Публичная статья
604
Создано 24 июня 2014 годаДвижение за чистоту окружающей среды набирает обороты год от года. Автомобили, как самый популярный вид транспорта, обеспечивает весьма внушительное количество выбросов в окружающую среду. В последнее время все чаще говорят о гибридных двигателях, которые должны стать спасением для нашей планеты, но так ли это, мы рассмотрим в этой статье.
Перспективными для экологической безопасности нашей планеты становятся сегодня гибридные технологии в автомобилестроении. Суть гибридного принципа заключается в том, что двигатель, работающий на обычном топливе, приводит в движение электрогенератор, и через систему управления нужное количество электроэнергии передаётся на электродвигатели, приводя в движение транспортное средство. Это похоже на электростанцию на электромобиле, вырабатывающую энергию для собственного движения. Суть схемы работы современного гибридного автомобиля значительно модифицирована, в первую очередь, добавлением эффективной аккумуляторной батареи, которая характеризуется большой ёмкостью и легкостью. Гибридные автомобили значительную часть времени во время движения работают в электрическом режиме, а это значит, что радикальным образом уменьшается выброс СО в атмосферу.
Автомобили-гибриды, использующие для движения, как горючее, так и аккумулированное при движении электричество. Модель Chevrolet Tahoe Hybrid на одном литре топлива может проехать 8,4 км. В год владелец такого авто «сожжёт» около 2700 литров топлива, и выпустит в атмосферу 9,2 тонны CO2. Многие автомобили с обычным типом двигателем куда более экологичнее.«Ультра-современный» Lexus RX 400h hybrid на 1 литре бензина может проехать 10,6 километров. В год при умеренной эксплуатации владелец этого авто «избавит мир» от 2067 литров углеводородного сырья, выпустив при этом в атмосферу 7.3 тонны CO2. Этот автомобиль несколько «экологичнее» вышеописанной модели Шевроле. А теперь для сравнения возьмём Honda Civic в стандартной комплектации с обычным двигателем внутреннего сгорания. Владелец этого авто на одном литре проедет около 12,2 километров, а за год израсходует около 1876 литров бензина и выпустит в атмосферу Земли 6,3 тонны CO2. То есть Хонда Civic куда экологичнее ряда дорогостоящих автомобилей-гибридов.
Электро-автомобили. Сначала рассмотрим показатели расхода топлива автомобиля с «традиционным» типом двигателя, например Toyota Corolla. Тойота Королла на 1 литре бензина она проедет около 13 километров. Расход топлива Короллы приблизительно 7,7 литров бензина на 100 километров, за это время двигатель автомобиля выпустит в атмосферу около 25 кг CO2.Теперь о «будущем» уже переходящим в настоящее. Скоро на американских дорогах появится электромобиль Tesla Roadster, который разгоняется с 0 до 60 км/ч за пять секунд, и будет расходовать около 20 киловатт электроэнергии на каждые 100 км дороги, при производстве такого количества электроэнергии электростанции будут выбрасывать в атмосферу около 20 кг СО2, что сопоставимо с выбросами традиционного автомобильного двигателя внутреннего сгорания. А если учитывать побочные продукты, образующиеся при сгорании мазута и угля на электростанциях, то электромобили значительно «грязнее» их бензиновых собратьев.Массовое производство электромобилей будет иметь смысл, если большая часть электростанций начнёт производить электричество с помощью солнечных батарей и «ветряков».
Смарт-кары. Расход топлива у этих микро-автомобилей почти такой же, как и у автомобилей-гибридов. Причём по комфортабельности, универсальности и вместимости автомобили-малышки значительно уступают гибридам. На одном литре топлива по городу автомобиль проедет 13,9 км, а по трассе - 17,3 км. Стоимость этих автомобильчиков ниже, чем у «полноценных» автомобилей, а значит, они доступны более широким слоям населения, что может свести «экологический эффект» к нулю.
Таким образом, когда рассматриваете возможность покупки гибридного или электрического двигателя, обращайте внимание на каждую конкретную модель - экологический эффект есть во всех этих моделях, но он сильно разнится от одного поколения автомобилей к другому.
helperia.ru
Тамбовское областное государственное автономное образовательное профессиональное учреждение
«Промышленно-технологический колледж»
Исследовательская работа
На тему:
Экологические аспекты автомобильных двигателей
Работу выполнил обучающийся
Группы 1.1 Черных Максим
Руководитель
мастер п/о:
Мелехов Дмитрий
Николаевич
Цель работы: сравнивать между собой различные виды двигателей
Обоснование проекта:
Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. тонн нефтяного топлива.
Коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. То есть всего менее четверти топлива тратится на движение автомобиля, остальные три четверти сгорает впустую.
Двигатель — устройство, преобразующее энергию (например, сгорания топлива) в механическую работу.
Некоторые любопытные данные про автомобили
К концу 2009 года во всем мире будет насчитываться в общей сложности 1 млрд. автомобилей. (Например, в 2007 году в мире насчитывалось 942 млн. транспортных средств.)
Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. тонн нефтяного топлива.
Коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. То есть всего менее четверти топлива тратится на движение автомобиля, остальные три четверти сгорает впустую.
