Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Контроль за выбросами транспортных средств - это исследование снижения выбросов, производимых автотранспортными средствами , особенно двигателями внутреннего сгорания .

Типы выбросов [ править ]

Было показано, что выбросы многих загрязнителей воздуха имеют множество негативных последствий для здоровья населения и окружающей среды . Выбросы, которые являются основными загрязнителями, вызывают озабоченность, включают:

  • Углеводороды (HC) - класс сгоревшего или частично сгоревшего топлива , углеводороды являются токсинами . Углеводороды являются основным источником смога , который может стать серьезной проблемой в городских районах . Продолжительное воздействие углеводородов способствует развитию астмы , заболеваний печени , легких и рака . Правила, регулирующие углеводороды, различаются в зависимости от типа двигателя и юрисдикции ; в некоторых случаях " неметановые""углеводороды" регулируются, в то время как в других случаях регулируется "общее количество углеводородов". Технология для одного приложения (чтобы соответствовать стандарту неметановых углеводородов) может не подходить для использования в приложении, которое должно соответствовать общему стандарту углеводородов. Метан не является непосредственно токсичным, но его труднее разрушить в вентиляционных трубопроводах, а канистра с древесным углем предназначена для сбора и удержания паров топлива и их направления либо обратно в топливный бак, либо, после запуска и прогрева двигателя, в топливный бак. воздухозаборник, сжигаемый в двигателе.
  • Окись углерода (CO) - продукт неполного сгорания, вдыхаемый окись углерода снижает способность крови переносить кислород; чрезмерное воздействие ( отравление угарным газом ) может быть смертельным. (Окись углерода постоянно связывается с гемоглобином, химическим веществом, переносящим кислород в красных кровяных тельцах, где кислород (O 2 ) временно связывается. Связывание CO исключает O 2а также снижает способность гемоглобина высвобождать уже связанный кислород, в обоих случаях делая красные кровяные тельца неэффективными. Восстановление происходит за счет медленного высвобождения связанного CO и выработки организмом нового гемоглобина - процесс заживления, поэтому полное восстановление от умеренного до тяжелого [но не смертельного] отравления CO занимает часы или дни. Перемещение человека из атмосферы, отравленной углекислым газом, на свежий воздух останавливает травму, но не приводит к быстрому выздоровлению, в отличие от случая, когда человека удаляют из атмосферы удушья [то есть человека с дефицитом кислорода]. Также распространены токсические эффекты, отсроченные на несколько дней.)
  • NO x - образуется, когда азот в воздухе реагирует с кислородом при высокой температуре и давлении внутри двигателя. NO x является предшественником смога и кислотных дождей . NO x - это сумма NO и NO 2 . [1] NO 2 чрезвычайно реактивен. Производство NO x увеличивается, когда двигатель работает в наиболее эффективной (т. Е. Самой горячей) рабочей точке, поэтому обычно существует естественный компромисс между эффективностью и контролем за выбросами NO x . Ожидается, что это резко сократится за счет использования эмульсионных топлив. [2]
  • Твердые частицы - сажа или дым, состоящие из частиц размером в микрометр : твердые частицы вызывают негативные последствия для здоровья, включая, помимо прочего, респираторные заболевания и рак . Очень мелкие твердые частицы связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
  • Оксид серы (SO x ) - общий термин для оксидов серы , которые выделяются в результате сжигания топлива автомобилями, содержащего серу. Снижение уровня серы в топливе снижает уровень выброса оксида серы из выхлопной трубы.
  • Летучие органические соединения (ЛОС) - Органические соединения, температура кипения которых обычно меньше или равна 250 ° C; например, хлорфторуглероды (CFC) и формальдегид . Летучие органические соединения - это подраздел углеводородов , которые упоминаются отдельно из-за их опасности для здоровья населения.

