Towarzyszą nam niemal wszędzie – wlatują do naszej kuchni przez okno, gonią nas w samochodzie, na przejściu dla pieszych, w komunikacji miejskiej… Spaliny z samochodów – czy rzeczywiście są tak niebezpieczne dla człowieka, jak przedstawiają to media?

Ogólne do szczegółowych — zanieczyszczenie powietrza wylotowego

Od czasu do czasu w dużych miastach, z powodu zbliżającego się smogu, nie widać nawet nieba. Władze Paryża na przykład starają się ograniczać wyjazd aut w takie dni – dziś jeżdżą właściciele aut z numerami parzystymi, a jutro z numerami nieparzystymi… Ale jak tylko zawieje świeży wiatr i rozniesie nagromadzone gazy, wszyscy znów są wypuszczani na drogę, aż nowa fala smogu ogarnie miasto, by turyści nie zobaczyli Wieży Eiffla. W wielu dużych miastach to samochody są głównymi zanieczyszczeniami powietrza, chociaż globalnie tracą pozycję lidera na rzecz przemysłu. Jedynie sfera wytwarzania energii z produktów naftowych i substancji organicznych emituje do atmosfery dwa razy więcej dwutlenku węgla niż wszystkie samochody razem wzięte.

Ponadto, według ekologów, ludzkość corocznie wycina tyle lasów, ile wystarczy do przetworzenia całego CO 2, który dostaje się do atmosfery z rury wydechowej.

To znaczy, cokolwiek by powiedzieć, ale zanieczyszczenie atmosfery spalinami samochodowymi jest w skali globalnej tylko jednym z ogniw systemu konsumpcji, który jest destrukcyjny dla naszej planety. Spróbujmy jednak przejść od ogółu do szczegółu - który jest nam bliższy, jakaś roślina na skraju geografii, czy samochód? „Żelazny Koń” jest, ogólnie rzecz biorąc, naszym osobistym generatorem „uroków” wydechu, który nadal robi to tu i teraz. Co więcej, boli przede wszystkim nas samych. Wielu kierowców narzeka na senność i szuka sposobu, nawet nie podejrzewając, że brak sił i wigoru spowodowany jest wdychaniem spalin!

Uszkodzenie wydechu — czy to aż tak źle?

W sumie spaliny zawierają ponad 200 różnych wzorów chemicznych. Są to azot, tlen, woda i ten sam dwutlenek węgla, nieszkodliwy dla organizmu oraz toksyczne substancje rakotwórcze, które zwiększają ryzyko wystąpienia poważnych dolegliwości, aż do powstania nowotworów złośliwych. Jednak w perspektywie najniebezpieczniejszą substancją, która może mieć wpływ na nasze zdrowie tu i teraz, jest tlenek węgla CO, produkt niepełnego spalania paliwa. Nie czujemy tego gazu naszymi receptorami, a on cicho i niewidocznie tworzy dla naszego organizmu małe Oświęcim – trucizna ogranicza dostęp tlenu do komórek organizmu, co z kolei może powodować zarówno powszechny ból głowy, jak i poważniejsze objawy zatrucie, aż do utraty przytomności i śmierci.

Najgorsze jest to, że to właśnie dzieci są najbardziej zatrute – właśnie na poziomie ich inhalacji koncentruje się najwięcej trucizny. Eksperymenty, w których brano pod uwagę wszelkiego rodzaju czynniki, ujawniły pewien wzór - dzieci regularnie narażone na tlenek węgla i inne produkty wydechowe po prostu stają się nudne, nie mówiąc już o osłabionej odporności i „drobnych” chorobach, takich jak częste przeziębienia. A to tylko wierzchołek góry lodowej – czy warto opisywać wpływ na nasz organizm formaldehydu, benzopirenu i 190 innych związków?? Pragmatyczni Brytyjczycy obliczyli, że spaliny zabijają każdego roku więcej ludzi niż w wypadkach samochodowych!

Spaliny samochodowe – jak sobie z nimi radzić?

I znowu, przejdźmy od generała do konkretu – za bezczynność możesz obwiniać rządy światowe do woli, skarcić potentatów przemysłowych, ilekroć ty lub członkowie twojej rodziny zachorujecie, ale ty i tylko ty możesz coś zrobić, nawet jeśli nie całkowicie porzucić samochód, ale choćby po to, by zredukować emisje. Oczywiście wszyscy jesteśmy ograniczeni możliwościami naszego portfela, ale z działań wymienionych w tym artykule na pewno znajdzie się przynajmniej taki, który będzie dla Ciebie odpowiedni. Umówmy się tylko - zaczniesz występować już teraz, nie odkładając na upiorne jutro.

Możliwe, że stać Cię na przejście na silniki na gaz ziemny – zrób to! Jeśli nie jest to możliwe, wyreguluj silnik, poprowadź. Jeśli wszystko jest w porządku z silnikiem, spróbuj wybrać najbardziej racjonalny tryb jego działania. Gotowe? Idąc dalej - korzystaj z konwerterów spalin! Czy portfel nie pozwala? Oszczędzaj więc na benzynie - chodź częściej, jeździj rowerem do sklepu.

Koszt paliwa jest tak wysoki, że mając zaledwie kilka tygodni takich oszczędności, możesz pozwolić sobie na najlepszy katalizator! Optymalizuj swoje podróże - staraj się zrobić jak najwięcej rzeczy podczas jednej jazdy, łącz wycieczki z sąsiadami lub współpracownikami. Działając w ten sposób, spełniając chociaż jeden z wymienionych warunków, możesz osobiście być z siebie zadowolony – dzięki Tobie zmniejszono zanieczyszczenie powietrza spalinami! I nie myśl, że to nie jest rezultat - twoje działania są jak małe kamienie, które pociągają za sobą lawinę.

Mieszkańcy miast często mówią o ekologii i najczęściej ją besztają. W zasadzie przyczyn tego jest wiele, ale szczególnie często mówi się o spalinach. Czym więc właściwie oddycha miasto i co kryje zapach spalin?

Często spaliny nazywane są wszystkimi emisjami do atmosfery miejskiej, w tym kotłowniami, fabrykami i innymi przedsiębiorstwami przemysłowymi. W rzeczywistości termin ten jest słuszny tylko w odniesieniu do emisji pochodzących z transportu, które powstają w wyniku ponownego przetwarzania paliwa. Nazywa się je również gazami odlotowymi. Spaliny są produktem silników spalinowych, a biorąc pod uwagę szybki wzrost liczby pojazdów w ciągu ostatnich 50 lat, a w szczególności rozwój samochodów osobowych w miastach, spaliny w powietrzu miast poważnie osiadły i przez długi czas, a ich liczba tylko rośnie.

Spaliny są obecnie główną przyczyną zanieczyszczenia powietrza w mieście i mają stały wpływ na zdrowie ludzi. Więc ustaliliśmy terminologię, dowiedzmy się, jakie dokładnie samochody są regularnie dostarczane do naszej atmosfery, jak jest to niebezpieczne i jak się chronić, jeśli w mieszkaniu poczujesz zapach spalin.

