Sie begleiten uns fast überall - sie fliegen durchs Fenster in unsere Küche, sie folgen uns im Fahrgastraum eines Autos, am Fußgängerüberweg, in öffentlichen Verkehrsmitteln ... Autoabgase - sind sie wirklich so gefährlich für Menschen wie die Medienporträts?

Vom Allgemeinen zum Speziellen - Luftverschmutzung durch Abgase

Ab und zu ist in Großstädten aufgrund des drohenden Smogs nicht einmal der Himmel zu sehen. Die Behörden von Paris zum Beispiel versuchen an solchen Tagen, die Ausfahrt von Autos zu begrenzen - heute fahren die Besitzer von Autos mit geraden Nummern und morgen mit ungeraden ... Aber sobald ein frischer Wind weht und sich ausbreitet angesammelten Gase werden alle wieder auf die Straße entlassen, bis eine neue Smogwelle die Stadt bedeckt, sodass Touristen den Eiffelturm nicht sehen. In vielen Großstädten sind Autos die Hauptluftschadstoffe, obwohl sie weltweit der Branchenführerschaft unterlegen sind. Allein der Bereich der Energieerzeugung aus Mineralölprodukten und organischen Stoffen stößt doppelt so viel Kohlendioxid in die Atmosphäre aus wie alle Autos zusammen.

Außerdem holzt die Menschheit laut Ökologen jährlich so viel Wald ab, wie ausreichen würde, um das gesamte CO 2 zu verarbeiten, das aus dem Auspuffrohr in die Atmosphäre gelangt.

Das heißt, was auch immer man sagen mag, aber die Verschmutzung der Atmosphäre durch Autoabgase ist im globalen Maßstab nur eines der für unseren Planeten schädlichen Glieder im Konsumsystem. Versuchen wir jedoch, vom Allgemeinen zum Besonderen zu gelangen - was liegt uns näher, eine Art Fabrik am Rande der Geografie oder ein Auto? "Iron Horse" - im Großen und Ganzen unser persönlicher Auspuff-"Charme"-Generator, der dies hier und jetzt weiterhin tut. Und es schadet vor allem uns selbst. Viele Autofahrer klagen über Schläfrigkeit und suchen nach einem Weg, ohne zu ahnen, dass der Kraft- und Elanmangel auf das Einatmen von Abgasen zurückzuführen ist!

Abgase – ist das so schlimm?

Insgesamt enthalten Abgase mehr als 200 verschiedene chemische Formeln. Das sind Stickstoff, Sauerstoff, Wasser und eben Kohlendioxid, die für den Körper unbedenklich sind, und giftige Karzinogene, die das Risiko schwerer Erkrankungen bis hin zur Bildung bösartiger Tumore erhöhen. Dies ist jedoch in Zukunft die gefährlichste Substanz, die unsere Gesundheit hier und jetzt beeinträchtigen kann, Kohlenmonoxid CO, ein Produkt der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff. Wir können dieses Gas mit unseren Rezeptoren nicht spüren, und es schafft unhörbar und unsichtbar ein kleines Auschwitz für unseren Körper – das Gift schränkt den Zugang von Sauerstoff zu den Körperzellen ein, was wiederum sowohl gewöhnliche Kopfschmerzen als auch ernsthaftere Symptome von verursachen kann Vergiftung bis hin zur Bewusstlosigkeit und tödlichem Ausgang.

Das Schlimmste ist, dass die Kinder am meisten vergiftet werden - gerade auf der Ebene ihrer Inhalation konzentriert sich die größte Giftmenge. Die laufenden Experimente, die alle möglichen Faktoren berücksichtigten, zeigten ein Muster - Kinder, die regelmäßig Kohlenmonoxid und anderen "Abgas" -Produkten ausgesetzt sind, werden einfach stumm, ganz zu schweigen von geschwächter Immunität und "kleinen" Krankheiten wie häufigen Erkältungen. Und das ist nur die Spitze des Eisbergs – lohnt es sich, die Wirkung von Formaldehyd, Benzopyren und 190 anderen verschiedenen Verbindungen auf unseren Körper zu beschreiben?? Die pragmatischen Briten haben ausgerechnet, dass Abgase jedes Jahr mehr Menschen töten als bei Autounfällen sterben!

Autoabgase – wie geht man damit um?

Und noch einmal, kommen wir vom Allgemeinen zum Besonderen - Sie können Weltregierungen so viel Untätigkeit vorwerfen, wie Sie wollen, Industriemagnaten schimpfen, wenn Sie oder Ihre Familienmitglieder krank werden, aber Sie und nur Sie können etwas tun, wenn nicht sogar vollständig auf das Auto verzichten, aber zumindest um die Emissionen zu reduzieren. Natürlich sind wir alle durch die Möglichkeiten unserer Brieftasche eingeschränkt, aber von den in diesem Artikel aufgeführten Aktionen wird es mit Sicherheit mindestens eine geben, die zu Ihnen passt. Lassen Sie uns einfach vereinbaren - Sie werden sofort mit der Aufführung beginnen, ohne auf ein gespenstisches Morgen zu verzichten.

Gut möglich, dass Sie sich den Umstieg auf Gasmotoren leisten können – tun Sie es! Ist dies nicht möglich, Motor einstellen, ausgeben. Wenn mit dem Motor alles in Ordnung ist, versuchen Sie, die rationellste Betriebsart zu wählen. Bereit? Gehen Sie weiter - verwenden Sie Abgasneutralisatoren! Wallet erlaubt nicht? Sparen Sie also Geld beim Benzin - gehen Sie öfter zu Fuß, fahren Sie mit dem Fahrrad zum Laden.

Die Kraftstoffkosten sind so hoch, dass Sie sich in nur wenigen Wochen mit solchen Einsparungen den besten Katalysator leisten können! Fahrten optimieren – versuchen Sie möglichst viele Dinge in einem Lauf zu erledigen, kombinieren Sie Fahrten mit Ihren Nachbarn oder Kollegen. Wenn Sie so handeln und mindestens eine der oben genannten Bedingungen erfüllen, können Sie persönlich mit sich zufrieden sein - die Luftverschmutzung durch Abgase ist dank Ihnen gesunken! Und denken Sie nicht, dass dies kein Ergebnis ist - Ihre Handlungen sind wie kleine Kieselsteine, die eine Lawine zur Folge haben.

Städter sprechen oft über Ökologie und schimpfen meistens darüber. Dafür gibt es im Prinzip viele Gründe, aber besonders oft wird über Abgase gesprochen. Was also atmet die Stadt genau und was verbirgt der Geruch von Abgasen in sich?

Abgase werden oft als alle Emissionen in die städtische Atmosphäre bezeichnet, einschließlich Kessel, Fabriken und andere Industrieunternehmen. Tatsächlich ist es richtig, mit diesem Begriff nur Transportemissionen zu bezeichnen, die als Ergebnis der Kraftstoffverarbeitung entstehen. Sie werden auch Abgase genannt. Abgase sind das Produkt von Verbrennungsmotoren, und angesichts der rasanten Zunahme der Anzahl von Fahrzeugen in den letzten 50 Jahren und insbesondere der Zunahme von Personenkraftwagen in Städten haben sich Abgase in der Luft von Städten stark beruhigt und seit langer Zeit, und ihre Zahl wächst weiter.

Jetzt sind Abgase die Hauptursache für die Luftverschmutzung in der Stadt und beeinträchtigen ständig die menschliche Gesundheit. Also, wir haben die Terminologie herausgefunden, lassen Sie uns herausfinden, was genau Autos regelmäßig in unsere Atmosphäre liefern, warum es gefährlich ist und wie Sie sich schützen können, wenn Sie Abgase in der Wohnung riechen.

