Geum.ru

Реферат: Системы нейтрализации отработавших газов в выпускной системе ДВС 

                  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                    
                              
ВЫПОЛНИЛ: студент группы АТ-312
Литвинов Александр Владимирович
ПРОВЕРИЛ: Захаров Евгений Александрович
                                 ВОЛГОГРАД 2004                                 
                               СОДЕРЖАНИЕ:                               
     
Введение
3
1.
Способы нейтрализации   отработавших газов в выпускной сиснтеме
4
2.
Нейтрализация отработавших   газов в выпускной системе беннзиновых двигателей
4
Эволюция каталитических   нейтрализаторов4
Устройство и принцип действия   каталитических нейтрализанторов5
Разогрев каталитических   нейтрализаторов6
Обратная связь7
Кислородные датчики8
Условия нормальной работы   каталитических нейтрализаторов10
3.
Нейтрализация отработавших   газов в выпускной системе динзельных двигателей
11
Комплексная очистка отработавших   газов дизеля11
Сажевые фильтры11
Система DRNR (TOYOTA)12
Плазменный   нейтрализатор13
Обратная связь дизеля14
Система SCR (MERCEDESЦBENZ)15
Заключение
16

     Введение
Загрязнение воздуха вредными выбросами автомобилей в конце ХХ века стало
одной из глобальных экологических пронблем. Путь ее решения только один -
автомобиль должен стать экологически чистым. Важное место здесь принадлежит
системам нейнтрализации, способным в несколько раз снизить токсичность
выхлопных газов.
Всего в отработавших газах обнаружено около 280 компонентов. По своим
химическим свойствам, характеру воздействия на организм челонвека вещества,
содержащиеся в отработавших газах, подразделяются на несколько групп:
     
СОСТАВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
   БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДИЗЕЛЕЙ
Компоненты
   отработавших
   газов
Концентрация,   %
Бензиновый
   двигатель
Дизель
Азот74-7774-78
Кислород0,3-8,02,0-18
Водяной пар2,0-5,50,5-9,0
Оксиды углерода0,5-120,005-0,4
Оксиды азота0,01-0,80,004-0,6
Диоксид серы-0,002-0,02
Углеводороды0,2-3,00,01-0,3
Альдегиды0-0,20,001-0,009
Сажа, г/мз
0-0,040,01-1,1 и более

     
Таблица 1 Ц Состав отработавших газов   бензиновых и динзельных двигателей

1.нетоксичные: азот, кинслород, водород, водяные пары, а также диоксид углерода;
2.токсичные: оксид угленрода, оксиды азота, многочиснленная группа
углеводородов, альдегиды, сажа. Причем сажа сама по себе нетоксична, но она
адсорбирует на поверхности частиц канцерогенные полицикнлические углеводороды,
в том числе наиболее вредный и токнсичный бенз(а)пирен. При сгонрании сернистых
топлив образунются неорганические газы - диноксиды серы и сероводонрод.
Токсичные компоненты сонставляют 0,2Ц5% от объема отнработавших газов, в
зависимонсти от типа двигателя и режима его работы.
     
ЕВРОПЕЙСКИЕ И КАЛИФОРНИЙСКИЕ (LEV, ULEV, SULEV) СТАНДАРТЫ
Нормы
   токсичности
Бензиновый двигатель
Дизельный 
двигатель
CO
CH
NOx
CO
NOx
CH+NOx
Сажа
Евро III, с 2000 г.2,30,20,150,640,50,560,05
Евро IV, с 2005 г.1,00,10,080,50,250,300,025
LEV2,10,20,15----
ULEV1,00,020,03----
SULEV,   с 2004 г.0,620,0060,0125---0,006