Wszystkie samochody emitują do powietrza substancje rakotwórcze i toksyczne. Skład spalin auta różni się w zależności od typu silnika benzynowego lub diesla, ale podstawowy zestaw pozostaje ten sam.
Tak więc skład spalin samochodowych obejmuje:

Jak widać skład spalin jest dość zróżnicowany, a większość składników jest toksyczna. Zobaczmy teraz, jaki wpływ na człowieka mają spaliny.

Wpływ spalin na organizm człowieka

Spaliny samochodowe mogą być szkodliwe dla zdrowia i dość poważne. Przede wszystkim tlenek węgla lub tlenek węgla, o którym już mówiliśmy, nie ma smaku ani zapachu, ale w dużych stężeniach powoduje zawroty głowy, bóle głowy, nudności i może prowadzić do omdlenia.
Benzyna siarkowa i wytwarzany przez nią tlenek siarki są jednym z powodów silnego zapachu spalin. Faktem jest, że cząsteczki dwutlenku siarki mają bardzo zauważalny wpływ na receptory węchowe, więc zapach ten jest wyczuwalny nawet przy niskim stężeniu, a bardziej skoncentrowany „aromat” zastępuje wszystkie inne zapachy dla nosa człowieka, co może potwierdzić każdy, kto zapalone zapałki w domu. Benzyny ołowiowe wzbogacają powietrze w ołów. Ilość takich spalin i powodowane przez nie szkody sprawiły, że ołów jest jednym z najbardziej znanych toksycznych składników w atmosferze. Obecnie taka benzyna nie jest już wykorzystywana jako paliwo do samochodów, ale przez długi czas jej opary wypełniały wszystkie większe miasta. Węglowodory w spalinach samochodowych ulegają utlenieniu pod wpływem światła słonecznego i tworzą toksyczne związki o ostrym zapachu, które szczególnie silnie wpływają na funkcjonowanie górnych dróg oddechowych i prowadzą do zaostrzeń przewlekłych chorób układu oddechowego.
Szkody powodowane przez spaliny samochodowe są w dużej mierze wyjaśnione przez czynniki rakotwórcze - sadza i benzopiren, które przyczyniają się do rozwoju nowotworów, zwłaszcza złośliwych.

Biorąc pod uwagę gazy spalinowe i szkody jakie niosą ze sobą, należy dodać cały efekt tego koktajlu chemicznego: długotrwały kontakt ze spalinami prowadzi do śmierci, w szczególności w wyniku zatrucia tlenkiem węgla. Największym niebezpieczeństwem tych emisji jest ich ilość, rozkład i mały rozmiar cząstek, co umożliwia przedostawanie się spalin przez naturalne bariery organizmu do płuc. Przy stałej ekspozycji na gazy wydechowe na ciele może rozwinąć się niedobór odporności, zapalenie oskrzeli, cierpią naczynia mózgu, układ nerwowy i inne narządy. Ponadto większość substancji toksycznych zawartych w spalinach może wchodzić w interakcje między sobą oraz z innymi składnikami atmosfery, co przyczynia się do powstawania smogu.

Każdy, kto uczęszczał na szkolny kurs botaniki, wie, że rośliny też oddychają. I jak każdy organizm oddychający czują na sobie zanieczyszczenie spalinami. Najmniejsze cząsteczki szkodliwych związków dostają się do organizmu rośliny i zatruwają ją, dlatego bardzo często trawniki i drzewa położone przy dużych drogach czy parkingach na terenach miejskich wyglądają ospale, szybko żółkną lub całkowicie giną.

Zanieczyszczenie powietrza spalinami znacząco wpłynęło na skład opadów atmosferycznych. To dzięki działalności transportu pojawiają się kwaśne deszcze, kolorowe mgły czy śnieg w pięćdziesięciu odcieniach czerni. Naturalnie pod wpływem opadów powietrze jest nieco oczyszczane, ale cały nagromadzony brud przedostaje się do gleby, powodując ogólne zanieczyszczenie środowiska spalinami. Te same związki i metale ciężkie rozprzestrzeniają się dalej w glebie, dostając się do pasz dla zwierząt i upraw rolnych, co oznacza, że ​​ponownie zanieczyszczają nie tylko przyrodę, ale także ludzi. Oczywiście niepotrzebne byłoby panikowanie z tego powodu, ale przy takim zanieczyszczeniu atmosfery spalinami warto zadbać o swoje zdrowie.

Jak chronić się przed spalinami

Największe szkody wyrządzają nam spaliny, gdy stoimy w korkach, gdzie po prostu nie ma dokąd uciec przed spalinami samochodowymi. W takiej sytuacji, jeśli nie masz pod ręką respiratora lub maski gazowej, nadal będziesz musiał wdychać spaliny, ale możesz zamknąć nos i usta chusteczką lub szalikiem. To nie ochroni Cię całkowicie przed emisją spalin, ale przynajmniej nieco wygładzi sytuację. Jeśli jesteś stale narażona na działanie spalin, warto urozmaicić swój jadłospis o antyoksydanty, które znajdują się w jagodach, owocach, zielonych warzywach i zielonej herbacie, a także nasionach i pić więcej wody, ponieważ wspomaga detoksykację. Ten „doping” pomaga organizmowi radzić sobie ze skutkami wdychania chemicznego koktajlu i utrzymuje zdrowie.

Spaliny w mieszkaniu są ewidentnie niepożądanymi gośćmi, ale często dostają się do naszych domów, jeśli pod lub w pobliżu znajdują się drogi lub parkingi. Jeśli nie ma możliwości lub chęci przeniesienia się na łono natury z dala od dróg, można stworzyć w domu bezpieczne strefy. Aby zrozumieć, jak chronić się przed spalinami w mieszkaniu, musisz określić źródło ich występowania. W zdecydowanej większości przez okna przepływają spaliny. W takim przypadku najlepszym rozwiązaniem byłoby zamontowanie uszczelnionych okien z podwójnymi szybami i wentylacja przy użyciu wysokiej jakości

Głównymi źródłami emisji z pojazdów są silnik spalinowy, odparowywanie paliwa przez system wentylacji zbiornika paliwa oraz podwozie: w wyniku tarcia opon o nawierzchnię drogi, zużycia klocków hamulcowych i korozji części metalowych powstają drobne cząstki pyłu niezależnie od emisji silnika. Erozja katalizatora uwalnia platynę, pallad i rod, a zużycie okładzin sprzęgła uwalnia również substancje toksyczne, takie jak ołów, miedź i antymon. Należy również ustalić wartości graniczne dla tych drugorzędnych emisji pojazdów.

Szkodliwe substancje

Ryż. Skład spalin

Skład spalin (spalin) samochodu obejmuje wiele substancji lub grup substancji. Przeważającą część składników spalin stanowią nietoksyczne gazy zawarte w normalnym powietrzu. Jak pokazano na rysunku, tylko niewielka część spalin jest szkodliwa dla środowiska i zdrowia ludzi. Mimo to wymagana jest dalsza redukcja stężenia toksycznych składników spalin. Chociaż współczesne samochody emitują dziś bardzo czyste spaliny (w niektórych aspektach aut Euro-5 są one nawet czystsze niż powietrze wlotowe), ogromna liczba eksploatowanych pojazdów, których w samych Niemczech jest około 56 milionów, emituje znaczną ilość substancji toksycznych i szkodliwych. Nowe technologie i wprowadzenie bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących przyjazności dla środowiska spalin są potrzebne do naprawy sytuacji.