Основные проблемы
Ограниченность основных ресурсов (нефти) на планете.
Загрязнение окружающей среды (автомобилями, заводами при переработки нефти, при добыче нефти).
Неэффективное использование нефтяного топлива (низкий КПД).
Цель автомобилестроителей
Создание экологически чистого двигателя, потребляющего в виде топлива возобновляемые природные ресурсы.
Двигатель должен быть компактным, мощным, простым в производстве и эксплуатации и иметь высокий КПД.
Пути поиска решения проблемы
Усовершенствование существующих бензиновых или дизельных двигателей, путем очищения выхлопа двигателей, использование новых композитных материалов для двигателей и автомобилей, использование каталитических нейтрализаторов, использование добавок для топлива понижающих выхлоп вредных веществ и повышающий теплоотдачу топлива.
Изобретение принципиально новых видов топлива и двигателей.
Бензиновые автомобильные двигатели
Изобретателями бензинового двигателя официально признаны только два немецких конструктора: Готлиб Даймлер, построивший в 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем, и Карл Бенц, построивший в 1886г. трехколесный бензиновый автомобиль.
Основной принцип работы бензинового двигателя – горение бензина в камере сгорания двигателя путем его поджога искрой от электрического источника.
Топливо – бензин. Производится из нефти. В конце 19 века в основном получался как побочный продукт осветительного керосина
В большинстве случаев бензиновые двигатели являются четырехтактными, рабочий цикл которых состоит из четырех тактов:
впуска;
сжатия;
рабочего хода;
выпуска
Более подробно о каждом из 4-х тактов.
Впуск
Поршневое движение начинается с одной точки (нижней или верхней), при этом открывается клапан впуска и происходит подача топлива в камеру сгорания. После того как поршень останавливается в противоположной крайней точке, все впускные клапаны закрываются.
Сжатие
На данном такте поршень возвращается на исходную точку, сжимая поступившую топливную смесь, увеличивая ее температуру нагрева. После того как поршень достигает крайней точки, происходит воспламенение сжатой топливной смеси свечой зажигания.
Рабочий ход
При сгорании топливная смесь образует газы, при расширении которых происходит выталкивание поршня. Все клапаны во время рабочего хода остаются полностью закрытыми.
Выпуск
В то время как коленвал продолжает осуществлять вращательные движения, поршень движется в верхнюю крайнюю точку. Вместе с ним открывается клапан выпуска, при котором поршень выталкивает газы в газораспределительную систему. После завершения такта все выпускные клапаны закрываются.
Весь рабочий процесс носит цикличный характер, поэтому после завершения одного такта, начинается следующий такт.
Основные преимущества и недостатки бензиновых двигателей
- очень низкий КПД
- сложность конструкции
- большое потребление топлива и, как следствие, загрязнение окружающей среды
- низкий уровень шума и вибраций;- большая мощность;
- большая распространенность в мире
Дизельный двигатель
В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893 года.
Основной принцип работы дизельного двигателя – сильное сжатие топлива и его последующее самовозгорание.
Топливо – дизель, получаемое также из нефти.
Основные преимущества и недостатки дизельных двигателей
- больший шум и вибрация
- плохой пуск на морозе
- большая масса- требует более частого обслуживания
-экономичность, расход топлива при том же объеме и мощности меньше на 15-25%; - меньшая стоимость топлива;- хорошая тяга на низких оборотах, дизельный двигатель удобен для джипов и грузовиков особенно на бездорожье;- простота двигателя - отсутствие свечей зажигания, проводов.
Вывод
Основной недостаток бензиновых и дизельных двигателей – использование нефтепродуктов в качестве топлива и, как следствие, большой вред для окружающей среды.
Новые виды двигателей
Газовый двигатель Гибридный двигатель
Двигатель на биотопливе Двигатель на метаноле
Двигатели работающие на природном газе
Преимущества: газ дешевле дизельного топлива и бензина, запасов газа на планете больше, чем запасов нефти, газ более экологичен (не содержит в выхлопе свинца и серы, практически полностью сгорает в двигателе)
Недостатки: требуется внимательное отношение к газобаллонной аппаратуре из-за возможности утечки и последующего взрыва
Гибридный двигатель
Комбинация дизельного или бензинового двигателя с электродвигателями, то есть в автомобиле одновременно установлены один двигатель внутреннего сгорания и один или несколько электрических двигателей.
Компьютерная система следит за включением и выключением всех двигателей для оптимальной работы автомобиля, при торможении происходит зарядка батарей электродвигателя.
Преимущества: высокий КПД, экономия топлива.
Недостатки: сложность двигателя и его дороговизна.
Биотопливные двигатели
Биотопливные двигатели – это те же бензиновые или дизельные двигатели, в качестве топлива используется 10-20% добавки биоэтанола (биоэтанол получается из отходов лесопереработки или растениеводства) и биодизельное топливо, (дизельное топливо смешанное с растительными маслами и продуктами их переработки) Преимущества: экономия нефтепродуктов, экологичность
Метанол
Метанол - древесный спирт, очень перспективный вид топлива. Почему? Во первых потому что лес является возобновляемым природным ресурсом и во-вторых метанол сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду, а диоксида углерода в выхлопе более чем в 5 раз меньше по сравнению с бензиновыми двигателями.
