73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Мир свихнулся на экологии. Парниковый эффект, озоновые дыры, глобальное потепление и затемнение. Ученые приводят цифры и демонстрируют графики, политики подписывают протоколы. И хотя споры о том, насколько различные выбросы в атмосферу изменяют климат планеты, ведутся до сих пор, автопроизводители уже давно на острие борьбы за чистоту воздуха. Все потому что общие климатические трансформации — это одно, а экология в городах, особенно мегаполисах, — несколько иное. В итоге приходится признать: современные компоненты очистки выхлопных газов разрослись до отдельных систем, плотно интегрированных в бортовую электронику. Если топливо качественное, и автомобиль еще новый, проблем с ними обычно нет. Однако с годами они могут появиться. Речь идет не только о «чековании», или электронных ошибках. Выход из строя каталитических нейтрализаторов способен привести к куда большим неприятностям, вплоть до необходимости восстановления поршневой группы двигателя.

Не нужно считать, что скопления углеводородов (CH) и окислов азота (NOx), под воздействием солнечного света и химических реакций превращающихся в смог, — примета лишь современности. Первое упоминание об удушливых облаках, повисающих над городом, относится к 1942 году. Дело было в промышленно развитой Калифорнии. Спустя восемь лет смог для этого штата стал обычным явлением, из-за чего во второй половине 60-х в нем вступили ограничения по концентрации вредных выбросов в выхлопе. Остальная Америка пришла к этому позже. В 1970 году был принят закон, по которому для автомобилей 1975 модельного года строго регламентировалось процентное содержание CH, NOx и окиси углерода (CO). В это же десятилетие к законодательному регулированию вредных выбросов пришли в Европе и Японии.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Ключевое условие образования облаков смога — хорошие погодные условия, а именно солнечные лучи. При прямом освещении и содействии углеводородов окислы азота превращаются в химически устойчивый озон. И все это смешивается с другими веществами и частицами воды, образуя плотный туман. Вообще, ведущую роль в загрязнении климата играют предприятия. Но в городах ситуация иная — здесь «дымзавесу» ставит автопарк

Еще про Авео:  Замена ламп блок-фары Chevrolet Aveo T300

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Ядовитая завеса вызывает и тем более осложняет болезни дыхательных путей. Для астматиков и прочих это явление порой буквально смерти подобно

Каталитические нейтрализаторы, или конвертеры (в народе просто катализаторы), появились как раз в первой половине 70-х и, как вы понимаете, автопроизводители США какое-то время здесь были на передовых ролях. Что любопытно, помимо непосредственного снижения токсичности выхлопа эти устройства потянули за собой модернизацию сразу нескольких направлений развития автомобилестроения. Это обуславливалось самим принципом их действия, который, кстати, не изменился до сих пор.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Какое-то время и на разных моделях нейтрализаторы соседствовали с карбюраторами или механическим впрыском. Например, Chrysler (на фото модель New Yorker образца 1979 года, V8 объемом 5,2 или 5,9 л), обжегшись с электронным управлением подачей топлива еще в 50-х годах, переводить на него свои моторы не спешил. Но предельные нормы содержания различных элементов в выхлопе были утверждены законодательно — приходилось как-то увязывать катализатор и карбюратор

Экология — двигатель прогресса

Металлический бочонок, расположенный между выпускным коллектором и глушителями-резонаторами, имеет внутри продольные соты, на чью поверхность нанесен слой специального вещества, являющегося катализатором. Не будем погружаться в школьный курс химии. Скажем лишь, что в качестве последнего, превращающего вредные CO и CH в углекислый газ и воду, используется платина с добавлением палладия. Такие катализаторы назывались двухкомпонентными, то есть способными нейтрализовать всего пару токсичных компонентов. В 1977 году добавили родий, благодаря чему окислы азота трансформировались в моноэлемент. Нейтрализаторы стали трехкомпонентными. Так вот, этот сравнительно простой химический процесс без проблем протекает лишь в идеальных лабораторных условиях. При реальной же эксплуатации производители столкнулись с тем, что корректная работа узла и вообще его ресурс — под постоянной угрозой. Как выяснилось, правильно «химичить» конвертер может лишь при соотношении горючей смеси по воздуху и топливу в пропорции 14,5–14,7:1. Отклонения в ту или иную сторону снижают эффективность преобразования CO и CH либо NOx. А единственная заправка этилированным бензином в состоянии попросту приговорить нейтрализатор — октаноповышающий тетраэтилсвинец сводил действие платины и палладия к нулю.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Сотовая структура с трубками-ячейками сверхмалого сечения выбрана потому, что так удается максимально увеличить площадь, на которую наносится вещество, выступающее катализатором. Соответственно, растет и объем «переработки» выхлопных газов

Для того чтобы сделать топливовоздушную смесь стабильной, карбюраторы начали дополнять электронным управлением. В 1975 году в Штатах же появились транзисторные системы зажигания, к минимуму сводившие пропуски в искрообразовании, от которых топливо догорало в нейтрализаторе и спекало его внутренности. Обратились к системе рециркуляции отработавших газов, которая, снижая температуру сгорания топливной смеси, уменьшает количество окислов азота. Наконец, борьба за экологию, как и желание снять побольше мощности, тоже поспособствовала скорейшему внедрению электронного впрыска — системы, способной наиболее полно раскрыть потенциал катализаторов. Тогда же, в 70-х, произошло еще одно событие — под действием законов и общественности нефтепромышленники отказались от присадок на основе тетраэтилсвинца.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов
73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

На рисунке слева можно видеть схематичное изображение системы рециркуляции отработавших газов. Она позволяет снизить температуру сгорания горючей смеси и тем самым уменьшить количество окислов азота. Справа клапан EGR после местной эксплуатации. Его чистка прописана в сервисных операциях дилерских автомобилей

