Двигатель газит причины: Пробой прокладки ГБЦ

Ключевые компоненты бензинового автомобиля

Батарея: Батарея обеспечивает электричество для запуска двигателя и электроники / аксессуаров силового автомобиля.

Электронный блок управления (ЕСМ): ЕСМ контролирует топливную смесь, угол опережения зажигания и систему выбросов; следит за работой автомобиля; защищает двигатель от злоупотреблений; а также обнаруживает и устраняет проблемы.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы двигателя наружу через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заполнения бака.

Система впрыска топлива: Эта система подает топливо в камеры сгорания двигателя для воспламенения.

Топливопровод: Металлическая трубка или гибкий шланг (или их комбинация) подает топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя.

Топливный насос: Насос, перекачивающий топливо из бака в систему впрыска топлива двигателя по топливопроводу.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а воздушно-топливная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. .

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Как газ попадает в моторное масло? Вот все, что вам нужно знать!

Вы только что заменили масло, и оно сильно пахло газом? Если да, то в вашем двигателе может быть бензин. Вы можете спросить себя, насколько серьезна проблема, когда газ попадает в моторное масло? Это довольно распространенная проблема, когда дело касается газовых двигателей.Вы определенно захотите исправить эту проблему, как только заметите ее. Вы захотите выяснить, как возникла эта проблема, чтобы попытаться предотвратить ее появление в будущем. Если вы слишком долго ждете, чтобы решить эту проблему, это может привести к другим серьезным проблемам в будущем.

Авторемонт стоит ДОРОГОЙ

Итак, теперь вы поняли, что в вашем моторном масле есть газ.Это плохо как для автомобиля, так и для экономии топлива. Причина проблемы в том, что когда газ смешивается с маслом, масло не горит должным образом. Это означает, что он просто тратит ваш дорогой газ. Вы хотите, чтобы ваш дорогой газ просто тратился зря? Газ может быть очень дорогим, поэтому нецелесообразно просто его тратить.

Другая причина возникновения проблемы заключается в том, что смешивание газа и масла приводит к тому, что масло теряет способность смазывать детали двигателя.Когда масло не может выполнять свою работу должным образом, эти части начинают создавать сильное трение, и тогда двигатель может перегреться. Если двигатель перегревается, у вас очень серьезная проблема. Это может означать, что вам нужно заменить двигатель, что очень дорого. Кроме того, вы можете серьезно повредить другие компоненты вашего двигателя, что может привести к их выходу из строя. Вы всегда должны беспокоиться, если обнаружите, что ваш газ и нефть смешались.

Вот урок о различных частях вашего двигателя, чтобы вы могли лучше понять, почему газ попадает в масло.У вашего двигателя разные цилиндры и поршни. Эти поршни содержат поршневые кольца, и их задача — герметизировать камеру сгорания. Это уплотнение должно препятствовать проникновению посторонних жидкостей и веществ. Допустим, топливная смесь внутри камеры цилиндра не воспламеняется должным образом или эти поршневые кольца изношены. Когда это происходит, газ может капать в масляный поддон.

Вы должны знать, что попадание небольшого количества газа в моторное масло — это нормальное явление. Вы не должны беспокоиться о том, что небольшая сумма получится. Это происходит естественным образом, когда вы едете на машине по обычным маршрутам. Двигатель постоянно получает газ, поэтому он может работать должным образом, а масло постоянно циркулирует по двигателю, поэтому он работает с максимальной отдачей.

Эта проблема возникает, когда топливные форсунки вашего автомобиля застревают в открытом положении или карбюратор пропускает много газа. Плохо, если это происходит, когда педаль газа не нажата.Важно знать причины попадания газа в нефть. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных причин.

Слишком богатая топливная смесь: Одна из основных причин попадания вашего газа в моторное масло — это слишком богатая топливная смесь. Почему это плохо? Если у вас слишком богатая топливная смесь, это повлияет на другие рабочие части двигателя. Камера сгорания не воспламенит все топливо, и это заставит газ проходить через поршневые кольца в масло.

Вам может быть интересно, почему у меня богатая смесь топлива? Обычными причинами богатых топливных смесей являются датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик массового расхода воздуха, датчик температуры всасываемого воздуха или датчик O2. Все это может сделать вашу топливную смесь слишком богатой.

У вас плохие поршневые кольца: Если у вас плохие поршневые кольца, больше газа будет попадать в камеру сгорания и попадать в масляный поддон. Эту проблему трудно исправить. Чтобы это исправить, вам нужно разобрать двигатель целиком.Это непростая задача, потому что внутри двигателя очень много деталей. Если вы хотите проверить поршневые кольца на предмет неисправности, вы можете провести тест на сжатие. Это позволит вам узнать, насколько хорошо они работают.

Пропуски зажигания Происходит: Пропуски зажигания возникают, когда топливно-воздушная смесь не воспламеняется должным образом. Это плохо, потому что нарушает цикл сгорания. Если топливно-воздушная смесь не воспламенится, газ может омыть стенки вашего цилиндра. Если это произойдет, компрессия снизится, и газ будет легче проходить через поршневые кольца.Это в конечном итоге наполнит ваш масляный поддон газом. Если вы заметили, что это происходит, вам нужно как можно скорее исправить это.

Вы едете только на короткие расстояния: Вы едете только на короткие расстояния на своей машине? В таком случае вам следует менять моторное масло через более короткие интервалы, чем обычно. Это поможет поддерживать уровень масла на хорошем уровне и выливать топливо из масляного поддона. Почему это причина смешивания топлива с маслом? В какой-то момент газ всегда попадает в масляный поддон, только в небольших количествах.Когда масло нагревается, газ выходит в виде пара. Если вы едете на короткие расстояния, вы не даете маслу достаточно времени, чтобы нагреться. Это означает, что газ не будет испаряться, и вы будете заполнять масляный поддон газом в течение более длительного периода времени.

Неисправный карбюратор: Карбюраторы часто встречаются в старых автомобилях. Газ подается с помощью диафрагмы, которая регулируется педалью газа. Это механическая функция, которая сообщает клапану, сколько воздуха нужно пропустить.В случае неисправности клапан заклинивает, и топливо вытечет в масло. Это может привести к попаданию излишка бензина в масляный поддон и смешению с ним.

Неисправная топливная форсунка: Топливные форсунки часто встречаются в новых автомобилях. У этих типов автомобилей есть небольшие устройства впрыска, которые подают в двигатель газ. Эта форсунка знает, сколько топлива впустить в цилиндры. К сожалению, поскольку они механические, они часто выходят из строя. Если это произойдет, газ попадет внутрь масляного поддона и смешается с ним во время движения автомобиля.

Как узнать, смешивается ли газ с нефтью, и как узнать, нормальное количество или нет? Во-первых, если вы чувствуете запах топлива, когда ведете машину, значит, в вашем масле слишком много газа. Еще один симптом: если ваш автомобиль начинает выделять белый дым из выхлопных газов, значит, вы знаете, что в масле слишком много газа. Если ваш манометр показывает низкое давление масла, часто это означает, что в него просочилось слишком много топлива.Наконец, если ваш уровень масла увеличивается без добавления масла, то вы знаете, что газ попал в масло.

Любой из перечисленных выше симптомов означает, что в ваше масло попадает чрезмерное количество газа. Это ненормально. Вам нужно будет решить эту проблему, чтобы не повредить двигатель или машину.

Вы когда-нибудь меняли моторное масло, а потом осознавали, что чувствуете запах газа, когда масло выливается? Вы когда-нибудь задумывались, почему это происходит или что это означает? Газ и масло — очень важные компоненты для правильной работы вашего автомобиля.Система питания вашего автомобиля, которая позволяет ему двигаться. Газ может попасть в масляный поддон при возникновении различных неисправностей в системе двигателя. Если в масляный поддон попал газ, то при замене моторного масла вы чувствуете запах газа.

Помните, что попадание небольшого количества газа в масло — это нормально, но при замене масла у вас не будет сильного запаха бензина. Это ненормально. Если у вас слишком много газа, смешанного с маслом, это может привести к очень серьезным проблемам.