Alle Autos geben Karzinogene und giftige Substanzen in die Luft ab. Die Zusammensetzung der Abgase eines Autos variiert je nach Motortyp, Benziner oder Diesel, die Grundausstattung bleibt jedoch gleich.
Die Zusammensetzung von Autoabgasen umfasst also:

Wie Sie sehen können, ist die Zusammensetzung von Abgasen sehr unterschiedlich und die meisten Komponenten sind giftig. Sehen wir uns nun an, welche Wirkung Abgase auf einen Menschen haben.

Die Wirkung von Abgasen auf den menschlichen Körper

Fahrzeugabgase können gesundheitsschädlich und ziemlich ernst sein. Zunächst einmal ist Kohlenmonoxid bzw. Kohlenmonoxid, das wir bereits erwähnt haben, geschmacks- und geruchsneutral, verursacht aber in hoher Konzentration Schwindel, Kopfschmerzen, Übelkeit und kann zu Ohnmachtsanfällen führen.
Schwefelhaltiges Benzin und das dabei entstehende Schwefeloxid ist eine der Ursachen für starke Abgasgerüche. Tatsache ist, dass Schwefeldioxidmoleküle eine sehr deutliche Wirkung auf Geruchsrezeptoren haben, sodass dieser Geruch bereits in geringer Konzentration wahrgenommen wird und ein konzentrierteres „Aroma“ alle anderen Gerüche für die Nase einer Person abdeckt, was von jedem bestätigt werden kann angezündete Streichhölzer im Haus. Verbleites Benzin reichert die Luft mit Blei an. Die Menge solcher Abgase und die von ihnen verursachten Gesundheitsschäden haben Blei zu einer der berüchtigtsten giftigen Verbindungen in der Atmosphäre gemacht. Derzeit wird solches Benzin nicht mehr als Kraftstoff für Autos verwendet, aber seine Dämpfe erfüllten lange Zeit alle größeren Städte. Kohlenwasserstoffe in Autoabgasen werden unter Sonneneinstrahlung oxidiert und bilden giftige Verbindungen mit stechendem Geruch, die besonders die oberen Atemwege angreifen und zu Verschlimmerungen chronischer Atemwegserkrankungen führen.
Der Schaden durch Autoabgase wird weitgehend durch Karzinogene erklärt - Ruß und Benzopyren, die zur Entwicklung von Tumoren beitragen, insbesondere von bösartigen.

In Anbetracht der Abgase und der von ihnen verursachten Schäden müssen wir zur Wirkung dieses Chemikaliencocktails in seiner Gesamtheit hinzufügen: Längerer Kontakt mit Abgasen führt zum Tod, insbesondere durch Kohlenmonoxidvergiftung. Die größte Gefahr dieser Emissionen ist ihre Menge, Prävalenz und feine Partikelgröße, die es den Emissionen ermöglicht, die natürlichen Barrieren des Körpers zu passieren und in die Lunge zu gelangen. Bei ständiger Einwirkung von Abgasen auf den Körper können sich Immunschwäche, Bronchitis entwickeln, Gehirngefäße, das Nervensystem und andere Organe leiden. Darüber hinaus können die meisten giftigen Substanzen, aus denen die Abgase bestehen, miteinander und mit anderen Bestandteilen der Atmosphäre interagieren, was zur Smogbildung beiträgt.

Jeder, der einen Botanik-Schulkurs besucht hat, weiß, dass auch Pflanzen atmen. Und wie jeder atmende Organismus spüren sie die Verschmutzung durch Abgase an sich. Die kleinsten Partikel schädlicher Verbindungen dringen in den Körper der Pflanze ein und vergiften sie daher sehr oft in der Stadt, Rasen und Bäume in der Nähe von großen Straßen oder Parkplätzen sehen lethargisch aus, werden schnell gelb oder sterben ganz ab.

Die Luftverschmutzung durch Abgase hat die Zusammensetzung des atmosphärischen Niederschlags erheblich beeinflusst. Der Transporttätigkeit ist es zu verdanken, dass saure Regenfälle, farbige Nebel oder Schnee in fünfzig Schwarztönen entstehen. Natürlich wird die Luft durch Niederschläge etwas gereinigt, aber der gesamte gesammelte Schmutz gelangt in den Boden und verursacht eine allgemeine Umweltverschmutzung mit Abgasen. Dieselben Verbindungen und Schwermetalle breiten sich weiter im Boden aus, gelangen in Tierfutter und Kulturpflanzen und belasten damit nicht nur die Natur, sondern immer wieder auch den Menschen. Natürlich wäre es überflüssig, darüber in Panik zu geraten, aber bei einer solchen Verschmutzung der Atmosphäre durch Abgase sollten Sie auf Ihre Gesundheit achten.

So schützen Sie sich vor Abgasen

Den größten Schaden erleiden wir durch Abgase im Stau, wo es einfach keinen Weg gibt, vor den Autoabgasen wegzulaufen. Wenn in einer solchen Situation keine Atemschutz- oder Gasmaske zur Hand ist, müssen Sie immer noch die Abgase einatmen, können aber Nase und Mund mit einem Taschentuch oder Schal bedecken. Das wird Sie nicht vollständig vor Abgasemissionen schützen, aber es wird die Situation zumindest etwas entschärfen. Bei ständiger Belastung durch Abgase lohnt es sich, Ihren Speiseplan mit Antioxidantien aus Beeren, Früchten, grünem Gemüse und grünem Tee sowie Samen zu diversifizieren und mehr Wasser zu trinken, da dies die Entgiftung fördert. Ein solches „Doping“ hilft dem Körper, mit den Folgen des Einatmens eines Chemikaliencocktails fertig zu werden, und erhält die Gesundheit.

Abgase in der Wohnung sind eindeutig unerwünschte Gäste, dringen aber oft in unsere Häuser ein, wenn Straßen oder Parkplätze darunter oder in der Nähe sind. Wenn es keine Möglichkeit oder keinen Wunsch gibt, abseits der Straßen in die Natur zu ziehen, können Sie im Haus sichere Zonen schaffen. Um zu verstehen, wie Sie sich in einer Wohnung vor Abgasen schützen können, müssen Sie die Quelle ihres Auftretens bestimmen. In den allermeisten Fällen dringen Abgase durch Fenster ein. In diesem Fall wäre die beste Lösung, versiegelte doppelt verglaste Fenster zu installieren und eine hochwertige Belüftung durchzuführen

Die Hauptquellen der Fahrzeugemissionen sind der Verbrennungsmotor, die Verdunstung des Kraftstoffs durch das Tankentlüftungssystem und das Fahrwerk: durch Reifenreibung auf der Fahrbahn, Bremsbelagverschleiß und Korrosion von Metallteilen, Feinstaubpartikel werden unabhängig von Motoremissionen gebildet. Die Katalysatorerosion setzt Platin, Palladium und Rhodium frei, während der Verschleiß der Kupplungsbeläge auch giftige Substanzen wie Blei, Kupfer und Antimon freisetzt. Auch für diese sekundären Fahrzeugemissionen sollten Grenzwerte festgelegt werden.

Gefährliche Substanzen

Reis. Zusammensetzung der Abgase

Die Zusammensetzung der Abgase eines Autos umfasst viele Stoffe oder Stoffgruppen. Der überwiegende Teil der Abgaskomponenten sind ungiftige Gase, die in normaler Luft enthalten sind. Wie die Abbildung zeigt, ist nur ein kleiner Teil des Abgases umwelt- und gesundheitsschädlich. Trotzdem ist eine weitere Reduzierung der Konzentration toxischer Bestandteile des Abgases notwendig. Obwohl moderne Autos heute sehr saubere Abgase produzieren (Euro-5-Autos sind teilweise sogar sauberer als Ansaugluft), stoßen eine Vielzahl von Gebrauchtwagen, von denen es allein in Deutschland etwa 56 Millionen Einheiten gibt, eine erhebliche Menge an Gift- und Schadstoffen aus Substanzen. Abhilfe schaffen neue Technologien und die Einführung strengerer Anforderungen an die Umweltfreundlichkeit von Abgasen.

