La tecnología de la ecología: como tóxicos, descarga de los motores de combustión, se convierte en "el aroma de la violeta" Bashny.Net

Adsorbentes y catalizadores, las sondas y los filtros, tanques y de cerámica del panal entero de la mini-empresa de reciclaje de desechos químicos se esconde bajo el capó de un coche moderno con motor de hidrocarburos combustibles. Hoy tocaremos el tema de la tecnología, creados de acuerdo con los requisitos de la rápida evolución de las normas ambientales, vamos a ver como quedan neutralizadas tóxicos descarga de los motores de combustión, e intentaremos evaluar las perspectivas de supervivencia de este segmento del automercado, teniendo en cuenta las tendencias mundiales.



En la final del año pasado, el gobierno de alemania anunció que para el 2050 de coches con motores de combustión interna no se quedará, que en poco tiempo se ha convertido en una de las razones de la adhesión de su país a la alianza internacional ZEV (Zero Emission Vehicle), un ambicioso cuyo objetivo cardinal de la reducción del nivel de emisiones de gases de efecto invernadero en la escala del planeta. Y para los fabricantes de automóviles de los hidrocarburos en el combustible es más que claro reto, claramente define una prioridad clave de la supervivencia de medios eficientes para reducir la toxicidad de emisiones de automóviles.

¿Por qué, en realidad, de neutralizar los gases de escape que usted puede pedir? Por lo que se sabe aún de un curso escolar en la química de la combustión de cualquier combustible fósil se forman dióxido de carbono y agua. Pero el dióxido de carbono no es el más peligroso de producto de la reacción que ocurre en la cámara de los motores de combustión. En primer lugar: el combustible se quema por completo, y el proceso de la quema acompaña de la formación es muy tóxico – monóxido DE carbono (co), y, de paso, de grandes cantidades de no quemados hasta el fin de los hidrocarburos (аренов – antes de la cera de parafina). En segundo lugar, en el proceso de combustión está participando el nitrógeno (N2) del aire y las impurezas contenidas en el combustible – azufre, etc., A su vez, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) se convierten en la causa de la lluvia ácida, el smog y se forman hoy en día en todas partes del agujero de ozono. No menor riesgo para la salud humana y de toda la vida, representan y subproductos de la combustión, que contienen compuestos de azufre. Aquí tenga en cuenta que en estados unidos, con especial atención en la lucha contra el problema de la enfocan precisamente en la concentración de NOx en los gases de escape, generan como resultado de la descomposición bajo el influjo de los rayos solares infame de california smog fotoquímico.

Catalizador de oxidación

Como se sabe, de nuevo, todavía con el programa de la escuela, catalizadores, sustancias que aceleran las reacciones químicas, pero no tienen en ellos. Un gran ejemplo pueden servir de metales nobles. Трехкомпонентный catalizador con la composición de paladio (Pd), platino (Pt) y rodio (Rh) cubre de cerámica de la célula de la más sutil de la capa. Cuando la superficie total de la superficie de la capa de tales sot es, en promedio, hasta 20 000 metros cuadrados (!) Tan impresionante tamaño contribuye a la mejora de contacto de los gases de escape con metales preciosos, de los cuales, por un catalizador gasta sólo el 2-3 gr. Montaje con catalizador quema los restos de monóxido de carbono y descompone la parte no quemados de hidrocarburos hasta dióxido de carbono y agua. Nocivos de los óxidos de NOx hasta del nitrógeno atmosférico recupera rodio.

Temperatura de funcionamiento de un convertidor catalítico, entre 400 y 800°C, por lo tanto internos fragmentos de la construcción de la unidad se fabrican térmicamente estable de la cerámica de carburo de silicio o de la cordierita. El problema con el que constantemente se enfrentan los ingenieros determinar el lugar óptimo de la ubicación del catalizador. El caso es que para salir en el escritorio, el régimen de temperatura último tiempo, y frío el motor emite casi aguas de la mezcla. La cuestión consiste en colocar si el catalizador más cerca al motor, donde él es más rápido para entrar en calor, o más cerca de silenciador, donde el aparato funcionará en más de perdonar a los límites de temperatura.

La mayoría de coches modernos están equipados con sistemas de neutralización y en este sentido, no vale la pena dejar el coche en el césped de hierba seca – el cuerpo del catalizador, rojo vivo después de un viaje, podría provocar la ignición de la hierba con la отягощающими consecuencias. No es conveniente también hacer arrancar el motor de forma remolque, ya que esto puede provocar el contacto con el combustible en el catalizador, la posterior detonación, se acompaña de destrucción de cerámica del panal.