Если у вас карбюратор, и он плохо отрегулирован, это может привести к попаданию слишком большого количества газа в масляный поддон. Если это произойдет, это также может испортить ваши свечи зажигания. Один из способов определить, происходит ли это, — проверить свечи зажигания. Если они черные и выглядят размытыми, значит, вы знаете, что газ проходит через вашу нефть.

Еще одна вещь, о которой следует помнить, — это если ваша машина начинает стучать.Это может означать, что ваши цилиндры работают неправильно. Если это произойдет, газ будет накапливаться в неисправном цилиндре и в конечном итоге попадет в моторное масло. Точно диагностировать эту проблему может быть сложно. Для этого вам понадобится специальное испытательное оборудование. Скорее всего, вы не сможете выполнить этот тест самостоятельно. Лучше всего, если вы обратитесь к обученному механику, чтобы он мог провести полную диагностику, а затем предложить свой план действий по устранению этой проблемы.

Теперь, когда вы знаете, что в вашем двигателе слишком много топлива, как это исправить? Вы понимаете, что это никогда не является хорошим знаком, когда в вашей нефти слишком много газа.Первое, что вам нужно сделать, это сдать машину на проверку механику. Механик будет искать все симптомы, перечисленные выше. Они хорошо обучены и точно знают, что искать.

Если они не найдут ничего серьезного, они могут предположить, что поршневые кольца изношены. Эти кольца уплотняют масло, чтобы оно не попало внутрь цилиндра. Это также предотвращает попадание топлива в масляный поддон.

Как вы понимаете, когда они изношены, они позволяют газу капать в моторное масло.Если они изношены, их необходимо заменить. Лучший способ проверить, нужно ли их заменять, — это проверить дым, исходящий от вашего автомобиля. Если дым густой и белый, значит, ваша машина сжигает слишком много бензина. Это означает, что вам следует заменить поршневые кольца.

После замены поршневых колец замените масло, чтобы не повредить двигатель. Вы должны выполнить тест на сжатие, чтобы убедиться, что поршневые кольца работают правильно, чтобы вы знали, что проблема устранена.

Вы когда-нибудь чувствовали, что постоянно тратите деньги на ремонт своей машины? Тогда вы когда-нибудь задумывались, стоит ли весь этот ремонт ваших денег? Вы можете подумать, что новый автомобиль будет стоить меньше, потому что вам не придется постоянно его ремонтировать.

У вас всегда есть другие возможности, если вы не думаете, что хотите ремонтировать свою машину. Вы можете продать свою машину нашей компании. Мы дадим вам наличные за машину.Хорошая новость для вас заключается в том, что нам все равно, в каком состоянии ваша машина. Мы дадим вам за это деньги, потому что либо устраним проблему, либо воспользуемся рабочими частями машины. В любом случае, нам нужна ваша машина.

Итак, что нам делать? Мы продаем восстановленные запчасти и автомобили по лучшей цене. Вас интересует этот вариант? Вы можете зайти на наш сайт, чтобы узнать расценки, или позвоните нам. У нас есть для вас простой и удобный процесс. Мы заберем вашу машину и оплатим ее наличными.Все, что вам нужно сделать, это позволить нам приехать за вашей машиной и вернуть ее в нашу собственность.

Это отличный вариант, если вы собираетесь приобрести другую машину. Вы можете отдать нам свою машину, прийти за наличными и потратить их на покупку новой машины. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать цену!

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. ^[1] В качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя) или турбины.

Закон идеального газа

Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу закона идеального газа: [math] pV = nRT [/ math]. Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. ^[1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

Когда в систему добавляется тепло, это заставляет газ внутри расширяться. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. Рисунок 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (Рисунок 1). Прикрепив поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовывать часть энергии, поступающей в систему, в полезную работу. ^[2] Чтобы сжать поршень в двигателе прерывистого внутреннего сгорания, двигатель выпускает газ.Затем используется радиатор, чтобы поддерживать работу системы при постоянной температуре. Газовая турбина, которая использует непрерывное горение, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не по циклу.

Поршни и турбины

Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем внутреннего сгорания прерывистого действия , тогда как двигатель, в котором используется турбина , называется двигателем непрерывного внутреннего сгорания .Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, поскольку они также запускаются быстрее. И наоборот, турбина имеет превосходное отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для продолжительной работы с высокой мощностью. Турбина также работает лучше, чем поршневой двигатель без наддува, на больших высотах и ​​при низких температурах.Его легкий вес, надежность и возможность работы на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для выработки электроэнергии.

Двигатель четырехтактный

главная страница

Хотя существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из самых распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые, в частности, используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Топливо впрыскивается в камеру.
2. Топливо загорается (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом).
3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
4. Отходы химикатов, по объему (или массе) это в основном водяной пар и диоксид углерода. В результате неполного сгорания могут присутствовать такие загрязнители, как окись углерода.

Двухтактный двигатель

главная страница

Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, ^[6] , как показано на рисунке 3.Сам поршень используется как клапан системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

1. Воздушно-топливная смесь добавляется, и поршень движется вверх (сжатие). Впускное отверстие открывается из-за положения поршня, и топливовоздушная смесь поступает в камеру хранения.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло отводится.

Роторный двигатель (Ванкеля)

главная страница

В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке 4), который заключен в корпус овальной формы. Он выполняет обычные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, зажигание, выпуск), однако эти этапы выполняются 3 раза за один оборот ротора , создавая трех тактов мощности за один оборот .

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в журнале Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, гл.19, сек 2, с. 530
2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 5-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс / Коул, 2013, глава 4, стр.93-122
3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
5. ↑ «Файл: Двухтактный двигатель. gif — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
6. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

Контроль за загрязнением воздуха автотранспортными средствами

Легковые и грузовые автомобили, автобусы, внедорожники и самолеты считаются мобильными источниками загрязнения воздуха. Для уменьшения загрязнения воздуха из этих значительных источников, как того требует федеральный закон о чистом воздухе 1990 г., DEC:

Как загрязнение двигателя вредит окружающей среде и здоровью

Окись углерода, оксиды азота и углеводороды выделяются при сгорании топлива в двигателе внутреннего сгорания. Они также могут выделяться, когда выхлопные трубы автомобиля выбрасывают воздух и остатки топлива. Пары бензина также выходят в атмосферу во время заправки и при испарении топлива из двигателей и топливных систем в результате эксплуатации автомобиля или жаркой погоды.

Загрязняющие вещества в выхлопных газах двигателей транспортных средств или газонного оборудования вызывают повреждение ткани легких и могут вызывать или усугублять респираторные заболевания, такие как астма. Загрязнение от автомобилей также способствует образованию кислотных дождей. Загрязнение также выделяет парниковые газы, вызывающие изменение климата.

Дизельные двигатели долговечны и эффективны. Однако, поскольку они потребляют дизельное топливо, сложную смесь компонентов нефти, они производят некоторые загрязняющие вещества. Небольшое количество топлива выходит из двигателя несгоревшим.Эти углеводороды в воздухе могут образовывать более крупные частицы в атмосфере при контакте с переносимой по воздуху пылью и другими частицами.

В отличие от бензиновых двигателей, которые могут не получать достаточно воздуха в цилиндр для сгорания, дизельные двигатели работают с избытком воздуха, поэтому выбросы окиси углерода очень низкие, хотя их можно измерить. Окись углерода — это бесцветный газ без запаха, который соединяется с кровью и ограничивает ее способность переносить кислород. Поскольку двигатели потребляют топливо и воздух и выделяют тепло в процессе сгорания, азот из воздуха может превращаться в оксиды азота, которые представляют собой красновато-коричневые газы, раздражающие легкие и глаза.

Выбросы загрязняющих веществ непосредственно из транспортных средств — не единственная причина для беспокойства. В теплые солнечные дни углеводороды реагируют с оксидами азота, образуя вторичный загрязнитель — озон. Во многих городских районах автомобили вносят наибольший вклад в приземный озон, который является обычным компонентом смога. Озон вызывает кашель, хрипы и одышку. Он также может вызвать необратимое повреждение легких, что делает его причиной серьезных проблем со здоровьем.

