Состав и структура выбросов двигателей внутреннего сгорания

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания загрязняют атмосферу вредными веществами, выбрасываемые с ОГ, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95-99% вредных выбросов современных автомобильных двигателей приходиться на ОГ, представляющие собой аэрозоль сложного, зависящего от режима работы двигателя, состава. Атмосферный воздух , являющийся окислителем топлив, состоит в основном из азота (79%) и кислорода (21%). При идеальном сгорании стехиометрической смеси углеводородного топлива с воздухом в продуктах сгорания должны присутствовать лишь N2 и CO2, H2O. В реальных условиях ОГ содержат также продукты неполного сгорания (оксиды углерода, углеводороды, альдегиды, твердые частицы углерода, водород и избыточный кислород), продукты термических реакций взаимодействия азота с кислородом (оксиды азота), неорганические соединения тех или иных веществ, присутствующих в топливе (соединения свинца,…).

Всего в ОГ обнаружено около 280 компонентов, которые можно подразделить на несколько групп. Группа нетоксичных веществ- азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ. Группа токсичных веществ- оксид углерода, оксид азота, углеводороды, альдегиды, сажа. При сгорании сернистых топлив образуются неорганические газы - сернистый ангидрид SO2 и сероводород H2S. В отдельную группу можно отнести канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), наиболее активный из которых бензапирен, являющийся индикатором присутствия канцерогенов в ОГ. В случае применения этилированных бензинов образуются токсичные соединения свинца.

Необходимо отметить, что в настоящее время основным источником загрязнения воздуха является бензиновые двигатели. Тем не менее снижение токсичности дизелей также является актуальной задачей, учитывая наметившуюся тенденцию дизелизации АТ. Состав ОГ этих двух типов двигателей существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания (оксид углерода, углеводороды, сажа).

Основными токсичными компонентами ОГ бензиновых двигателей следует считать СО, СН, NO и соединения свинца, а дизелей- NO и сажу.

Пары топлива (СН)- испарения топлива из топливных баков, элементов системы питания двигателей: стыков, шлангов и тд. Состав - углеводороды топлива различного состава (15-20%)

Отработавшие газы (СО, СН, NO, сажа и др)- смесь газообразных продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха и различных микропримесей (газ, жидкость, твердые вещества, поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную систему.

Рассмотрим краткие характеристики основных токсических компонентов.

Оксид углерода (СО)- прозрачный, не имеющий запаха газ, несколько легче воздуха, практически нерастворим в воде. Поступая в организм с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания , выполняемую кровью.

СО образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активизация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода в стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО2 на СО и О2, при высоких температурах.

Оксиды азота (NOх)- самый токсичный газ из ОГ. В ОГ двигателей 90-99% всего количества оксидов азота составляет NO. Однако уже в системе выпуска и далее в атмосфере происходит окисление NO NO2. NO2- газ красновато-бурого цвета, в малых концентрациях не имеет запаха, хорошо растворяется в воде с образованием кислот. NOх раздражающе действует на слизистые оболочки глаз, носа, остаются в легких в виде азотной и азотистых кислот, получаемых в результате их взаимодействия с влагой верхних дыхательных путей.

Углеводороды(СН)- этан, метан, бензол и др.

В дизельных двигателях СН образуется в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, те пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления.

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи

Понятие экологического менеджмента
В условиях рыночной экономики перерабатывающая промышленность, а особенно мясоперерабатывающие предприятия оказались на грани выживания. Это нашло выражение в резком уменьшении производства мяса и м ...

Эколого-экономическое обоснование системы раздельного обращения с твердыми бытовыми отходами в Санкт-Петербурге
Жизнедеятельность человека неизбежно связана с образованием огромного числа разнообразных отходов. В последние десятилетия по всему миру увеличился рост потребления, что привело к существенн ...

Метаболизм микроэлементов в растениях
Метаболизм микроэлементов в растениях изучается весьма интен­сивно, и основные сведения по многим разделам этой проблемы можно найти в монографиях по физиологии и питанию растений. Характерн ...