Из комбинированных систем «Газовое азотирование – Получение
азотсодержащих соединений» [13,50,55,58]
использования отходов газового азотирования создает положительный имидж экологически чистого предприятия
6.3. Решение проблемы создания экологически безопасного автомобильного транспорта
Во всем мире автомобильный транспорт по объему перевозок он в четыре раза превосходит все остальные виды транспорта, вместе взятые. В то же время автотранспорт лидирует во всех видах негативного воздействия на окружающую среду: загрязнение воздуха – 95%, шум – 49%, воздействие на климат – 68%. Проблема дальнейшего снижения вредных выбросов двигателей все более обостряется из-за непрерывного увеличения парка эксплуатируемых автотранспортных средств, уплотнения автотранспортных потоков, возрастания числа пробок.
Работа автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и дизельных двигателей (ДЗД) основана на превращении химической энергии жидких и газообразных топлив нефтяного происхождения в тепловую, а затем – в механическую энергию. В табл. 6.2 и 6.3 приведено содержание основных токсичных веществ в отработавших газах бензиновых и дизельных двигателей.
Состав выбросов зависит от вида и качества топлива, технологии его производства, способа сжигания в двигателе и его технического состояния. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов.
Создание экологически чистых машин определено законами по охране окружающей среды и соответственно ужесточением экологических норм.
Таблица 6.2. Содержание основных токсичных веществ в отработавших
Отработавших газах двс
Таблица 6.3. Содержание токсичных компонентов в отработавших
Газах дзд
Нормы для развитых европейских стран приведены в табл. 6.4.
С момента изобретения более ста лет назад двигателя внутреннего сгорания предпринимались многочисленные попытки повышения его экономичности и экологичности. Совершенствование рабочего процесса привело к высокой объемной (массовой) энергоемкости (кВт/кг, кВт/м3). Существенный рост к.п.д. бензиновых двигателей и улучшение экономич-ности достигнуто благодаря переходу на впрыск топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр; использованию наддува.
Теоретически и экспериментально показано, что оптимизация степени сжатия и рабочего объема ДВС экономит топливо и снижает выброс парниковых газов (СО2) в условиях городского движения с 20 до 40 %.
Разработаны системы автоматического управления подачей топлива в камеру сгорания, воспламенением, что повысило экологичность ДВС. Выпускают двигатели с достаточно эффективными механизмами их регулиро-
Таблица 6.4. Нормы токсичности выхлопа автомобилей для развитых
Европейских стран
вания (Honda, Toyota, BMW и др.). Наибольшими функциональными возможностями воздействия на показатели двигателей оказали система с электромагнитным приводом клапанов и электронным управлением, а также, переход на четырехклапанное газораспределение.
Испытано три основных варианта использования впрыска воды в ДВС:
1. Пар, образующийся при контакте воды с горячими выхлопными газами, вращает небольшую турбину, которая помогает основному двигателю. О подобной силовой установке в 2005 году заявила компания BMW.
2. На многих спортивных автомобилях, использующих турбонаддув, вода распыляется в сжатом компрессором воздухе вместе с которым она затем попадает цилиндры, где и становится паром. Даже мельчайшие нагреваю-щиеся капельки воды должны превращаться в пар только внутри цилиндра, иначе польза от этого пара становится ничтожной. Нарушение стехиометри-ческого (оптимального) соотношения количества топлива и воздуха, включающего в себя водяные пары, может привести к остановке двигателя.
3.Специально подогретую воду впрыскивают (распыляют) непосред-ственно в цилиндры инжекторного двигателя. От контакта с горящим топливом, раскаленным поршнем и цилиндром, вода вскипает, и расширяющийся пар помогает рабочим газам приводить поршни в движение. Здесь впрыск воды фактически заменяет собой турбонаддув. В этом случае уже не нарушается стехиометрическое соотношение количества топлива и чрезвычайно сжатого компрессором воздуха, чьё очень высокое давление затрудняет искрообразование. Расширяющийся в цилиндре пар для экологии значительно безопаснее, чем сжатый воздух, содержащий 78% азота, из которого, при высокой температуре (и давлении) образуются токсичные и агрессивные оксиды азота.