Анализ экологической эффективности дизельного двигателя

В виду активного введения экологической политики не только за рубежом, но и в России, в частности ужесточение стандартов ЕВРО и введение экологического налога, появляется потребность в повышении экологичности дизельного двигателя.

Так, например, в Европе уже действует стандарт ЕВРО-6, который был принят в 2015 году. Он не оказал особого влияния на бензиновые двигатели, но очень серьезно ужесточил требования к дизельным. Допустимое количество вредных веществ сократилось в среднем в 3 раза.

Например, максимальный допустимый выброс NOx снизился с 2 до 0,4 г/кВт-ч. Пожалуй, одним из важнейших показателей по выбросам дизельных ДВС является именно выброс NOx, в частности представляющий из себя монооксид азота и диоксид азота.

Монооксид азота (NO) - это бесцветный, без запаха, плохо растворимый в воде газ. Он составляет более 90% от всех оксидов азота, образуемых при высокотемпературном горении. Если концентрация находится в пределах от 10 до 50 ppm. он не является сильно токсичным раздражающим веществом.

Диоксид азота (NO2) - это газ, который заметен даже при небольшой концентрации: он имеет коричневато-красноватый цвет и особый острый запах. При концентрации более 10 ppm. является сильным коррозийным веществом и сильно раздражает носовую полость и глаза. При концентрации более 150 ppm. вызывает бронхит, а свыше 500 ppm. - отек легких, даже если воздействие длилось всего несколько минут.

Монооксид азота NO, который присутствует в городском воздухе, может самопроизвольно переходить в диоксид азота NO2 при фотохимическом окислении.

Существуют три пути образования оксидов азота, различающиеся по способу происхождения, но не по химическому составу:

• •    тепловые оксиды азота (тепловые NOx);

• •    быстрые оксиды азота (быстрые NOx);

• •    топливные оксиды азота (топливные NOx).

Тепловые оксиды азота, составляющие большинство, образуются при высокой температуре (Т>1500 К) и при условии высокой концентрации кислорода при окислении атмосферного азота в процессе горения. Тепловые оксиды образуются при сжигании газообразного топлива (природный газ и сжиженный нефтяной газ) и топлива, в котором не содержатся вещества, имеющие в своем составе азот

Быстрые оксиды азота образуются при связывании атмосферного азота углеводородными частицами (радикалами), которые присутствуют в зоне факела. Этот метод образования оксидов протекает с очень высокой скоростью (отсюда их название; быстрые). Образование быстрых оксидов прежде всего зависит от концентрации радикалов в корневой части факела. При окислительном пламени (горение происходит с избытком кислорода) их вклад незначителен, но при сжигании обогащенных смесей и при низкотемпературном горении их доля может достигать 25% от общего содержания оксидов азота.

Топливные оксиды азота образуются при окислении азотосодержащих веществ, присутствующих в топливе в зоне факела. Концентрация топливных оксидов может достигать значительных размеров, если содержание в топливе азотосодержащих веществ превышает 0,1% от веса. Как правило, это касается только жидкого и твердого топлива.

Доля быстрых оксидов азота более или менее постоянна, в то время как доля топливных оксидов азота увеличивается при горении видов топлива с более высоким молекулярным весом. При этом доля тепловых оксидов азота снижается.

Стоит отметить то, что система SCR неплохо справляется с выбросами NOx, однако ее стоимость в разы превышает ее эффективность. А усложнение конструкции автомобиля ведет к неминуемому снижению его надежности.

Таким образом, совершенной системы сокращения вредных выбросов оксидов азота от эксплуатации дизельного двигателя на сегодняшний день нет.