А нейтрализаторы продолжили совершенствовать. Четверть века назад бочонок двинулся из-под днища автомобиля в моторный отсек, вплотную к выпускному коллектору. Это понадобилось для быстрейшего его прогрева и уменьшения вредных выбросов сразу после пуска автомобиля — вещества-катализаторы начинают действовать только при 250–300 градусах. Позже предлагались разработки отдельного электроразогрева нейтрализатора мощностью до нескольких кВт. Были системы из двух нейтрализаторов, где первый располагался непосредственно в тракте и работал, пока прогревался основной узел. Устраивались адсорбционные ловушки для углеводородов, придерживавшие их до выхода катализатора на рабочую температуру. Велись и ведутся эксперименты с материалами наполнителя. Жаропрочная керамика сравнительно тяжела и далеко не идеальна для создания сверхтонких сот. Металл для ячеек использовался и ранее, а теперь к нему обращаются вновь — на ином технологическом уровне, используя различные биметаллические сплавы. Легкие, устойчивые к температуре, тонкие, как фольга, благодаря чему можно значительно увеличить площадь напыления платины, палладия и родия.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Узел, похожий на какое-то насекомое, — так называемый катколлектор. Каталитический нейтрализатор, объединенный с выпускным коллектором. Такое расположение первого влияет на его эффективность, однако делает узел дороже и может привести к повреждениям поршневой группы, о чем ниже

Не отставали от «химиков» и электронщики. Лямбда-зонд, или кислородный датчик, расположенный в выпускном тракте, определяющий процент кислорода в выхлопе и посылающий сигнал на коррекцию смеси в ЭБУ, появился еще в 1976-м. Потом добавили датчик за нейтрализатором, который следит за качеством очистки газов.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

К измерению содержания кислорода фирма Bosch пришла еще в 1968 году, однако первый лямбда-зонд появился только спустя восемь лет — на Volvo модели 240/260 для рынка Северной Америки. Чуть позже и другие производители поняли, что без обратной связи с блоком управления нейтрализатору не обеспечить максимальную эффективность

Избавиться от сажи!

В начале 2000-х дошла очередь до дизелей. Их, оборудованных привычными уже каталитическими нейтрализаторами, стали оснащать сажевыми фильтрами (DPF, Diesel Particulate Filter). Дело в том, что температура выхлопных газов в режимах без нагрузки здесь ниже, чем у бензиновых моторов. Ее не хватает для полного сжигания углеродов, так получаются твердые частицы или сажа, которая может пройти через нейтрализатор.

Сажевый фильтр расположили перед катализатором. В нем тоже есть платина и такие же соты-каналы. Только расположены последние в шахматном порядке и делятся на впускные и выпускные. А между ними — фильтры-перегородки, сдерживающие твердые частицы с окислами азота. Первыми его внедрили французы из Peugeot, чуть позже немцы. Toyota в 2003-м пошла дальше — изобрела DPNR (Diesel Particulate NOx Reduction). Вроде бы тот же DPF, однако с принципиальным отличием. Он не накапливает твердые частицы — дожигает их при помощи кислорода, выделяемого из окислов азота, и дополнительной форсунки, подающей солярку в узел. Аналогом тойотовской системы является FAP (Filtre A Particules) от Peugeot. В ней для очищения фильтра от сажи служит присадка на основе редкоземельного элемента церия, которая впрыскивается в дизтопливо по сигналам ЭБУ. Что-то подобное встречается на некоторых моделях Citroen, Ford, Volvo.

Причем японцы всей системе DPNR дают гарантию, равную гарантии автомобиля. Нечто неординарное! Обычно элементы очистки выхлопных газов из договора о ней выводятся. Впрочем, о массовых проблемах с тойотовской NOx Reduction слышать не приходилось. Иное дело обычные DPF и катализаторы — что на дизелях, что на бензиновых моторах.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов
73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Впускные каналы сажевого фильтра открыты со стороны двигателя, но закрыты с другого конца. Выхлопные газы проходят через фильтрующие перегородки, оставляя на них сажу с NOx, и попадают в выпускные каналы, открытые со стороны расположенного за DPF нейтрализатора

Очищают выхлоп и с помощью мочевины или AdBlue, как этот продукт называется в Европе — жидкости на основе аммиака, которая реагирует с NOx, после чего образуется просто азот и водяной пар. Впервые появившаяся на Mercedes в 2005 году мочевинная нейтрализация получила большее распространение на тяжелой технике, где она выступает альтернативой системе EGR.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Daimler-Chrysler был как минимум одним из первых, кто обратился к нейтрализации окислов азота с помощью мочевины. У них система называется SCR — Selective Catalytic Reduction. Помимо лучшей экологичности, моторы с AdBlue еще и экономичнее дизелей без нее. Большинство производителей жестко привязывают двигатель к мочевине — без нее он теряет до половины своей отдачи (хотя все это обходится местными умельцами). Речь идет о грузовиках и автобусах. Правда, популярна аммиачная очистка и у американских производителей внедорожников и пикапов

Избавиться от нейтрализатора!

Ко всему прочему оставляет желать лучшего понимание того, с каким сложным и нежным узлом мы имеем дело. От этого страдает общая культура его эксплуатации. Так что же нужно знать и чего остерегаться?