Автомобили с нулевым уровнем выбросов (ZEV)

ZEV включают электромобили с аккумулятором, гибридные электромобили с подзарядкой от сети и электромобили на водородных топливных элементах.Эти технологии могут использоваться в легковых, грузовых и транзитных автобусах. Федеральный закон о чистом воздухе позволяет штату Нью-Йорк принять стандарты Калифорнии для транспортных средств с нулевым уровнем выбросов (ZEV).

Нью-Йорк и семь других штатов объединились в инициативе по вводу в эксплуатацию 3,3 миллиона ZEV к 2025 году. Меморандум о взаимопонимании описывает шаги, которые эти штаты предпримут для повышения осведомленности потребителей и повышения спроса на ZEV. Многогосударственный план действий по автомобилям с нулевым уровнем выбросов на 2018-2021 годы (покидает веб-сайт DEC) описывает следующие шаги, которые эти государства предпримут для повышения осведомленности потребителей и спроса на ZEV.

Снижение загрязнения от транспортных средств

Надлежащее обслуживание систем контроля выбросов легковых и грузовых автомобилей не только ограничивает вредные выбросы. Это также может улучшить топливную экономичность и производительность автомобиля. Это может даже продлить срок службы автомобиля. Забота о хранении и обращении с бензином и другими растворителями также снижает потери от испарения в атмосферу.

Программы технического осмотра и обслуживания автотранспортных средств (I / M) находятся в ведении DEC и Департамента автотранспортных средств штата Нью-Йорк.Программы I / M требуют ежегодных проверок выбросов и, при необходимости, требуют ремонта неисправных систем выбросов. Программа технического осмотра транспортных средств штата Нью-Йорк (NYVIP) является важным компонентом плана реализации штата Нью-Йорк по соблюдению национальных стандартов качества окружающего воздуха по озону.

Подробнее о контроле за загрязнением воздуха от автомобилей:

• VW Settlement Information — Нью-Йорк рассчитывает получить финансирование от VW Settlement для поддержки сокращения выбросов NOx, основной причины смога и загрязнения воздуха.
• Средние и сверхмощные автомобили с нулевым выбросом вредных веществ — 14 июля 2020 года губернатор Куомо вместе с губернаторами 14 штатов и мэром Вашингтона подписали совместный меморандум о взаимопонимании, обязуясь совместно работать над продвижением и ускорением рынка электроэнергии. автомобили средней и большой грузоподъемности.
• Легкие автомобили с низким и нулевым уровнем выбросов — программа LEV штата Нью-Йорк смоделирована на основе программы California CAL-LEV
• Программа грантов штата Нью-Йорк на чистое дизельное топливо — доступно финансирование для приемлемых решений по сокращению выбросов дизельных двигателей, начиная от проверенных технологий контроля выбросов и снижения холостого хода до сертифицированных замен двигателей и транспортных средств.
• Каталитические преобразователи — Департамент принял требования Калифорнии к каталитическим нейтрализаторам: a) запрет на установку использованных каталитических нейтрализаторов; и б) стандарты для новых преобразователей вторичного рынка.
• Преобразование альтернативной топливной системы — Новые дорожные автомобили, подпадающие под действие Части 218, должны быть сертифицированы либо по стандартам выбросов Калифорнии, либо по стандартам выбросов для транспортных средств штата 50, когда они предлагаются для продажи в Нью-Йорке.
• Продажа новых автомобилей — Департамент внедрил Часть 218, которая применяется к новым дорожным транспортным средствам, поставляемым для продажи в штате Нью-Йорк.Новый автомобиль определяется правилами как имеющий менее 7 500 миль.
• Часть 248 Требования к годовой отчетности и исключения — Регулируемые организации, такие как государственные агентства и власти, должны сообщать обо всех своих дизельных большегрузных автомобилях (даже тех, которые освобождены от требований BART) как в годовом отчете, так и в формах инвентаризации транспортных средств, доступно от DEC.
• Закон о холостом ходу для тяжелых транспортных средств — Закон штата Нью-Йорк об охране окружающей среды запрещает тяжелым транспортным средствам, включая грузовики с дизельным двигателем и автобусы, работать на холостом ходу более пяти минут за раз.
• Программа технического осмотра и технического обслуживания дизельных транспортных средств большой грузоподъемности — Департамент разработал правила для реализации программы проверки выбросов и технического обслуживания дизельных транспортных средств большой грузоподъемности (HDDV).
• Факты и советы по загрязнению автомобильным транспортом. Во многих городских районах автотранспортные средства являются крупнейшим источником озона, основного компонента смога.
• Резюме исследования воздушных ресурсов — исследовательские документы по воздушным ресурсам для технической аудитории

Полное руководство по рециркуляции выхлопных газов (EGR) — введение — x-engineering.org

Эта статья посвящена внедрению системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) . Подробнее о компонентах и ​​типах (архитектурах) систем рециркуляции отработавших газов читайте также в следующих статьях:

Процесс сгорания топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания неполный . Таким образом, выхлопные газы содержат такие выбросы загрязняющих веществ, как оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и твердые частицы (PM).Все выбросы загрязняющих веществ от двигателей внутреннего сгорания вредно влияют на жизнь человека и окружающую среду.

Оксиды азота образуются при высокой температуре и при избытке кислорода. Оба эти условия присутствуют в процессе сгорания дизельного двигателя в большинстве рабочих точек. Поскольку дизельные двигатели не дросселируются, всегда имеется избыток воздуха / кислорода и, особенно при высоких нагрузках, высокие температуры сгорания. По этим причинам дизельный двигатель содержит больше оксидов азота в выхлопных газах по сравнению с бензиновым двигателем.

В бензиновом (бензиновом) двигателе выбросы загрязняющих веществ выхлопными газами сильно зависят от соотношения воздух-топливо. Богатые смеси (недостаток воздуха, λ = 0,9) вызывают больше оксида углерода (CO) и углеводородов (HC). Бедные смеси (избыток воздуха, λ = 1.1) вызывают больше оксидов азота (NOx). В дизельных двигателях, которые всегда работают на обедненных смесях (λ = 1,5), количество оксидов азота в выхлопных газах велико.

Рециркуляция выхлопных газов (EGR) — это система, которая позволяет рециркулировать выхлопные газы обратно во впускной коллектор. Этот процесс приводит к значительному сокращению выбросов оксидов азота (NOx), поскольку он снижает два элемента, лежащих в основе его производства: избыток кислорода и температуру сгорания.

Существует два типа системы рециркуляции выхлопных газов:

• внутренняя рециркуляция выхлопных газов (iEGR) : выхлопные газы всасываются обратно в цилиндр, перекрывая время открытия впускного и выпускного клапанов
• внешняя рециркуляция выхлопных газов EGR : выхлопные газы рециркулируют обратно во впускной коллектор с помощью внешнего канала и дополнительного клапана (клапана рециркуляции ОГ).

iEGR работает, удерживая горячие остатки от предыдущего цикла двигателя [3].Доля остаточного газа может быть определена как масса сгоревшего газа, деленная на общую массу в цилиндре (сгоревшего и несгоревшего) до начала сгорания (то есть при закрытии впускного клапана). Количество выхлопных газов, захваченных внутри цилиндра, зависит от таких факторов, как фазы газораспределения, частота вращения двигателя и перепады давления. Средства регулирования фракции остаточного газа обычно основаны на таких механизмах, как двухступенчатый кулачковый подъем, фазирование распределительного вала, регулируемое срабатывание клапана и полностью регулируемое срабатывание клапана.

EGR (внешний) — это основная технология, используемая производителями автомобилей для снижения выбросов NOx на дизельных двигателях . Он более эффективен, чем iEGR, главным образом потому, что выхлопные газы могут быть охлаждены перед повторным поступлением в цилиндры, количество рециркулируемых выхлопных газов выше и поток лучше контролируется.