История [ править ]

На протяжении 1950-х и 1960-х годов различные федеральные, государственные и местные органы власти в Соединенных Штатах проводили исследования многочисленных источников загрязнения воздуха. Эти исследования в конечном итоге приписали значительную часть загрязнения воздуха автомобилю и пришли к выводу, что загрязнение воздуха не ограничивается местными политическими границами. В то время такие минимальные правила контроля выбросов, которые существовали в США, были приняты на муниципальном, а иногда и на уровне штата. Неэффективные местные правила постепенно вытеснялись более всеобъемлющими государственными и федеральными постановлениями. К 1967 году в штате Калифорния был создан Калифорнийский совет по воздушным ресурсам , а в 1970 году - Федеральное агентство по охране окружающей среды США.(EPA) была создана. Оба агентства, а также другие государственные агентства в настоящее время создают и обеспечивают соблюдение правил выбросов для автомобилей в Соединенных Штатах. Аналогичные агентства и правила были одновременно разработаны и внедрены в Канаде , Западной Европе , Австралии и Японии .

Первой попыткой контролировать загрязнение от автомобилей была система принудительной вентиляции картера (PCV) . Это втягивает пары картера с большим содержанием несгоревших углеводородов - предшественников фотохимического смога - во впускной тракт двигателя, поэтому они сгорают, а не выбрасываются из картера в атмосферу без сгорания. Положительная вентиляция картера была впервые широко установлена ​​законом на всех новых автомобилях модели 1961 года, впервые проданных в Калифорнии. В следующем году это потребовалось Нью-Йорку . К 1964 году большинство новых автомобилей, продаваемых в США, были оснащены таким оборудованием, и система PCV быстро стала стандартным оборудованием для всех автомобилей по всему миру. [3]

В первом законодательном (выхлопной трубы) выхлопные стандарты эмиссии были обнародованы в штате Калифорния в 1966 модельного года для автомобилей , проданных в этом состоянии, а затем в США в целом в модели 1968 года Также в 1966 году первый цикл испытаний выбросов был Введен в действие в штате Калифорния измерение выбросов из выхлопной трубы в PPM (частей на миллион). Стандарты постепенно ужесточались из года в год, как того требует EPA.

К 1974 модельному году стандарты выбросов были ужесточены, так что методы изменения настроек, использованные для их соответствия, серьезно снижали эффективность двигателя и, таким образом, увеличивали расход топлива. Новые стандарты выбросов для 1975 модельного года, а также увеличение расхода топлива вынудили изобрести каталитический нейтрализатор для дополнительной обработки выхлопных газов. Это было невозможно с существующим этилированным бензином , потому что остатки свинца загрязняли платиновый катализатор. В 1972 году General Motors предложила Американскому институту нефти отказаться от этилированного топлива для автомобилей 1975 года и более поздних моделей. [ необходима цитата ]Производство и распространение неэтилированного топлива было серьезной проблемой, но она была успешно завершена для автомобилей 1975 года выпуска. Все современные автомобили теперь оснащены каталитическими нейтрализаторами, а этилированное топливо больше не продается на заправочных станциях в большинстве стран первого мира. Этилированное гоночное топливо доступно в небольших количествах у некоторых поставщиков, но разрешено только для внедорожного использования.

Регулирующие органы [ править ]

Агентства, отвечающие за внедрение стандартов выбросов выхлопных газов, различаются от юрисдикции к юрисдикции, даже в одной и той же стране. Например, в США общая ответственность лежит на EPA, но в связи с особыми требованиями штата Калифорния выбросы в Калифорнии регулируются Советом по воздушным ресурсам . В Техасе Железнодорожная комиссия Техаса отвечает за регулирование выбросов от двигателей, работающих на сжиженном нефтяном газе (но не от двигателей с обогащенным газом ).

Северная Америка [ править ]

  • Калифорнийский совет по воздушным ресурсам - Калифорния, США (большинство источников)
  • Environment Canada - Канада (большинство источников)
  • Агентство по охране окружающей среды - США (большинство источников)
  • Железнодорожная комиссия Техаса - Техас, США (только двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе)
  • Транспорт Канада - Канада (поезда и корабли)

Европа [ править ]

Европейский Союз имеет контроль над регулированием выбросов в странах - членах ЕС; тем не менее, многие государства-члены имеют свои собственные правительственные органы, которые обеспечивают соблюдение и выполнение этих правил в своих странах. Короче говоря, ЕС формирует политику (устанавливая ограничения, такие как европейский стандарт выбросов ), а государства-члены решают, как лучше всего реализовать ее в своей стране.