Tlenek węgla (CO)

Tlenek węgla(tlenek węgla) CO jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Jest trucizną dla układu oddechowego, zaburzając pracę ośrodkowego układu nerwowego i sercowo-naczyniowego. W organizmie człowieka wiąże czerwone krwinki i powoduje głód tlenu, który w krótkim czasie prowadzi do śmierci przez uduszenie. Już w stężeniu 0,3% objętości w powietrzu tlenek węgla zabija człowieka w bardzo krótkim czasie. Efekt zależy od stężenia CO w powietrzu, czasu trwania i głębokości inhalacji. Tylko w środowisku o zerowym stężeniu CO może być wydalany z organizmu przez płuca.

Tlenek węgla zawsze występuje przy braku tlenu i niepełnym spalaniu.

Węglowodory (CH)

Węglowodory są emitowane do atmosfery jako niespalone paliwo. Podrażniają błony śluzowe i narządy oddechowe. Dalsza optymalizacja pracy silnika jest możliwa tylko dzięki doskonaleniu technologii produkcji i pogłębianiu wiedzy o procesach spalania.

Związki węglowodorowe powstają w postaci parafin, olefin, aromatów, aldehydów (zwłaszcza formaldehydów) oraz związków wielopierścieniowych. Udowodniono eksperymentalnie właściwości rakotwórcze i mutagenne ponad 20 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, które dzięki niewielkim rozmiarom są w stanie przenikać do pęcherzyków płucnych. Najniebezpieczniejszymi związkami węglowodorowymi są benzen (C6H6), toluen (metylobenzen) i ksylen (dimetylobenzen, wzór ogólny C6H4 (CH3) 2). Na przykład benzen może powodować zmiany w obrazie krwi u osoby i prowadzić do raka krwi (białaczki).

Przyczyną emisji węglowodorów do atmosfery jest zawsze niepełne spalanie paliwa, brak tlenu, a przy bardzo ubogiej mieszance - zbyt wolne spalanie paliwa.

Tlenki azotu (NOx)

Przy wysokich temperaturach spalania (powyżej 1100 °C) obojętny azot zawarty w powietrzu ulega aktywacji i reaguje z wolnym tlenem w komorze spalania tworząc tlenki. Są bardzo szkodliwe dla środowiska: powodują powstawanie smogu, niszczenie lasów, opady kwaśnych deszczy; również tlenki azotu są substancjami przejściowymi do tworzenia ozonu. Są trujące dla krwi, powodują raka. W procesie spalania powstają różne tlenki azotu - NO, NO2, N2O, N2O5 - które mają ogólne oznaczenie NOx. W połączeniu z wodą pojawiają się kwasy azotowy (HNO3) i azotawy (HNO2). Dwutlenek azotu (NO2) to czerwono-brązowy trujący gaz o ostrym zapachu, który podrażnia układ oddechowy i tworzy związki z hemoglobiną we krwi.

Jest to najbardziej problematyczny ze wszystkich tlenków azotu iw przyszłości obowiązywać będą dla niego odrębne normy dopuszczalnego stężenia. Udział NO2 w całkowitej emisji tlenków azotu w przyszłości powinien wynosić mniej niż 20%. Od 2010 roku dyrektywa 1999/30/WE ustala maksymalne dopuszczalne stężenie NO2 na poziomie 40 μg/m 3. Przestrzeganie tego limitu stężenia stawia szczególne wymagania w zakresie ochrony przed szkodliwymi emisjami.

Najkorzystniejszymi warunkami do powstawania tlenków azotu są wysoka temperatura spalania ubogiej mieszanki paliwowo-powietrznej. Systemy recyrkulacji spalin zmniejszają zawartość tlenków azotu w spalinach pojazdu.

Tlenki siarki (SOx)

Z siarki zawartej w paliwie powstają tlenki siarki. Podczas spalania siarka reaguje z tlenem i wodą tworząc tlenki siarki, kwas siarkowy (H2SO4) i siarkawy (H2SO3). Tlenek siarki jest głównym składnikiem kwaśnych deszczy i przyczyną śmierci lasów. Jest rozpuszczalnym w wodzie, żrącym gazem, którego działanie na organizm człowieka objawia się zaczerwienieniem, obrzękiem oraz zwiększonym wydzielaniem wilgotnych błon śluzowych oczu i górnych dróg oddechowych. Dwutlenek siarki wpływa na błony śluzowe nosogardzieli, oskrzeli i oczu. Najczęstszym miejscem „ataku” dwutlenku siarki są oskrzela. Silne działanie drażniące na drogi oddechowe jest spowodowane tworzeniem się kwasu siarkowego w wilgotnym środowisku. Dwutlenek siarki SO2 i aerozol kwasu siarkowego zawieszone w drobnym pyle dostają się do dróg oddechowych. Na wzrost stężenia dwutlenku siarki w powietrzu najbardziej reagują astmatycy i małe dzieci. Wysoka zawartość siarki w paliwie skróci żywotność katalizatora ekologicznych silników benzynowych.

Redukcja emisji dwutlenku siarki realizowana jest poprzez ograniczenie zawartości siarki w paliwie. Celem jest paliwo bezsiarkowe.

Siarkowodór (H2S)

Konsekwencje wpływu tego gazu na życie organiczne nie są jeszcze do końca jasne dla nauki, ale wiadomo, że może on powodować poważne zatrucia u ludzi. W ciężkich przypadkach istnieje groźba uduszenia, utraty przytomności i paraliżu ośrodkowego układu nerwowego. W przewlekłym zatruciu obserwuje się podrażnienie błon śluzowych oczu i dróg oddechowych. Zapach siarkowodoru jest wyczuwalny nawet wtedy, gdy jest skoncentrowany w powietrzu w ilości 0,025 ml/m3.

Siarkowodór w spalinach występuje w określonych warunkach, nawet w obecności katalizatora i zależy od zawartości siarki w paliwie.

Amoniak (NH3)

Wdychanie amoniaku prowadzi do podrażnienia dróg oddechowych, kaszlu, duszności i uduszenia. Ponadto amoniak powoduje stan zapalny zaczerwienienia skóry. Bezpośrednie zatrucie amoniakiem jest rzadkie, ponieważ nawet duże ilości amoniaku są szybko przekształcane w mocznik. Gdy duże ilości amoniaku są wdychane bezpośrednio, czynność płuc jest często upośledzona na lata. Ten gaz jest szczególnie niebezpieczny dla oczu. Silna ekspozycja na amoniak może powodować zmętnienie rogówki i ślepotę.

W pewnych warunkach w katalizatorze może nawet tworzyć się amoniak. Jednocześnie wydaje się, że amoniak jest użytecznym środkiem redukującym katalizatory SCR.

Sadza i cząsteczki

Sadza jest czystym węglem i niepożądanym produktem niepełnego spalania węglowodorów. Przyczyną powstawania sadzy jest brak tlenu podczas spalania lub przedwczesne schłodzenie spalin. Cząsteczki sadzy są często związane z niespalonymi pozostałościami paliwa i oleju silnikowego, a także z wodą, zużyciem silnika, siarczanami i popiołem. Cząsteczki różnią się znacznie kształtem i rozmiarem.