Адсорбирование de óxidos de nitrógeno

El catalizador LNT (Lean NOx Trap) es uno de los ejemplos de sistemas modernos, diseñados para la lucha con los óxidos de nitrógeno en los gases de escape de los motores diesel. Almacenar los óxidos en el cuerpo promueve el adsorbente – óxido de bario o de otros en el momento En que el catalizador se llena por completo, el equipo da la orden en el enriquecimiento de la mezcla combustible / aire que ingresa en la cámara de combustión. A primera vista esto es una locura, ya que mezcla en la que muchos de gasolina y un poco de aire, se aumenta considerablemente la concentración de tóxico monóxido de carbono en выхлопах. En realidad todo pasa varios de escenario: dentro de la LNT-catalizador monóxido de carbono reacciona con los óxidos de nitrógeno, que descompone hasta bastante abuelita de nitrógeno molecular N2 y condicional abuelita de dióxido de carbono. En el momento en que el catalizador se limpia por completo de NOx motor pasa al modo normal de trabajo. Como usted sabe, hablar de la rentabilidad de un periódico переобогащения de la mezcla sería mentira, pero si se trata de un prioridad, como la limpieza del medio ambiente, la inclusión en el ciclo de trabajo de estos componentes resulta justificada.

¿Qué es la sonda lambda

Es una buena neutralización supone una óptima concentración de oxígeno. Si la mezcla excesivamente обеднена, es decir, se observa el déficit de combustible mediante la predominante en el aire, la concentración de NOx en los gases de escape aumenta. El enriquecimiento de la mezcla en tales condiciones, no va acompañado de un completo grado de quemado del combustible, y en el escape, se aumentará la concentración de monóxido de carbono y no окислившихся de hidrocarburos. Para el mantenimiento de un balance de oxígeno se utiliza la sonda lambda es un sensor que controla el nivel de oxígeno en el colector de escape del motor.

Si el coeficiente de exceso de aire, que representa la relación de volumen de aire y el volumen de la mezcla λ > 1, entonces la mezcla "pobre", y si λ < 1 – enriquecida. La sonda lambda es una cierta semejanza de la celda de combustible con rayas electrodos con electrolito de dióxido de circonio. Uno de los electrodos del sensor se comunica con забортным el aire que contiene comburente (oxígeno), el otro electrodo con emisiones de gases. "Combustible" para la celda no está quemado gasolina. Al enriquecimiento de la mezcla de la tensión en el sensor aumenta, lo que es una señal de ordenador para la presentación de comandos en обеднение de la mezcla.



La sonda lambda es un celda de dos platino de los electrodos y el electrolito de dióxido de circonio. Y los electrodos y el electrolito проницаемы de oxígeno. En el interior de la sonda se sirve el aire exterior, que se calienta un elemento calefactor. Si la mezcla es rica y el escape contiene poco oxígeno, la concentración de O2 en el interior de la sonda se convierte en mucho más que en el exterior. Por lo tanto, el oxígeno de забортного de aire pasa a través de los electrodos y el electrolito en forma de iones, produciendo así una corriente eléctrica en un circuito externo. Como sólo las moléculas de oxígeno aparecen en el escape (mezcla pobre), la concentración se alinean, y la tensión cae bruscamente.



La recirculación de los gases de escape

El nitrógeno es muy inerte, y para él entró en la respuesta correcta debe o comprimirlo o calentar. Y la primera y la segunda condición se cumple en el cilindro de un motor diesel (para motores de gasolina de los agregados no es relevante, ya que la relación de compresión de el es mucho menor). Bajando la temperatura en el cilindro es posible reducir la concentración de óxidos de nitrógeno en el escape. Con esta función maneja el sistema de recirculación de gases de escape EGR, las primeras modificaciones que se instalaron en la década de 1970 diesel el transporte de mercancías en los estados unidos. Con la ayuda de un especial de la válvula y los gases se mezclan con escape de aire y se envían de vuelta en el cilindro. Parte del calor que acompaña la combustión de la mezcla asumen los gases inertes, causando que la temperatura en la cámara de combustión se reduce.