Изображение: функция уровня NOx и максимальной температуры сгорания для коэффициента рециркуляции отработавших газов
Кредит: [1]

При рециркуляции выхлопных газов во впускное отверстие часть кислорода, необходимого для сгорания, заменяется инертными (выхлопными) газами, что приводит к уменьшению избытка кислорода. Кроме того, поскольку выхлопные газы поглощают часть тепла, выделяемого во время сгорания, максимальная температура сгорания за цикл двигателя также снижается.

Система рециркуляции отработавших газов значительно снижает количество NOx, но если слишком много выхлопных газов попадает во впускное отверстие, это может повлиять на увеличение выбросов оксида углерода (CO), углеводородов (HC) и твердых частиц (PM ), в результате неполного сгорания из-за недостатка воздуха (кислорода). Система рециркуляции отработавших газов активна в основном при частичных нагрузках на двигатель, а также на низких и средних оборотах двигателя, где избыток кислорода. При высокой нагрузке двигателя (крутящем моменте) система рециркуляции отработавших газов отключается, цилиндры заполняются только воздухом, готовым к сгоранию.

В зависимости от давления рециркулируемых выхлопных газов существует два типа внешних систем рециркуляции отработавших газов:

• высокого давления EGR : выхлопные газы собираются перед входом в турбину и повторно вводятся во впускной коллектор после компрессора
• EGR низкого давления : выхлопные газы собираются после турбины и повторно вводятся во впускной коллектор перед компрессором

Изображение: Система EGR высокого давления (внешняя)
Предоставлено: Bosch

1. компрессор
2. турбина
3. датчик кислорода
4. Клапан рециркуляции ОГ (электропневматическое управление)
5. дроссельная заслонка
6. впускной коллектор
7. выпускной коллектор
8. топливная форсунка

Рециркуляция отработавших газов во впускном коллекторе не является непрерывной во время работы двигателя. Электронный блок управления (ЭБУ) управляет клапаном рециркуляции ОГ (4), позволяя выхлопным газам попадать во впускной коллектор. В двигателях с турбонаддувом регулирование потока выхлопных газов также осуществляется с помощью дроссельной заслонки (5), которая в закрытом состоянии снижает давление во впускном коллекторе и облегчает выход газов из выпускного коллектора.

Изображение: Пределы выбросов NOx в соответствии с европейскими стандартами выбросов загрязняющих веществ

Контроль системы рециркуляции отработавших газов должен осуществляться таким образом, чтобы найти оптимальный компромисс между выбросами загрязняющих веществ и выходным крутящим моментом двигателя.Начиная с норм выбросов загрязняющих веществ Евро 3, система рециркуляции отработавших газов стала стандартным оборудованием для большинства автомобилей с дизельным двигателем. Система рециркуляции отработавших газов оказалась эффективной и недорогой системой для снижения выбросов оксидов азота.

Чем ниже температура выхлопных газов, тем выше их плотность. За счет охлаждения выхлопных газов перед их рециркуляцией во впускной коллектор эффективность системы рециркуляции выхлопных газов повышается. Более плотные инертные (выхлопные) газы на впуске понижают температуру сгорания, поглощая часть тепла и вытесняя часть кислорода в цилиндре.Начиная с Euro 4, дизельные двигатели системы рециркуляции отработавших газов оснащены охладителем выхлопных газов и перепускным клапаном.

Изображение: Система рециркуляции ОГ высокого давления с охладителем
Кредит: Hitachi

1. Вход охлаждающей жидкости двигателя
2. теплообменник
3. выпускной коллектор
4. головка блока цилиндров
5. впускной коллектор
6. Клапан рециркуляции ОГ (электрический привод)
7. электронный блок управления

Чтобы выхлопные газы поступали во впускной коллектор, давление выхлопных газов должно быть выше давления всасываемого воздуха.На дизельном двигателе с турбонаддувом это может быть достигнуто либо путем использования геометрии лопаток турбины (VGT), либо путем установки дроссельной заслонки на впускном коллекторе. При закрытии лопаток VGT давление выхлопных газов возрастает выше, чем давление на впуске, что позволяет выхлопным газам течь во впускное отверстие. При использовании дроссельной заслонки во впускном коллекторе давление после дроссельной заслонки падает ниже давления выхлопных газов, что также заставляет выхлопные газы течь во впускной коллектор.

Коэффициент EGR определяется как процент выхлопных газов от общей массы газа, попадающего в двигатель.Например, коэффициент рециркуляции отработавших газов 33% означает, что треть газа, поступающего в цилиндры, на самом деле является выхлопным газом, а 67% — свежим воздухом.

Чем выше коэффициент рециркуляции отработавших газов, тем ниже уровень выбросов NOx. Тем не менее, слишком много выхлопных газов в цилиндры может отрицательно сказаться на характеристиках двигателя с точки зрения стабильности сгорания, что может ухудшить выходной крутящий момент и увеличить выбросы углеводородов (HC) и твердых частиц (PM).

Дизельные двигатели с турбонаддувом, оснащенные турбокомпрессорами с фиксированной геометрией, могут рециркулировать до 45-50% выхлопных газов обратно в цилиндры без значительного влияния на расход топлива и выбросы других загрязняющих веществ.Бензиновые двигатели, в зависимости от условий их эксплуатации, способны рециркулировать до 20% выхлопных газов, не влияя на стабильность горения [4].

Изображение: Влияние скорости рециркуляции ОГ на выбросы загрязняющих веществ и расход топлива
Кредит: Bosch

Существует несколько исследований, посвященных влиянию системы рециркуляции ОГ на износ двигателя и деградацию масла. В исследовании [5] исследование системы рециркуляции отработавших газов и износа проводилось на испытательном двигателе, работающем при 2400 об / мин с определенной спецификацией масла и системой сгорания.Базовый двигатель соответствовал уровням выбросов Евро II и не подвергался повторной адаптации при применении системы рециркуляции отработавших газов. Основные выводы исследования: EGR может влиять на износ двигателя, который сильно зависит от уровня сажи в выхлопных газах.

Большая часть образования сажи в смазочном масле происходит из-за твердых частиц (PM), которые прилипают к масляной пленке на стенке цилиндра и соскребаются в картер поршневыми кольцами [6]. Что касается износа двигателя, различают два типа износа: коррозионный и абразивный.Серная кислота, образующаяся в выхлопных газах и сажи, вызывает разрушение масляной пленки и, таким образом, способствует коррозии чугуна вокруг верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ). Коррозионный износ вызывается твердыми частицами (ТЧ), захваченными маслом.

EGR имеет другое назначение на бензиновых (бензиновых) двигателях . Он используется в основном для снижения температуры выхлопных газов, чтобы защитить турбокомпрессор и каталитический нейтрализатор. Использование системы рециркуляции отработавших газов для тепловой защиты компонента . является альтернативой обогащенной топливовоздушной смеси, особенно при высокой нагрузке, что приводит к значительному на сокращению расхода топлива .Кроме того, когда двигатель работает с частичной нагрузкой, за счет использования системы рециркуляции отработавших газов снижаются насосные потери и повышается топливная эффективность.

В бензиновых двигателях с турбонаддувом и прямым впрыском система рециркуляции отработавших газов используется для подавления детонации двигателя . Общий принцип работы системы рециркуляции выхлопных газов с широко открытой дроссельной заслонкой с искровым зажиганием (WOT-EGR) заключается в возврате охлажденных выхлопных газов в цилиндр при умеренных и высоких нагрузках, снижая температуру несгоревшего газа до такого уровня, при котором детонация может быть адекватно подавлена ​​и / или температура выходящих выхлопных газов достаточно низка для сохранения компонентов выхлопных газов [7].

Система рециркуляции выхлопных газов (EGR) впервые была внедрена на транспортных средствах в 1970 году. Теперь она используется на всех дизельных транспортных средствах в качестве основной системы для снижения уровня оксидов азота (NOx) .