Tabela. Klasyfikacja cząstek

W tabeli przedstawiono klasyfikację i rozmiary cząstek. Najczęściej podczas pracy silnika powstają cząstki o średnicy około 100 nanometrów (0,0000001 m lub 0,1 μm); takie cząsteczki mogą naturalnie dostać się do ludzkich płuc. Kiedy cząstki sadzy sklejają się (sklejają) ze sobą iz innymi składnikami, masa, ilość i rozkład cząstek w powietrzu może się znacznie zmienić. Główne składniki cząstek pokazano na rysunku.

Ryż. Główne składniki cząstek

Dzięki swojej gąbczastej strukturze cząsteczki sadzy mogą wychwytywać zarówno substancje organiczne, jak i nieorganiczne powstałe podczas spalania paliwa w cylindrach silnika. W rezultacie masa cząstek sadzy może wzrosnąć trzykrotnie. Nie będą to już pojedyncze cząstki węgla, ale aglomeraty o regularnym kształcie, powstałe w wyniku przyciągania molekularnego. Wielkość takich aglomeratów może sięgać 1 μm. Emisje sadzy i innych cząstek są szczególnie aktywne podczas spalania oleju napędowego. Emisje te są uważane za rakotwórcze. Niebezpieczne nanocząstki stanowią ilościowo dużą część cząstek, ale tylko niewielki procent wagowy. Z tego powodu proponuje się ograniczenie zawartości cząstek w spalinach nie według masy, ale ilości i dystrybucji. W przyszłości przewiduje się zróżnicowanie wielkości cząstek i rozmieszczenia.

Ryż. Skład cząstek

Emisje cząstek stałych z silników benzynowych są o dwa do trzech rzędów wielkości niższe niż z silników Diesla. Jednak cząstki te znajdują się nawet w spalinach silników benzynowych z bezpośrednim wtryskiem. Dlatego pojawiają się propozycje ograniczenia zawartości cząstek stałych w spalinach pojazdów. Sublimacja to bezpośrednie przejście substancji ze stanu stałego do stanu gazowego i odwrotnie. Sublimat to stały osad gazu po schłodzeniu.

Drobny pył

Podczas pracy silników spalinowych powstają zwłaszcza drobne cząstki - pyły. Składa się głównie z cząstek wielopierścieniowych węglowodorów, metali ciężkich i związków siarki. Część frakcji pyłu jest w stanie przeniknąć do płuc, podczas gdy inne frakcje nie wnikają do płuc. Frakcje większe niż 7 mikronów są mniej niebezpieczne, ponieważ są odfiltrowywane przez własny system filtracji ludzkiego organizmu.

Inny procent mniejszych frakcji (poniżej 7 mikronów) przenika do oskrzeli i pęcherzyków płucnych (pęcherzyków płucnych), powodując miejscowe podrażnienie. W obszarze pęcherzyków płucnych rozpuszczalne składniki dostają się do krwioobiegu. Własny system filtracji organizmu nie radzi sobie ze wszystkimi drobnymi frakcjami pyłu. Zanieczyszczenie pyłem atmosferycznym nazywane jest również aerozolami. Mogą być w stanie stałym lub płynnym iw zależności od wielkości mogą mieć różny okres istnienia. Podczas ruchu najmniejsze cząsteczki mogą łączyć się w większe o stosunkowo stabilnym okresie istnienia w atmosferze. Takie właściwości mają na ogół cząstki o średnicy od 0,1 µm do 1 µm.

Oceniając powstawanie drobnego pyłu w wyniku pracy silnika samochodowego, należy odróżnić ten pył od pyłów powstających naturalnie: pyłki roślinne, pył drogowy, piasek i wiele innych substancji. Nie można również lekceważyć źródeł drobnego pyłu w miastach, takich jak zużycie klocków hamulcowych i opon. Zatem spaliny z silników Diesla nie są jedynym „źródłem” pyłu w atmosferze.

Niebieski i biały dym

Niebieski dym występuje podczas pracy silnika wysokoprężnego w temperaturach poniżej 180 ° C ze względu na najmniejsze krople oleju kondensacyjnego. W temperaturach powyżej 180 ° C kropelki te odparowują. Niespalone składniki węglowodorowe paliwa biorą udział w powstawaniu niebieskiego dymu nawet w temperaturach od 70°C do 100°C. Duża ilość niebieskiego dymu wskazuje na duże zużycie grupy cylinder-tłok, drążków i prowadnic zaworów. Zbyt późne rozpoczęcie podawania paliwa może również powodować powstawanie niebieskiego dymu.

Biały dym składa się z pary wodnej, która powstaje podczas spalania paliwa i staje się zauważalna w temperaturach poniżej 70°C. Szczególnie charakterystyczne jest pojawienie się białego dymu w silnikach wysokoprężnych z komorą wstępną i komorą wirową po zimnym rozruchu. Za biały dym odpowiadają również niespalone składniki węglowodorowe i kondensaty.

Dwutlenek węgla (CO2)

Dwutlenek węgla jest bezbarwnym, niepalnym gazem o kwaśnym smaku. Czasami jest błędnie nazywany kwasem węglowym. Gęstość CO2 jest około 1,5 razy większa od gęstości powietrza. Dwutlenek węgla jest integralną częścią powietrza wydychanego przez człowieka (3-4%) Podczas wdychania powietrza zawierającego 4-6% CO2 u człowieka pojawiają się bóle głowy, szumy uszne i kołatanie serca, a przy wyższych stężeniach CO2 (8-10%) zdarzają się ataki uduszenia, utraty przytomności i zatrzymania oddechu. W stężeniu powyżej 12% dochodzi do śmierci z głodu tlenu. Na przykład płonąca świeca gaśnie przy stężeniu CO2 8-10% objętości. Chociaż dwutlenek węgla jest środkiem duszącym, nie jest uważany za trujący jako składnik spalin silnika. Problem polega na tym, że dwutlenek węgla, jak pokazano na rysunku, znacząco przyczynia się do globalnego efektu cieplarnianego.

Ryż. Udział gazów w efekcie cieplarnianym

Wraz z nim metan, podtlenek azotu (gaz rozweselający, podtlenek azotu), fluorowęglowodory i sześciofluorek siarki przyczyniają się do rozwoju efektu cieplarnianego. Dwutlenek węgla, para wodna i mikrogazy wpływają na bilans radiacyjny Ziemi. Gazy przepuszczają światło widzialne, ale pochłaniają ciepło odbite od powierzchni ziemi. Bez tej zdolności zatrzymywania ciepła średnia temperatura na powierzchni Ziemi wynosiłaby około -15 ° C.

Nazywa się to naturalnym efektem cieplarnianym. Wraz ze wzrostem stężenia mikrogazów w atmosferze zwiększa się udział pochłanianego promieniowania cieplnego i powstaje dodatkowy efekt cieplarniany. Według ekspertów do 2050 r. średnia temperatura na Ziemi wzrośnie o + 4 ° C. Może to doprowadzić do podniesienia się poziomu morza o ponad 30 cm, w wyniku czego zaczną topnieć lodowce górskie i polarne czapy lodowe, zmieni się kierunek prądów morskich (w tym Prąd Zatokowy), zmienią się prądy powietrza, a morza zaleją ogromne obszary lądowe. Do tego mogą prowadzić gazy cieplarniane powstające w wyniku działalności człowieka.