Преимущества: экологичность (в выхлопах нет твердых веществ и сажи), экономичность, лучше характеристики мощности и КПД, двигатели более компактные и легкие.
Недостаток: дороговизна топлива.
Водородные двигатели
Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности – охрана окружающей среды от загрязнения – будет практически решена. Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания; хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания .
Недостатки: взрывоопасность , дороговизна и емкость баков для его хранения.
Выводы
Человечество вплотную подошло к решению задачи экологичного, экономичного и не потребляющего нефтепродукты двигателя с высоким КПД. И в ближайшие годы стоит ожидать появление мощных автомобилей работающих на альтернативном и безопасном для природы и человека топливе.
videouroki.net
Тот, кто бывал в крупных городах Западной Европы, замечал, что, несмотря на обилие автомашин на улицах, дышится там значительно легче, чем в Москве или Петербурге. Причин тому множество, но одна из самых главных – это загазованность наших городов. А ведь мы дышим этим воздухом, и продолжительность жизни россиян гораздо ниже, чем в среднем в Европе или Японии.
Страны Евросоюза, заботясь о здоровье своих граждан, в 1993 г. разработали и ввели стандарты Euro, ограничивающие токсичность отработавших газов (ОГ) выпускаемых автомобилей. Эти нормы все более ужесточаются. Выполнить Euro 2 стало возможно только путем применения каталитических нейтрализаторов, очищающих ОГ в системе выпуска. В 2000 г. в Евросоюзе были приняты Euro 3, и объем вредных выбросов сократился наполовину по сравнению с Euro 1. Сейчас в Евросоюзе уже действуют нормы Euro 4, которые в два раза жестче Euro 3. На подходе Euro 5.
Россия идет по пути Европы, но с отставанием лет на восемь: только в 2005 г. приняты нормы Euro 1, сейчас действуют нормы Euro 3, а многие деятели российского автопрома пока сопротивляются введению Euro 4, как в свое время противились введению Euro 2 и 3. Серьезные исследовательские работы в этом направлении ведутся, хотя возникает много проблем, и самая главная – это качество топлива, которое гораздо ниже, чем в Европе. Пока в России решен вопрос только со свинцовыми присадками к бензину – их применение запрещено, за этим следят, и, по крайней мере официально, этилированного бензина в России больше нет.
Еще одна серьезнейшая проблема – отсутствие оборудования для проведения анализа ОГ и разработки нейтрализаторов. Современных газоанализаторов мало – они есть на Дмитровском полигоне, на КамАЗе, Ярославском моторном заводе «Автодизель». Эти предприятия способны проводить исследования по нормам Euro 4. У всех остальных компаний оборудование устарело.
Если токсичность отработавших газов по Euro 2 и Euro 3 можно обеспечить только совершенствуя конструкции и регулировки двигателя, то для Euro 4 нужно уже применять обработку ОГ в системе выпуска: нейтрализацию с впрыском мочевины или сажевые фильтры. Euro 5 предполагает комплексное использование и того, и другого способа очистки ОГ. Ярославский «Автодизель» пытается обеспечить Euro 4 только подбором регулировок своих двигателей и рециркуляцией ОГ (технология EGR) и на это уже затратил года два. В мире есть примеры успешной работы в этом направлении – взять хотя бы чешскую Tatra. Ярославцы отдают предпочтение использованию сажевого фильтра. КАМАЗ выбрал технологию с впрыском раствора мочевины (SCR).
«Пока у нас полностью ни систему SCR, ни систему EGR никто изготовить не может. Сейчас государство выделяет деньги для разработки этих российских систем, и заводы добавляют свои, но пока безрезультатно, – говорит Г.Г. Надарейшвили. – На первом этапе совместно с КАМАЗом мы занимались SCR, сейчас такая же работа проводится с Челябинским тракторным заводом. Для «Автодизеля» мы готовили систему с использованием сажевых фильтров, у нас большие наработки в этой сфере. По моему мнению, использование сажевых фильтров очень перспективно. КАМАЗ достиг Euro 4, потому что некоторые его машины идут на экспорт. УралАЗ и другие заводы меньше озадачены этими проблемами, поскольку не экспортируют продукцию в страны, где действуют Euro 4. В общем, можно констатировать, что постепенно все наши заводы начинают думать над этой проблемой – у них нет другого выбора. Давление оказывают не только нормы токсичности, но и конкуренция среди производителей».
В России пока работают над введением Euro 4 для автотранспортных средств, в Европе же с 1999 г. параллельно вводили нормы Stage I, II и III для внедорожной техники. У нас выпускают машины, соответствующие нормам Stage (или Tier – нормам США, гармонизированным со Stage) только для экспорта. Внедрение норм Stage/ Tier на российской территории практически пока невозможно опять же из-за отсутствия дизельного топлива нужного качества. Причем положение с его качеством в России еще хуже, пожалуй, чем с бензином.