Ссылки :

[1] Передовые технологии и разработка двигателей внутреннего сгорания, Том 2: Дизельные двигатели, Под редакцией Хуа Чжао, CRC Press, 2010 г.
[2] Verbrennungsmotoren, Institut für Maschinenmesstechnik und Kolbenmaschinen (IMKO)
[3] Потенциал внутренней системы рециркуляции выхлопных газов и дросселирования для расширения при низкой нагрузке двухтопливного сгорания этанола и дизельного топлива с контролируемым воспламенением от сжатия на двигателе большой мощности, Винисиус Б.Педрозо, Ян Мэй, Томпсон Д. Ланзанова, Хуа Чжао, Центр перспективных исследований силовых агрегатов и топлива (CAPF), Лондонский университет Брунеля.
[4] Снижение установившихся уровней NOx в автомобильном дизельном двигателе с использованием оптимизированных графиков VGT / EGR, J.G. Хоули, Ф. Дж. Уоллес и А. Кокс, Р. У. Хоррокс и Г. Л. Берд, статья SAE, 1999-01-0835
[5] Влияние EGR на износ дизельного двигателя, AJ Dennis, CP Garner и DHC Taylor, SAE paper, 1999- 01-0839
[6] Влияние системы рециркуляции отработавших газов на деградацию масла и производительность системы впуска, Джеффри А.Леет, Терри Фризен, SAE papaer, 980179
[7] Передовые технологии и разработки двигателей внутреннего сгорания, Том 1: Бензиновые и газовые двигатели, Под редакцией Хуа Чжао, CRC Press, 2010 г.

Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельными двигателями и системы доочистки выхлопных газов

В современном мире защита окружающей среды стала предметом особого внимания. Многие агентства и организации пытаются предотвратить ущерб окружающей среде и здоровью людей, причиненный выбросами парниковых газов и загрязняющих веществ.Из-за неблагоприятного воздействия выбросов дизельного топлива на здоровье и окружающую среду правительства выдвигают требования в отношении допустимых стандартов выбросов выхлопных газов. В Европе разработаны стандарты евро, которые с 1993 года постоянно понижались с евро I до евро VI соответственно.

В таблице 1 приведены европейские стандарты для транспортных средств M1 и M2, N1 и N2, определенные в Директиве 70/156 / EC, с контрольной массой ≤2 610 кг. Пределы определены в этой таблице в виде массы на энергию (г / кВтч). В последующие годы нормы евростандартов становятся все более строгими.По сравнению со стандартом Euro I, стандарт Euro VI для выбросов CO, HC, NO _x и PM был уменьшен, соответственно, на 66, 76, 95 и 98%. Дата введения стандарта Euro VI для большегрузных автомобилей — 1 сентября 2014 г. (Delphi et al. 2012).

Значения выбросов, которые день ото дня становились все более строгими, вынуждали производителей транспортных средств работать над сокращением выбросов загрязняющих веществ от транспортных средств. В исследованиях, проводимых на протяжении десятилетий, основное внимание уделялось модификациям двигателей, системам электронного управления впрыском топлива и улучшению свойств топлива. Однако эти меры не привели к снижению выбросов, установленному стандартами. Желаемые уровни выбросов могут быть достигнуты только с помощью систем очистки выхлопных газов. Транспортные средства оснащены системами контроля выбросов в соответствии с действующими стандартами и требованиями выбросов. С помощью систем контроля выбросов загрязняющие вещества из выхлопных газов могут удаляться после того, как они покидают двигатель, непосредственно перед тем, как они выбрасываются в воздух (Prasad and Bella 2010; Bosch 2005).

Среди систем контроля выбросов дизельных двигателей большинство исследований и исследований было проведено по снижению выбросов NO _x , потому что содержание NO _x в выхлопе дизельного двигателя имеет самый высокий процент среди выбросов загрязняющих веществ. Из исследований, проведенных на данный момент, рециркуляция выхлопных газов (EGR), ловушка для обедненных NO _x (LNT) и SCR являются наиболее целенаправленными технологиями для существенного устранения выбросов NO _x .

В системах рециркуляции ОГ для уменьшения выбросов NO _x выхлопные газы рециркулируют обратно в камеру сгорания и смешиваются со свежим воздухом на такте впуска.Следовательно, эффективность сгорания ухудшается, что приводит к снижению температуры сгорания, что означает уменьшение образования NO _x . Система рециркуляции отработавших газов широко используется в дизельных транспортных средствах. Однако; он не может достичь единственно высокой эффективности преобразования и сокращения выбросов NO _x , которые соответствуют действующим стандартам выбросов для особо тяжелых транспортных средств. Кроме того, из-за снижения температуры в цилиндре эта технология приводит к увеличению выбросов HC и CO. (Баунер и др. 2009 г.).

Технология LNT, также называемая NO _x — сокращение накопления (NSR) или адсорбирующий катализатор NO _x (NAC), была разработана для снижения выбросов NO _x , особенно в обедненных условиях. В условиях обедненного двигателя LNT сохраняет NO _x на слое катализатора. Затем в условиях богатого топливом двигателя он выделяет и реагирует на NO _x обычными реакциями трехстороннего типа. Катализатор LNT в основном состоит из трех основных компонентов. Эти компоненты представляют собой катализатор окисления (Pt), среду хранения NO _x (барий (Ba) и / или другие оксиды) и катализатор восстановления (Rh).В технологии LNT катализаторы на основе платины являются наиболее используемыми из-за их восстановления NO _x при низкой температуре и стабильности в воде и сере.

Как и технология рециркуляции отработавших газов, технологии LNT недостаточны для обеспечения желаемого сокращения выбросов NO _x . Помимо технологий рециркуляции отработавших газов и LNT, можно обеспечить соответствие текущим стандартам выбросов с помощью технологии SCR. Итак, технология SCR — респектабельная новейшая технология, которая интересует многих исследователей.

В этом разделе подробно рассматриваются системы контроля выбросов для дизельных двигателей. Из-за их широкого использования; Системы DOC, DPF и SCR, особенно для дизельных двигателей большой мощности, рассматриваются отдельно.

Катализатор окисления дизельного топлива (DOC)

Основная функция DOC — окислять выбросы HC и CO. Кроме того, DOC играют роль в уменьшении массы выбросов твердых частиц дизельного топлива за счет окисления некоторых углеводородов, адсорбированных на углеродных частицах (Chen and Schirmer 2003; Wang et al.2008 г.). DOC также можно использовать в сочетании с катализаторами SCR для окисления NO до NO ₂ и увеличения отношения NO ₂ : NO _x . В DOC происходят три основных реакции (Zheng and Banerjee 2009).

$$ {\ text {CO}} + \, \ raise.5ex \ hbox {$ \ scriptstyle 1 $} \ kern-.1em / \ kern-.15em \ lower.25ex \ hbox {$ \ scriptstyle 2 $ } {\ text {O}} _ {2} \ to {\ text {CO}} _ {2} $$

(1)

$$ {\ text {C}} _ ​​{3} {\ text {H}} _ {6} + {9} / 2 {\ text {O}} _ {2} \ to {\ text {3 CO }} _ {2} + {\ text {3H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(2)

$$ {\ text {NO}} + \, \ raise.5ex \ hbox {$ \ scriptstyle 1 $} \ kern-.1em / \ kern-.15em \ lower.25ex \ hbox {$ \ scriptstyle 2 $} {\ text {O}} _ {2} \ to {\ text {NO}} _ {2} $$

(3)

CO и HC окисляются с образованием CO ₂ и H ₂ O [Ур. (1), (2)] в ДОК (рис. 2). Дизельные выхлопные газы обычно содержат O ₂ в диапазоне от 2 до 17% по объему, который не вступает в реакцию с топливом в камере сгорания. Этот O ₂ постоянно потребляется в DOC (Yu and Kim 2013).