Całkowite antropogeniczne emisje CO2 wynoszą 27,5 miliarda ton rocznie. Jednocześnie Niemcy są jednym z największych źródeł CO2 na świecie. Emisje CO2 związane z energią wynoszą średnio około miliarda ton rocznie. To około 5% całego CO2 produkowanego na świecie. Przeciętna 3-osobowa rodzina w Niemczech produkuje 32,1 tony CO2 rocznie. Emisję CO2 można ograniczyć jedynie poprzez zmniejszenie zużycia energii i paliwa. Dopóki energia jest produkowana przez spalanie nośników kopalnych, problem powstawania nadmiernej ilości dwutlenku węgla będzie się utrzymywał. Dlatego pilnie potrzebne jest poszukiwanie alternatywnych źródeł energii. Przemysł samochodowy ciężko pracuje, aby rozwiązać ten problem. Jednak walka z efektem cieplarnianym jest możliwa tylko w skali globalnej. Nawet jeśli w UE dokonany zostanie ogromny postęp w ograniczaniu emisji dwutlenku węgla, w innych krajach może nastąpić znaczny wzrost emisji w nadchodzących latach. Stany Zjednoczone przodują z dużym marginesem w produkcji gazów cieplarnianych, zarówno w wartościach bezwzględnych, jak i per capita. Przy udziale zaledwie 4,6% światowej populacji wytwarzają 24% światowej emisji dwutlenku węgla. To około dwa razy więcej niż w Chinach, które stanowią 20,6% światowej populacji. 130 milionów samochodów w Stanach Zjednoczonych (mniej niż 20% całkowitej liczby samochodów na świecie) wytwarza tyle dwutlenku węgla, co cały przemysł Japonii – czwartego kraju na świecie pod względem emisji CO2.

Bez dodatkowych działań na rzecz ochrony klimatu globalna emisja CO2 wzrośnie do 2020 roku o 39% (w porównaniu z rokiem 2004) i wyniesie 32,4 mld ton rocznie. Emisja dwutlenku węgla w Stanach Zjednoczonych w ciągu najbliższych 15 lat wzrośnie o 13% i przekroczy 6 mld t. W Chinach należy spodziewać się wzrostu emisji CO2 o 58% do 5,99 mld ton, a w Indiach o 107% , do 2,29 mld m. W krajach UE wręcz przeciwnie, wzrost wyniesie tylko około 1%.

Spaliny (lub spaliny) - główne źródło substancji toksycznych silnika spalinowego - to niejednorodna mieszanina różnych substancji gazowych o różnych właściwościach chemicznych i fizycznych, składająca się z produktów całkowitego i niepełnego spalania paliwa, nadmiaru powietrza, aerozoli oraz różne zanieczyszczenia śladowe (zarówno gazowe, jak iw postaci cząstek ciekłych i stałych) dostające się z cylindrów silników do jego układu wydechowego. W swoim składzie zawierają około 300 substancji, z których większość jest toksyczna.

Głównymi znormalizowanymi składnikami toksycznymi spalin silnikowych są tlenki węgla, azotu i węglowodorów. Ponadto wraz ze spalinami do atmosfery przedostają się węglowodory nasycone i nienasycone, aldehydy, substancje rakotwórcze, sadza i inne składniki. Przybliżony skład.

Gdy silnik pracuje na benzynie ołowiowej, spaliny zawierają ołów, podczas gdy silnik zasilany olejem napędowym zawiera sadzę.

Tlenek węgla (CO - tlenek węgla)

Przejrzysty, bezwonny trujący gaz, nieco lżejszy od powietrza, słabo rozpuszczalny w wodzie. Tlenek węgla jest produktem niepełnego spalania paliwa, w powietrzu spala się niebieskim płomieniem, tworząc dwutlenek węgla (dwutlenek węgla). W komorze spalania silnika CO powstaje w wyniku słabej atomizacji paliwa, w wyniku reakcji zimnego płomienia, podczas spalania paliwa z brakiem tlenu, a także w wyniku dysocjacji dwutlenku węgla w wysokich temperaturach. Podczas kolejnego spalania po zapłonie (po górnym martwym punkcie, na suwie rozprężania) możliwe jest spalanie tlenku węgla w obecności tlenu z wytworzeniem dwutlenku. W takim przypadku proces wypalania CO jest kontynuowany w rurze wydechowej. Należy zauważyć, że podczas pracy silników Diesla stężenie CO w spalinach jest niskie (około 0,1 - 0,2%), dlatego z reguły stężenie CO określa się dla silników benzynowych.

Tlenki azotu (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, dalej NOx)

Tlenki azotu są jednym z najbardziej toksycznych składników w spalinach. W normalnych warunkach atmosferycznych azot jest gazem bardzo obojętnym. Przy wysokich ciśnieniach, a zwłaszcza temperaturach, azot aktywnie reaguje z tlenem. W spalinach silników ponad 90% całkowitej ilości NOx składa się z tlenku azotu NO, który łatwo utlenia się do dwutlenku (NO2) nawet w układzie wydechowym, a następnie w atmosferze. Tlenki azotu podrażniają błony śluzowe oczu i nosa oraz niszczą płuca człowieka, ponieważ poruszając się wzdłuż dróg oddechowych, oddziałują z wilgocią górnych dróg oddechowych, tworząc kwasy azotowy i azotawy. Z reguły zatrucie organizmu ludzkiego NOx nie objawia się natychmiast, ale stopniowo i nie ma środków neutralizujących.

Podtlenek azotu (półtlenek N2O, gaz rozweselający) jest gazem o przyjemnym zapachu i łatwo rozpuszczalnym w wodzie. Ma działanie narkotyczne.

NO2 (dwutlenek) to jasnożółta ciecz biorąca udział w tworzeniu smogu. Dwutlenek azotu jest używany jako utleniacz w paliwie rakietowym. Uważa się, że tlenki azotu są około 10 razy bardziej niebezpieczne dla organizmu człowieka niż CO, a 40 razy bardziej niebezpieczne, gdy uwzględni się przemiany wtórne. Tlenki azotu są niebezpieczne dla liści roślin. Stwierdzono, że ich bezpośredni toksyczny wpływ na rośliny objawia się przy stężeniu NOx w powietrzu w zakresie 0,5 – 6,0 mg/m3. Kwas azotowy jest silnie korozyjny dla stali węglowych. Na emisję tlenków azotu istotny wpływ ma temperatura w komorze spalania. Tak więc przy wzroście temperatury z 2500 do 2700 K szybkość reakcji wzrasta 2,6 razy, a przy spadku z 2500 do 2300 K maleje 8 razy, tj. im wyższa temperatura, tym wyższe stężenie NOx. Wczesny wtrysk paliwa lub wysokie ciśnienie sprężania w komorze spalania również przyczyniają się do powstawania NOx. Im wyższe stężenie tlenu, tym wyższe stężenie tlenków azotu.