Например, жестких контактов корпуса нейтрализатора о поверхность, от которых может разрушиться керамика. Переливов бензина в камеры сгорания — при неудачных пусках, пропусках зажигания и т. д. — когда топливо собирается в катализаторе и, не успев испариться, воспламеняется и спекает его соты. Попадания туда масла. Сажевый фильтр на дизеле вообще очень требователен к состоянию топливной аппаратуры. Наконец, даже парковать машину надо с умом — не над кучами листьев, сухой травой, прочими легкогорючими массами, способными вспыхнуть от раскаленного корпуса катализатора.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Слева металлические соты, справа — керамические. Не факт, что первые хуже справляются с вредными выбросами. Зато они безопасны для двигателя

Но даже если соблюдать эти условия, всегда есть риск заправиться некачественным бензином, который либо сразу приговорит нейтрализатор, либо значительно сократит его работоспособность. Ведь не секрет, что порой катализаторы выходят из строя на очень свежих автомобилях, чья гарантия далека от завершения. По этой же причине крайне сложно назвать их точный ресурс. Бывает, ходят и 200 тыс. км, и больше. Иногда обращаются при вдвое–втрое меньшем пробеге. Поводом для беспокойства должна служить появившаяся в комбинации приборов ошибка (check engine или другая настораживающая надпись). А вот полагаться при этом на то, что автомобиль не потерял в динамике и, соответственно, нейтрализатор не закупорен, не стоит. На мощных V6, V8, даже рядных «шестерках», где существует два выпускных тракта, и керамика спеклась лишь на одном, провала в тяге кто-то и не заметит. Проверить же состояние катализатора легко — по давлению на манометре, вкрученном вместо первого «кислородника». Если оно высоко, есть так называемый подпор, то ячейки превратились в пробку, заткнувшую проход газов. Тут уже вариантов нет точно — надо устранять проблему. В буквальном смысле и безотлагательно! Расположение катализатора вблизи или сразу за выпускным коллектором создает риск попадания керамической пыли в цилиндры. Что она сделает там, объяснять смысла нет. То же касается и дизелей. С одной лишь разницей — у них пострадает еще и турбина.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов
73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Разница в повреждениях нейтрализатора может быть большая, это видно на снимках. Так или иначе, но керамическая пыль готова после этого попадать в цилиндры

Кстати, иной раз начинающие разрушаться керамические соты могут никак о себе не заявлять. Положиться здесь можно только на удачу. Либо на собственную осторожность — вскрыть, посмотреть. Хотя и вскрыть-то в некоторых случаях не удастся — на тех же катколлекторах. Но что делать, если все очевидно? Обратимся к специалистам. Фирм, оказывающих такую услугу, в крупных городах достаточно. И варианты существуют. Впрочем, тут многое зависит от марки, модели, даже рынка сбыта. И как бы это странно ни звучало, от программного обеспечения ЭБУ.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Сажевый фильтр периодически требует регенерации или прожига «застрявших» в нем твердых частиц. На ряде автомобилей этот процесс можно инициализировать с кнопки. На большинстве машин он включается сам. Увы, наша солярка сводит на нет все потуги зарубежных экологов, поскольку все то, что накопилось, потом загрязняет воздух втройне 

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Дмитрий Татаринов, мастер СТО «Дакар», стаж по специальности более 5 лет

— Услуга популярная. Обращаются владельцы как далеко не новых иномарок, так и совсем свежих. В первом случае, особенно если говорить о немолодых «японцах», все просто. Вынул внутренности нейтрализатора, обычно выполненные из металла, — машина обрела потерянную динамику. Блок управления двигателем не видит этих изменений. У сравнительно новых моделей такой трюк не проходит — из-за четкой привязки системы управления к показаниям двух лямбда-зондов.

Иногда, если это позволяет компоновка и сечение труб, удается установить катализатор от Патриота, стоит всего 4000 руб. Те же «японцы» (в частности, Toyota), но не самых последних поколений, где программное обеспечение загружено без возможности перепрошивки, обманываются механически. В выпускной тракт после удаления ячеек вкручиваются проставки с отверстием по центру, а уже в них — кислородные датчики. Будучи несколько отодвинутыми от потока выхлопных газов, они дают блоку управления ту же информацию, что и при наличии работоспособного нейтрализатора. Здесь приходится играть сечением отверстия в проставке. Получается всегда, однако была на моей памяти 3,5-литровая Camry 2006 года. Долго с ней работали — исчезала ошибка, но через какое-то время опять появлялась. В итоге так и ушла к другому владельцу. Стоит подобная процедура от 3000 руб. Это только удаление, и по 500 руб. за каждую проставку.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Подобной проставкой лямбда-зонд «отодвигают» от потока выхлопных газов, чем «обманывают» систему управления. Кто-то с центральным отверстием играет вплоть до десятых долей мм. Другие считают, что такая точность вовсе не обязательна

Системы управления свежих «европейцев» и «американцев» механическими «обманками» не корректируются. Нужно лезть в софт и убирать информацию о катализаторе. Lexus для заокеанского рынка требуют того же. В отличие от внутренних моделей этой марки. В любом случае — пренебрегать проблемами с нейтрализаторами нельзя. И пробитие керамики ломом здесь не панацея. Удалять нужно все начисто. Машины из-за попадания керамической пыли в цилиндры на капитальный ремонт к нам приходят периодически. Toyota, Nissan, Infiniti — с моторами серий GR, VQ, VK. Но это те двигатели, с которыми сталкивалась наша СТО. Риск, если в вашей машине катализатор расположен близко от выпускного тракта, существует вне зависимости от модели агрегата.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Роман Дмитриев, мастер СТО «АТЕ-Студио», стаж по специальности более 10 лет

— Toyota даже из новых можно «обмануть» так называемым эмулятором, который устанавливается в цепь кислородного датчика. Так происходит простое удаление ошибки. То же самое можно проделать и со многими «японцами», в чьи ЭБУ информация «залита» жестко, без возможности коррекции. Цена вопроса — 18 000–21 000 руб. за эмулятор плюс 3000 руб. за освобождение полости нейтрализатора от наполнителя. Оставляем штатный корпус — звук выхлопа если и становится другим, то это едва заметно.

