Чтобы выхлопные газы были… чистыми
Выхлопные газы являются продуктом сгорания топлива в двигателях транспортных средств. Это знают все, даже те, кто имеет средние познания в автомобильной технике. Однако ответы на вопросы о химическом составе выхлопных газов и способах снижения выброса вредных веществ в атмосферу будут гораздо хуже. Следующий текст предназначен для ознакомления с этой темой таким образом, чтобы он был понятен всем владельцам четырехколесных транспортных средств.
Выхлопные газы неравномерны
Это утверждение относится к продуктам сгорания, образующимся в выхлопных газах двигателей с искровым зажиганием и дизельных двигателей. Так вот, выхлопные газы первого состоят в основном из азота (до 71%), а второго по количеству элемента – кислорода – 18%. Другими компонентами выхлопных газов искровых двигателей являются двуокись углерода, вода и вредные для окружающей среды вещества, такие как оксиды азота, углеводороды, окись углерода и соединения серы. Однако стоит знать, что общее количество вышеперечисленных вредных веществ в выхлопе искрового двигателя очень мало и составляет всего около 1 процента. сумма всех компонентов выхлопа. Однако с дизельными двигателями ситуация иная. В их выхлопных газах доминирующую роль играют вредные вещества, в том числе углеводороды, оксиды углерода и азота, сажа. Что еще хуже, в дизелях мы также можем найти вредные соединения серы и оксиды металлов. Так как же уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу? На практике применяют три основных метода, позволяющих в первую очередь восстанавливать наиболее опасные оксиды азота.
С более холодным сгоранием
Первый и наиболее распространенный метод – это рециркуляция выхлопных газов в так называемом клапаны ЕГР. Их основной задачей является снижение выброса оксидов азота, образующихся при высоких температурах горения топливно-воздушной смеси и высоком содержании кислорода. Как это работает? Рециркуляция отработавших газов происходит путем замены определенного количества кислорода во всасываемом воздухе негорючими отработавшими газами. Как следствие, температура сгорания значительно снижается, что снижает количество вредных оксидов азота в выхлопных газах. В современных двигателях степень рециркуляции выхлопных газов составляет около 60 процентов. (в зависимости от диапазона скоростей привода и его нагрузки). Недостатком использования клапанов EGR является их относительно высокая чувствительность к повреждениям, вызывающим, например, прогрессирующая потеря мощности двигателя, повышенная дымность выхлопных газов и, наконец, проблемы с запуском двигателя.
мочевина в азот
В некоторых случаях простой рециркуляции отработавших газов недостаточно. Это двигатели, устанавливаемые на большие коммерческие автомобили. Вредные соединения азота восстанавливаются там в системе гидролиза, заключающейся в смешивании компонентов отработавших газов с 32% отработавших газов. раствор мочевины (так называемое селективное каталитическое восстановление SCR). Затем образовавшаяся таким образом смесь подается на восстановительный катализатор (в него входят, в том числе, соединения ванадия, вольфрама и титана), подвергаясь превращению в азот и воду в виде пара, уже безвредных для природной среды.
А может “губка”?
И, наконец, третий основной способ снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах — установка так называемого накопительный катализатор. Он работает как губка в два этапа: накопление бедных и богатых азотом выхлопных газов и регенерация для получения выхлопных газов, богатых углеводородами, но бедных азотом. Фаза нарастания в накопительном каталитическом нейтрализаторе длится от 30 секунд до пяти минут, в зависимости от условий работы двигателя. Регенерация, с другой стороны, очень короткая и занимает от 2 до 10 секунд. Ход последовательных фаз контролируется компьютером, сигнал на который передается широкополосным датчиком, расположенным перед катализатором, и датчиком оксида азота, расположенным за ним. Для водителя последовательные фазы накопления и регенерации не заметны. Однако использование стандартного катализатора влечет за собой определенные ограничения. Чтобы он исправно функционировал, необходимо заправляться специальным бессернистым топливом, защищающим активную массу катализатора.
