Электрические двигатели

В электромобилях в качестве электрохимических преобразователей используются разного типа аккумуляторные батареи, широкое применение могут получить топливные элементы.

В выполненных конструкциях электромобилей устанавливаются свинцовые кислотные и кадмиево-никелевые или железоникелевые щелочные аккумуляторные батареи. При указанных значениях удельной энергии батарей и с учетом занимаемого ними объема электромобили развивают скорость движения до 80 км/ч, а емкость батарей обеспечивает запас хода без подзарядки до 80 "м. Эти показатели электромобилей, применяемых в качестве городского транспорта, являются удовлетворительными- с учетом того, что скорость движения в городе ограниченное (60 км/ч), а средний суточный пробег составляет 100 км.

Для использования электромобилей с аккумуляторными батареями требуются подзарядные станции.

Двигатели, которые работают на водороде

Исследование, проведенные в ИПМаш НАН Украины на протяжении ряда лет показывают, что экологически чистый двигатель на базе дизельного возможен при использовании в качестве топлива водорода с криогенной системой хранения, причем с необходимостью внутреннего смесеобразования при подаче водорода в конце такта сжатия. Токсичность отработанных газов такого двигателя оценивается только оксидами азота в 1,5 раза меньшими, чем базового дизельного двигателя. Замена дизельного топлива водородом сдерживается сложностями, которые возникают при организации высокоэффективного рабочего процесса и несовершенных систем сохранения водорода.

4. Экологические показатели двигателей. Средства и системы снижения токсичности двигателей.

Основные вредные вещества, которые выделяются при работе ДВС

Главным техногенным источником загрязнения атмосферы во всем мире является транспортные средства, причем более 80% основных выбросов в больших городах дает автомобильный транспорт. Например, в Украине взнос автотранспорта в общее загрязнение воздуха составляет для Киева до 78%, для Одессы - до 62%, для Харькова - до 68%. Автомобильные двигатели внутреннего сгорания загрязняют атмосферу вредными веществами, которые выбрасываются с выхлопными газами, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95...99% вредных выбросов приходится на выхлопные газы, которые представляют собою аэрозоль с составом, зависящим от режима работы двигателя и состава смеси.

Источниками выбросов вредных веществ является выхлопные, картерные газы и пары топлива.

В состав отработанных газов входят около 200 компонентов. Все эти вещества, подобные по характеру влияния на организм человека или близкие по химической структуре и свойствами, разделяют на группы.

Состав отработанных газов двигателя

1. N2,02, НгО, и С2 - нетоксичные вещества.

2. СО - окись углерода. Окись углерода получается в цилиндре двигателя в стадии холоднопламенного процесса (перед началом видимого горения). СО является промежуточным продуктом разложения альдегидов, Выделение СО сильно зависит от состава смеси. Дизели выделяют меньшее количество окиси углерода по сравнению с карбюраторными двигателями, однако при увеличении нагрузки концентрация СО все-таки возрастает.

3. Окислы азота NO_x, включающие окись N0 и двуокись NO2 азота. Окислы азота получаются в результате термической реакции окисления азота, который поступил в цилиндр с воздухом, под действием высокой температуры и давления.

4. Углеводороды C_nH_m: алканы, алкены, цикланы и ароматические углеводороды, в которые входит канцерогенное вещество - бенз(а)пирен. В двигателе бенз(а)пирен начинает получаться при температуре 400°С. Обедненность горючей смеси приводит к некоторому снижению выбросов углеводородов, однако при этом повышается количество окислов азота.

5. Альдегиды. Детонационное горение оказывает содействие образованию альдегидов и канцерогенных ароматических углеводородов.

6. Сажа. Выделение сажи характерно для дизельных двигателей. Вредность сажи состоит в том, что она способна адсорбировать канцерогенные вещества, которые находятся в отработанных газах. Кроме того, неприятное действие на человека оказывает дымность и запах отработанных газов с большим количеством сажи.

7. Антидетонационные добавки в топливе в виде тетраэтилсвинца приводят к выбросам соединений свинца.

8. И дизели, и бензиновые двигатели выбрасывают в атмосферу довольно большое количество диоксида серы SO2.

Обедненность горючей смеси приводит к некоторому снижению выбросов углеводородов, однако при этом повышается количество окислов азота. Детонационное горение оказывает содействие образованию альдегидов и канцерогенных ароматических углеводородов.

Дизели выделяют меньшее количество окиси углерода по сравнению с карбюраторными двигателями, однако при увеличении погрузки концентрация СО все-таки возрастает. Немного меньше у них и выбросов NO_x, и C_nH_m. В то же время в камерах сгорания происходит пиролиз топлива с образованием углерода в виде сажи. С увеличением нагрузки и обогащением смеси количество сажи в выхлопных газах возрастает. В процессе самовоспламенения образуются также альдегиды, которые выбрасываются с отработанными газами.

Нейтрализация выпускных газов

Снижения уровня выбросов токсичных веществ с выпускными газами двигателей можно достичь такими способами:

1. Правильной организацией рабочего процесса, в первую очередь, процессов смесеобразования и сгорания.

2. Оснащение двигателя системами нейтрализации выпускных газов.

3. Применением топлив, в продуктах сгорания которых находится минимальное количество токсичных веществ.

Способы влияния на рабочий процесс, которые применяются в данное время, приводят чаще всего к снижению мощности двигателей и увеличению расхода топлива.