Сейчас ситуация активно меняется — японские производители приходят к блокам управления, в которых можно перепрошивать программное обеспечение. Для компаний из Европы и США это едва ли не традиция. В общем-то также ничего сложного — прошивка замещается той, что отвечает экологическим требованиям Евро-2, для соответствия которым нет необходимости в каталитическом нейтрализаторе. Тут не важно, бензиновый двигатель или дизельный. С последними, кстати, владельцы обращаются тогда, когда уже не помогает прожиг сажевого фильтра. Стоимость удаления аналогична — 3000 руб. Однако работы по электронике сильно зависят от марки и модели. Можно обойтись 14 000–16 000 руб. А в иных случаях цена поднимается до 40 000–50 000 руб. Все равно минимум вдвое дешевле, чем покупка оригинального каталитического нейтрализатора.

Еще добавим, что в качества альтернативы уазовскому катализатору существуют условно универсальные узлы, которые нужно подбирать по длине и диаметру. Предлагаются даже блоки без внешней оболочки. Цена того и другого — от 4000 до 11 000 руб. Для «американцев» доступен другой вариант — трубы, устанавливаемые вместо бочонка нейтрализатора, удаление бака с мочевиной, глушение системы рециркуляции и установка программатора, с которого можно менять прошивку ЭБУ и увеличивать мощность. Но этот обход экологии граничит с тюнингом и тянет минимум на $2500–3600. Между тем на многих дизелях, в отличие от бензиновых моторов, «ампутация» элементов EGR необходима в отрыве от всякой форсировки — прогорают промежуточные охладители выхлопных газов.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов
73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

На дизельных американских пикапах система рециркуляции отработавших газов — увесистая конструкция (слева), на место которой встают заглушки (справа). Какая-никакая, а еще экономия массы

Словом, современные экотехнологии — тоже в духе нынешних тенденций автомобилестроения. Ладно, требуют вложений средств. Но могут и приговорить святая святых. Тот, кто один раз столкнулся с вынужденным ремонтом ЦПГ, вряд ли будет в будущем покупать новый катализатор — хоть универсальный, хоть от Патриота. Решит проблему кардинально.

Системы снижения токсичности традиционных бензиновых двигателей

1. Замкнутые системы
вентиляции картера, они с 1961 г. установлены
во всех американских автомобилях

Она состоит из:

1) клапана
принудительной вентиляции картера
(PCV-valve–PositiveComcastVentilationvalve)
установленного в трубопроводе между
картером и впускным коллектором;

2) герметизированной
крышки маслозаправочной горловины
картера;

3) трубопровода
между воздушными фильтрами и крышкой
маслозаправочной горловины;

5) отдельного
воздушного фильтра.

    • ограничитель
      регулировок системы холостого хода;

    • буфер-демпфер,
      замедляющий закрытие дроссельной
      заслонки при резком сбросе акселератора;

    • электромагнитный
      ограничитель числа оборотов холостого
      хода;

    • автоматическая
      воздушная заслонка с дополнительным
      подогревом термосиловыми элементами;

    • воздухозаборное
      устройство с подогревом всасывающего
      воздуха.

3. Впускной коллектор
и головка блока цилиндров (подогрев
впускного коллектора)

4. Распределительный
вал с суженным диапазоном перекрытия
клапанов, уменьшающий обратный проток
ОГ в КС и разбавление свежего заряда
смеси и допускающий обеднения состава
смеси.

5. Система дожигания
ОГ путем нагнетания дополнительного
воздуха к выпускным клапанам.

6. Аппарат
обезвреживания окислов азота – РОГ
(EGR–ExhaustGasRecirculationvalve).

Особенно следует
подчеркнуть работы, связанные с
интенсификацией рабочих процессов
двигателей внутреннего сгорания.
Увеличение скорости турбулентного
движения заряда или организации вихревого
движения потока заряда во впускном
трубопроводе и далее в цилиндре является
существенным резервом снижения расхода
топлива и выбросов вредных веществ ОГ.

Как показали
результаты проведенных научных
исследований в ТАДИ этого можно
значительно достичь на режимах холостого
хода, малых и средних нагрузок.

3.2. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

В
ускоренном и многоплановом развитии
транспорта можно выделить следующие
тенденции:

  • абсолютный
    количественный рост сети коммуникаций,
    как в новых регионах, так и на обжитой
    территории;

  • повышение
    пропускных и перерабатывающих
    способностей линий, транспортных
    сооружений и комплексов;

  • рост
    численности парка транспортных средств
    при одновременном повышении их мощности
    и грузоподъемности;

  • значительное
    увеличение объемов потребления
    электроэнергии.

Определяющая
роль транспорта в развитии всех отраслей
хозяйственной деятельности и возрастание
объема грузовых и пассажирских перевозок
предопределяет значительное взаимодействие
транспорта с окружающей средой. Характер
и масштабы взаимодействия транспорта
с ОС зависят от вида транспорта

Рационализация
структуры управления в транспортной
системе и оптимизация транспортного
процесса являются решающими направлениями
в уменьшении масштабов и воздействия
транспортных систем на ОС.

В
этом плане вопросы развития общественного
транспорта, планирования объемов
перевозок и необходимого количества
автомобилей, структуры парков, выделения
финансовых, материальных ресурсов,
разграничиваемые рациональные сферы
применения различных видов транспорта,
координирует их деятельность.

На
государственном и региональном уровнях
обосновывается рациональное размещение
производственных сил, что также должно
способствовать уменьшению потребности
в транспортном обслуживании.

