Системы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе ДВС
Другие рефераты
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
[pic]
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 |4 |
| |двигателей | |
| |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 |11 |
| |двигателей | |
| |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 |
Введение
Загрязнение 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 |
|БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДИЗЕЛЕЙ |
|Компоненты |Концентрация, % |
|отработавших | |
|газов | |
| |Бензиновый|Дизель |
| | | |
| |двигатель | |
|Азот |74-77 |74-78 |
|Кислород |0,3-8,0 |2,0-18 |
|Водяной пар |2,0-5,5 |0,5-9,0 |
|Оксиды |0,5-12 |0,005-0,4 |
|углерода | | |
|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 |Дизельный |
|токсичност|двигатель |двигатель |
|и | | |
|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.
В 1970 году в Соединенных Штатах был принят закон, в соответствии с
которым уровень токсичных выхлопов автомобилей 1975 модельного года должен
был быть в среднем наполовину меньше, чем у машин 1960 года выпуска: СН —
на 87%, СО — на 82% и NOх — на 24%.
Аналогичные требования были узаконены в Японии и в Европе.
Первым делом инженеры бросились совершенствовать системы питания и
зажигания. Но было очевидно, что добиться столь существенного улучшения
ситуации с токсичностью без применения дополнительных устройств просто
невозможно.
В 1975 году на американских машинах появились первые каталитические
нейтрализаторы отработавших газов — тогда еще двухкомпонентные, так
называемого окислительного типа. Двухкомпонентными они назывались потому,
что могли нейтрализовать только два токсичных компонента — СО и СН.
Окислительными — потому, что происходившие реакции представляли из себя
окисление (то есть фактически дожигание) молекул СО и СН с образованием
углекислого газа СО2 и воды Н2О.
На американских автомобилях 1975 года появились транзисторные системы
зажигания с высокой энергией искры и свечи с медным сердечником
центрального электрода — это свело к минимуму пропуски зажигания и
последующие вспышки несгоревшего топлива в нейтрализаторе, которые грозят
оплавлением керамики.
В 1977-м к нему добавили "противоазотную" секцию, а еще через пару лет
объединили все в едином корпусе, дав неправильное
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