«В России инициатива введения норм Stage исходит скорее от производителей, чем от государства. На данном этапе над этой проблемой работает только Челябинский тракторный завод. Министерство промышленности в курсе, и есть надежда, что скоро этой проблемой заинтересуется государство», – сказал Г.Г. Надарейшвили.
С того времени, как были разработаны первые нейтрализаторы, их качество постоянно улучшали, но принципиальная конструкция в основном не менялась. Нейтрализаторы выглядят как корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе – блок с порами, покрытыми особым веществом – катализатором, который сам не вступает в химические реакции, но способствует реакции, в результате которой вредные соединения, содержащиеся в отработавших газах, превращаются в нейтральные соединения. Содержание серы в российской нефти значительно выше, чем, например, в добываемой на Ближнем Востоке, и это серьезная проблема. Существует множество катализаторов – медь, хром, никель, палладий, родий. Самой стойкой к воздействию сернистых соединений, которые образуются при сгорании содержащейся в бензине серы, оказалась платина. Ею и покрывают поверхности пор блоков нейтрализаторов. Блоки (или носители) нейтрализаторов изготавливают из керамических материалов или металла. Каждый из этих материалов имеет определенные достоинства и недостатки. В зависимости от назначения производители выбирают тот или другой вариант.
Металлические носители – это съемные сетки. Такой нейтрализатор легко разобрать и промыть, очистив от сажи, которая засоряет нейтрализатор и снижает его эффективность. На небольшие автомобили оптимально ставить именно такие нейтрализаторы. На тяжелых автомобилях с двигателями большого объема лучше применять нейтрализатор с керамическими блоками, который очищается путем периодической регенерации (выжигания сажи) или попросту его заменяют новым.
В России нейтрализаторы появились не сразу, сначала это были каталитические нейтрализаторы для бензиновых двигателей, просто окислительные элементы. В настоящее время ряд фирм работает над созданием отечественных нейтрализаторов. Так сложилось исторически, что до недавнего времени в России, например на УАЗе и на ГАЗе, использовались только металлические нейтрализаторы. В остальном мире ситуация обратная: там почти все компании отказались от нейтрализаторов с металлическими блоками. Керамические нейтрализаторы приблизительно на 30% дешевле. Недостаток керамики – хрупкость. При ударе блоки легко ломаются, но эту проблему научились решать: корпус нейтрализатора защищают эластичными прокладками, демпфирующими удары. Еще одним недостатком керамики является меньшая скорость прогрева, а ведь пока нейтрализатор не достигнет температуры хотя бы 300 °С, реакция нейтрализации не идет. Однако и эту проблему эффективно решают, устанавливая нейтрализатор близко к двигателю или путем впрыска небольших порций топлива в систему выпуска. Сгорая, топливо быстро разогревает керамический блок.
Как правило, отечественные компании используют импортные носители нескольких известных в мире фирм – незачем «изобретать велосипед», если «там» все технологии отработаны и постоянно совершенствуются. Наши компании разрабатывают корпус, осуществляют компоновку агрегатов на конкретные автомобили, контролируют акустические характеристики изделий.
Надо отметить, что установка нейтрализатора существенно удорожает автомобиль. Если установка простейшего нейтрализатора на «ГАЗель» стоит 3…4 тыс. руб., то оборудование КамАЗа системой нейтрализации для выполнения норм Euro 4 – порядка 2000 евро.
Хочется закончить статью словами Г.Г. Надарейшвили: «Ну что же, все постепенно. Когда у нас внедрят передовые экологические нормы для автомобилей и спецтехники, мы с вами начнем ходить по чистому снежку, дышать озоном и жить до ста лет. А пока терпите!»
os1.ru
Влияние тепловых двигателей
Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.
Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца.
Выбросы вредных веществ в атмосферу - не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту». В результате описанных процессов средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.
Серьезная проблема, стоящая перед человечеством — это «экологический кризис». Огромные масштабы преобразования энергии уже начали оказывать «планетарное» воздействие на климат Земли и состав атмосферы.
Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества оксида углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.
Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса.
Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.
Тепловые машины широко используют на производстве и в быту. По железнодорожным магистралям водят составы мощные тепловозы, по водным путям – теплоходы. Миллионы автомобилей с двигателями внутреннего сгорания перевозят грузы и пассажиров. Поршневыми, турбовинтовыми и турбореактивными двигателями снабжены самолеты и вертолеты. С помощью ракетных двигателей осуществляются запуски искусственных спутников, космических кораблей и станций. Двигатели внутреннего сгорания являются основой механизации производственных процессов в сельском хозяйстве. Их устанавливают на тракторах, комбайнах, самоходных шасси, насосных станциях.
fizikahelp.ru
53335531463039513235404944384142294843374734365045565452
XСкопируйте код и вставьте его на свой сайт.
Экологические аспекты автомобильных двигателей
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд Экологические аспекты автомобильных двигателей Двигатель — устройство, преобразующее энергию (например, сгорания топлива) в механическую работу.