Очевидно,
что при этом совпадают критерии
эффективности и безвредности, т.к.
эффективное функционирование системы
определяет минимизацию необходимого
числа автомобилей и их общего пробега.
В этом смысле создание
территориально-производственных
комплексов, обеспечение сырьевой,
промышленной и потребительской базами
способствует достижению не только
экономических, но и экологических
преимуществ.

Опасность
транспортного средства для ОС определяется
не только его конструктивными
характеристиками, но и его техническим
состоянием. Поэтому важным направлением
оздоровления ОС является поддержание
в условиях эксплуатации надлежащего
технического состояния узлов и агрегатов,
влияющих на топливную экономичность
автомобиля, выбросы вредных веществ
ОГ, уровень шума и безопасность движения.

Для крупных городов
наиболее острой является проблема
снижения выброса вредных веществ в
центральной части города, особенно в
часы пик. Даже увеличение средней
скорости движения, ведущее к снижению
выброса вредных веществ одиночным
автомобилем, не всегда приносит желаемые
результаты. Увеличение средней скорости
движения транспортного потока ведет к
росту интенсивности дорожного движения,
что в свою очередь снижает эффективность
мероприятий по организации дорожного
движения. Вместе с тем средствами
регулирования дорожного движения можно
снизить выброс вредных веществ от 5 до
15 %.

Исследования
норвежских специалистов установили
выбросы ВВ различных транспортных
средств в зависимости от условий развития
дорожного движения и их состояния
(Таблица 5.1).

* – расчетные
данные исходя из выработки электричества
из нефтяных энергоисточников.

На основании
анализа полученных данных были внедрены
следующие мероприятия по уменьшению
воздействий транспортных средств на
ОС.

  • увеличение
    цен на бензин на 30 %;

  • сокращение
    времени поездки на автобусах на 25 %;

  • сокращение
    платы на проезд на общественном
    транспорте на 25 %;

  • увеличение
    авт-км общественных транспортных
    средств на 25 %.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

При этом важнейшей
практической задачей, позволяющей
эффективно решать проблему повышения
экологической безопасности парка АТС,
является контроль их экологических
характеристик в эксплуатации. Такой
контроль должен:

  • выявлять
    и выводить из эксплуатации АТС, не
    укладывающиеся в установленные для
    них нормы выбросов загрязняющих
    веществ;

  • вводить
    административные и экономические
    механизмы, стимулирующие владельцев
    к обновлению парка, улучшению его
    экологических характеристик за счет
    использования различных технических
    средств, топлив и присадок, снижающих
    выбросы;

  • контролировать
    работоспособность узлов и агрегатов,
    обеспечивающих снижение токсичности
    выброса.

Для
осуществления экологического контроля
АТС в эксплуатации необходимо четко
определить те нормативы, которым они
должны соответствовать при проверках.
Эти нормативы должны быть жестко
увязаны с конструктивным уровнем АТС,
так как
очевидно, что допустимые выбросы
современного автомобиля, оборудованного
специальными системами снижения
токсичности выхлопа, должны быть
существенно ниже, чем у выпускающихся
(и выпускаемых) автомобилей устаревших
моделей, которые изначально не
соответствуют современным международным
экологическим требованиям. Такой подход
требует переработки действующего ГОСТ
17.2.2.03-87 и введения в новый стандарт
соответствующих дифференцированных
нормативных значений предельно допустимых
выбросов, увязанных с требованиями
международных документов (в первую
очередь – «Соглашения о принятии
единообразных условий для периодических
осмотров колесных транспортных средств
и взаимном признании таких осмотров»
и технических приложений к нему).

Проведение
экологического контроля автотранспорта
с использованием дифференцированных
нормативов на практике потребует четкой
классификации эксплуатируемого парка
АТС, т.е. выделения тех групп автомобилей
(по моделям, по применяемому дополнительному
оборудованию и т.д.), к которым, исходя
из их конструктивных возможностей,
должны применяться различные по уровню
жесткости требования.

Конструктивный
уровень автомобиля определяется при
одобрении его типа (модели) в процессе
сертификации. Экологическая сертификация
моделей АТС осуществляется специально
уполномоченными Госстандартом органами
и техническими центрами в соответствии
с требованиями действующих в рамках
Женевского Соглашения 1958 г. редакций
Правил ЕЭК ООН №49 и 83 (уровни требований
этих Правил разных лет иногда называют
Евро-0, Евро-1, Евро-2 и т.д.). Очевидно, с
требованиями этих Правил и должны быть
увязаны нормы эксплуатационного
контроля. Подобный подход широко
используется в международной практике.
На рисунке в качестве примера приведена
схема, иллюстрирующая его возможное
применение при осуществлении экологического
контроля АТС с бензиновыми двигателями
категории M1
и N1
по международной классификации (легковые
автомобили, имеющие помимо водителя 8
мест для сидения, и грузовые – полной
массой менее 3.5
т
).

Как
видно из представленной схемы, предлагается
ввести следующие экологические классы
АТС:

автомобили
устаревших моделей – 0-ой класс;

автомобили
0-го класса, дополнительно оснащенные
в эксплуатации устройствами, снижающими
токсичность выброса – 1-й класс;

автомобили
современной конструкции, соответствующие
требованиям Евро-1, Евро-2 и т.д., – 2-й,3-й
классы и т.д.

Подобная
классификация разработана и для
автотранспортных средств других
категорий, в том числе с дизелями.
Безусловно, для реализации предлагаемого
подхода к проведению экологического
контроля каждый конкретный автомобиль
должен быть отнесен к тому или иному
экологическому классу (это реально
сделать в ходе проведения годовых
технических осмотров) с выдачей на него
специального экологического удостоверения
(сертификата, талона, наклейки т.д.),
позволяющего осуществлять соответствующую
идентификации автомобиля при его
последующем контроле в эксплуатации.