Соединенное Королевство [ править ]

В Соединенном Королевстве вопросы, касающиеся экологической политики, известны как «делегированные полномочия», что означает, что каждая из входящих в состав стран решает эти вопросы отдельно через свои собственные государственные органы, созданные для решения экологических проблем в своей стране:

  • Агентство по окружающей среде - Англия и Уэльс
  • Шотландское агентство по охране окружающей среды (SEPA) - Шотландия
  • Департамент окружающей среды - Северная Ирландия

Тем не менее, многие политики в Великобритании находятся в ведении Департамента окружающей среды, продовольствия и сельских районов (DEFRA), и они по-прежнему подпадают под действие правил ЕС.

Испытания на выбросы дизельных автомобилей не проводились во время ТО в Северной Ирландии в течение 12 лет, несмотря на то, что это требуется по закону. [4]

Контроль выбросов [ править ]

Эффективность двигателя постоянно повышалась за счет улучшенной конструкции двигателя, более точных моментов зажигания и электронного зажигания , более точного дозирования топлива и компьютеризированного управления двигателем .

Достижения в области технологий двигателей и транспортных средств постоянно снижают токсичность выхлопных газов, выходящих из двигателя, но одних только этих достижений оказалось недостаточно для достижения целей по выбросам. Поэтому технологии детоксикации выхлопных газов являются неотъемлемой частью контроля за выбросами.

Впрыск воздуха [ править ]

{{Main | Впрыск вторичного воздуха} Одной из первых разработанных систем контроля выбросов выхлопных газов является впрыск вторичного воздуха. Первоначально эта система использовалась для впрыска воздуха в выхлопные отверстия двигателя, чтобы обеспечить кислородом, чтобы несгоревшие и частично сгоревшие углеводороды в выхлопе перестали гореть. Впрыск воздуха теперь используется для поддержки реакции окисления каталитического нейтрализатора и уменьшения выбросов при запуске двигателя на холоде. После холодного пуска двигателю требуется более богатая топливовоздушная смесь, чем требуется при рабочей температуре , и каталитический нейтрализатор.не работает эффективно, пока не достигнет собственной рабочей температуры. Воздух, впрыскиваемый перед преобразователем, поддерживает горение в выхлопной трубе, что ускоряет прогрев катализатора и снижает количество несгоревших углеводородов, выбрасываемых из выхлопной трубы.

Рециркуляция выхлопных газов [ править ]

Основная статья: Рециркуляция выхлопных газов

В Соединенных Штатах и ​​Канаде многие двигатели 1973 г. и более новые автомобили (1972 г. и новее в Калифорнии) имеют систему, которая направляет отмеренное количество выхлопных газов во впускной тракт при определенных условиях эксплуатации. Выхлоп не горит и не поддерживает горение, поэтому он разбавляет воздух / топливо, чтобы снизить пиковые температуры камеры сгорания. Это, в свою очередь, снижает образование NO x .

Каталитический нейтрализатор [ править ]

Основная статья: Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор - это устройство, размещенное в выхлопной трубе, которое преобразует углеводороды, окись углерода и NO x в менее вредные газы за счет использования комбинации платины, палладия и родия в качестве катализаторов . [5]

Есть два типа каталитического нейтрализатора: двухходовой и трехходовой. Двухходовые преобразователи были распространены до 1980-х годов, когда трехходовые преобразователи заменили их на большинстве автомобильных двигателей. См. Статью о катализаторе для получения дополнительной информации.

Контроль за выбросами паров [ править ]

«EVAP» перенаправляется сюда. EVAP может также относиться к испарению .
Канистра для хранения паров топлива для Peugeot 205 .

Выбросы в результате испарения возникают в результате выхода паров бензина из топливной системы автомобиля. С 1971 года все транспортные средства США имеют полностью герметичные топливные системы, которые не выходят напрямую в атмосферу; мандаты на системы этого типа появились одновременно в других юрисдикциях. В типичной системе пары из топливного бака и вентиляционного отверстия чаши карбюратора (на автомобилях с карбюратором) направляются в канистры, содержащие активированный уголь . Пары адсорбируются внутри канистры, и во время определенных режимов работы двигателя свежий воздух всасывается через канистру, втягивая пар в двигатель, где он горит.