2 слайд Некоторые любопытные данные про автомобили К концу 2009 года во всем мире будет насчитываться в общей сложности 1 млрд. автомобилей. (Например, в 2007 году в мире насчитывалось 942 млн. транспортных средств.) Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. тонн нефтяного топлива. Коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. То есть всего менее четверти топлива тратится на движение автомобиля, остальные три четверти сгорает впустую.
3 слайд Основные проблемы Ограниченность основных ресурсов (нефти) на планете. Загрязнение окружающей среды (автомобилями, заводами при переработки нефти, при добыче нефти). Неэффективное использование нефтяного топлива (низкий КПД).
4 слайд Цель автомобилестроителей Создание экологически чистого двигателя, потребляющего в виде топлива возобновляемые природные ресурсы. Двигатель должен быть компактным, мощным, простым в производстве и эксплуатации и иметь высокий КПД.
5 слайд Пути поиска решения проблемы Усовершенствование существующих бензиновых или дизельных двигателей, путем очищения выхлопа двигателей, использование новых композитных материалов для двигателей и автомобилей, использование каталитических нейтрализаторов, использование добавок для топлива понижающих выхлоп вредных веществ и повышающий теплоотдачу топлива. Изобретение принципиально новых видов топлива и двигателей.
6 слайд Бензиновые автомобильные двигатели Изобретателями бензинового двигателя официально признаны только два немецких конструктора: Готлиб Даймлер, построивший в 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем, и Карл Бенц, построивший в 1886г. трехколесный бензиновый автомобиль. Основной принцип работы бензинового двигателя – горение бензина в камере сгорания двигателя путем его поджога искрой от электрического источника. Топливо – бензин. Производится из нефти. В конце 19 века в основном получался как побочный продукт осветительного керосина.
7 слайд Принцип работы бензинового ДВС
8 слайд Основные преимущества и недостатки бензиновых двигателей Недостатки: - очень низкий КПД - сложность конструкции - большое потребление топлива и, как следствие, загрязнение окружающей среды Преимущества: - низкий уровень шума и вибраций; - большая мощность; - большая распространенность в мире
9 слайд Дизельный двигатель В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1893 года. Основной принцип работы дизельного двигателя – сильное сжатие топлива и его последующее самовозгорание. Топливо – дизель, получаемое также из нефти.
10 слайд Основные преимущества и недостатки дизельных двигателей Недостатки: - больший шум и вибрация - плохой пуск на морозе - большая масса - требует более частого обслуживания Преимущества: -экономичность, расход топлива при том же объеме и мощности меньше на 15-25%; - меньшая стоимость топлива; - хорошая тяга на низких оборотах, дизельный двигатель удобен для джипов и грузовиков особенно на бездорожье; - простота двигателя - отсутствие свечей зажигания, проводов.
11 слайд Вывод Основной недостаток бензиновых и дизельных двигателей – использование нефтепродуктов в качестве топлива и, как следствие, большой вред для окружающей среды .
12 слайд Новые виды двигателей Газовый двигатель Гибридный двигатель (автомобиль) Двигатель, работающий на биотопливе Двигатель, работающий на метаноле Водородный двигатель
13 слайд Двигатели работающие на природном газе Это фактически бензиновый двигатель, только вместо топлива используется природный газ. Преимущества: газ дешевле дизельного топлива и бензина, запасов газа на планете больше, чем запасов нефти, газ более экологичен (не содержит в выхлопе свинца и серы, практически полностью сгорает в двигателе) Недостатки: требуется внимательное отношение к газобаллонной аппаратуре из-за возможности утечки и последующего взрыва
14 слайд Гибридный двигатель Комбинация дизельного или бензинового двигателя с электродвигателями, то есть в автомобиле одновременно установлены один двигатель внутреннего сгорания и один или несколько электрических двигателей. Компьютерная система следит за включением и выключением всех двигателей для оптимальной работы автомобиля, при торможении происходит зарядка батарей электродвигателя. Преимущества: высокий КПД, экономия топлива. Недостатки: сложность двигателя и его дороговизна.
15 слайд Биотопливные двигатели Биотопливные двигатели – это те же бензиновые или дизельные двигатели, в качестве топлива используется 10-20% добавки биоэтанола (биоэтанол получается из отходов лесопереработки или растениеводства) и биодизельное топливо, (дизельное топливо смешанное с растительными маслами и продуктами их переработки) Преимущества: экономия нефтепродуктов, экологичность.
16 слайд Метанол Метанол - древесный спирт, очень перспективный вид топлива. Почему? Во первых потому что лес является возобновляемым природным ресурсом и во-вторых метанол сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду, а диоксида углерода в выхлопе более чем в 5 раз меньше по сравнению с бензиновыми двигателями. Преимущества: экологичность (в выхлопах нет твердых веществ и сажи), экономичность, лучше характеристики мощности и КПД, двигатели более компактные и легкие. Недостаток: дороговизна топлива.
17 слайд Водородные двигатели Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности – охрана окружающей среды от загрязнения – будет практически решена. Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания; хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания . Недостатки: взрывоопасность , дороговизна и емкость баков для его хранения.