Kohlenmonoxid (CO)

Kohlenmonoxid(Kohlenmonoxid) CO ist ein farb- und geruchloses Gas. Es ist ein Gift für die Atemwege und stört die Funktion des zentralen Nervensystems und des Herz-Kreislauf-Systems. Im menschlichen Körper bindet es rote Blutkörperchen und verursacht Sauerstoffmangel, der in kurzer Zeit zum Erstickungstod führt. Bereits ab einer Konzentration in der Luft von 0,3 Vol.-% tötet Kohlenmonoxid einen Menschen in kürzester Zeit. Die Wirkung hängt von der CO-Konzentration in der Luft, von der Dauer und Tiefe der Inhalation ab. Nur in einer Umgebung mit einer CO-Konzentration von Null kann es über die Lunge aus dem Körper ausgeschieden werden.

Kohlenmonoxid entsteht immer bei Sauerstoffmangel und unvollständiger Verbrennung.

Kohlenwasserstoffe (CH)

Kohlenwasserstoffe werden in Form von unverbranntem Brennstoff in die Atmosphäre emittiert. Sie wirken reizend auf die Schleimhäute und Atmungsorgane einer Person. Eine weitere Optimierung des Arbeitsablaufs des Motors ist nur durch verbesserte Produktionstechnologien und bessere Kenntnisse der Verbrennungsprozesse möglich.

Kohlenwasserstoffverbindungen kommen als Paraffine, Olefine, Aromen, Aldehyde (insbesondere Formaldehyde) und polycyclische Verbindungen vor. Experimentell nachgewiesene kanzerogene und mutagene Eigenschaften von mehr als 20 polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aufgrund ihrer geringen Größe in der Lage sind, bis in die Lungenbläschen vorzudringen. Die gefährlichsten Kohlenwasserstoffverbindungen sind Benzol (C6H6), Toluol (Methylbenzol) und Xylol (Dimethylbenzol, allgemeine Formel C6H4 (CH3) 2). Beispielsweise kann Benzol bei einem Menschen Veränderungen im Blutbild hervorrufen und zum Auftreten von Blutkrebs (Leukämie) führen.

Ursache für die Freisetzung von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre ist immer eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs, Sauerstoffmangel und bei sehr magerem Gemisch eine zu langsame Verbrennung des Kraftstoffs.

Stickoxide (NOx)

Bei hoher Verbrennungstemperatur (über 1100°C) wird der in der Luft enthaltene reaktionsträge Stickstoff aktiviert und reagiert im Brennraum mit freiem Sauerstoff unter Bildung von Oxiden. Sie sind sehr umweltschädlich: Sie verursachen Smog, Waldsterben, sauren Regen; Stickoxide sind auch Übergangsstoffe für die Ozonbildung. Sie sind Gift für das Blut, verursachen Krebs. Bei der Verbrennung entstehen verschiedene Stickoxide - NO, NO2, N2O, N2O5 - die allgemein als NOx bezeichnet werden. In Verbindung mit Wasser entstehen Salpetersäure (HNO3) und salpetrige (HNO2) Säure. Stickstoffdioxid (NO2) ist ein rotbraunes Giftgas mit stechendem Geruch, das die Atemwege reizt und mit Bluthämoglobin Verbindungen eingeht.

Dies ist das problematischste aller Stickoxide, für das künftig gesonderte Normen für zulässige Konzentrationen gelten werden. Der Anteil von NO2 an den gesamten Stickoxidemissionen soll künftig weniger als 20 % betragen. Die Richtlinie 1999/30/EG legt seit 2010 den Grenzwert für NO2 auf 40 µg/m fest, dessen Einhaltung besondere Anforderungen an den Schutz vor schädlichen Emissionen stellt.

Die günstigsten Bedingungen für die Bildung von Stickoxiden sind die hohe Verbrennungstemperatur eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches. Abgasrückführungssysteme reduzieren den Anteil an Stickoxiden im Fahrzeugabgas.

Schwefeloxide (SOx)

Aus dem im Kraftstoff enthaltenen Schwefel entstehen Schwefeloxide. Bei der Verbrennung reagiert Schwefel mit Sauerstoff und Wasser zu Schwefeloxiden, schwefeliger (H2SO4) und schwefeliger (H2SO3) Säure. Schwefeloxid ist der Hauptbestandteil des sauren Regens und die Ursache des Waldsterbens. Es ist ein wasserlösliches ätzendes Gas, dessen Wirkung auf den menschlichen Körper sich durch Rötung, Schwellung und vermehrte Absonderung feuchter Schleimhäute der Augen und der oberen Atemwege bemerkbar macht. Schwefeldioxid wirkt auf die Schleimhäute des Nasopharynx, der Bronchien und der Augen. Der häufigste Ort des "Angriffs" von Schwefeldioxid sind die Bronchien. Die starke Reizwirkung auf die Atemwege ist auf die Bildung von schwefliger Säure in feuchter Umgebung zurückzuführen. In Feinstaub suspendiertes Schwefeldioxid SO2 und Schwefelsäure-Aerosol gelangen tief in die Atemwege. Asthmatiker und Kleinkinder reagieren am empfindlichsten auf die steigende Konzentration von Schwefeldioxid in der Luft. Ein hoher Schwefelgehalt im Kraftstoff verkürzt die Lebensdauer von Katalysatoren in Benzinmotoren.

Die Reduzierung der Schwefeldioxidemissionen wird durch die Begrenzung des Schwefelgehalts im Kraftstoff realisiert. Das Ziel ist ein schwefelfreier Kraftstoff.

Schwefelwasserstoff (H2S)

Die Folgen des Einflusses dieses Gases auf organisches Leben sind der Wissenschaft noch nicht ganz klar, aber es ist bekannt, dass es beim Menschen schwere Vergiftungen hervorrufen kann. In schweren Fällen drohen Erstickung, Bewusstlosigkeit und Lähmung des zentralen Nervensystems. Bei chronischer Vergiftung wird eine Reizung der Schleimhäute der Augen und der Atemwege festgestellt. Der Geruch von Schwefelwasserstoff ist bereits bei einer Konzentration in der Luft in Höhe von 0,025 ml/m3 wahrnehmbar.

Schwefelwasserstoff in Abgasen tritt unter bestimmten Bedingungen und trotz Anwesenheit eines Katalysators auf und hängt vom Schwefelgehalt im Kraftstoff ab.

Ammoniak (NH3)

Das Einatmen von Ammoniak führt zu Reizungen der Atemwege, Husten, Kurzatmigkeit und Würgen. Ammoniak verursacht auch entzündliche Rötungen auf der Haut. Eine direkte Ammoniakvergiftung ist selten, da selbst große Mengen davon schnell in Harnstoff umgewandelt werden. Beim direkten Einatmen großer Mengen Ammoniak ist die Lungenfunktion oft über viele Jahre beeinträchtigt. Dieses Gas ist besonders gefährlich für die Augen. Bei starker Wirkung von Ammoniak auf die Augen kann es zu Hornhauttrübungen und Erblindung kommen.

Unter bestimmten Bedingungen kann sich sogar Ammoniak im Katalysator bilden. Gleichzeitig eignet sich Ammoniak als Reduktionsmittel für SCR-Katalysatoren.

Ruß und Partikel

Ruß ist reiner Kohlenstoff und ein unerwünschtes Produkt der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Ursache für die Rußbildung ist Sauerstoffmangel bei der Verbrennung oder vorzeitiges Abkühlen der Verbrennungsgase. Rußpartikel binden oft an unverbranntem Kraftstoff und Motoröl sowie an Wasser, Motorabrieb, Sulfaten und Asche. Partikel variieren stark in Form und Größe.