Испытания на выбросы с помощью дистанционного зондирования [ править ]

В некоторых штатах США также используют технологию , разработанную доктором Дональдом Стедмэн из Университета Денвера , [6] , который использует инфракрасный и ультрафиолетовый свет для обнаружения выбросов в то время как автомобили проходят мимо на дорогах общего пользования , тем самым устраняя необходимость для владельцев идти в испытательный центр. Обнаружение выхлопных газов с помощью невидимой световой вспышки обычно используется в крупных городах [7] , предлагается американо-шведской компанией OPUS Inspection [8] и становится все более широко известным в Европе. [9]

Использование данных испытаний на выбросы [ править ]

Результаты испытаний на выбросы от отдельных транспортных средств во многих случаях собираются для оценки характеристик выбросов различных классов транспортных средств, эффективности программы испытаний и различных других нормативных актов, связанных с выбросами (например, изменений в составах топлива), а также для моделирования воздействия автомобильные выбросы на здоровье населения и окружающую среду.

Транспортные средства на альтернативном топливе [ править ]

Загрязнение можно просто уменьшить, используя чистую двигательную установку. Наиболее популярные режимы включают гибридный и чисто электрический двигатель. Китай на сегодняшний день является крупнейшим рынком электромобилей в мире. По состоянию на декабрь 2019 года в Китае имелся самый большой парк легковых легковых автомобилей для автомагистралей - 3,4 миллиона единиц, что составляет 47% от мирового парка. Также проводятся эксперименты с использованием транспортных средств на солнечных батареях, которые будут почти готовы в ближайшем будущем по мере совершенствования фотоэлектрических технологий.

См. Также [ править ]

  • AP 42 Сборник коэффициентов выбросов загрязнителей воздуха
  • Стандарты выбросов
  • Низкоуглеродная экономика
  • Выбросы автотранспортных средств
  • Бортовая диагностика # OBD-I
  • Улавливание паров дозаправки на борту
  • Чистая дорога Онтарио
  • Портативная система измерения выбросов
  • Моделирование рассеивания воздуха на проезжей части
  • Стандарты выбросов США
  • Европейские стандарты выбросов
  • Техосмотр

Ссылки [ править ]

  1. ^ Примечание EPA о NO 2 и здоровье
  2. ^ Джалани, Амит; Шарма, Дилип; Сони, Шьямлал. «Технико-экономическое обоснование нового приготовленного дизельного топлива, эмульгированного из коровьей мочи, для применения в двигателях ХИ». Топливо . DOI : 10.1016 / j.fuel.2020.119713 .
  3. ↑ Розен (ред.), Эрвин М. (1975). Руководство Peterson по поиску и устранению неисправностей и ремонту автомобилей . ISBN компании Grosset & Dunlap, Inc. 978-0-448-11946-5.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  4. ^ "Тестирование дизельного топлива не проводилось в НИ в течение 12 лет" . BBC Northern Ireland News . Проверено 26 сентября 2018 года .
  5. ^ Lathia, Rutvik; Дадхания, Суджал (20.01.2019). «Политические нормы и предлагаемые способы достижения целей индийской программы выбросов от транспортных средств» . Журнал чистого производства . 208 : 1339–1346. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2018.10.202 . ISSN 0959-6526 . 
  6. ^ https://www.researchgate.net/profile/Donald_Stedman
  7. ^ "Инфракрасное дистанционное зондирование выбросов от автотранспортных средств в штате Вашингтон" (PDF) .  (239 КБ)
  8. ^ «Opus Inspection» Технология дистанционного зондирования » . opusinspection.com . Проверено 29 февраля 2016 .
  9. ^ «Abgasmessungen RSD (Измерение загрязняющих веществ с помощью дистанционного зондирования в Цюрихе / Швейцария) Бюро Кантона по охране окружающей среды« awel »с помощью оборудования, предоставленного Opus Inspection / etest» . www.awel.zh.ch . Проверено 23 февраля 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ассоциация производителей по контролю за выбросами (MECA)
  • Информационный центр Diesel
  • Ассоциация по контролю выбросов катализатора (AECC)
  • Системы контроля выбросов на FamilyCar.com
  • Национальный Автомобиль и Выбросы топливной лаборатория по охране окружающей среды Соединенных Штатов
  • Выбросы автомобилей и испытания