18 слайд Выводы Человечество вплотную подошло к решению задачи экологичного, экономичного и не потребляющего нефтепродукты двигателя с высоким КПД. И в ближайшие годы стоит ожидать появление мощных автомобилей работающих на альтернативном и безопасном для природы и человека топливе.
Чтобы скачать материал, введите свой email, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку
Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас email-рассылку
Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз "Скачать материал".
7301784683208471952097471028110855
331723320833259334253346233510335213357533577336223385134132
У вас есть презентация, загружайте:
Для того чтобы загрузить презентацию на сайт, необходимо зарегистрироваться.
uslide.ru
| Главная
Принцип работы АГТС "SAGA-6" и "SAGA-7" Виды газообразноготоплива Окупаемость Экологические характеристики Подробно о ГБО Советы по выбору Меры предосторожности Достоинства и недостатки |
Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% "летит на ветер". К тому же камера сгорания автомобильного двигателя-это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже не винный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые оксиды азота. Основными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, в отработанных газах двигателей с воспламенением от искры являются: оксид углерода, оксиды азота и углеводороды. Особое место занимают канцерогенные вещества, основным представителем которых в отработанных газах является бенз(а)пирен. Токсичность отработавших газов автомобилей бензиновыми двигателями при работе на сжиженном нефтяном газе Уровень СО в отработавших газах у газобаллонных автомобилей ниже, чем у имеющих бензиновый двигатель (рис. 1). Чтобы автомобиль с полным основанием можно было назвать экологически чистым, должно быть экологически чистым топливо. И газ отвечает этому требованию. Применение газа заметно снижает по сравнению с бензином суммарную токсичность отработавших газов. Более чем втрое уменьшается количество токсичной окиси углерода СО (угарный газ), в 1,6 раза - содержание канцерогенных углеводородов СН, состоящих из частиц несгоревшего топлива. Концентрация окиси азота NO и двуокиси NO2 образующихся в процессе горения смеси кислорода и азота (безвредный азот, попадая в камеру сгорания из атмосферы, превращается в ядовитое соединение - оксиды азота), при работе двигателя на газе снижается в 1,2 раза. Соединения же свинца и различные ароматические полимеры,содержащиеся в бензине и также являющиеся опасными канцерогенами, в газовом топливе совершенно отсутствуют. Дымность выхлопа при работе на газовом топливе втрое ниже, чем при работе на бензине. Согласно ГОСТ 17.2.2.03-87 предельно допустимая концентрация СО и СН в отработавших газах автомобилей с карбюраторными четырехцилиндровыми двигателями и установленными на них системами газовой аппаратуры для пользования газовым топливом не должна превышать значений, указанных ниже.
Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина - вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше. Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца. В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) - токсичное для человека вещество. И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов.Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества - этил и этилен, а газовый двигатель - метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен. Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам, которые на химическом уровне разрушают детали камеры сгорания, каталитический нейтрализатор и лямбда зонд. Вверх |
permgas.narod.ru
Содержание:
На сегодняшний день одной из актуальных экологических проблем является проблема автотранспорта, т. к. двигатели внутреннего сгорания, работающие на продуктах нефтепереработки, оказывают наибольшее антропогенное воздействие на окружающую среду. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается 250 млн. т. мелкодисперсных аэрозолей. Сейчас в биосфере содержится около 3 млн. химических соединений, никогда ранее не встречавшихся в природе.
Проблема экологической безопасности при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания требует разработки экологически чистых моторных топлив.
Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания являются источником таких органических токсикантов, как фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, хризен, дибензпирилен и др., обладающие сильной канцерогенной активностью, а так же раздражающие кожу и слизистые оболочки дыхательных путей.
Анализ механизмов химических реакций проходящих внутри двигателя при сгорании топлива показал, что основной причиной образования органических токсикантов является неполное сгорание топлива:
Наибольшую опасность представляет бензин каталитического риформинга, по причине высокой непредельности входящих в его состав углеводородов и высокого содержания ароматических углеводородов.
Меньшую опасность представляет бензин каталитического крекинга, хотя и имеющий меньшую теплоту сгорания.
Уменьшить выбросы органических токсикантов, образующихся при сгорании углеводородного топлива, можно несколькими способами:
Получение дизельных топлив, соответствующих современным требованиям, возможно путем повышения качества нефтепереработки и введения пакета присадок различного назначения.
Основными достоинствами дизельных двигателей по сравнению с другими двигателями внутреннего сгорания являются экономичность и сравнительная дешевизна топлива, поэтому их применение постоянно расширяется. Растущая во всем мире, в том числе и в России, дизелизация легкового и грузового автотранспорта требует неотложного решения вопросов повышения качества топлив, поскольку выхлопные газы ДВС стали основным источником загрязнения атмосферного воздуха.
Правительствами индустриально развитых стран и рядом международных организаций были проведены фундаментальные исследования по выяснению влияния наиболее значимых факторов качества дизельных топлив (ДТ) на эксплуатационные характеристики двигателей и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания. Эти работы завершились принятием новых стандартов на дизельное топливо. В частности, Всемирной топливной хартией и европейским стандартом EN 590, которые в отличие от действующего российского ГОСТа 305-82 жестко ограничивают содержание в топливе серы, ароматических и полиароматических углеводородов, вводится новый показатель "смазывающая способность топлива" и устанавливается значительно более высокий уровень цетанового числа.