Węglowodory (CnHm etan, metan, etylen, benzen, propan, acetylen itp.)

Węglowodory organiczne, których cząsteczki zbudowane są wyłącznie z atomów węgla i wodoru, są substancjami toksycznymi. Spaliny zawierają ponad 200 różnych CH, które są klasyfikowane jako pierścienie alifatyczne (o łańcuchu otwartym lub zamkniętym) oraz benzenowe lub aromatyczne. Węglowodory aromatyczne zawierają w cząsteczce jeden lub więcej cykli 6 atomów węgla połączonych wiązaniami pojedynczymi lub podwójnymi (benzen, naftalen, antracen itp.). Mają przyjemny zapach. Obecność CH w spalinach silników tłumaczy się tym, że mieszanina w komorze spalania jest niejednorodna, dlatego w pobliżu ścian, w strefach ponownego wzbogacenia, płomień gaśnie, a reakcje łańcuchowe są przerywane. nieprzyjemny zapach. CH są przyczyną wielu chorób przewlekłych. Opary benzyny, które są węglowodorami, są również toksyczne. Dopuszczalne średnie dzienne stężenie par benzyny wynosi 1,5 mg/m3. Zawartość CH w spalinach wzrasta wraz z dławieniem, gdy silnik pracuje w trybie wymuszonego biegu jałowego (np. PXH podczas hamowania silnikiem). Gdy silnik pracuje we wskazanych trybach, pogarsza się proces tworzenia mieszanki (mieszanie wsadu paliwowo-powietrznego), zmniejsza się szybkość spalania, pogarsza się zapłon i w efekcie pojawiają się jego częste przerwy. Emisja CO jest spowodowana niepełnym spalaniem w pobliżu zimnych ścian, jeśli do końca spalania występują miejsca o silnym miejscowym braku powietrza, niedostatecznym rozpyleniu paliwa, z niezadowalającym zawirowaniem wsadu powietrza i niskich temperaturach (np. na biegu jałowym) . Węglowodory powstają w strefach ponownego wzbogacania, w których dostęp tlenu jest ograniczony, a także w pobliżu stosunkowo zimnych ścian komory spalania. Odgrywają aktywną rolę w tworzeniu substancji biologicznie czynnych, które powodują podrażnienia oczu, gardła, nosa i ich chorób oraz niszczą florę i faunę.

Związki węglowodorowe działają narkotycznie na centralny układ nerwowy, mogą powodować choroby przewlekłe, a niektóre aromatyczne CH mają właściwości toksyczne. Węglowodory (olefiny) i tlenki azotu aktywnie przyczyniają się do powstawania smogu w określonych warunkach meteorologicznych.

Smog ze spalin.

Smog (Smog, z dymu i mgły - mgła) to trująca mgła powstająca w dolnej warstwie atmosfery, zanieczyszczona szkodliwymi substancjami z przedsiębiorstw przemysłowych, spalinami z pojazdów i instalacji ciepłowniczych w niesprzyjających warunkach pogodowych. Jest to aerozol składający się z dymu, mgły, kurzu, cząstek sadzy, kropel cieczy (w wilgotnej atmosferze). Występuje w atmosferze miast przemysłowych w określonych warunkach meteorologicznych. Szkodliwe gazy dostające się do atmosfery reagują ze sobą i tworzą nowe, w tym toksyczne związki. W tym przypadku w atmosferze zachodzą reakcje fotosyntezy, utleniania, redukcji, polimeryzacji, kondensacji, katalizy itp. W wyniku złożonych procesów fotochemicznych stymulowanych promieniowaniem ultrafioletowym Słońca powstają fotooksydanty (utleniacze) z tlenków azotu, węglowodorów, aldehydów i innych substancji.

Niskie stężenia NO2 mogą wytwarzać duże ilości tlenu atomowego, który z kolei tworzy ozon i reaguje z zanieczyszczeniami powietrza. Obecność formaldehydu, wyższych aldehydów i innych związków węglowodorowych w atmosferze również przyczynia się do powstawania nowych związków nadtlenkowych wraz z ozonem. Produkty dysocjacji oddziałują z olefinami, tworząc toksyczne związki wodoronadtlenkowe. Przy stężeniu powyżej 0,2 mg/m3 następuje kondensacja pary wodnej w postaci drobnych kropelek mgły o właściwościach toksycznych. Ich liczba zależy od pory roku, pory dnia i innych czynników. W czasie upałów i suchej pogody obserwuje się smog w postaci żółtej zasłony (kolor nadaje występujący w powietrzu dwutlenek azotu NO2, kropelki żółtej cieczy). Smog podrażnia błony śluzowe, zwłaszcza oczy, może powodować bóle głowy, obrzęki, krwotoki i powikłania chorób układu oddechowego. Zmniejsza widoczność na drogach, zwiększając tym samym liczbę wypadków drogowych. Niebezpieczeństwo smogu dla ludzkiego życia jest ogromne. Na przykład londyński smog z 1952 roku nazywany jest katastrofą, ponieważ w ciągu 4 dni od smogu zmarło około 4 tysięcy osób. Obecność w atmosferze związków chlorków, azotu, siarki oraz kropel wody przyczynia się do powstawania silnych związków toksycznych i kwaśnych oparów, co ma szkodliwy wpływ na rośliny i budowle, zwłaszcza na zabytki wykonane z wapienia. Charakter smogów jest inny. Na przykład w Nowym Jorku powstawanie smogu ułatwia reakcja związków fluorkowych i chlorkowych z kroplami wody; w Londynie obecność oparów kwasu siarkowego i siarkowego; w Los Angeles (Kalifornia lub smog fotochemiczny), obecność tlenków azotu i węglowodorów w atmosferze; w Japonii obecność cząstek sadzy i pyłu w atmosferze.

Emisje z silników spalinowych (ICE) dzielą się na emisje z silników gaźnikowych i wysokoprężnych. Podział ten wynika z faktu, że silniki gaźnikowe (CD) pracują na jednorodnych mieszankach powietrzno-paliwowych, a silniki Diesla (DD) na mieszankach niejednorodnych.

Emisje z silników spalinowych typu gaźnika obejmują węglowodory, tlenki węgla, tlenki azotu i emisje niezorganizowane. Zanieczyszczenia powstają w wyniku reakcji oraz podczas spalania w masie i na powierzchni. Mniej intensywnymi źródłami zanieczyszczeń są przedmuchy gazów przez pierścienie tłokowe oraz spaliny z cylindrów.

W 1980 r. 4% samochodów osobowych i ciężarowych na świecie było wyposażonych w silniki wysokoprężne, a pod koniec lat 80. liczba ta wzrosła do 25%. Główne emisje zanieczyszczeń silników Diesla są takie same jak w przypadku silników gaźnikowych (węglowodory, tlenek węgla, tlenki azotu, emisje niezorganizowane), ale dodawane są do nich cząstki węgla (aerozol sadzy).

Samochód osobowy emituje tlenek węgla CO do 3 m3/h, ciężarówka - do 6 m3/h (3...6 kg/h).

Skład spalin samochodów z różnymi typami silników można ocenić na podstawie danych podanych w tabeli. 8.1.