Tabelle. Partikelklassifizierung

Die Tabelle zeigt die Klassifizierung und Partikelgrößen. Meistens werden bei laufendem Motor Partikel mit einem Durchmesser von etwa 100 Nanometern (0,0000001 m oder 0,1 Mikrometer) gebildet; solche Partikel können auf natürliche Weise in die Lunge einer Person gelangen. Beim Verkleben (Verkleben) von Rußpartikeln untereinander und mit anderen Bestandteilen können sich Masse, Anzahl und Verteilung der Partikel in der Luft stark verändern. Die Hauptbestandteile der Partikel sind in der Abbildung dargestellt.

Reis. Hauptbestandteile von Partikeln

Aufgrund ihrer schwammigen Struktur können Rußpartikel sowohl organische als auch anorganische Substanzen einfangen, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in Motorzylindern entstehen. Dadurch kann sich die Masse der Rußpartikel verdreifachen. Das sind dann nicht mehr einzelne Kohlenstoffpartikel, sondern regelmäßig geformte Agglomerate, die durch molekulare Anziehung entstehen. Die Größe solcher Agglomerate kann 1 µm erreichen. Emissionen von Ruß und anderen Partikeln sind besonders aktiv bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff. Diese Emissionen gelten als krebserregend. Gefährliche Nanopartikel stellen einen mengenmäßig großen Anteil an Partikeln dar, jedoch nur einen geringen Massenanteil. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, den Partikelgehalt im Abgas nicht nach Masse, sondern nach Menge und Verteilung zu begrenzen. Zukünftig ist eine Differenzierung zwischen Partikelgröße und Partikelverteilung vorgesehen.

Reis. Partikelzusammensetzung

Die Partikelemissionen von Ottomotoren sind um zwei bis drei Größenordnungen geringer als die von Dieselmotoren. Diese Partikel finden sich aber auch im Abgas von Benzinmotoren mit Direkteinspritzung. Daher gibt es Vorschläge, den maximalen Partikelgehalt in den Abgasen von Fahrzeugen zu begrenzen. Sublimation ist der direkte Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt. Ein Sublimat ist ein fester Niederschlag eines Gases, wenn es abgekühlt wird.

feiner Staub

Beim Betrieb von Verbrennungsmotoren entstehen auch besonders feine Partikel – Staub. Es besteht hauptsächlich aus Partikeln von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen, Schwermetallen und Schwefelverbindungen. Ein Teil der Staubfraktionen kann in die Lunge eindringen, andere Fraktionen dringen nicht in die Lunge ein. Fraktionen größer als 7 Mikrometer sind weniger gefährlich, da sie durch das körpereigene Filtersystem des Menschen herausgefiltert werden.

Ein unterschiedlicher Prozentsatz kleinerer Fraktionen (weniger als 7 Mikrometer) dringt in die Bronchien und Lungenbläschen (Alveolen) ein und verursacht lokale Reizungen. Im Bereich der Lungenbläschen gelangen lösliche Bestandteile in die Blutbahn. Die körpereigene Filteranlage kommt nicht mit allen Feinstaubfraktionen zurecht. Die atmosphärische Staubbelastung wird auch als Aerosole bezeichnet. Sie können in festem oder flüssigem Zustand vorliegen und je nach Größe eine unterschiedliche Lebensdauer haben. Bei der Bewegung können sich die kleinsten Partikel zu größeren mit einer relativ stabilen Existenzzeit in der Atmosphäre verbinden. Diese Eigenschaften besitzen hauptsächlich Partikel mit einem Durchmesser von 0,1 µm bis 1 µm.

Bei der Beurteilung der Feinstaubbildung durch den Betrieb eines Automotors ist es notwendig, diesen Staub von natürlich entstehendem Staub zu unterscheiden: Pflanzenpollen, Straßenstaub, Sand und viele andere Stoffe. Nicht zu unterschätzen sind die Feinstaubquellen in Städten, wie zum Beispiel Verschleiß an Bremsbelägen und Reifen. Dieselabgase sind also nicht die einzige „Staubquelle“ in der Atmosphäre.

Blauer und weißer Rauch

blauer rauch entsteht beim Betrieb eines Dieselmotors bei Temperaturen unter 180 °C durch kleinste kondensierende Öltröpfchen. Bei Temperaturen über 180°C verdampfen diese Tröpfchen. Unverbrannte Kohlenwasserstoff-Kraftstoffkomponenten sind an der Bildung von blauem Rauch und bei Temperaturen von 70°C bis 100°C beteiligt. Eine große Menge blauer Rauch weist auf einen starken Verschleiß der Zylinder-Kolben-Gruppe, der Stangen und der Ventilführungen hin. Auch ein zu später Start der Kraftstoffzufuhr kann zu blauem Rauch führen.

Weißer Rauch besteht aus Wasserdampf, der bei der Verbrennung von Kraftstoff entsteht und macht sich bei Temperaturen unter 70 °C bemerkbar. Besonders charakteristisch ist das Auftreten von weißem Rauch bei Vorkammer- und Wirbelkammer-Dieselmotoren nach dem Kaltstart. Weißer Rauch wird auch durch unverbrannte Kohlenwasserstoffbestandteile und Kondensate verursacht.

Kohlendioxid (CO2)

Kohlendioxid Es ist ein farbloses, nicht brennbares, sauer schmeckendes Gas. Es wird manchmal fälschlicherweise als Kohlensäure bezeichnet. Die Dichte von CO2 ist etwa 1,5-mal höher als die Dichte von Luft. Kohlendioxid ist ein wesentlicher Bestandteil der ausgeatmeten Luft einer Person (3-4 %) Beim Einatmen von Luft, die 4-6 % CO2 enthält, hat eine Person Kopfschmerzen, Tinnitus und Herzklopfen, und bei höheren CO2-Konzentrationen (8-10 % ) Erstickungsanfälle, Bewusstlosigkeit und Atemstillstand auftreten. Bei einer Konzentration von mehr als 12 % tritt der Tod durch Sauerstoffmangel ein. Beispielsweise erlischt eine brennende Kerze bei einer CO2-Konzentration von 8-10 Vol.-%. Obwohl Kohlendioxid erstickend wirkt, gilt es als Bestandteil von Motorabgasen nicht als giftig. Das Problem ist, dass Kohlendioxid, wie in der Abbildung dargestellt, erheblich zum globalen Treibhauseffekt beiträgt.

Reis. Anteil der Gase am Treibhauseffekt

Zusammen mit ihm tragen Methan, Distickstoffmonoxid (Lachgas, Distickstoffoxid), Fluorkohlenwasserstoffe und Schwefelhexafluorid zur Entstehung des Treibhauseffekts bei. Kohlendioxid, Wasserdampf und Mikrogase beeinflussen den Strahlungshaushalt der Erde. Gase lassen sichtbares Licht durch, absorbieren aber von der Erdoberfläche reflektierte Wärme. Ohne diese Wärmespeicherfähigkeit läge die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche bei etwa -15°C.

Dies wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Mit zunehmender Konzentration von Mikrogasen in der Atmosphäre steigt der Anteil der absorbierten Wärmestrahlung und es tritt ein zusätzlicher Treibhauseffekt auf. Experten zufolge wird die Durchschnittstemperatur auf der Erde bis 2050 um +4°C steigen. Dies kann zu einem Anstieg des Meeresspiegels von mehr als 30 cm führen, wodurch Berggletscher und Polkappen zu schmelzen beginnen, sich die Richtung der Meeresströmungen (einschließlich des Golfstroms) ändert, sich die Luftströmungen ändern, und die Meere werden riesige Landstriche überschwemmen. Dazu können Treibhausgase führen, die durch menschliche Aktivitäten entstehen.