Автомобили - главная причина появления смога в крупных городах. Доля выхлопных газов достигает 4/5 от общего объема вредных выбросов в атмосферу.
ГОСТ 305-82 перестал отвечать современным требованиям по перечисленным выше показателям, что уже сказывается на состоянии воздушного бассейна и здоровье россиян. Назрела необходимость принятия нового, обязательного для исполнения, российского стандарта, может быть, даже более жесткого, чем европейский. Такое развитие событий представляется неизбежным. Хотя производство нового топлива требует значительных усилий от нефтепереработчиков, это позволит в значительной степени решить проблемы экологической безопасности и качественной эксплуатации дизельных двигателей.
Если сегодня основная масса отечественных ДТ, по сути, представляет собой гидроочищенный до содержания серы 0,2% продукт атмосферной перегонки нефти, то получение современных экологически чистых ДТ представляет технологически более сложную задачу, причем достижение таких показателей как цетановое число, смазывающая способность, температура застывания на сегодняшний день невозможно без введения соответствующих присадок.
Одним из основных показателей качества ДТ является цетановое число (ЦЧ), которое служит критерием самовоспламеняемости топлива, определяет долговечность и КПД двигателя, полноту сгорания топлива и, во многом, дымность и состав отработанных газов.
Борьба за снижение выбросов автотранспортом наиболее опасного загрязнителя - сернистых газов привела к появлению на рынке глубоко гидроочищенных малосернистых ДТ. Однако на практике оказалось, что их применение быстро выводит из строя дизельную топливную аппаратуру (топливные насосы, форсунки), т.к. с уменьшением содержания серы ниже 0,1% в результате гидроочистки резко падают смазывающие свойства топлива, обусловленные имеющимися в нем естественными гетероатомными органическими соединениями. На практике смазывающую способность ДТ определяют по диаметру пятна износа на специальной шариковой машине трения или в результате стендовых испытаний на натурных узлах или непосредственно на двигателях. Она, кстати, заметно ухудшается при введении в ДТ некоторых цетаноповышающих и депрессорных присадок из-за особенностей их химического строения.
Улучшение экологических характеристик ДТ возможно также с помощью антидымных присадок, которые снижают количество одного из самых токсичных компонентов отработанных газов дизельных двигателей - сажи с адсорбированными на ней канцерогенными полиароматическими соединениями. Эффективность антидымных присадок зависит от типа двигателя и режима его работы. Отечественный ассортимент антидымных присадок представлен в основном растворимыми в топливе соединениями бария: ИХП-702, ИХП-706, ЭФАП-Б, ЭКО-1. Их применяют в концентрации 0,05-0,2%, возможно в комбинации с цетаноповышающими присадками (ЦПП) или другими присадками. За рубежом в последнее время отказываются от применения барийсодержащих присадок из-за определенной токсичности выносимого оксида бария.
Применение нашли т.н. модификаторы (катализаторы) горения, представляющие собой топливорастворимые комплексы переходных металлов (прежде всего железа), которые снижают не только содержание в отработанных газах сажи, токсичных оксидов углерода и азота, но и расход топлива. В России допущены к применению присадки к дизтопливам ФК-4, Ангарад-2401 и "0010" на основе комплексных соединений железа.
Анализ основных тенденций развития нефтепереработки показывает, что одним из наиболее эффективных способов получения современных экологически чистых дизельных топлив наряду с глубокой гидроочисткой является применение различных взаимно совместимых присадок последнего поколения, как правило, в составе пакета.
Можно регулярно проверять и регулировать “выхлоп” на станциях техобслуживания.
Российские ученые на протяжении многих лет работали над проблемой повышения экологической чистоты двигателей внутреннего сгорания, использующих в качестве топлива нефтепродукты (бензин, дизтопливо, мазут, керосин). Во время проведения многочисленных исследований ученые заметили, что топливо изменяет свои характеристики под воздействием электрического поля. Результаты испытаний “измененного” топлива показали, что оно способно значительно уменьшать содержание вредных веществ в выхлопных газах – и не только. Дальнейшие испытания показали, что экспериментальное топливо имеет еще несколько положительных качеств: сокращает расход топлива, повышает мощность двигателя, снижает уровень шума работы двигателя и облегчает его запуск в холодное время, очищает камеры сгорания и увеличивает срок службы силового агрегата.
После того, как технология была запатентована, российская компания “А.М.Б. Сфера” разработала промышленные образцы нового устройства обработки топлива, которые с успехом прошли независимые стендовые и эксплуатационные испытания в ведущих научно-исследовательских институтах России и ближнего зарубежья. После этого устройства, получившие фирменное название “Сфера 2000”, были испытаны в реальных условиях на автомобилях при движении в различных циклах (городском, загородном и смешанном). В испытаниях были задействованы новые и бывшие в эксплуатации грузовые и легковые автомобили производства крупнейших отечественных и зарубежных автопроизводителей: МАЗ, ВАЗ, ГАЗ, КамАЗ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan и др.