Emisje tlenku węgla i węglowodorów z silników gaźnikowych są znacznie wyższe niż z silników Diesla.

8.2. Redukcja emisji z silników spalinowych

Zwiększenie efektywności środowiskowej pojazdu jest możliwe dzięki zestawowi środków poprawiających jego konstrukcję i tryb działania. Aby poprawić ekologiczność ołowiu samochodowego: zwiększyć jego wydajność; wymiana benzynowych silników spalinowych na diesla; przejście silników spalinowych na stosowanie paliw alternatywnych (gaz sprężony lub skroplony, etanol, metanol, wodór itp.); zastosowanie neutralizatorów spalin z silnika spalinowego; poprawa trybu pracy silnika spalinowego oraz utrzymanie pojazdu.

Znanych i stosowanych jest wiele sposobów zmniejszania toksyczności spalin. Wśród nich praca samochodu w warunkach, w których silnik emituje najmniejszą ilość substancji toksycznych (ograniczone hamowanie, równomierny ruch przy określonej prędkości itp.); zastosowanie specjalnych dodatków do paliwa, zwiększających kompletność jego spalania i redukujących emisję CO (alkohole, inne związki); ogniste dopalanie niektórych szkodliwych składników.

V W silnikach gaźnikowych stosunek powietrza do paliwa wpływa na zawartość węglowodorów i tlenku węgla w spalinach. Na przykład emisje rosną wraz ze wzrostem wzbogacenia mieszanki. Zwiększa się zawartość CO z powodu niepełnego spalania spowodowanego brakiem tlenu w mieszance. Wzrost zawartości węglowodorów wynika przede wszystkim ze wzrostu adsorpcji paliwa i zwiększenia mechanizmu niepełnego spalania paliwa. Słabe mieszanki powodują niższe stężenia emisji Cn Hm i CO w wyniku ich pełniejszego spalania.

V W silnikach wysokoprężnych moc zmienia się wraz ze zmianą ilości wtryskiwanego paliwa. W rezultacie zmienia się rozkład strumienia paliwa, ilość paliwa uderzającego w ścianę, ciśnienie w cylindrze, temperatura i czas trwania wtrysku.

Eksperci uważają, że w celu znacznego zmniejszenia szkodliwych emisji konieczne jest zmniejszenie zużycia benzyny z 8 litrów (na 100 km przebiegu - do 2 ... 3 litrów. Wymaga to poprawy konstrukcji silnika i jakości paliwa; przejście na benzyna bezołowiowa zastosowanie dopalania katalitycznego w celu zmniejszenia emisji CO wprowadzenie elektronu

głośny układ sterowania procesami spalania paliw; oraz inne środki, w szczególności zastosowanie tłumików w układzie wydechowym.

Wzrost efektywności paliwowej pojazdu osiąga się głównie poprzez usprawnienie procesu spalania w silniku spalinowym: spalanie paliwa warstwa po warstwie; przedkomorowe spalanie pochodni; wykorzystanie ogrzewania i odparowywania paliwa w przewodzie dolotowym; zastosowanie elektronicznego zapłonu. Dodatkowe rezerwy na poprawę sprawności auta to:

- zmniejszenie masy samochodu dzięki ulepszeniu jego konstrukcji oraz zastosowaniu materiałów niemetalicznych i o wysokiej wytrzymałości;

- poprawa parametrów aerodynamicznych nadwozia (najnowsze modele samochodów osobowych mają z reguły 30...40% niższy współczynnik oporu powietrza);

- zmniejszenie oporów filtrów i tłumików powietrza, wyłączenie urządzeń pomocniczych, takich jak wentylator itp.;

- zmniejszenie masy przewożonego paliwa (niepełne napełnienie zbiorników) oraz masy narzędzi.

Nowoczesne modele samochodów osobowych znacznie różnią się pod względem zużycia paliwa od poprzednich modeli.

Obiecujące marki samochodów osobowych będą miały zużycie benzyny 3,5 l/100 km lub mniej. Wzrost efektywności autobusów i ciężarówek osiąga się przede wszystkim dzięki zastosowaniu silników spalinowych diesla. Mają zalety środowiskowe w porównaniu z silnikami spalinowymi benzynowymi, ponieważ mają o 25 ... 30% niższe jednostkowe zużycie paliwa; ponadto skład spalin w silniku spalinowym Diesla jest mniej toksyczny (patrz tabela 8.1).

Silniki pracujące na paliwach alternatywnych mają zalety środowiskowe w porównaniu z silnikami benzynowymi o spalaniu wewnętrznym. Ogólny pomysł na zmniejszenie toksyczności silników spalinowych przy przejściu na paliwo alternatywne można uzyskać z danych podanych w tabeli. 8.2.

Tabela 8.2 Toksyczność emisji ICE na różnych paliwach

Wielu naukowców widzi częściowe rozwiązanie problemu środowiskowego w konwersji samochodów na paliwa gazowe. Tak więc zawartość tlenku węgla

lerod w spalinach pojazdów gazowych jest o 25 ... 40% mniej; tlenek azotu o 25 ... 30%; sadza o 40 ... 50%. Gdy w silnikach samochodowych stosuje się LPG lub sprężony gaz, spaliny prawie nie zawierają tlenku węgla. Rozwiązaniem problemu byłoby powszechne korzystanie z pojazdu elektrycznego. Produkowane pojazdy elektryczne mają ograniczony zasięg ze względu na ograniczoną pojemność i dużą masę akumulatorów. W tej dziedzinie prowadzone są obecnie szeroko zakrojone badania. Osiągnięto już pewne pozytywne wyniki. Zmniejszenie toksyczności emisji można osiągnąć poprzez zmniejszenie zawartości związków ołowiu w benzynie bez pogarszania jej właściwości energetycznych.

Konwersja na paliwo gazowe nie przewiduje istotnych zmian w konstrukcji silnika spalinowego, jednak ogranicza ją brak stacji benzynowych oraz wymagana liczba samochodów przerobionych na gaz. Ponadto samochód przerobiony na paliwo gazowe traci swoją nośność ze względu na obecność cylindrów, a jego zasięg jest około 2 razy (200 km w porównaniu do 400...500 km dla samochodu benzynowego). Te wady można częściowo wyeliminować, przestawiając pojazd na skroplony gaz ziemny.

Stosowanie metanolu i etanolu wymaga zmian w konstrukcji silnika spalinowego, ponieważ alkohole są bardziej aktywne chemicznie w stosunku do gumy, polimerów i stopów miedzi. Do konstrukcji ICE należy wprowadzić dodatkową grzałkę, aby uruchomić silnik w zimnych porach roku (przy 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.

Pomimo tego, że emisje substancji toksycznych (Cn Hm i CO) ze skrzyni korbowej i układu paliwowego silnika są co najmniej o rząd wielkości niższe niż emisje spalin, metody spalania gazów ze skrzyni korbowej ze spalania wewnętrznego silnik jest obecnie rozwijany. Znany jest obieg zamknięty do neutralizacji gazów ze skrzyni korbowej z ich doprowadzeniem do kolektora dolotowego silnika, po którym następuje dopalanie. Zamknięty układ wentylacji skrzyni korbowej z powrotem gazów ze skrzyni korbowej do gaźnika zmniejsza uwalnianie węglowodorów do atmosfery o 10 ... 30%, tlenków azotu o 5 ... 25%, ale jednocześnie emisję węgla tlenek wzrasta o 10 ... 35%. Gdy gazy ze skrzyni korbowej wracają za gaźnikiem, emisja Cn Hm spada o 10 ... 40%, CO o 10 ... 25%, ale emisja NOx wzrasta o 10 ... 40%.

