Анализ загрязнения окружающей среды ДВС, работающими на бензиновом и дизельном топливе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ загрязнения окружающей среды ДВС, работающими на бензиновом и дизельном топливе

Игнатов А.В., Мартынова Е.С., Ерёмина В.В., Шестипёрстова В.Л.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А

Статья посвящена исследованию загрязнения окружающей среды отработанными газами двигателей внутреннего сгорания, а также составу загрязняющих веществ. Приведены данные по содержанию различных компонентов в составе отработанных газов в бензиновых и дизельных двигателях. Рассмотрена схема поступления и выброса веществ при работе двигателей внутреннего сгорания. Дана характеристика основных компонентов в составе выхлопных газов.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, отработанные газы, атмосфера, транспортное средство, топливо

The ANALYSIS of ENVIRONMENTAL POLLUTION of internal combustion engines, USING PETROL AND DIESEL FUEL

Ignatov A.V., Martynova E.S., Eremina V.V., Shestiperstova V.L.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Article is devoted to a research of environmental pollution by exit gases of internal combustion engines and also to composition of pollutants. Data on the maintenance of different components as a part of exit gases are provided in gasoline and diesel engines. The scheme of receipt and emission of substances is considered during the operation of internal combustion engines. The characteristic of main components as a part of exhaust gases is given.

Keywords: internal combustion engine, exit gases, atmosphere, vehicle, fuel

Выбросы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), как правило подразделяются на выбросы от ДВС, работающих на бензиновом и дизельном. Разделение обусловлено тем, что бензиновые двигатели работают с образованием топливовоздушной смеси, а дизельные двигатели - с образованием гетерогенной смеси.

Загрязняющие вещества от ДВС, работающих на бензине включают в себя: углеводороды, оксиды углерода, оксиды азота и нерегулярные выбросы. Загрязнения образуются по причине химических реакций и в процессе горения в камере сгорания. Прорывы части газа через поршневые кольца и выхлопы из цилиндров ДВС - менее интенсивный источник выбросов загрязняющих веществ.

Основная номенклатура выбросов загрязняющих веществ ДВС, работающих на дизельном топливе включают в себя тот же состав, что и бензиновые двигатели, однако в их состав добавляется также углерод (сажевый аэрозоль).

Интервал содержания объема выбросов загрязняющих веществ автомобилей довольно широк и зависит от нескольких факторов. К примеру, на скорости 70 км/ч автомобиль выбрасывает в атмосферу 0,2…0,3% СО, на скорости превышающей 100 км/ч, а также в режиме холостого хода содержание СО увеличивается до 12 % [1].

Легковые автомобили вырабатывают СО, в среднем до 3 м3/ч, грузовые - до 6 м3/ч.

Состав выхлопных газов транспортных средств с различными типами ДВС приведены в таблице 1 [2].

Объем выбросов оксида углерода и углеводородов у бензиновых ДВС значительно выше, нежели у дизельных.

Общая картина о поступающих в ДВС веществах, а также отработанных веществах, попадающих в атмосферу в составе выхлопных газов представлена на рисунке.

Таблица 1. Примерный состав вредных веществ в выхлопных газах автомобилей с разным типом ДВС

Схема поступления и выброса веществ при работе ДВС [3].

загрязнение газ двигатель сгорание

Характеристика основных компонентов в составе выхлопных газов [3]:

1. N2 - азот. Азот - вещество негорючее, бесцветное и не имеющее запаха. Является частью элементарного состава атмосферного воздуха (атмосферный воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% прочих газов). Таким образом, азот в составе воздуха попадает в ДВС и участвует при сгорании топлива. Основная часть поступившего в ДВС азота выбрасывается в составе выхлопных газов в атмосферу, однако небольшая часть вступает в реакцию с кислородом, при этом образуются оксиды (NOX).

2. O2 - кислород, который является бесцветным газом, не имеющим запаха и вкуса. Представляет собой важнейший компонент воздуха. В ДВС поступает также в составе атмосферного воздуха.

3. H2O - вода. Может попасть в ДВС в виде влаги в атмосферном воздухе или возникнуть во время прогрева ДВС. Вода по своим характеристикам является безопасным компонентом в составе автомобильных выбросов.

4. CO2 - двуокись углерода, которая является бесцветным и негорючим газом, возникающим в процессе сгорания углеродосодержащего топлива. В результате этого процесса углерод соединяется с кислородом поступившим в ДВС вместе с воздухом. Углекислый газ уменьшает атмосферный слой, защищающий планету от ультрафиолетового излучения, испускаемого Солнцем. По мнению ученых, результатом будет являться постепенный нагрев поверхности Земли.

5. CO - окись углерода. Образуется при неполном сгорании углеродосодержащего топлива. Бесцветен и не имеет запаха, кроме того является взрывоопасным и очень ядовитым веществом. По воздействию на живой организм он блокирует перемещение кислорода красными тельцами крови. Может убить человека при сравнительно небольшой концентрации в воздухе. Однако, как правило, это происходит в небольших пространствах с затрудненной вентиляцией. При условии обычной концентрации в атмосферном воздухе он сравнительно быстро окисляется до более безопасного углекислого газа CO2.

6. NOX - оксиды азота, представляющие собой соединения азота N2 и кислорода O2 (например: NO, NO2, N2O и т.д.). Оксиды азота возникают в результате сгорания в ДВС при высокой температуре и давлении, а также избытка кислорода. Часть оксидов азота токсична. Часть мероприятий, направленных на уменьшение расхода топлива являются причиной повышения концентрации оксидов азота в выхлопных газах ДВС, т.к. повышение эффективности сгорания топлива достигается при помощи роста температуры, что, в свою очередь, приводит к увеличению выбросов оксидов азота.

7. SO2 - двуокись серы, является бесцветным негорючим газом, обладающим резким запахом. Двуокись серы, по воздействию на человека, приводит к заболеваниям дыхательных путей, однако, ее доля в выхлопных газах, как правило очень мала. Уменьшение выбросов двуокиси серы достигается при помощи уменьшения ее количества в топливе.

8. HC - углеводороды, которые образуются в составе выхлопных газов в результате неполного сгорания углеродосодержащего топлива. Могут представлять собой различные формы (C6H6, C8H18). Их воздействие на человеческий организм различно. Часть соединений раздражает органы чувств, другая часть приводит к развитию злокачественных опухолей (к примеру, бензол).

9. Частички сажи, которые выбрасываются в атмосферу в основном дизельными ДВС. Их воздействие на человеческий организм раскрыто еще в недостаточной мере.

В настоящий момент недостаточно проводить разработку снижения выбросов отдельных составляющих выхлопных газов и расхода топлива. Автомобиль необходимо рассматривать как единое целое и исходя из этого условия должна обеспечиваться взаимосвязь и согласованность конструкции его компонентов. Таким образом, выявлено 3 основных направления развития с целью снижения вредных веществ в составе выхлопных газов:

- уменьшение расхода топлива;

- очистка отработавших газов,

- диагностика агрегатов, от которых зависит концентрация и объем веществ в составе выхлопных газов.

Список литературы

1. Кульчицкий, А.Р. Токсичность поршневых ДВС. Экспериментальная оценка экологического уровня двигателей : учеб. пособие / А. Р. Кульчицкий; Владимир. гос. ун-т. - Владимир: Изд-во Владимир. гос. ун- та, 2011. - 116 с.

2. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки: учеб. пособие. - Пенза: Изд-воПГУ, 2006. 201 с.

3. Учебный материал по программе самообучения VW-Audi № 230. - 28 с.

Размещено на Allbest.ru