Die gesamten anthropogenen CO2-Emissionen betragen 27,5 Milliarden Tonnen pro Jahr. Gleichzeitig ist Deutschland einer der größten CO2-Verursacher der Welt. Die energiebedingten CO2-Emissionen liegen im Durchschnitt bei etwa einer Milliarde Tonnen pro Jahr. Das sind etwa 5 % des weltweit produzierten CO2. Die durchschnittliche 3-köpfige Familie in Deutschland produziert 32,1 Tonnen CO2 pro Jahr. CO2-Emissionen können nur durch die Reduzierung des Energie- und Kraftstoffverbrauchs reduziert werden. Solange Energie durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, wird das Problem der Bildung übermäßiger Mengen an Kohlendioxid bestehen bleiben. Daher ist die Suche nach alternativen Energiequellen dringend erforderlich. Die Automobilindustrie arbeitet intensiv an der Lösung dieses Problems. Der Treibhauseffekt kann jedoch nur global bekämpft werden. Auch wenn innerhalb der EU große Fortschritte bei der Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes erzielt werden, könnten andere Länder im Gegenteil in den kommenden Jahren einen deutlichen Anstieg der Emissionen verzeichnen. Die USA sind sowohl absolut als auch auf Pro-Kopf-Basis bei der Treibhausgasproduktion mit großem Abstand führend. Mit einem Anteil von nur 4,6 % an der Weltbevölkerung verursachen sie 24 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen. Das ist etwa doppelt so viel wie in China, dessen Anteil an der Weltbevölkerung 20,6 % beträgt. Die 130 Millionen Autos in den USA (weniger als 20 % aller Autos auf der Erde) produzieren so viel Kohlendioxid wie die gesamte Industrie in Japan, dem viertgrößten CO2-Emittenten der Welt.

Ohne zusätzliche Klimaschutzmaßnahmen werden die globalen CO2-Emissionen bis 2020 um 39 % (gegenüber 2004) steigen und 32,4 Milliarden Tonnen pro Jahr betragen. In den nächsten 15 Jahren werden die Kohlendioxidemissionen in den Vereinigten Staaten um 13 % steigen und 6 Milliarden Tonnen überschreiten, in China sollten wir einen Anstieg der CO2-Emissionen um 58 % auf 5,99 Milliarden Tonnen und in Indien um 107 erwarten % auf 2,29 Mrd. Tonnen m. In der EU wird der Anstieg dagegen nur etwa ein Prozent betragen.

Abgase (oder Abgase) - die Hauptquelle giftiger Substanzen eines Verbrennungsmotors - sind ein inhomogenes Gemisch verschiedener gasförmiger Substanzen mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, das aus Produkten der vollständigen und unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff, Luftüberschuss und Aerosolen besteht und verschiedene Mikroverunreinigungen (sowohl gasförmig als auch in Form von flüssigen und festen Partikeln), die von den Motorzylindern in das Abgassystem gelangen. In ihrer Zusammensetzung enthalten sie etwa 300 Substanzen, von denen die meisten giftig sind.

Die wichtigsten regulierten toxischen Komponenten von Motorabgasen sind Kohlenstoffoxide, Stickstoff und Kohlenwasserstoffe. Außerdem gelangen mit den Abgasen gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Aldehyde, Karzinogene, Ruß und andere Bestandteile in die Atmosphäre. Probenzusammensetzung.

Wenn der Motor mit verbleitem Benzin läuft, ist Blei in den Abgasen vorhanden, und Ruß ist in Motoren vorhanden, die mit Dieselkraftstoff betrieben werden.

Kohlenmonoxid (CO - Kohlenmonoxid)

Transparentes, geruchloses Giftgas, etwas leichter als Luft, schlecht wasserlöslich. Kohlenmonoxid ist ein Produkt der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff, der an der Luft mit blauer Flamme zu Kohlendioxid (Kohlendioxid) verbrennt. Im Brennraum eines Motors entsteht CO durch schlechte Zerstäubung des Kraftstoffs, durch Kaltflammenreaktionen, bei der Verbrennung von Kraftstoff unter Sauerstoffmangel sowie durch die Dissoziation von Kohlendioxid bei hohen Temperaturen . Bei der anschließenden Verbrennung nach der Zündung (nach dem oberen Totpunkt, im Expansionstakt) ist eine Verbrennung von Kohlenmonoxid in Gegenwart von Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid möglich. Gleichzeitig setzt sich der Verbrennungsprozess von CO in der Abgasleitung fort. Es ist zu beachten, dass während des Betriebs von Dieselmotoren die CO-Konzentration in den Abgasen gering ist (ca. 0,1 - 0,2%), daher wird in der Regel die CO-Konzentration für Benzinmotoren bestimmt.

Stickoxide (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, im Folgenden NOx)

Stickoxide gehören zu den giftigsten Bestandteilen von Abgasen. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen ist Stickstoff ein sehr inertes Gas. Bei hohen Drücken und insbesondere Temperaturen reagiert Stickstoff aktiv mit Sauerstoff. In den Abgasen von Motoren sind mehr als 90 % der Gesamtmenge an NOx Stickoxid NO, das selbst im Abgassystem und dann in der Atmosphäre leicht zu Dioxid (NO2) oxidiert wird. Stickoxide reizen die Schleimhäute von Augen und Nase, zerstören die Lunge einer Person, da sie beim Bewegen durch die Atemwege mit der Feuchtigkeit der oberen Atemwege interagieren und Salpetersäure und salpetrige Säuren bilden. In der Regel tritt eine Vergiftung des menschlichen Körpers mit NOx nicht sofort, sondern allmählich auf, und es gibt keine Neutralisierungsmittel.

Lachgas (N2O-Hemioxid, Lachgas) ist ein Gas mit angenehmem Geruch und ist gut wasserlöslich. Hat eine narkotische Wirkung.

NO2 (Dioxid) ist eine blassgelbe Flüssigkeit, die an der Bildung von Smog beteiligt ist. Stickstoffdioxid wird als Oxidationsmittel im Raketentreibstoff verwendet. Es wird angenommen, dass Stickoxide für den menschlichen Körper etwa 10-mal gefährlicher sind als CO, und wenn sekundäre Umwandlungen berücksichtigt werden, 40-mal. Stickoxide sind gefährlich für Pflanzenblätter. Es wurde festgestellt, dass sich ihre direkte toxische Wirkung auf Pflanzen manifestiert, wenn die Konzentration von NOx in der Luft im Bereich von 0,5 - 6,0 mg/m3 liegt. Salpetersäure ist für Kohlenstoffstähle stark korrosiv. Die Temperatur im Brennraum hat einen wesentlichen Einfluss auf die Emission von Stickoxiden. Bei einer Temperaturerhöhung von 2500 auf 2700 K steigt die Reaktionsgeschwindigkeit also um das 2,6-fache und bei einer Abnahme von 2500 auf 2300 K um das 8-fache, d.h. je höher die Temperatur, desto höher die NOx-Konzentration. Auch eine frühe Kraftstoffeinspritzung oder hohe Kompressionsdrücke im Brennraum tragen zur Bildung von NOx bei. Je höher die Sauerstoffkonzentration, desto höher die Konzentration an Stickoxiden.

Kohlenwasserstoffe (CnHm Ethan, Methan, Ethylen, Benzol, Propan, Acetylen etc.)