Во
многих странах ЕС (Швеция, Норвегия и
др.) доказана экономическая выгодность
практики ввода экологической классификации
АТС, которая позволяет устанавливать
гибкую систему ежегодного налогообложения
в зависимости от этого класса и тем
самым показывает выгодность иметь
экологически чистый автомобиль,
экономически вытеснив из эксплуатации
экологически грязные.

Действующие
в настоящее время ГОСТ 17.2.2.03-87 и ГОСТ
21393-75 позволяют осуществлять экологический
контроль только автомобилей 0-го класса.
Подготовленные изменения к указанным
стандартам позволяют осуществлять
контроль автомобилей 1-го класса.

Для
контроля АТС 2-го и более высоких
экологических классов необходима
разработка нового стандарта (как вариант
– в качестве юридической основы возможно
применение международного документа
– Правила №1 ЕЭК ООН к Венскому соглашению
1997 г. «О принятии единообразных условий
для периодических технических осмотров
колесных транспортных средств и о
взаимном признании таких осмотров»).

Требования
при контроле в эксплуатации

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов«Евро-0» Промежуточный
«Евро-1» «Евро-2»

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

0
1 2
3

Следует отметить
существующие формы экологического
контроля автомобилей в эксплуатации.

В зарубежной и
отечественной практике применяют две
основные формы контроля: контроль при
периодическом техническом осмотре и
выборочный контроль АТС в транспортном
потоке или на предприятиях. Каждая форма
контроля выполняет самостоятельную
задачу.

Технический
осмотр
является основной формой
контроля, в ходе которого весь
эксплуатируемый парк АТС проходит
обязательную проверку в соответствии
с действующими стандартами на дымность
и токсичность отработавших газов.

Выборочный
контроль
заключается в выборочной
проверке соответствия технического
состояния АТС нормативным требованиям
в период между обязательными техническими
осмотрами и применении к владельцам
соответствующих санкций при их нарушении.
Необходимость такой формы контроля
вызвана тем обстоятельством, что факт
прохождения обязательного технического
осмотра ни в коем случае не является
гарантией соответствия автомобиля
установленным требованиям.

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов
73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Рис. 5.1. Объемы
топливоиспользования легковым автомобилем
в период его эксплуатации.

По данным зарубежных
и отечественных исследований, значительная
часть автотранспортных средств специально
обслуживается и ремонтируется
непосредственно перед техническим
осмотром. Сразу после его успешного
прохождения водители, с целью улучшения
динамических и пусковых свойств
двигателя, зачастую нарушают установленные
регулировки. С другой стороны, поддержание
стабильности экологических показателей
морально устаревших отечественных и
зарубежных моделей автомобилей,
составляющих подавляющую часть
отечественного автопарка, как правило,
требует обслуживания и регулировки с
периодичностью, превышающей периодичность
обязательного технического осмотра.

Таким образом,
выборочный контроль представляет
инструмент, заставляющий владельцев
АТС постоянно держать в поле пристального
внимания их экологические характеристики.
Для обеспечения действенности этой
формы контроля объем ежегодных проверок
должен составлять не менее 20 %
эксплуатируемого парка. Кроме этого,
при выборочном контроле должна ставиться
задача не случайного отбора проверяемых
транспортных средств, а выявления в
транспортном потоке автомобилей,
значительно превышающих установленные
нормативы выбросов. Это возможно,
например, на основе предварительного
визуального контроля характера выхлопа
автотранспортных средств и последующего
их инструментального контроля. Особенно
эффективно, таким образом, могут
выявляться неисправные автомобили под
нагрузкой, например, при их разгоне.
Специальное размещение поста контроля,
например, в зоне регулируемого перекрестка
и применение средств оперативной связи,
могут решить эту задачу. Существенное
влияние на топливоиспользование легковых
автомобилей оказывают их пробег и масса
(рис. 5.1 и 5.2).

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Рис. 5.2. Прогнозирование
топливной экономичности легковых
автомобилей по годам в зависимости от
их массы.

Существенное
влияние на выброс вредных веществ
оказывает техническое состояние
автотранспортных средств. В случае
нарушения технического состояния
загрязнение атмосферы происходит уже
не пропорционально росту числа
автотранспортных средств или объему
выполненной транспортной работы, а в
значительно большем объеме (табл. 5.2).

Особенно на выбросы
ВВ влияют режимы движения автомобиля
(табл. 5.3).

Газообразные
топлива для двигателей автомобильного
транспорта

Перевод автомобильного
транспорта на газообразное топливо
(сжиженный пропан-бутановый, сжатый
природный газы) решает следующие
технико-экономические и экологические
проблемы:

  • ценные
    физико-химические свойства и низкая
    стоимость газов делают экономически
    целесообразным использование их в
    качестве моторного топлива;

  • увеличиться
    межремонтный срок службы двигателей
    в 1.3-1.5 раза;

  • повысится
    срок службы картерного масла в 2-3 раза;

  • повысится
    срок службы свечи;

  • улучшаются
    условия работы обслуживающего персонала;

  • имеется
    возможность использования холодильных
    свойств сжиженных газов;

  • исключается
    возможность слива топлива из емкости
    автомобиля.

Основные
физико-химические, теплофизические и
термодинамические свойства газообразных
и жидких топлив для двигателей внутреннего
сгорания позволяют делать сравнительный
анализ.

Ведущее место
занимает применение альтернативных
топлив в обеспечении экологической
безопасности транспорта, включая
автотранспортные средства.