     
Таблица 2 Ц Европейские и   американские нормы токсичности отнработавших газов

За долгое время существования проблемы автомобильных выбросов и загрязнения
ими атмосферного воздуха было разработано множество ментодов и способов,
позволяющих уменьшить количества выхлопов или снизить их токсичность. В
настоящее время разрабатываются и претвонряются в жизнь менронприятия по
снижению зангрязнения атмосферы вынбросами автомобильных двигателей,
включающие в себя:
1.усовершенствование конструкций двигателей и повышение качеств изгонтовления;
2.поиск новых видов топлива, применение разнличных присадок к нему;
3.создание энергосинловых установок для авнтомобилей, выбрасывающих меньшее
количество вреднных веществ;
4.разработка устройств, снижающих содержание вредных компоненнтов в
отработавших газах.
Практика показала, что при этом достичь уровня токсичности отнработавших
газов, требуемого законодательством развитых стран, первыми тремя способами
нельзя. Поэтому получила широкое распронстранение нейтрализация отработавших
газов в системе выпуска. В этом случае токсичные пары, вышедшие из цилиндров
двигателя, нейнтрализуются до выброса их в атмосферу.
     1. Способы нейтрализации отработавших газов в выпускной сиснтеме
Существует несколько способов нейтрализации отработавших газов в выпускной
системе автомобиля:
1.Окисление отработавших газов путем подачи к ним дополнительнного воздуха в
термических реакторах. Термические реакторы устаннавливают на многих
японских и американских двигателях. Термиченский реактор представляет собой
теплоизолированный объем со специнальной организацией течения отходящих газов,
устанавливаемый в вынпускной 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 этилированнный бензин. Повысить
температуру отработавших газов в реакторе можно, уменьшив теплопотери
применением проставок-экранов, теплонизоляцией корпуса реактора, использованием
тепла реакции окисленния, а также кратковременным уменьшением угла опережения
зажиганния. 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 применняются как
дополнительные устройства перед каталитическим нейтранлизатором.
2.Поглощение токсичных компонентов жидкостью в жидкостных нейнтрализаторах
. 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) Ц в настоящее время наинболее актуальный.
     2. Нейтрализации отработавших газов в выпускной сиснтеме бензиновых двигателей
Эволюция каталитических нейтрализаторов
В конце 60-х годов, когда мегаполисы Америки и Японии стали буквально
задыхаться от смога, инициативу взяли на себя правительнственные комиссии.
Именно законодательные акты об обязательном снижении уровня токсичных
выхлопов новых автомобилей вынудили пронмышленников усовершенствовать
двигатели и разрабатывать системы нейтрализации.
В 1970 году в Соединенных Штатах был принят закон, в соответнствии с которым
уровень токсичных выхлопов автомобилей 1975 мондельного года должен был быть в
среднем наполовину меньше, чем у машин 1960 года выпуска: СН Ч на 87%, СО Ч на
82% и NOх Ч 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 каталитинческие
нейтрализаторы отработавших газов Ч тогда еще двухкомпонентнные, так
называемого окислительного типа. Двухкомпонентными они нанзывались потому, что
могли нейтрализовать только два токсичных комнпонента Ч СО и СН. Окислительными
Ч потому, что происходившие реакнции 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 сердечнником центрального
электрода Ч это свело к минимуму пропуски зажингания 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 название "трехступенчатый"
нейтрализатор. На самом деле речь идет не о стунпенях, а о трех подавляемых
классах вредных веществ.
К 1990 году нейтрализатор переехал вплотную к выпускному колнлектору, чтобы
быстрее нагреваться до рабочих температур (300ºС) Ц тем самым уменьшить
вредные выбросы на стадии прогрева.
В 1995 году фирма ФЭмитекФ разработала технологию подогрева кантализатора
мощным электрическим сопротивлением. Основанная на этом принципе модель
катализатора Ф6СФ (или ФЭмикэтФ) была установлена на ФБМВ-Альпина В12Ф.
Ну и, наконец, в 2000 году появилась цеолитовая ловушка углевондородов (СН),
задерживающая их при пуске мотора и лишь после нангрева до 220