Kohlenwasserstoffe sind organische Verbindungen, deren Moleküle nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen aufgebaut sind, sind giftige Substanzen. Abgase enthalten mehr als 200 verschiedene CHs, die in aliphatische (offene oder geschlossene Kette) und solche mit einem Benzol- oder aromatischen Ring unterteilt werden. Aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten im Molekül einen oder mehrere Zyklen von 6 Kohlenstoffatomen, die durch Einfach- oder Doppelbindungen miteinander verbunden sind (Benzol, Naphthalin, Anthracen usw.). Sie haben einen angenehmen Geruch. Das Vorhandensein von CH in den Abgasen von Motoren erklärt sich aus der Tatsache, dass das Gemisch in der Brennkammer heterogen ist, daher wird an den Wänden in überangereicherten Zonen die Flamme gelöscht und Kettenreaktionen brechen ab. Abgase emittiert werden und ein Gemisch aus mehreren hundert chemischen Verbindungen darstellen, haben einen unangenehmen Geruch. CH sind die Ursache vieler chronischer Erkrankungen. Benzindämpfe, die Kohlenwasserstoffe sind, sind ebenfalls giftig. Die zulässige durchschnittliche tägliche Konzentration von Benzindämpfen beträgt 1,5 mg/m3. Der CH-Gehalt in den Abgasen steigt mit der Drosselung, wenn der Motor im Zwangsleerlauf läuft (z. B. PHX beim Motorbremsen). Wenn der Motor in diesen Modi arbeitet, verschlechtert sich der Prozess der Gemischbildung (Mischen der Luft-Kraftstoff-Ladung), die Verbrennungsrate nimmt ab, die Zündung verschlechtert sich und infolgedessen treten häufige Fehlzündungen auf. Die Freisetzung von CH wird verursacht durch unvollständige Verbrennung in der Nähe kalter Wände, wenn bis zum Ende der Verbrennung Stellen mit starkem lokalem Luftmangel, unzureichender Kraftstoffzerstäubung, mit unbefriedigender Verwirbelung der Luftladung und niedrigen Temperaturen (z. B. Leerlauf) vorhanden sind . Kohlenwasserstoffe werden in überangereicherten Zonen gebildet, in denen der Sauerstoffzugang begrenzt ist, sowie in der Nähe der relativ kalten Wände der Brennkammer. Sie spielen eine aktive Rolle bei der Bildung biologisch aktiver Substanzen, die Augen-, Rachen- und Nasenreizungen und deren Erkrankungen verursachen und Flora und Fauna schädigen.

Kohlenwasserstoffverbindungen haben eine narkotische Wirkung auf das Zentralnervensystem, können chronische Krankheiten verursachen und einige aromatische CH haben toxische Eigenschaften. Kohlenwasserstoffe (Olefine) und Stickoxide tragen unter bestimmten meteorologischen Bedingungen aktiv zur Smogbildung bei.

Abgas-Smog.

Smog (Smog, aus Rauch, Rauch und Nebel - Nebel) ist ein giftiger Nebel, der sich in der unteren Schicht der Atmosphäre bildet und mit Schadstoffen aus Industrieunternehmen, Abgasen von Fahrzeugen und wärmeerzeugenden Anlagen unter widrigen Wetterbedingungen verschmutzt ist. Es ist ein Aerosol bestehend aus Rauch, Nebel, Staub, Rußpartikeln, Flüssigkeitströpfchen (in feuchter Atmosphäre). Tritt unter bestimmten meteorologischen Bedingungen in der Atmosphäre von Industriestädten auf. In die Atmosphäre gelangende schädliche Gase reagieren miteinander und bilden neue, auch giftige Verbindungen. Gleichzeitig finden in der Atmosphäre Reaktionen der Photosynthese, Oxidation, Reduktion, Polymerisation, Kondensation, Katalyse usw. statt. Durch komplexe photochemische Prozesse, angeregt durch die UV-Strahlung der Sonne, entstehen aus Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen, Aldehyden und anderen Stoffen Photooxidantien (Oxidationsmittel).

Niedrige NO2-Konzentrationen können große Mengen atomaren Sauerstoffs erzeugen, der wiederum Ozon bildet und erneut mit Luftschadstoffen reagiert. Auch das Vorhandensein von Formaldehyd, höheren Aldehyden und anderen Kohlenwasserstoffverbindungen in der Atmosphäre trägt zusammen mit Ozon zur Bildung neuer Peroxidverbindungen bei. Dissoziationsprodukte interagieren mit Olefinen und bilden toxische Hydroperoxidverbindungen. Ab einer Konzentration von mehr als 0,2 mg/m3 kondensiert Wasserdampf in Form winziger Nebeltröpfchen mit toxischen Eigenschaften. Ihre Anzahl hängt von der Jahreszeit, der Tageszeit und anderen Faktoren ab. Bei heißem, trockenem Wetter wird Smog in Form eines gelben Schleiers beobachtet (die Farbe wird durch Stickstoffdioxid NO2 gegeben, das in der Luft als Tröpfchen einer gelben Flüssigkeit vorhanden ist). Smog reizt die Schleimhäute, insbesondere die Augen, und kann Kopfschmerzen, Schwellungen, Blutungen und Komplikationen bei Atemwegserkrankungen verursachen. Es verschlechtert die Sicht auf den Straßen und erhöht damit die Zahl der Verkehrsunfälle. Die Gefahr von Smog für das menschliche Leben ist groß. So wird beispielsweise der Londoner Smog von 1952 als Katastrophe bezeichnet, da in 4 Tagen etwa 4.000 Menschen an Smog starben. Das Vorhandensein von Chlorid, Stickstoff, Schwefelverbindungen und Wassertröpfchen in der Atmosphäre trägt zur Bildung stark toxischer Verbindungen und Säuredämpfe bei, was sich nachteilig auf Pflanzen und Bauwerke auswirkt, insbesondere auf historische Denkmäler aus Kalkstein. Die Natur von Smog ist anders. In New York beispielsweise wird die Smogbildung durch die Reaktion von Fluorid- und Chloridverbindungen mit Wassertröpfchen gefördert; in London das Vorhandensein von Dämpfen von Schwefelsäure und schwefliger Säure; in Los Angeles (Kalifornien oder photochemischer Smog) das Vorhandensein von Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen in der Atmosphäre; in Japan das Vorhandensein von Ruß- und Staubpartikeln in der Atmosphäre.

Die Emissionen von Verbrennungsmotoren (ICE) werden in Emissionen von Vergaser- und Dieselmotoren unterteilt. Diese Trennung ist darauf zurückzuführen, dass Vergasermotoren (CD) mit homogenen Luft-Kraftstoff-Gemischen arbeiten, während Dieselmotoren (DD) mit heterogenen Gemischen arbeiten.

Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren vom Vergasertyp umfassen Kohlenwasserstoffe, Kohlenoxide, Stickoxide und intermittierende Emissionen. Verschmutzungen entstehen durch Reaktionen und bei Verbrennungsprozessen im Volumen und auf Oberflächen. Blow-by-Gas durch Kolbenringe und Abgase aus Zylindern sind eine weniger intensive Quelle von Schadstoffemissionen.

1980 waren 4 % der weltweit produzierten Pkw und Lkw mit Dieselmotoren ausgestattet, Ende der 80er Jahre stieg diese Zahl auf 25 %. Die Hauptschadstoffemissionen von Dieselmotoren sind die gleichen wie bei Vergasermotoren (Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide, intermittierende Emissionen), jedoch werden ihnen Kohlenstoffpartikel (Rußaerosol) hinzugefügt.

Ein Auto emittiert Kohlenmonoxid CO bis zu 3 m3 / h, ein LKW - bis zu 6 m3 / h (3 ... 6 kg / h).

Die Zusammensetzung der Abgase von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Motortypen kann anhand der in der Tabelle angegebenen Daten beurteilt werden. 8.1.

Die Emissionen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen bei Vergasermotoren sind deutlich höher als bei Dieselmotoren.

8.2. Reduzierung der Emissionen von Verbrennungsmotoren

Eine Steigerung der Umweltleistung eines Autos ist durch eine Reihe von Maßnahmen zur Verbesserung seiner Konstruktion und Betriebsweise möglich. Um die Umweltleistung des Autos zu verbessern, führt dies zu: Steigerung seiner Effizienz; Ersatz von Benzin-Verbrennungsmotoren durch Dieselmotoren; Umstellung von Verbrennungsmotoren auf die Nutzung alternativer Kraftstoffe (Druck- oder Flüssiggas, Ethanol, Methanol, Wasserstoff etc.); die Verwendung von Abgasneutralisatoren für Verbrennungsmotoren; Verbesserung des Betriebs des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugwartung.

Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt und werden angewendet, um die Toxizität von Abgasen zu verringern. Darunter der Betrieb des Autos unter Bedingungen, bei denen der Motor die geringste Menge an giftigen Substanzen abgibt (verringertes Bremsen, gleichmäßige Bewegung bei einer bestimmten Geschwindigkeit usw.); die Verwendung spezieller Kraftstoffzusätze, die die Vollständigkeit der Verbrennung erhöhen und die CO-Emission (Alkohole, andere Verbindungen) reduzieren; Flamme Nachverbrennung einiger schädlicher Komponenten.

v Bei Vergasermotoren beeinflusst das Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoff den Gehalt an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im Abgas. So steigen beispielsweise die Emissionen mit zunehmender Anreicherung des Gemisches. Der CO-Gehalt steigt durch unvollständige Verbrennung durch Sauerstoffmangel im Gemisch. Die Erhöhung des Kohlenwasserstoffgehalts ist hauptsächlich auf eine Erhöhung der Adsorption von Kraftstoff und eine Erhöhung des Mechanismus der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs zurückzuführen. Magere Gemische erzeugen aufgrund ihrer vollständigeren Verbrennung geringere Konzentrationen von Cn Hm und CO in der Emission.

v Bei Dieselmotoren ändert sich die Leistung, wenn sich die eingespritzte Kraftstoffmenge ändert. Dadurch werden die Verteilung des Kraftstoffstrahls, die auf die Wand auftreffende Kraftstoffmenge, der Druck im Zylinder, die Temperatur und die Einspritzdauer verändert.

Experten glauben, dass es zur deutlichen Reduzierung der Schadstoffemissionen erforderlich ist, den Benzinverbrauch von 8 Litern (pro 100 Kilometer - auf 2 ... 3 Liter) zu senken. Dies erfordert eine Verbesserung des Motordesigns und der Kraftstoffqualität, die Umstellung auf bleifreies Benzin und die Verwendung katalytische Nachverbrennung zur Reduzierung der CO-Emissionen, Einführung elektronischer

Steuerungssystem für Kraftstoffverbrennungsprozesse; und andere Maßnahmen, insbesondere die Verwendung von Schalldämpfern in der Abgasanlage.

Die Erhöhung der Kraftstoffeffizienz eines Autos wird hauptsächlich durch die Verbesserung des Verbrennungsprozesses im Verbrennungsmotor erreicht: geschichtete Kraftstoffverbrennung; Vorkammerfackelverbrennung; die Verwendung von Erwärmung und Verdampfung von Kraftstoff im Ansaugtrakt; Einsatz elektronischer Zündung. Weitere Reserven zur Effizienzsteigerung des Autos sind:

- Verringerung der Fahrzeugmasse durch Verbesserung des Designs und Verwendung nichtmetallischer und hochfester Materialien;

- Verbesserung der aerodynamischen Leistung der Karosserie (die neuesten Modelle von Personenkraftwagen haben normalerweise einen um 30 ... 40% niedrigeren Luftwiderstandsbeiwert);

- Reduzieren des Widerstands von Luftfiltern und Schalldämpfern, Abschalten von Hilfsaggregaten wie Lüfter usw.;

- Verringerung der Masse des transportierten Kraftstoffs (unvollständige Füllung der Tanks) und der Masse der Werkzeuge.

Moderne Modelle von Personenkraftwagen unterscheiden sich erheblich in der Kraftstoffeffizienz von früheren Modellen.

Vielversprechende Pkw-Marken haben einen Benzinverbrauch von 3,5 l/100 km oder weniger. Die Effizienzsteigerung von Bussen und Lkw wird vor allem durch den Einsatz von Diesel-Verbrennungsmotoren erreicht. Gegenüber Otto-Verbrennungsmotoren haben sie Umweltvorteile, da sie einen um 25 ... 30 % geringeren spezifischen Kraftstoffverbrauch haben; außerdem ist die Zusammensetzung der Abgase eines Diesel-Verbrennungsmotors weniger toxisch (siehe Tabelle 8.1).

Im Vergleich zu Benzin-ICEs haben Motoren, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden, Umweltvorteile. Eine allgemeine Vorstellung von der Verringerung der Toxizität von Verbrennungsmotoren beim Übergang zu alternativen Kraftstoffen kann aus den in der Tabelle angegebenen Daten gewonnen werden. 8.2.

Tabelle 8.2 Toxizität von ICE-Emissionen für verschiedene Kraftstoffe

Viele Wissenschaftler sehen in der Umstellung von Autos auf gasförmige Kraftstoffe eine Teillösung des Umweltproblems. Also der Gehalt an Kohlenmonoxid

lerod im Auspuff von Gasfahrzeugen ist um 25 ... 40% geringer; Stickoxide um 25…30 %; Ruß um 40 ... 50 %. Beim Einsatz in Automotoren von verflüssigtem oder komprimiertem Gas enthalten die Abgase nahezu kein Kohlenmonoxid. Die Lösung des Problems wäre der flächendeckende Einsatz von Elektrofahrzeugen. Produzierte Elektrofahrzeuge haben aufgrund der begrenzten Kapazität und der großen Masse der Batterien eine begrenzte Reichweite. Auf diesem Gebiet wird derzeit intensiv geforscht. Einige positive Ergebnisse wurden bereits erzielt. Die Verringerung der Toxizität von Emissionen kann erreicht werden, indem der Gehalt an Bleiverbindungen in Benzin verringert wird, ohne seine energetischen Qualitäten zu beeinträchtigen.

Die Umstellung auf Gaskraftstoff sieht keine wesentlichen Änderungen in der Konstruktion des Verbrennungsmotors vor, wird jedoch durch fehlende Tankstellen und die erforderliche Anzahl von Fahrzeugen, die auf Gasbetrieb umgestellt werden, erschwert. Darüber hinaus verliert ein auf Gaskraftstoff umgerüstetes Auto seine Tragfähigkeit aufgrund des Vorhandenseins von Zylindern und der Reichweite um etwa das Zweifache (200 km gegenüber 400 ... 500 km bei einem Benzinauto). Diese Mängel können durch die Umstellung des Autos auf Flüssigerdgas teilweise behoben werden.

Die Verwendung von Methanol und Ethanol erfordert Änderungen in der Konstruktion des Verbrennungsmotors, da Alkohole gegenüber Kautschuken, Polymeren und Kupferlegierungen chemisch aktiver sind. Es ist notwendig, eine zusätzliche Heizung in die Konstruktion des Verbrennungsmotors einzuführen, um den Motor in der kalten Jahreszeit (bei 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.

Trotz der Tatsache, dass die Emissionen toxischer Substanzen (Cn Hm und CO) aus dem Kurbelgehäuse und dem Kraftstoffsystem des Motors mindestens eine Größenordnung niedriger sind als die Emissionen von Abgasen, werden derzeit Verfahren zum Verbrennen von ICE-Kurbelgehäusegasen entwickelt. Bekannte Neutralisation im geschlossenen Kreislauf von Kurbelgehäusegasen mit ihrer Zufuhr zur Einlassleitung des Motors mit anschließender Nachverbrennung. Ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit Rückführung von Kurbelgehäusegasen zum Vergaser reduziert die Freisetzung von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre um 10 ... 30%, Stickoxide um 5 ... 25%, aber gleichzeitig die Emission von Kohlenstoff Monoxid steigt um 10 ... 35%. Wenn Kurbelgehäusegase nach dem Vergaser zurückkehren, sinkt die Cn Hm-Emission um 10 bis 40 %, die CO um 10 bis 25 %, aber die NOx-Emission steigt um 10 bis 40 %.

