Системы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе ДВС (стр. 1 из 5)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕПЛОТЕХНИКИ И ГИДРАВЛИКИ
РЕФЕРАТ ПО ТРАНСПОРТНОЙ ЭКОЛОГИИ
СИСТЕМЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМЕ
ВЫПОЛНИЛ: студент группы АТ-312
Литвинов Александр Владимирович
ПРОВЕРИЛ: Захаров Евгений Александрович
ВОЛГОГРАД 2004
СОДЕРЖАНИЕ:
| Введение | 3 | |
| 1. | Способы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе | 4 |
| 2. | Нейтрализация отработавших газов в выпускной системе бензиновых двигателей | 4 |
| Эволюция каталитических нейтрализаторов | 4 | |
| Устройство и принцип действия каталитических нейтрализаторов | 5 | |
| Разогрев каталитических нейтрализаторов | 6 | |
| Обратная связь | 7 | |
| Кислородные датчики | 8 | |
| Условия нормальной работы каталитических нейтрализаторов | 10 | |
| 3. | Нейтрализация отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей | 11 |
| Комплексная очистка отработавших газов дизеля | 11 | |
| Сажевые фильтры | 11 | |
| Система DRNR (TOYOTA) | 12 | |
| Плазменный нейтрализатор | 13 | |
| Обратная связь дизеля | 14 | |
| Система SCR (MERCEDES–BENZ) | 15 | |
| Заключение | 16 |
ВведениеЗагрязнение воздуха вредными выбросами автомобилей в конце ХХ века стало одной из глобальных экологических проблем. Путь ее решения только один - автомобиль должен стать экологически чистым. Важное место здесь принадлежит системам нейтрализации, способным в несколько раз снизить токсичность выхлопных газов.
Всего в отработавших газах обнаружено около 280 компонентов. По своим химическим свойствам, характеру воздействия на организм человека вещества, содержащиеся в отработавших газах, подразделяются на несколько групп:
| СОСТАВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ | ||
| Компоненты | Концентрация, % | |
| Бензиновый | Дизель | |
| Азот | 74-77 | 74-78 |
| Кислород | 0,3-8,0 | 2,0-18 |
| Водяной пар | 2,0-5,5 | 0,5-9,0 |
| Оксиды углерода | 0,5-12 | 0,005-0,4 |
| Оксиды азота | 0,01-0,8 | 0,004-0,6 |
| Диоксид серы | - | 0,002-0,02 |
| Углеводороды | 0,2-3,0 | 0,01-0,3 |
| Альдегиды | 0-0,2 | 0,001-0,009 |
| Сажа, г/мз | 0-0,04 | 0,01-1,1 и более |
| Таблица 1 – Состав отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей |
1.нетоксичные: азот, кислород, водород, водяные пары, а также диоксид углерода;
2.токсичные: оксид углерода, оксиды азота, многочисленная группа углеводородов, альдегиды, сажа. Причем сажа сама по себе нетоксична, но она адсорбирует на поверхности частиц канцерогенные полициклические углеводороды, в том числе наиболее вредный и токсичный бенз(а)пирен. При сгорании сернистых топлив образуются неорганические газы - диоксиды серы и сероводород.
Токсичные компоненты составляют 0,2–5% от объема отработавших газов, в зависимости от типа двигателя и режима его работы.
| ЕВРОПЕЙСКИЕ И КАЛИФОРНИЙСКИЕ (LEV, ULEV, SULEV) СТАНДАРТЫ | |||||||
| Нормы | Бензиновый двигатель | Дизельный двигатель | |||||
| CO | CH | NOx | CO | NOx | CH+NOx | Сажа | |
| Евро III, с 2000 г. | 2,3 | 0,2 | 0,15 | 0,64 | 0,5 | 0,56 | 0,05 |
| Евро IV, с 2005 г. | 1,0 | 0,1 | 0,08 | 0,5 | 0,25 | 0,30 | 0,025 |
| LEV | 2,1 | 0,2 | 0,15 | - | - | - | - |
| ULEV | 1,0 | 0,02 | 0,03 | - | - | - | - |
| SULEV, с 2004 г. | 0,62 | 0,006 | 0,0125 | - | - | - | 0,006 |
| Таблица 2 – Европейские и американские нормы токсичности отработавших газов |
За долгое время существования проблемы автомобильных выбросов и загрязнения ими атмосферного воздуха было разработано множество методов и способов, позволяющих уменьшить количества выхлопов или снизить их токсичность. В настоящее время разрабатываются и претворяются в жизнь мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами автомобильных двигателей, включающие в себя:
1.усовершенствование конструкций двигателей и повышение качеств изготовления;
2.поиск новых видов топлива, применение различных присадок к нему;
3.создание энергосиловых установок для автомобилей, выбрасывающих меньшее количество вредных веществ;
4.разработка устройств, снижающих содержание вредных компонентов в отработавших газах.
Практика показала, что при этом достичь уровня токсичности отработавших газов, требуемого законодательством развитых стран, первыми тремя способами нельзя. Поэтому получила широкое распространение нейтрализация отработавших газов в системе выпуска. В этом случае токсичные пары, вышедшие из цилиндров двигателя, нейтрализуются до выброса их в атмосферу.
1. Способы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе
Существует несколько способов нейтрализации отработавших газов в выпускной системе автомобиля:
1.Окисление отработавших газов путем подачи к ним дополнительного воздуха в термических реакторах. Термические реакторы устанавливают на многих японских и американских двигателях. Термический реактор представляет собой теплоизолированный объем со специальной организацией течения отходящих газов, устанавливаемый в выпускной системе двигателя и осуществляющий термическое доокисление токсичных компонентов за счет собственного тепла отходящих газов. Термическая нейтрализация не зависит от вида сжигаемого топлива, наличия присадок и позволяет использовать в двигателях этилированный бензин. Повысить температуру отработавших газов в реакторе можно, уменьшив теплопотери применением проставок-экранов, теплоизоляцией корпуса реактора, использованием тепла реакции окисления, а также кратковременным уменьшением угла опережения зажигания. Реакторы особенно эффективны на режимах богатой смеси при больших нагрузках, не выходят из строя со временем, однако не дают полного окисления СО и СН и не восстанавливают NOx, поэтому применяются как дополнительные устройства перед каталитическим нейтрализатором.
2.Поглощение токсичных компонентов жидкостью в жидкостных нейтрализаторах. Этот способ не получил широкого распространения из-за малой эффективности и необходимости частой замены жидкости.
3.Применение каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров (на автомобилях с дизельными двигателями) – в настоящее время наиболее актуальный.
2. Нейтрализации отработавших газов в выпускной системе бензиновых двигателей
Эволюция каталитических нейтрализаторов
В конце 60-х годов, когда мегаполисы Америки и Японии стали буквально задыхаться от смога, инициативу взяли на себя правительственные комиссии. Именно законодательные акты об обязательном снижении уровня токсичных выхлопов новых автомобилей вынудили промышленников усовершенствовать двигатели и разрабатывать системы нейтрализации.