Известно, что
разработки, связанные с применением
альтернативных моторных топлив (СНГ,
СПГ, СжПГ, синтетические бензины, метанол,
этанол, биогазы, водород и др.) ведутся
во всех развитых странах. Все эти
разработки в первую очередь неразрывно
связаны с проблемой общей эффективности
использования энергии первичных
ископаемых источников энергии (нефть,
газ, газовый конденсат, уголь, горючие
сланцы) с учетом их доставки потребителю.
Особенно следует подчеркнуть в этом
случае и учет суммарных воздействий на
всех стадиях технологии их применения

Наименьшими
потерями энергии характеризуется
доставка в газообразном состоянии по
обычным газопроводом (Р≤7.5МПа), газопроводом высокого давления
(Р≥10 МПа),
далее характеризуется доставка газов
с помощью дирижаблей.

В этой связи СНГ,
СПГ, СжПГ обеспечивают снижение финансовых
затрат в среднем на 25..30 % на выполнение
транспортных работ.

Соседние файлы в папке Автотранспорт

  • #

    Базаров Б.И. Экологическая безопасность автотранспортных средств – ЭКО АТС.doc.mht

  • #

Тепловые
двигатели выбрасывают в окружающую
среду большое количество токсичных
веществ, отрицательно действующих на
человека, флору и фауну, а также технические
сооружения. Источниками токсичных
веществ являются отработавшие газы,
картерные газы, испарения из системы
питания двигателя, топливо, масло и
другие эксплуатационные жидкости.

Имеются
международные нормативные документы,
определяющие требования по ограничению
токсичности и дымности отработавших
газов.

Снижение
токсичности методом дозирования топлива

Снижение
токсичности отработавших газов точным
смесеобразованием

Однородность
смеси, ее послойное распределение и
температура в зоне свечи являются
основными факторами при определении
способности смеси к воспламенению и
последующему сгоранию с соответствующим
влиянием на состав отработавших газов.

Однородные
смеси и регулируемое послойное
смесеобразование (богатая смесь у свечи
зажигания и бедная смесь вблизи стенок
камеры сгорания) представляют два пути
совершенствования процесса смесеобразования.
На двигателях с одноточечным впрыском
топлива для предотвращения отложения
пленки топлива на стенках впускного
трубопровода используется предварительный
нагрев воздуха и впускного трубопровода.

Рециркуляция
отработавших газов как способ снижения
токсичности отработавших газов

(система
EGR (Exhaust Gas Recirculation))

Отработавшие
газы направляются обратно в камеру
сгорания для снижения максимальной
температуры сгорания с целью снижения
образования NOx. Оптимизация системы EGR
может также приводить к снижению расхода
топлива. Система EGR используется любым
из двух способов:

— внутренней
рециркуляцией отработавших газов,
обеспечиваемой соответствующей
установкой фаз газораспределения
(перекрытия клапанов);

— внешней
рециркуляцией отработавших газов с
применением управляемых клапанов.

Каталитический
нейтрализатор.

Для снижения токсичности отработавших
газов широко применяются каталитические
нейтрализаторы, которые различаются
по используемому катализатору и материалу
блока носителя катализатора. В
нейтрализаторах отработавшие газы
проходят через слой катализатора,
значительно ускоряющего протекание
окислительных реакций, при которых СО
и СH
преобразуются в С02 и Н20. Для восстановления
NOx необходимо создать восстановительную
среду,т. е. химически связать кислород,
находящийся в отработавших газах.
Поэтому катализатор разделен на две
камеры: восстановления и окисления. В
первой камере оксид азота под действием
катализатора превращается в аммиак,
который подвергается разложению во
второй камере, где происходит дожигание
оксида углерода и углеводородов.

Термические
нейтрализаторы

представляют собой камеру, в которой
при высокой температуре окисляются СО
и СН. При работе двигателя на обогащенной
смеси, требуется подача воздуха перед
нейтрализатором. При работе на обеднённой
смеси температура будет не высокой и
требуется дополнительный прогрев
нейтрализатора. Термический нейтрализатор
начинает работать при температуре 600
ºC,
что существенно выше, чем у каталитических
нейтрализаторов. Кроме этих требований,
нужны более прочные и жаростойкие
материалы, стойкость к высокой коррозионной
агрессивности. Не получили широкого
распространения.

Ранее
отмечалось, что нейтрализатор не работает
на режимах прогрева двигателя, т.к.
температура в нём не достаточно высока,
кроме того, двигатель в это время работает
на обогащенных смесях и в отработанных
газах нет достаточного количества
кислорода, необходимого для окисления
СН в нейтрализаторе.

Фильтр
твёрдых частиц

используется для сбора и их дальнейшей
регенерации. Используется с окислительным
нейтрализатором. Перед и после
нейтрализатора и фильтра твёрдых частиц
устанавливаются датчики давления и
температуры, по которым косвенным
способом определяется загрязнение
элементов. Далее ЭБУ двигателем переводит
работу двигателя на разные режимы для
запуска системы регенерации твёрдых
частиц.

Накопительный
нейтрализатор NOx собирает на своей
поверхности оксиды азота, а затем
конвертирует их в азот (N2). При холодном
пуске отработанные газы нагреваются
для сокращения количества NOx. ЭБУ
двигателем периодически обогащает, а
затем обедняет рабочую смесь и, тем
самым, создаёт условия для разложения
оксидов азота.

Соседние файлы в предмете Производственная практика

  • #
  • #

    Стол поворотный СБ.frw

  • #
  • #
  • #

Экологические
требования к современному автомобилю
являются в настоящее время приоритетными.
Экологическая безопасность – это свойство
автомобиля снижать негативные последствия
влияния эксплуатации автомобиля на
участников движения и окружающую среду.
Она направлена на снижение токсичности
отработанных газов, уменьшение шума,
снижение радиопомех при движении
автомобиля.