Aby zapobiec emisji oparów benzyny z układu paliwowego, którego główna część przedostaje się do atmosfery, gdy silnik nie pracuje, w samochodach montowany jest układ neutralizacji oparów paliwa z gaźnika i zbiornika paliwa, składający się z trzech głównych jednostek ( Rys. 8.1): szczelny zbiornik paliwa 1 ze specjalnym zbiornikiem 2, aby skompensować rozszerzalność cieplną paliwa; zaślepki 3 szyjki wlewu paliwa z dwukierunkowym zaworem bezpieczeństwa zapobiegającym nadmiernemu ciśnieniu lub podciśnieniu w zbiorniku; adsorber 4 do pochłaniania oparów paliwa, gdy silnik jest wyłączony, z systemem odzyskiwania oparów w przewodzie wlotowym silnika podczas jego pracy. Jako adsorbent stosuje się węgiel aktywny.

Ryż. 8.1. Schemat wychwytywania oparów paliwa benzynowego silnika spalinowego

Przestrzeganie przepisów dotyczących konserwacji i kontroli składu spalin (spalin) silnika spalinowego może znacznie zmniejszyć emisje toksycznych substancji do atmosfery. Wiadomo, że przy 160 tys. km przebiegu i przy braku kontroli emisja CO wzrasta 3,3-krotnie, a Cp NT - 2,5-krotnie.

Poprawę efektywności środowiskowej układu napędowego turbiny gazowej (GTDU) w samolotach osiąga się poprzez usprawnienie procesu spalania paliw, wykorzystanie paliw alternatywnych (gaz płynny, wodór itp.) oraz racjonalną organizację ruchu na lotniskach.

Wydłużeniu czasu przebywania produktów spalania w komorze spalania GTEU towarzyszy wzrost zupełności spalania (spadek zawartości CO i Cn Hm w produktach spalania) oraz zawartości tlenków azotu w ich. Dlatego zmieniając czas przebywania gazu w komorze spalania, można osiągnąć jedynie minimalną toksyczność produktów spalania, a nie całkowicie ją wyeliminować.

Bardziej skutecznym sposobem zmniejszenia toksyczności GTDU jest zastosowanie metod dostarczania paliwa, które zapewniają bardziej równomierne mieszanie paliwa i powietrza. Należą do nich urządzenia ze wstępnym odparowywaniem paliwa, wtryskiwacze z napowietrzaniem paliwa itp. Badania na komorach modelowych wskazują, że takie metody mogą obniżyć zawartość Cn Hm w produktach spalania o więcej niż rząd wielkości, CO - kilkukrotnie, zapewnić bezdymne spaliny i zmniejszyć zawartość NOx.

Znaczną redukcję zawartości NOx w produktach spalania silników turbogazowych uzyskuje się dzięki stopniowemu procesowi spalania paliwa w dwustrefowych komorach spalania. W takich komorach główna część paliwa w trybach wysokiego ciągu spalana jest w postaci wcześniej przygotowanej ubogiej mieszanki. Mniejsza część paliwa (~ 25%) spalana jest w postaci bogatej mieszanki, w której powstają głównie tlenki azotu. Doświadczenia pokazują, że przy takim spalaniu możliwe jest dwukrotne zmniejszenie zawartości NOx.

Rozwiązanie problemów środowiskowych związanych z wykorzystaniem technologii rakietowej opiera się na wykorzystaniu przyjaznego dla środowiska paliwa, przede wszystkim tlenu i wodoru.

8.3. Neutralizacja emisji spalin z silników spalinowych

Poprawa ekologiczności pojazdów jest możliwa dzięki zestawowi środków mających na celu poprawę ich konstrukcji i trybów działania. Należą do nich poprawa sprawności silników, zamiana wersji benzynowych na diesla, stosowanie paliw alternatywnych (gaz sprężony lub skroplony, etanol, metanol, wodór itp.), stosowanie neutralizatorów spalin, optymalizacja pracy silnika i utrzymanie samochodu.

Znaczące obniżenie toksyczności silnika spalinowego uzyskuje się dzięki zastosowaniu konwertorów spalin (spalin). Znane neutralizatory płynne, katalityczne, termiczne i kombinowane. Najskuteczniejsze z nich to struktury katalityczne. Wyposażanie w nie samochodów rozpoczęło się w 1975 roku w USA i 1986 roku w Europie. Od tego czasu zanieczyszczenie atmosfery spalinami gwałtownie spadło – odpowiednio o 98,96 i 90% dla węglowodorów, CO i NOx.

Katalizator to dodatkowe urządzenie, które wprowadza się do układu wydechowego silnika w celu zmniejszenia emisji spalin. Znane neutralizatory płynne, katalityczne, termiczne i kombinowane.

Zasada działania neutralizatorów cieczy opiera się na rozpuszczaniu lub oddziaływaniu chemicznym toksycznych składników spalin, gdy są one przepuszczane przez ciecz o określonym składzie: wodę, wodny roztwór siarczynu sodu, wodny roztwór sody oczyszczonej.

Na ryc. 8.2 to schemat konwertera cieczy stosowanego z dwusuwowym silnikiem wysokoprężnym. Spaliny dostają się do neutralizatora przewodem 1 i przez kolektor 2 do zbiornika 3, gdzie reagują z płynem roboczym. Oczyszczone gazy przechodzą przez filtr 4, separator 5 i są uwalniane do atmosfery. W miarę odparowywania ciecz jest dodawana do zbiornika roboczego ze zbiornika dodatkowego 6.

Ryż. 8.2. Obwód konwertera cieczy

Przepuszczanie spalin z silników Diesla przez wodę prowadzi do zmniejszenia zapachu, aldehydy są pochłaniane z wydajnością 0,5, a skuteczność usuwania sadzy sięga 0,60...0,80. Jednocześnie nieznacznie spada zawartość benzo(a)pirenu w spalinach silników Diesla. Temperatura gazów po czyszczeniu cieczą wynosi 40...80°C, a płyn roboczy jest podgrzewany do mniej więcej tej samej temperatury. Wraz ze spadkiem temperatury proces czyszczenia jest bardziej intensywny.

Neutralizatory płynne nie wymagają czasu, aby przejść do trybu pracy po uruchomieniu zimnego silnika. Wady płynnych neutralizatorów: duża waga i wymiary; potrzeba częstej zmiany rozwiązania roboczego; nieefektywność w stosunku do CO; niska sprawność (0,3) w stosunku do NOx; intensywne parowanie cieczy. Jednak stosowanie neutralizatorów cieczy w kombinowanych systemach oczyszczania może być racjonalne, zwłaszcza w przypadku instalacji, których spaliny muszą mieć niską temperaturę wchodząc do atmosfery.