Катализатор окисления дизельного топлива

Другая химическая реакция, которая происходит в DOC, — это окисление NO с образованием NO ₂ , как показано в уравнении. (3). Концентрация NO ₂ в NO _x жизненно важна для последующих компонентов, таких как DPF и SCR. Высокая концентрация NO ₂ в NO _x способствует увеличению эффективности DPF и SCR. В необработанном выхлопном газе двигателя компонент NO ₂ в NO _x составляет только около 10% в большинстве рабочих точек.Благодаря функции DOC, NO ₂ : NO увеличивается за счет установления термодинамического равновесия (Lee et al. 2008; Sampara et al. 2007).

Температура является эффективной функцией эффективности DOC. Эффективность DOC в окислении CO и HC можно наблюдать при температурах выше «точки отсчета» для каталитической активности. Температура выключения определяется как температура, при которой начинается реакция в катализаторе, и изменяется в зависимости от состава выхлопных газов, скорости потока и состава катализатора.

DOC также может использоваться в качестве каталитического нагревателя. При окислении CO и выбросах HC выделяется тепло. Это тепло используется для повышения температуры выхлопных газов после DOC. Повышение температуры выхлопных газов способствует регенерации DPF. В DOC температура выхлопных газов поднимается примерно выше 90 ° C на каждый 1% объема окисления CO. Поскольку повышение температуры происходит очень быстро, в DOC устанавливается крутой температурный градиент. Результирующее напряжение в керамическом носителе и каталитическом нейтрализаторе ограничивается допустимым скачком температуры примерно 200–250 ° C (Bosch 2005).

DOC обычно представляет собой монолитную сотовую структуру из керамики или металла. Помимо этой несущей структуры, он состоит из оксидной смеси (Washcoat), состоящей из оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ), оксида церия (CeO ₂ ), оксида циркония (ZrO ₂ ) и активного каталитического благородные металлы, такие как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh). Основная функция покрытия — обеспечение большой площади поверхности для благородного металла и замедление спекания катализатора, которое происходит при высоких температурах, что приводит к необратимому падению активности катализатора.Количество благородных металлов, используемых для покрытия, которое часто называют загрузкой, указано в г / фут ³ . Нагрузка составляет примерно 50–90 г / фут ³ . В настоящее время DOC, содержащий Pt и Pd, чаще всего используется для окисления, и многие исследования, проведенные исследователями, были сосредоточены на этих катализаторах на основе драгоценных металлов (Kolli et al., 2010; Kim et al., 2003; Wiebenga et al., 2012; Wang et al. 2008; Ханеда и др. 2011).

Основными характеристиками при выборе DOC являются температура зажигания, эффективность преобразования, температурная стабильность, устойчивость к отравлению и производственные затраты.Однако такие параметры, как плотность каналов (указываемая в cpsi (количество каналов на квадратный дюйм)), толщина стенок отдельных каналов и внешние размеры преобразователя (площадь поперечного сечения и длина) имеют существенное значение для свойств DOC. Плотность каналов и толщина стенок определяют реакцию на нагрев, противодавление выхлопных газов и механическую стабильность каталитического нейтрализатора (Zervas 2008).

Объем DOC (V _c ) определяется как коэффициент объемного расхода выхлопных газов, который сам пропорционален рабочему объему (Vs) двигателя.Типичные расчетные значения для DOC: Vc / Vs = 0,6–0,8. Отношение объемного расхода выхлопных газов [V _f (м ³ / ч)] к объему катализатора [V _c (м ³ )] называется объемной скоростью [SV (h ^-1 ). ]. Типичные значения SV для катализатора окисления составляют 150 000–250 000 ч ^–1 (Bosch 2005).

С момента первого внедрения в 1970-х годах DOC до сих пор остаются ключевой технологией для дизельных двигателей (Wang et al. 2008). Все новые дизельные двигатели, устанавливаемые на легковые, малотоннажные и тяжелые дизельные автомобили, теперь оснащены DOC.Сокращение выбросов в результате использования DOC оценивается примерно на 60–90% для углеводородов и CO.

DOC являются широко предпочтительными системами контроля выбросов не только для тяжелых, но и для легких транспортных средств во многих странах, таких как Европа, США и Япония. Катализаторы окисления, содержащие Pt и Pd, являются наиболее популярными катализаторами на мировом рынке. Одна из основных проблем этих ценных катализаторов заключается в том, что они несут реакцию SO ₂ на SO ₃ , которая, следовательно, реагирует с водой и образует формы сульфатов и серной кислоты.Эти формы имеют весьма вредные последствия, такие как повреждение систем контроля выбросов после обработки, а также вызывают ряд проблем для окружающей среды и здоровья. Нет технологий для предотвращения и устранения этих форм. Хотя ULSD используется во многих странах мира, полностью решить проблему не удалось. Использование альтернативных видов топлива, таких как биодизельное топливо, метиловый спирт и т. Д., Может полностью уменьшить или устранить этот загрязнитель. Кроме того, можно повысить эффективность преобразования DOC, используя альтернативные виды топлива (Zhu et al. 2013).

Дизельный сажевый фильтр (DPF)

DPF применяются в производстве автомобилей с 2000 года. Они используются для удаления выбросов ТЧ из выхлопных газов путем физической фильтрации и обычно изготавливаются из любого кордиерита (2MgO – 2Al ₂ O ₃ –5SiO ₂ ) или монолит сотовой структуры из карбида кремния (SiC) с каналами, заблокированными на разных концах. Забитые каналы на каждом конце заставляют частицы дизельного топлива проходить через пористые стенки подложки, которые действуют как механический фильтр (рис.3). Когда частицы сажи проходят через стенки, они переносятся в стенки пор путем диффузии, где и прилипают. Этот фильтр имеет большое количество параллельных, в основном квадратных каналов. Толщина стенок канала обычно составляет 300–400 мкм. Размер канала определяется плотностью их клеток (типичное значение: 100–300 cpsi) (Kuki et al. 2004; Ohno et al. 2002; Tsuneyoshi and Yamamoto 2012).

Фиг. 3

Стенки фильтра спроектированы так, чтобы иметь оптимальную пористость, позволяющую выхлопным газам проходить через их стенки без особых препятствий, при этом они достаточно непроницаемы для сбора твердых частиц.По мере того как фильтр становится все более насыщенным сажей, на поверхности стенок канала образуется слой сажи. Это обеспечивает высокоэффективную поверхностную фильтрацию на следующем этапе эксплуатации. Однако следует избегать чрезмерного насыщения. По мере того как фильтры накапливают ТЧ, они создают противодавление, которое имеет множество отрицательных последствий, таких как повышенный расход топлива, отказ двигателя и напряжение в фильтре. Чтобы предотвратить эти негативные эффекты, DPF необходимо регенерировать путем сжигания захваченных PM.

Далее существует два типа процессов регенерации сажевых фильтров, обычно называемых активной регенерацией и пассивной регенерацией. Активная регенерация может периодически применяться к сажевым фильтрам, в которых захваченная сажа удаляется путем контролируемого окисления с помощью O ₂ при 550 ° C или более высоких температурах (Jeguirim et al. 2005). При активной регенерации DPF PM периодически окисляется теплом, подаваемым из внешних источников, таких как электрический нагреватель или пламенная горелка. Сжигание твердых частиц, захваченных фильтром, происходит, как только содержание сажи в фильтре достигает установленного предела (около 45%), на который указывает падение давления на DPF.

Более высокая температура регенерации и большое количество энергии для теплоснабжения представляют собой серьезные проблемы для активной регенерации. В то время как такие высокие температуры, как точка плавления фильтра, приводят к выходу из строя сажевого фильтра, необходимость в энергии для нагрева увеличивает стоимость производства системы из-за сложных добавок. Эти негативные эффекты рассматривают активную регенерацию как нежелательную.

В отличие от активной регенерации, при пассивной регенерации сажевого фильтра окисление твердых частиц происходит при температуре выхлопных газов за счет каталитического сгорания, которому способствует осаждение подходящих катализаторов внутри самой ловушки. ТЧ окисляются в процессе каталитической реакции без использования дополнительного топлива. В диапазоне температур от 200 до 450 ° C небольшие количества NO ₂ будут способствовать непрерывному окислению осажденных частиц углерода. Это — основа непрерывно регенерирующей ловушки (CRT), которая непрерывно использует NO ₂ для окисления сажи при относительно низких температурах по сравнению с DPF (York et al. 2007, Allansson et al. 2002).