Um die Emissionen von Benzindämpfen aus dem Kraftstoffsystem zu verhindern, von denen der größte Teil in die Atmosphäre gelangt, wenn der Motor nicht läuft, wird in Autos ein System zur Neutralisierung von Kraftstoffdämpfen aus dem Vergaser und dem Kraftstofftank installiert, das aus drei Hauptkomponenten besteht (Abb 8.1): versiegelter Kraftstoffbehälter 1 mit besonderem Fassungsvermögen 2 zum Ausgleich der Wärmeausdehnung des Kraftstoffs; Verschlusskappen 3 für den Kraftstoffeinfüllstutzen des Tanks mit Zweiwege-Sicherheitsventil zur Vermeidung von Über- oder Unterdruck im Tank; Adsorber 4 zum Absorbieren von Kraftstoffdämpfen, wenn der Motor ausgeschaltet ist, mit einem System zum Zurückführen von Dämpfen in den Ansaugtrakt des Motors während seines Betriebs. Als Adsorptionsmittel wird Aktivkohle verwendet.

Reis. 8.1. Benzin-ICE-Kraftstoffdampf-Rückgewinnungsschema

Die Einhaltung des Wartungsplans und die Kontrolle der Zusammensetzung der Abgase (EG) von Verbrennungsmotoren können die toxischen Emissionen in die Atmosphäre erheblich reduzieren. Es ist bekannt, dass bei 160.000 Kilometern und ohne Kontrolle die CO-Emissionen um das 3,3-fache und Sp Ht um das 2,5-fache zunehmen.

Die Verbesserung der Umweltleistung eines Gasturbinenantriebssystems (GTPU) in Flugzeugen wird durch eine Verbesserung des Kraftstoffverbrennungsprozesses, die Verwendung alternativer Kraftstoffe (Flüssiggas, Wasserstoff usw.) und eine rationelle Organisation des Verkehrs auf Flughäfen erreicht.

Eine Erhöhung der Verweilzeit von Verbrennungsprodukten in der Brennkammer des Gasturbinentriebwerks wird von einer Erhöhung der Verbrennungseffizienz (Abnahme des Gehalts an CO und Cn Hm in Verbrennungsprodukten) und des Gehalts an Stickoxiden in ihnen begleitet. Daher ist es durch Veränderung der Verweilzeit des Gases in der Brennkammer möglich, nur eine minimale Toxizität der Verbrennungsprodukte zu erreichen und diese nicht vollständig zu eliminieren.

Ein effektiveres Mittel zur Verringerung der Toxizität von Gasturbinentriebwerken ist die Verwendung von Brennstoffzufuhrverfahren, die eine gleichmäßigere Mischung von Brennstoff und Luft bereitstellen. Dazu gehören Geräte mit Vorverdampfung von Kraftstoff, Düsen mit Kraftstoffbelüftung usw. Tests an Modellkammern zeigen, dass solche Verfahren den Gehalt an Cn Hm in Verbrennungsprodukten um mehr als eine Größenordnung, CO - um ein Vielfaches, verringern können rauchfreier Auspuff und reduziert den NOx-Gehalt.

Eine deutliche Verringerung des NOx-Gehalts in den Verbrennungsprodukten von Gasturbinentriebwerken wird durch einen stufenweisen Prozess der Brennstoffverbrennung in Zweizonen-Brennkammern erreicht. In solchen Kammern wird der Hauptteil des Kraftstoffs in Hochschubmodi in Form eines zuvor hergestellten mageren Gemischs verbrannt. Ein kleinerer Teil des Kraftstoffs (~25%) wird in Form eines fetten Gemisches verbrannt, wobei hauptsächlich Stickoxide entstehen. Versuche zeigen, dass mit einer solchen Verbrennung der NOx-Gehalt um den Faktor 2 reduziert werden kann.

Die Lösung von Umweltproblemen, die mit dem Einsatz von Raketentechnologie verbunden sind, basiert auf der Verwendung von umweltfreundlichem Brennstoff, hauptsächlich Sauerstoff und Wasserstoff.

8.3. Neutralisierung von Abgasen von Verbrennungsmotoren

Die Verbesserung der Umweltleistung von Autos ist durch eine Reihe von Maßnahmen zur Verbesserung ihrer Konstruktion und Betriebsweise möglich. Dazu gehören die Effizienzsteigerung von Motoren, der Ersatz von Benzinmotoren durch Dieselmotoren, die Verwendung alternativer Kraftstoffe (Druck- oder Flüssiggas, Ethanol, Methanol, Wasserstoff usw.), die Verwendung von Abgasneutralisatoren, die Optimierung des Motorbetriebs und der Fahrzeugwartung.

Eine deutliche Verringerung der Toxizität von Verbrennungsmotoren wird durch den Einsatz von Abgasneutralisatoren (EG) erreicht. Flüssige, katalytische, thermische und kombinierte Konverter sind bekannt. Die effizientesten davon sind katalytische Konstruktionen. Die Ausstattung von Autos damit begann 1975 in den USA und 1986 in Europa. Seitdem ist die Luftverschmutzung durch Emissionen stark zurückgegangen - um 98,96 bzw. 90 % für Kohlenwasserstoffe, CO und NOx.

Der Konverter ist ein zusätzliches Gerät, das in das Motorabgassystem eingeführt wird, um die Abgastoxizität zu reduzieren. Flüssige, katalytische, thermische und kombinierte Konverter sind bekannt.

Das Funktionsprinzip von Flüssigneutralisatoren basiert auf der Auflösung oder chemischen Wechselwirkung von toxischen Bestandteilen des Abgases, wenn sie durch eine Flüssigkeit einer bestimmten Zusammensetzung geleitet werden: Wasser, eine wässrige Lösung von Natriumsulfit, eine wässrige Lösung von Natriumbicarbonat .

Auf Abb. 8.2 zeigt ein Diagramm eines Flüssigkeitskonverters, der mit einem Zweitakt-Dieselmotor verwendet wird. Die Abgase treten durch das Rohr 1 in den Konverter und durch den Sammler 2 in den Tank 3 ein, wo sie mit dem Arbeitsfluid reagieren. Gereinigte Gase passieren Filter 4, Abscheider 5 und werden in die Atmosphäre freigesetzt. Während die Flüssigkeit verdunstet, wird sie aus dem Zusatztank 6 dem Arbeitstank zugeführt.

Reis. 8.2. Schema eines flüssigen Neutralisators

Der Durchgang von Dieselabgasen durch Wasser führt zu einer Geruchsminderung, Aldehyde werden mit einer Effizienz von 0,5 absorbiert und die Effizienz der Rußentfernung erreicht 0,60 ... 0,80. Gleichzeitig nimmt der Gehalt an Benzo(a)pyren in den Abgasen von Dieselmotoren etwas ab. Die Temperatur der Gase nach der Flüssigkeitsreinigung beträgt 40 ... 80 ° C, und das Arbeitsmedium wird auf ungefähr die gleiche Temperatur erwärmt. Mit sinkender Temperatur wird der Reinigungsprozess intensiver.

Flüssige Neutralisatoren benötigen keine Zeit, um nach dem Starten eines kalten Motors in den Betriebsmodus zu wechseln. Nachteile flüssiger Neutralisatoren: großes Gewicht und Abmessungen; die Notwendigkeit häufiger Änderungen in der Arbeitslösung; Ineffizienz in Bezug auf CO; geringer Wirkungsgrad (0,3) in Bezug auf NOx; intensive Verdunstung der Flüssigkeit. Der Einsatz von flüssigen Neutralisatoren in kombinierten Reinigungssystemen kann jedoch sinnvoll sein, insbesondere für Anlagen, deren Abgase eine niedrige Temperatur haben müssen, wenn sie in die Atmosphäre freigesetzt werden.