Степень токсичности составляющих ог

Наименование вредного вещества	Показатель относительной агрессивности
Окись углерода CO	1
Оксиды азота в пересчете на NO2	41,1
Пары предельных СnНm	3
Бенз[а]пирен	5105 (500.000)
Соединения свинца	3103 (3.000)
Сажа	200

Итак, те меры, которые снижают содержание в ОГ сравнительно малоопасных СО и СН, повышают выброс NO_х. Чтобы снизить их образование, применяют рециркуляцию – возвращают часть ОГ из выпускного коллектора во впускной. ОГ подогревают топливовоздушную смесь и улучшают парообразование, но оказываются значительно холоднее рабочих газов после вспышки, отбирают часть тепла и срезают пик температуры и давления. Это резко снижает содержание NO_х – на 35-40%, но несколько уменьшает мощность двигателя. Исследователи ХНАДУ отметили, однако, любопытное явление. Когда рециркулируемые ОГ начали подавать через гомогенизатор (чтобы он работал не только на холостом ходу, но и на всех режимах), мощность не только не снизилась, но даже повысилась на 0,5%!

В таблице упомянуты высокотоксичные соединения свинца. Они не являются результатом неполного сгорания. Тетраэтилсвинец добавляют в бензин для повышения противодетонационной стойкости. Раньше этилирование широко применяли во всем мире. Это крайне опасно. Когда в США использовали этилированный бензин, там провели обследование почвы, растительности и животных в полосе 50 м от шоссе. Оказалось, в дождевых червях столько свинца, что птица, склевавшая такого червяка, быстро умирает. Сейчас этилированный бензин запрещен в Украине, но залить его на АЗС могут без вашего ведома. Отличить без прибора нельзя.

Для уменьшения токсичности ОГ используют каталитические нейтрализаторы. Сейчас распространены нейтрализаторы трехкомпонентные окислительно-восстановительные. В восстановительном контуре в присутствии родия идет разложение оксидов азота на N₂ и O₂, в окислительном – дожигание несгоревших СН и СО (до СO₂) с использованием выделенного ранее кислорода. В близком будущем ожидать широкого их использования в Украине не приходится: они очень дороги (1000 $), так как используют в качестве катализаторов платину, палладий, родий (цены в августе 2011/2010), $ за тройскую унцию, т.е. 31,1 г: золото – 1852/238, платина – 1870/1537, палладий – 747/507, родий – 1775/2200; серебро – 43 (19)$. Содержание в руде – 10...20 г/т. Проблеме платины для нейтрализаторов посвящен отличный роман-боевик Фредерика Форсайта «Псы войны»). Кроме того, нейтрализатор – устройство пассивное, он не уменьшает образование вредных веществ, а только их ликвидирует – и при том несколько снижает мощность двигателя. Привлекательнее устройства, активно управляющие расходом топлива и образованием токсичных веществ. Некоторые уже широко используются на серийных автомобилях (системы рециркуляции ОГ; экономайзеры принудительного холостого хода с электромагнитным клапаном для перекрытия подачи топлива; системы впрыска топлива с электронным управлением; закрытые системы вентиляции картера с отводом газов из картера во впускной тракт). На машинах старых моделей выгодно применять ультразвуковой гомогенизатор в сочетании с рециркуляцией ОГ: образование СО и СН сводится к нулю, содержание оксидов азота снижается на 25-40% (при стоимости комплекта 10-15 $). Одновременно экономится 5-8% топлива.

Выбор режимов движения. При движении автомобиля часто меняются скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя. Удельная токсичность ОГ с увеличением нагрузки на двигатель снижается, достигая минимума при 80%-ной нагрузке для бензиновых двигателей, 60-70%-ной – для дизелей (это области оптимальных значений ). Наиболее благоприятно движение с постоянной скоростью. Но в большом городе у легкового автомобиля двигатель работает на холостом ходу 20-22% времени, с ускорением – 20-25%, с замедлением – 22-25%, а на постоянной скорости – лишь 27-37%. При торможении двигателем (без отключения подачи топлива), а это бывает 16-18% времени, смесь резко обогащается, растет содержание СО и СН. Вреднее всего работа на максимальной скорости с полной нагрузкой – при этом в атмосферу попадает в 8-10 раз больше продуктов сгорания, т. е. резко возрастает абсолютное количество вредных выбросов.

Значит, стабильные режимы движения способствуют экономии топлива и уменьшению выбросов. Здесь огромную роль могут сыграть мероприятия по организации дорожного движения ("зеленая волна", развязки в разных уровнях, подземные пешеходные переходы, улицы с односторонним движением и окружные дороги). Нужно лучше обучать водителей, прививать им навыки плавной езды, без резких разгонов и торможений, делая упор при объяснениях на экономии горючего, которое они покупают за свои деньги.

Итак, главный вывод: для уменьшения общей загазованности и выброса ВВ необходимо снижать расход топлива. Поддерживать исправное техническое состояние подвижного состава и, в первую очередь, двигателей.

Расчет выброса ВВ (в г/км) по методике Говорущенко Н.Я.:

где M_BB – молекулярная масса вредного вещества; для СО M_BB = 12+16=28, NO – 30, NO₂ – 46, сажа C – 14, углеводороды для бензиновых двигателей (расчет по гексану C₆H₁₄) – 86, для дизельных двигателей (расчет по нонану C₉H₂₀) – 128; X_BB – содержание вредного вещества, объемных %; _Т – плотность топлива, кг/л; Q – расход топлива, л/100 км;  – коэффициент избытка воздуха.

Содержание вредного вещества X_BB можно оценить в зависимости от процента использования мощности N₁ по общей формуле

A₂, B₂ и C₂ для основных ВВ – см. таблицу 10.

Значения коэффициента избытка воздуха  также можно оценить в зависимости от N₁ по следующим формулам:

– для карбюраторного двигателя

– для дизельного двигателя

Таблица 10