Несмотря на
многочисленные попытки заменить
двигатель внутреннего сгорания каким-либо
другим, не выделяющим токсичные вещества,
альтернативы ему пока нет.

Наиболее токсичными
компонентами отработавших газов

бензиновых двигателей являются: оксид
углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды
(СnHm), а в случае применения этилированного
бензина – свинец. Состав выбросов
дизельных двигателей отличается от
бензиновых. В дизельном двигателе
происходит более полное сгорание
топлива. При этом образуется меньше
окиси углерода и несгоревших углеводородов.
Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха
в дизеле образуется большее количество
оксидов азота. Дизельные двигатели,
кроме всего прочего, выбрасывают твердые
частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в
выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует
на поверхности своих частиц канцерогенные
углеводороды. При сгорании низкокачественного
дизельного топлива, содержащего серу,
образуется сернистый ангидрид.

Мероприятия по
снижению токсичности и уровня дымности
отработавших газов:
(СЛАЙД
№ 32)

  • не следует
    бесполезно крутить двигатель стартером
    длительное время;

  • в холодное время
    года, если двигатель не запустился с
    первой попытки, необходимо избегать
    повторных включений стартера через
    короткие промежутки времени;

  • нельзя пускать
    двигатель путем буксировки;

  • запрещается
    проверять работу цилиндров, отключая
    свечи зажигания.

На современных
автомобилях для снижения выбросов
вредных веществ устанавливаются
трехкомпонентные
каталитические нейтрализаторы
.
Трехкомпонентными их называют потому,
что они нейтрализуют три вредных
составляющих выхлопных газов: СО, СН и
NO. Трехкомпонентный каталитический
нейтрализатор представляет собой корпус
из нержавеющей стали, включенный в
систему выпуска до глушителя. В корпусе
располагается блок носителя с
многочисленными продольными порами,
покрытыми тончайшим слоем вещества
катализатора, которое само не вступает
в химические реакции, но одним своим
присутствием ускоряет их течение. В
качестве катализатора используется
платина и палладий, которые способствуют
окислению СО и СН, а родий ”борется” с
NOx. В результате реакций в нейтрализаторе
токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются
или восстанавливаются до углекислого
газа СО2, азота N2 и воды Н2О.

На первый взгляд
может показаться, что установка
катализатора решает все экологические
проблемы. Однако, температура, при
которой катализатор начинает действовать
(температура активации), находится в
пределах 250–350°С. Время же, необходимое
для разогрева, может достигать нескольких
минут и зависит от типа автомобиля,
способа его эксплуатации и температуры
воздуха. Холодный катализатор практически
неэффективен – следовательно, необходимо
уменьшить время достижения температуры
активации. Проблему частично решили,
приблизив нейтрализатор к выпускному
коллектору (такое сочетание часто
называют катколлектором). Кроме этого,
коллектор изготавливают из тонкостенных
стальных труб вместо массивных чугунных
и дополнительно утепляют, уменьшив тем
самым тепловые потери. Другой способ
быстро прогреть нейтрализатор – подать
в отработавшие газы дополнительную
порцию воздуха и одновременно обогатить
смесь. Топливо догорает уже на выпуске,
температура выхлопных газов растет, и
нейтрализатор быстрее выходит на рабочий
режим. Иногда нейтрализатор разогревают
электрическим термоэлементом, однако
это влечет дополнительные энергозатраты.

Нейтрализация
отработавших газов в выпускной системе
дизельных двигателей

73.Токсичность автомобильных двс. Способы снижения токсичности. Нейтрализаторы отработавших газов

Рис. 16. Принцип снижения токсичности и
уровня дымности (СЛАЙД
№ 33)

Сравнительно
небольшое содержание вредных компонентов
в отработавших газах дизелей не требовало
в прошлом установки специальных
устройств. Однако ужесточение норм
токсичности (Евро-3 и Евро-4) коснулось
и их. Основные претензии к дизелям
экологи предъявляют из-за содержания
частиц сажи и окиси азота (NOx) в выхлопе.
Поэтому и на дизелях появились системы
снижения токсичности выхлопа, включающие
рециркуляцию отработавших газов,
каталитический нейтрализатор и
специальный сажевый фильтр.

Система рециркуляции
выхлопных газов

(ЕGR) применяется на бензиновых, дизельных
и газовых двигателях. Предназначена
для снижения токсичности отработавших
газов (главным образом содержания
оксидов азота NOx) в режимах прогрева и
резкого ускорения двигателя, который
на данных режимах работает на обогащённой
топливной смеси. Часть отработавших
газов попадает в обратно в цилиндры,
что вызывает снижение максимальной
температуры горения и, как следствие,
уменьшение выбросов оксидов азота,
образующихся при высоких температурах
и являющихся одними из самых токсичных
веществ. Система EGR не используется на
холостых оборотах (прогретый двигатель),
на холодном двигателе и при полностью
открытой заслонке. Работа системы
вызывает снижение эффективной мощности
двигателя.

Сажевые фильтры
изготавливают в виде пористого
фильтрующего материала из карбида
кремния. В конструкциях прошлых лет
фильтры периодически очищали от
накопившейся сажи отработавшими газами,
температуру которых для этого повышали
путем обогащения смеси. Очистка фильтра
происходила по команде блока управления
после каждых 400—500 км пробега автомобиля.
Однако в этом случае резко увеличиваются
выбросы других вредных веществ. Поэтому
современный сажевый фильтр чаще всего
работает в паре с окислительным
нейтрализатором, который восстанавливает
NОx до NO2 и одновременно дожигает сажу,
причем при более низких температурах
– около 250°С.

Выводы по вопросу.

Оцените статью
NewAveo.ru
Добавить комментарий