При пассивной регенерации весь процесс очень простой, тихий, эффективный и экономичный, то есть ни водитель транспортного средства, ни система управления двигателем транспортного средства не должны делать что-либо, чтобы вызвать регенерацию DPF.В этом процессе обычно используется фильтр из карбида кремния со стенкой потока с DOC, сложной системой управления двигателем и датчиками. DOC перед сажевым фильтром увеличивает соотношение NO ₂ к NO в выхлопе и снижает температуру горения твердых частиц. NO ₂ обеспечивает более эффективный окислитель, чем кислород, и, таким образом, обеспечивает оптимальную эффективность пассивной регенерации (Johansen et al. 2007).

Каркасный SiC фильтр — один из наиболее широко используемых фильтров DPF во всем мире. Поскольку регенерация происходит при высоких температурах выхлопных газов, перед этим фильтром необходимо использовать DOC.Катализированные DPF (CDPF), содержащие состав DOC на самом DPF, могут устранить это обязательство. В этой системе нет никаких DOC или каких-либо систем доочистки перед DPF, и все реакции происходят в CDPF. CDPF, в котором Pt используется в качестве катализатора, имеет такую ​​же эффективность преобразования по сравнению с фильтром SiC с пристенным потоком. С помощью CDPF можно снизить температуру окисления сажи. В дополнение к окислению, происходящему в DPF, может быть реализовано при более низких температурах, степень конверсии может быть дополнительно увеличена с использованием биодизельного топлива или добавок к топливу (Lamharess et al.2011). Хотя регенерация является одной из основных проблем для сажевых фильтров, в настоящее время было проведено множество исследований для решения этой проблемы и снижения температур окисления сажи.

Селективное каталитическое восстановление (SCR)

SCR — это еще одна технология для снижения выбросов NO _x , специально улучшенная для автомобилей большой грузоподъемности. Из-за низкой температуры выхлопных газов он не получил широкого распространения в легковых автомобилях. Но в настоящее время она разрабатывается для легковых автомобилей, и некоторые производители легковых автомобилей, такие как Audi, используют эту технологию в своих автомобилях.SCR используется для минимизации выбросов NO _x в выхлопных газах с целью использования аммиака (NH ₃ ) в качестве восстановителя (Biswas et al. 2009). Вода и N ₂ выделяются в результате каталитической конверсии NO _x в выхлопных газах. Из-за токсического воздействия NH ₃ и предотвращения горения NH ₃ в теплой атмосфере до реакции NH ₃ получают из водного раствора мочевины (Moreno-Tost et al. 2008; Hamada and Ханэда 2012).Этот раствор получают смешиванием 33% мочевины (NH ₂ ) ₂ CO и 67% чистой воды по массе.

Для достижения высокой эффективности количество NH ₃ , хранящегося на катализаторе SCR, должно контролироваться как можно большим. Однако высокое хранение NH ₃ может привести к образованию нежелательного аммиака. Проскока аммиака, как правило, можно избежать или минимизировать путем точного впрыска мочевины на основе необходимого аммиака (Majewski and Khair 2006). Распыляя раствор на выхлопные газы, в результате испарения чистой воды твердые частицы мочевины начинают плавиться, и происходит термолиз, как показано в уравнении.(4) (Koebel et al. 2000; Yim et al. 2004).

$$ \ left ({{\ text {NH}} _ {2}} \ right) _ {2} {\ text {CO}} \ to {\ text {NH}} _ {3} + {\ текст {HNCO}} \ left ({\ text {thermolysis}} \ right) $$

(4)

NH ₃ и изоциановая кислота образуются в реакции термолиза. NH ₃ принимает участие в реакциях катализатора СКВ, в то время как изоциановая кислота превращается с водой в реакции гидролиза (Koebel et al. 2000).Дополнительный NH ₃ производится этим гидролизом [Ур. (5)].

$$ {\ text {HNCO}} + {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} \ to {\ text {NH}} _ {3} + {\ text {CO} } _ {2} \, \ left ({\ text {гидролиз}} \ right) $$

(5)

Реакции термолиза и гидролиза протекают быстрее, чем реакции СКВ. Две молекулы аммиака образуются в молекулярной мочевине в результате реакций термолиза и гидролиза (Chi and DaCosta 2005). Эффективность реакций получения NH ₃ из мочевины во многом зависит от температуры выхлопных газов.Хотя температура плавления мочевины составляет 133 ° C, в различных исследованиях указано, что термолиз начинается при 143, 152, 160 ° C (Linde 2007; Oh et al. 2004; Sun et al. 2001; Schaber et al. 2004; Калабрезе и др., 2000). Хотя преобразование водного раствора мочевины в NH ₃ начинается во время распыления инжектора, полное преобразование не завершается введением катализатора. Половина общего количества разложения мочевины до NH ₃ получается до входа катализатора.Таким образом, эффективность преобразования теоретически составляет 50% до входа в катализатор. Однако реализация реакции гидролиза в газовой фазе перед входом в катализатор увеличивает эффективность преобразования из-за температуры выхлопных газов (Koebel et al. 2000; Chi and DaCosta 2005). После термолиза и гидролиза химические реакции, происходящие в катализаторе СКВ, показаны ниже.

$$ 4 {\ text {NO}} + 4 {\ text {NH}} _ {3} + {\ text {O}} _ {2} \ to {\ text {4 N}} _ {2} + {\ text {6 H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(6)

$$ 2 {\ text {NO}} + {\ text {2 NO}} _ {2} + {\ text {4 NH}} _ {3} \ to {\ text {4 N}} _ {2} + {\ text {6 H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(7)

$$ 6 {\ text {NO}} _ {2} + {\ text {8 NH}} _ {3} \ to {\ text {7 N}} _ {2} + {\ text {12 H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(8)

Скорость реакций SCR может быть указана как «7> 6> 8». Скорость реакции в уравнении. (7) выше, чем у других реакций. Реакция уравнения. (6) реализуется в отсутствие какого-либо катализатора окисления перед катализатором SCR, а именно выбросов NO _x в форме NO. В случае использования DOC с большим размером и емкостью перед катализатором SCR, выбросы NO _x становятся в форме NO, и реакция по формуле (8) имеет место. Следовательно, скорость реакции снижается и реализуется снижение эффективности преобразования выбросов NO _x .Реакция уравнения. (7) будет иметь место, если размер и количество загрузки катализатора окисления оптимизированы. Благодаря высокой скорости реакции конверсия выбросов NO _x осуществляется эффективно. Соотношение NO: NO2 1: 1 показывает максимальную производительность SCR. По этой причине необходимо установить соотношение NO: NO2 примерно 1: 1 (Sluder et al. 2005; Devarakonda et al. 2008; Shost et al. 2008).

На рисунке 4 показана типичная система SCR с DOC. Катализаторы на основе цеолита и ванадия используются в системах СКВ. Температура имеет характерную роль при выборе катализатора. В то время как медь-цеолиты обладают лучшими низкотемпературными характеристиками, железо-цеолиты обладают лучшими высокотемпературными характеристиками (Hamada and Haneda 2012).

Типовая система SCR с DOC

SCR может работать при температуре от 200 до 600 ° C. Реакции обычно начинаются при 200 ° C, а максимальная эффективность преобразования достигается при 350 ° C (Way et al. 2009). Температуры ниже 200 ° C вызывают появление цианистой кислоты, биочевины, меламина, амелида и амелина из-за реакций разложения раствора мочевины.Эти компоненты могут накапливаться в стенке выхлопной трубы и приводить к нежелательным результатам (Schaber et al. 2004). Чтобы предотвратить образование этих образований, распыление раствора мочевины начинается при температуре выхлопных газов выше 200 ° C. Кроме того, температуры выше 600 ° C вызывают возгорание NH ₃ до реакции с выбросами NO _x .

