании этих данных можно судить примерное количество выбрасываемых в атмосферу вредных примесей, но здесь есть небольшая проблема. Мы можем определить только количество разных газов, вылетающее при сжигании определённого количества литров топлива, но никак ни при одном выхлопе, и уж тем более за промежуток времени (час, день, месяц и т.д.). Поэтому судить о количестве газов, выбрасываемых в атмосферу каждый час, мы не можем в принципе. Нигде не установлено, что все машины в день проезжают определённое кол-во километров с одной скоростью. А искать какое-либо среднее число -- значит, обманывать себя, потому что данные могут быть не только сильно приближёнными, но и вовсе ошибочными.

Таблица №1. Расход топлива у машин разных марок

K -- карбюраторный двигатель

i -- инжекторный двигатель

D -- дизельный двигатель

плотность бензина при +20С колеблется от 0,69 до 0,81 г/смі

плотность дизельного топлива при +20С по ГОСТ 305-82 не более 0,86 г/смі

Таблица №2. Состав автомобильных выхлопных газов

Выхлопные газы (или отработавшие газы) - основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания - это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводороды. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав выхлопных газов представлен в таблице 1.При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе -- сажа. Теперь попытаемся выяснить, чем же опасен каждый выхлоп, и каково количество газов, вырывающихся из выхлопной трубы.

Оксид углерода (CO - угарный газ)

Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода - продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). Если его содержание велико, двигатель расходует слишком много топлива и масла из картера.

В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе.

Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1-0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей. В среднем, машины при сжигании литра бензина выбрасывают в воздух около 800 литров углекислого газа

Оксиды азота (NO, NO2 , N2O , N2O3 , N2O5 , в дальнейшем - NOx )

Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NОx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет. При сжигании литра бензина из выхлопной трубы выбрасывается примерно 128 л оксидов азота.

Закись азота (N 2 O - гемиоксид, веселящий газ) - газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO 2 (диоксид) - бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений - в 40 раз.

Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации Nox в воздухе в пределах 0,5-6,0 мг/м 3 . Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.

На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К - уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (CnHm - этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды - органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Измеряется его количество в условной единице ppm (кол-во частиц на миллион). Так что даже незначительное увеличение эффективности сгорания может иметь большое влияние на его уровень. Обычно, чрезвычайно высокий уровень углеводорода является проблемой не только хозяев машин, но и механиков.

Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций. Существуют несколько факторов влияющих на количество углеводорода в выхлопных газах. Герметичность клапанов, их чистота и регулировка момента зажигания, все они одинаково важны. Не только регулировка момента зажигания, но также и текущая сила сгорания, все, что влияет на сгорание, имеет большое значение в ограничении количества углеводорода в выхлопных газах. Примерное кол-во углеводорода, образующегося при сгорании литра бензина -- 400-450л.

Кого-то эти цифры могут испугать, но давайте разберёмся: литры -- это мера объёма, и, ни в коем случае нельзя путать эти цифры с жидкостью, ведь 800 литров -- довольно большое число для жидкости. А для газа? Газ является веществом, у которого молекулы в несколько сотен и тысяч раз меньше расстояния между ними. Если представить что-то более плотное, то обьём сократится в десятки и сотни раз. А теперь внимательно -- литр бензина, при сжигании которого и производится этот обьём, расходуется для преодоления расстояния в 10 км. Постараемся рассеять большинство иллюзий -- это не такое сильное загрязнение, просто в момент выхлопа выделяется неприятный запах, и нам кажется, что состав воздуха вокруг резко изменился. Но на нашей одежде даже осадка никакого не осталось.