La inyección de urea

Cuando las normas ambientales entran en sus derechos, viene a la ayuda de la urea. Los óxidos de nitrógeno excepcional se recuperan a nitrógeno molecular al entrar en reacción con amoniaco (NH3). Otra cosa que mantener a bordo de un gas tóxico, no se puede. Como alternativa de almacenamiento de amoníaco ingenieros químicos han propuesto el uso de la urea ((NH2)2CO), впрыскиваемую en la fiesta de graduación de la trayectoria del vehículo en los bloques individuales. En "tándem" con las emisiones de los gases de la urea entra en un convertidor catalítico, donde se transforma en amoníaco, necesario para la descomposición de NOx en nitrógeno y agua. Se describe la tecnología se llama determinados catalizadores de la restauración de la SCR (Selective Catalytic Reduction), y некомфортное para nuestra audición de la palabra "urea" en esta tecnología sustituido sonoro AdBlue. Aunque, de comprender, de AdBlue es simplemente el 32,5% de pureza (NH2)2CO en agua destilada.

Como se puede ver, las normas ambientales fueron más poderoso estímulo en la creación de un todo de la dirección de la industria química, y a los propietarios de "мочевинных" los motores diesel tienen que meter el coche y diesel, y AdBlue, consumo que es muy fuerte y es de hasta el 6% del volumen de combustible consumido.



Antes de que la porción de los gases de escape regrese en el cilindro debe enfriar, para lo cual puede ser utilizado como líquido el circuito de refrigeración y de aire, o ambos a la vez. La figura muestra un sistema de recirculación de camiones Scania.

Filtros de partículas diésel

Neutralizar a las normas requieren no sólo de los gases de la mezcla de los gases de escape, pero y las partículas sólidas. Es exactamente el tipo de microscópicas partículas de hollín, un tamaño de 10 a 1 µm, que se liberan durante la aceleración conocidos, para todos nosotros sobrecargados Kamazov. Conocido el espectáculo. Se puede imaginar el "sanea" el efecto que este intensamente извергаемый pudo ejerce en nuestros pulmones. Negro de humo de los escapes, como NOx es, principalmente, el problema de los motores diesel, ya que солярка – bastante pesada la fracción del petróleo que contiene insaturados de la conexión. Esto contribuye a que la concentración de carbono en солярке mayor que la de la gasolina y, por tanto, de negro de humo cuando se quema, se destacan más.

Lidiar con el problema permite resistente a altas temperaturas cerámica. Así es como funciona. A partir de cierto punto de cerámica especial filtros DPF (Diesel Particulate Filter) absorben el hollín de los gases de escape, y después de acumular hasta un cierto límite, el motor se traduce en el régimen especial de trabajo en la que la temperatura de los gases en el sistema de escape aumenta hasta 600 °C, lo que teniendo en cuenta con el sistema de oxígeno permite oxidar el hollín, después de hacer salir a través del tubo de escape. Para no poner el filtro DPF perturbados por las altas temperaturas, algunos fabricantes cubren su cerámica de la superficie una fina capa de platino, realiza la función de un catalizador. Los ingenieros del grupo PSA (Peuqeot-Citroen) propusieron añadir gasóleo de aditivos a base de cerio (Ce), que permite reducir la temperatura de oxidación de hollín hasta 450 °C. Mientras que es perfectamente comparable a regular la temperatura de los gases de escape. En los países donde operan las normas Euro 5, 2011 en todos los vehículos con motor diesel instalados DPF-filtros.

Baja híbrido

Los propietarios de los vehículos con motores de los hidrocarburos en el combustible es cada vez más difícil втискивать existentes de soluciones tecnológicas en el marco de la continua ужесточающихся de las normas ambientales. Tendencias actuales de las más evidentes determinan la transición a soluciones híbridas. Uno de ellos en la base de la baja tensión híbridos de esquemas (48V) propuso que la empresa Bosch. Y como bajo el sistema ya en el futuro próximo permitirán гибридизировать", muchos de los modelos de auto.

A pesar de que el atractivo de la propuesta de los ingenieros de la innovación desde el punto de vista ambiental el efecto, el valor final de la ice, y el coche en sí, "recargada" verdes tecnología suficiente sensiblemente mayor. Por lo tanto, si se describe la tendencia continuará en el futuro previsible el uso de motores de combustión interna en el fondo para el fomento y mejoramiento de la infraestructura de vehículos eléctricos será simplemente ineficaz. publicado

 

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Fuente: geektimes.ru/company/dronk/blog/275958/