Исследования систем SCR были усилены для проектирования системы, системы доставки мочевины, катализатора, раствора для впрыска, давления впрыска и времени.

V ₂ O ₅ -WO ₃ / TiO ₂ , Fe-ZSM5, Cu-ZSM5 и Ag / Al ₂ O ₃ являются наиболее часто используемыми катализаторами, и многие исследования сосредоточились на этих типах катализаторов. Cu-PPH, CeO ₂ -TiO ₂ , Cu / Al ₂ O ₃ , NbCe и Fe-MFI — это другие типы катализаторов, которые становятся актуальными. Во многих исследованиях, проведенных на этих катализаторах, эффективность преобразования выбросов NO _x была достигнута более чем на 90% (Shan et al.2012; Casapu et al. 2011; Oliveira et al. 2011). Катализаторы на основе TiO ₂ , легированные вольфрамом с использованием ванадия в качестве активного компонента, являются наиболее часто применяемыми катализаторами для СКВ из-за их высокой активности даже при низкой температуре и высокой селективности по NO ₂ в качестве продукта. Цеолит представляет собой другую основу, которую можно использовать вместо TiO ₂ , и он имеет некоторые различия в эффективности преобразования NO _x . В отличие от этих оснований, катализаторы Ag-Al ₂ O ₃ обладают относительно низкой активностью при низкой температуре выхлопных газов.

Качество впрыска мочевины и ее смешивание являются сложными и критически важными. Было проведено множество исследований для определения влияния качества капель мочевины на эффективность преобразования. Это показывает, что закачка мочевины является важным параметром эффективности преобразования. Это может повлиять на эффективность преобразования до 10%.

Хотя многие амины (метиламин, этиламин, пропиламин и бутиламин) были протестированы в качестве раствора для инъекций, никто не смог добиться эффективности раствора мочевины, называемого AdBlue, на мировых рынках (Stanciulescu et al.2010). Другие восстановители также были проверены на замену аммиака.

В системах СКВ вместо аммиака или мочевины в качестве восстановителя можно использовать углеводороды (НС). Этот метод известен как углеводородный СКВ (УВ-СКВ), и этому методу было проведено множество исследований. Из-за наличия углеводорода в выхлопных газах (пассивный режим) или в самом впрыскиваемом топливе (активный режим) его относительно просто применить к легковым автомобилям. В дизельных двигателях первичным углеводородом является дизельное топливо, но другие углеводороды, такие как этанол, ацетон и пропанол, могут вводиться в поток выхлопных газов, чтобы способствовать снижению NO _x .Катализатор Ag-Al ₂ O ₃ является наиболее перспективным катализатором для HC-SCR.

По сравнению с решениями по снижению выбросов (EGR, LNT и SCR) для снижения выбросов NO _x , в целом было показано, что SCR имеет высокую эффективность в преобразовании NO _x . В отличие от технологии LNT, SCR непрерывно удаляет NO _x через активный восстановитель на поверхности катализатора. В остальном LNT имеет широкий диапазон рабочих температур и более низкую температуру обессеривания.Поскольку это приводит к увеличению выбросов HC и CO и низкой эффективности преобразования NO _x по сравнению с SCR и LNT, EGR отстает. Во многих приложениях эти технологии могут использоваться в комбинации для увеличения эффективности преобразования NO _x (Xu and McCabe 2012; Lopez et al. 2009).

Со всеми другими усовершенствованными устройствами последующей обработки содержание серы в топливе для сжигания является важной проблемой для катализатора SCR. Технологии последующей обработки очень чувствительны к содержанию серы в топливе.Сера, содержащаяся в дизельном топливе, входит в состав катализаторов и начинает накапливаться в активных центрах катализатора, что снижает каталитическую активность. Хотя сульфаты могут подвергаться термическому разложению, для десульфуризации в богатых условиях требуются высокие температуры (> 600 ° C). Альтернативные виды топлива и топливные добавки использовались для предотвращения воздействия серы на устройства дополнительной обработки. Можно повысить эффективность сокращения выбросов систем доочистки за счет топлива, не содержащего серу.Биодизель является наиболее часто используемым альтернативным топливом для предотвращения повреждения серой, и было проведено множество исследований по использованию биодизеля в качестве альтернативы дизельному топливу (Ng et al. 2010).

Вниманию водителей! Выключите двигатели на холостом ходу

Снижение холостого хода автомобиля снизит загрязнение окружающей среды и сэкономит ваши деньги

Отчет опубликован: февраль 2009 г.

Холостой ход — это когда водитель оставляет двигатель работающим, а автомобиль припаркован.Ежедневно в США миллионы легковых и грузовых автомобилей простаивают без надобности, иногда по несколько часов, и простаивающая машина может выделять столько же загрязнения, сколько движущаяся машина

Возможно, вы не сможете избежать работы двигателя, если вы остановились на светофоре или застряли в медленно движущемся транспортном потоке. Но в других случаях холостой ход не нужен.

Четыре способа быть без дела

• Выключите зажигание, если вы ждете более 10 секунд . Вопреки распространенному мнению, при перезапуске автомобиля сжигается не больше топлива, чем при простое.Фактически, холостой ход всего 10 секунд тратит больше газа, чем перезапуск двигателя.
• Прогрейте двигатель, управляя им, а не холостым ходом . Современные электронные двигатели не нуждаются в прогреве даже зимой. Лучший способ прогреть двигатель — это снизить нагрузку на двигатель и избегать чрезмерных оборотов двигателя. Уже через несколько секунд ваше транспортное средство безопасно для движения. Двигатель автомобиля прогревается в два раза быстрее во время движения.
• Прогреть салон кабины на движении, а не на холостом ходу .Упрощение вождения — также лучший способ заставить систему обогрева вашего автомобиля быстрее подавать теплый воздух. Сидеть в машине на холостом ходу означает, что вы вдыхаете больше грязных выхлопных газов, которые просачиваются в салон автомобиля. Тепло от автомобильного обогревателя не стоит вреда для вашего здоровья. Если вы припаркованы и ждете, лучше выйти из машины и зайти в магазин или здание.
• Защитите двигатель вашего автомобиля от холостого хода менее . Частые перезапуски больше не являются тяжелыми для двигателя и аккумулятора автомобиля.Дополнительный износ (который составляет не более 10 долларов в год) обходится гораздо дешевле, чем затраты на потраченное впустую топливо (которое может составлять до 70-650 долларов в год, в зависимости от цен на топливо, режима холостого хода и типа транспортного средства). Холостой ход фактически увеличивает общий износ двигателя, заставляя автомобиль работать дольше, чем необходимо.

Причины остановки холостого хода

Простой поворот ключа может сохранить воздухоочиститель и сэкономить деньги и топливо. Каждый раз, когда вы выключаете двигатель автомобиля вместо холостого хода, вы:

• Сделайте воздух более здоровым , уменьшив опасное загрязнение в вашем городе или сообществе. Выхлопные трубы холостого хода выбрасывают те же загрязнители, что и движущиеся автомобили. Эти загрязнители связаны с серьезными заболеваниями человека, включая астму, болезни сердца, хронический бронхит и рак.
• Помогите окружающей среде . За каждые 10 минут выключения двигателя вы предотвращаете выброс одного фунта углекислого газа (углекислый газ является основным фактором глобального потепления). Отчет EDF показывает, что только в Нью-Йорке простаивающие автомобили и грузовики производят 130 000 тонн углекислого газа ежегодно.Чтобы компенсировать такое количество загрязнения, вызываемого глобальным потеплением, нам нужно будет каждый год засаживать деревьями территорию размером с Манхэттен.
• Храните деньги в кошельке и экономьте топливо . Автомобиль на холостом ходу расходует от 1/5 до 7/10 галлона топлива в час. На холостом ходу грузовик с дизельным двигателем сжигает примерно один галлон топлива в час. При средних ценах на дизельное топливо в США, превышающих 2 доллара за галлон ¹ , это примерно 2 доллара в час потрачено впустую.