Конечно же, феноменальных результатов никто и не ожидал, но продемонстрированные качества позволяют говорить о реальной эффективности устройства обработки топлива “Сфера 2000”:
Однако сделать автомобиль «зеленым» не так-то просто. Возьмем хотя бы двигатель внутреннего сгорания — основной источник автомобильно-экологических проблем. Похоже, что, несмотря на все попытки, найти ему равнозначную замену в ближайшем будущем так и не удастся. А это означает, что для создания «дружелюбного» автомобиля нужно создать, прежде всего «дружелюбный» ДВС. Судя по тому, что можно было увидеть во Франкфурте, ведущие автопроизводители мира работают — и не без успеха — именно в этом направлении. Современная техника позволяет сделать автомобильные моторы более мощными, экономичными и экологичными. Это касается как бензиновых двигателей, так и дизелей. Примером тому могут служить разработанные специалистами Peugeot-Citroen дизели семейства HDi и бензиновые моторы серии GDI от Mitsubishi, значительно снижающие потребление топлива и улучшающие экологические параметры автомобиля.
Некоторые производители пошли еще дальше, заменив жидкое топливо сжиженным или сжатым газом. BMW, например, и ряд других компаний выпускают такие машины уже серийно. Но, во-первых, газ тоже относится к невосполнимым ресурсам, а, во-вторых, полностью избежать загрязнения окружающей среды здесь также не удается, хотя, конечно, газовый двигатель более «чистый», чем бензиновый или дизельный. Как видим, первые шаги к обузданию «хищника» уже сделаны. Однако как волка ни корми, он все равно в лес смотрит, и каждому ясно, что вообще отказаться от использования топлива природного происхождения в ДВС или сделать его выхлопы абсолютно безвредными пока практически невозможно. А раз так, то приходится признать, что создание «дружелюбного» ДВС — отнюдь не решение проблемы в целом, а только отсрочка, более или менее значительная.
Сегодня модно говорить и писать об альтернативных двигателях. Одним из них по традиции считается электрический. Но и здесь все далеко не так ясно, как может показаться с первого взгляда. Действительно, сам электродвигатель атмосферы не загрязняет, да к тому же его использование позволяет избежать множества чисто инженерных проблем, связанных с эксплуатацией транспортных средств. А вот кардинально решить экологические проблемы такой мотор, к сожалению, не может. Достаточно вспомнить, что выработка электроэнергии сегодня — дело достаточно «грязное». Производство аккумуляторов также сопряжено с использованием невосполнимых ресурсов и загрязнением — да еще каким! — окружающей среды. Если же к этому приплюсовать неудобства, связанные с ограниченной емкостью существующих ныне аккумуляторов, проблемами их перезарядки, а также с переработкой отслуживших свой срок батарей, то становится ясно, что электродвигатель на самом деле никакая не альтернатива, а очередной паллиатив. Разумеется, машины, оснащенные электромоторами, будут в ближайшее время появляться все чаще, но займут они, скорее всего, лишь определенную и достаточно узкую нишу. В частности, электромобили вполне уместны в роли городского транспорта. Во Франкфурте, например, японские автомобилестроители представили публике городской электрический концепт-кар Карро. Основными его потребителями должны стать инвалиды и пожилые люди, которым не по силам пользоваться обычным автомобилем. Мощность установленного на Kappo электродвигателя равна всего 0,6 кВт, что не позволяет машине развивать высокие скорости, обеспечивая тем самым дополнительные меры безопасности.
Гораздо в большей степени призваны сделать автомобиль «родным и близким» так называемые «гибридные» или «смешанные» силовые установки. Идея эта не нова. Еще в начале века молодой Фердинанд Порше успешно работал над такой машиной на фирме Lohner. Принцип «гибрида» состоит в том, что сама машина приводится в движение при помощи электромотора, а энергию для него вырабатывает генератор, приводимый ДВС. Возможен и второй вариант — оба мотора работают на то, чтобы приводить автомобиль в движение. Казалось бы, чего уж тут хорошего: недостатки электродвигателя множатся на минусы ДВС. Однако не спешите с выводами. Здесь, как в математике, умножение «минуса» на «минус» дает плюс. Дело в том, что ДВС, приводящий электрогенератор, работает все время в одном и том же режиме, а, как известно, именно изменения режима работы двигателя приводят к увеличению расхода топлива и выбросов вредных веществ в атмосферу. Кроме того, ДВС, как мы уже убедились, может быть достаточно экономичным и экологически чистым. Так что «гибриды» — тоже шаг вперед. Целый ряд франкфуртских новинок оснащался именно такими силовыми установками. Достаточно упомянуть гибридный концепт-кар Mitsubishi SUW Advance, который расходует всего 3,6 л топлива на 100 км пробега. (Представьте, насколько уменьшаются выбросы!) Привлекли внимание посетителей и новый Honda Insight, и специально подготовленный для Европы, первый в мире серийный «гибрид» Toyota Prius, который, кстати, уже успел завоевать признание у себя на родине.
stud24.ru
Рис. 1. Вредные выбросы выхлопных газов автомобиля:
