От известно време, но особено след скандала с Volkswagen Dieselgate, „антидизеловите“ платформи излизат като гъби през есента. След повече от десетилетие, доминиращо с европейски пазар с почти 70% от регистрациите в някои страни, през последната година те са почти наравно с бензина.

всяка капка

Изглежда, че сме преминали от възхваляването на доброто им представяне и ниската консумация до превръщането им в виновници на недишащ въздух на нашите градове, на увеличаване на случаите на заболявания на дихателната система, алергии.

Това, че емисиите от дизелови двигатели са вредни за здравето е безспорен факт, но сегашните бензинови двигатели не са точно благотворителни сестри. Тъй като производителите трябва да извличат повече енергия от всяка капка гориво и намаляване на емисиите на CO₂ Други продукти се появяват в газовете на бензиновите двигатели.

Преди единствените частици, които тази механика излъчваше, бяха малки бензинови капчици, които не бяха изгорели напълно, но сега, когато налягането и температурата в цилиндрите бяха значително увеличени за подобряване на производителността, ужасните NOx и канцерогенни частици също се появяват в тях.

Основната разлика между a бензинов двигател и едно дизел е, че в първия трябва пригответе експлозивна смес което се детонира с искра, докато във второто това, което прави, е горя смес поради топлина и налягане които се генерират в цилиндъра.

Докато бензиновата смес трябва да бъде стехиометрична, за да може да експлодира при относително ниско налягане и когато искрата скочи, дизелът се запалва няма нужда от много прецизно смесване, всъщност дизелови двигатели те винаги работят с постна смес дължимо, с излишък на въздух; Ето защо те не се нуждаят от пеперуда на газта, дизеловият двигател винаги изсмуква целия въздух, който може да влезе в цилиндрите му.

Тази основна разлика в работата води до дизеловите двигатели генерират повече NOx- между 3 и 10 пъти повече - и повече частици сажди, но е така, че с търсенето на по-високи добиви и за получаване на повече енергия от всяка капка гориво, бензиновите двигатели малко по малко работят по начин, по-подобен на дизеловите. За да разберем това, първо ще видим какво имаме предвид под NOx.

Какво представляват NOx

Група химични съединения, които са азотни оксиди, са известни като NOx. И кислородът, и азотът са безвредни газове, които са присъства във въздуха, който дишаме, проблемът е, когато са комбинирани.

В зависимост от химичната реакция, при която молекулите кислород и азот се обединяват, могат да възникнат различни съединения N₂O, N₂O₃, NO₂, NO, N₂O₅. Всички тези съединения са включени в NOx.

В двигателите с вътрешно горене повечето от произведените NOx всъщност са азотни диоксиди (НЕ₂) какво това е много опасен газ за здравето. Освен че е дразнител сам по себе си, ако се комбинира с водород (който също присъства във въздуха и във водата на нашите клетки), той става азотна киселина, и дишането на киселина не е добро.

Какви са частиците, излъчвани от двигателите

Ако химическите реакции, протичащи в цилиндрите, бяха идеални, единственото нещо, което трябва да се генерира от изгаря въглеводород смесен с въздух би трябвало да бъде вода и CO₂. За съжаление в природата няма перфектни реакции, както няма и вечно движение.

При горенето вътре в цилиндрите някои капчици гориво които не изгарят напълно, в допълнение към други продукти, които не реагират в процеса (сяра в горивото, газове, присъстващи във въздуха, следи от масло от смазване на двигателя. ).

The високи температури които са достигнати в цилиндрите карат тези частици да се превърнат в пепел, която се изхвърля през изпускателната тръба. Тези частици са много малки, толкова много, че те навлизат в тялото ни и се придържат към клетките ни, които могат да абсорбират и причиняват мутации в тях, т.е., те са много канцерогенни.

За да се избегне това, тъй като дизеловите двигатели отделят най-твърди частици, това е така задължително от години с вграден филтър против частици, отговарящ за улавянето им. Бензиновите двигатели не са генерирали толкова много частици - практически нито една в миналото - но тъй като тяхната производителност и работно налягане са се подобрили, те отделят все повече и повече, въпреки че властите все още не са постановили нищо в това отношение.

Как се произвеждат NOx и частиците в бензиновите двигатели

За да стане разбираемо, ще използвам пример, който повече или по-малко всички сме преживели в живота си, пригответе колакао.

Със сигурност сте забелязали, че е по-лесно да се разрежда какаото в горещо мляко, отколкото когато е студено. Температурата е важен фактор при смесване и при химични реакции. Ако температурата на млякото не е адекватна или преминем с какаото, ще има бучки. Постигането, че сместа е перфектна и без бучки, изисква млякото да има подходяща температура, разбърква се достатъчно време и не се превишава пропорциите.

Ако има малко какао и много мляко (лоша смес), което няма вкус като нищо. Ако прекалим с какаото, то се превръща в неплатима тухла. Ако не разбъркаме достатъчно (ако не оставим време за протичане на химическата реакция) или не загреем млякото до оптималната температура, вместо да реагираме цялото мляко с цялото какао, ще имаме части от несмесено мляко и какаови бучки.

Е, нещо много подобно се случва с химичните реакции в цилиндрите на бензиновите двигатели. За да бъде реакцията перфектна (за нека целият бензин се смеси с целия въздух), съотношението въздух и бензин трябва да бъде перфектно, тоест един мол молекули гориво трябва да реагира с един мол молекули въздух. Атомното тегло на бензиновите молекули е 14 пъти по-голямо от това на въздуха, така че да реагира същия брой молекули. В такъв случай съотношението е 14 към 1.

Дизеловите двигатели, от друга страна, не работят винаги със стехиометрична смес, винаги работа с излишен въздух, затова те консумират по-малко. Еволюцията на бензиновата механика се опитва да имитира работата на дизела, за да подобри неговите характеристики. Всъщност, актуални бензинови двигатели с директно впръскване те работят като дизел с постна смес, когато стигнем до пик на газ (изравняване) и започват да работят с стехиометрична смес когато ускоряваме.

За да накарате сместа да експлодира при изчерпване на горивото, това, което правите, е увеличете компресията в цилиндрите Y. концентрирайте бензин близо до свещта, така че около искрата имаме стехиометрична смес, която е запалима и с определено количество енергия.

В цилиндъра обаче има излишен въздух, който не реагира напълно с горивото, но като високи температури се достигат поради високи компресии и на енергията на експлозията, някои компоненти на въздуха започват да реагират, което, ако имат друг партньор, с когото да си взаимодействат, те няма да го направят.

Когато двигателят работи стратифициран режим (постната смес се нарича така, защото се разслоява близо до запалителната свещ, така че там е по-богата, както казах преди), молекулите на всмукателния въздух, които не намират гориво за реакция, като напр. са подложени на голям натиск и температура те започват да се сближават с лоша компания и вече имаме бъркотията на бащата.

Да, ние сме подобрили работата на двигателя и получаваме повече енергия от всяка капка бензин, но тъй като нямаме млякото с идеалната температура (то е твърде горещо), нито пропорциите са идеални (има малко какао), резултатът е бучки (NOx и други примеси).

Досега дизелите бяха двигателите, които генерираха най-много NOx и странични продукти при горенето, но съвременните бензинови двигатели са истински машини за производство на много вредни „странични продукти“. за жалост, с цел намаляване на потреблението и емисиите на CO и CO₂, ние в крайна сметка произвеждаме други молекули, които са по-вредни, освен все по-фина пепел, която може да се придържа към нашите клетки, причинявайки рак.

Как да премахнете NOx и частиците

Вече виждаме, че както частиците, така и NOx се получават чрез химическа реакция. Същите, които се генерират, могат да бъдат елиминирани. Просто въведете нова "лаборатория" в двигателя на автомобила, която е отговорна за причиняването на нови химични реакции, които трансформират тези газове и продукти в други.

Хубавото е това има решение на този проблем, Лошото е струват пари (по-малко от 18-инчови джанти, но не толкова готини) и те са може да причини повреди. Тъй като, освен това, властите в момента не са обърнали внимание на този проблем, бензиновите двигатели се отърват от строгите стандарти за твърди частици на дизела, тъй като до този момент те бяха извън противоречията.

Volkswagen - много навреме след лошата репутация, която си спечели чрез измама в емисиите си - току-що обяви, че ще бъде първата марка, която ще въведе филтри за частици в изпускателните системи на своите бензинови двигатели.

За да се елиминира NOx, решението е специален катализатор. При автомобилите катализаторът е керамично парче с голяма повърхност, изложено на преминаване на газове (повече или по-малко един хектар), но което е „огънато“ толкова пъти, колкото да се побере във вид тръба от около 15 см в диаметър и 30 см дължина.

Тази керамична повърхност е покрита с благородни метали, които имат същия ефект като алкохола в нощен клуб в 5 сутринта. Това момче или онова момиче, което няколко часа преди да не сте се приближили дори с пръчка, не знаете как в крайна сметка правите секс с него или нея. Ами с отработените газове същото.

NOx молекули, остават неизгорели горива, и т.н., като е в контакт с тези метали и с температура които се натрупват в катализатора започват да взаимодействат с кислорода и другите газове, присъстващи в отработените газове и се превръщат в други молекули, които не са вредни, главно N₂, O₂ и CO₂. За да има достатъчно "материал" в изпускателната система, за да може да се трансформират всички NOx в други молекули, той се инжектира в изпускателната система урея. AdBlue е търговското му име, звучи по-тънко от „урина, разредена във вода“, но е точно това: урина.

Частиците, както вече те са твърд продукт, по-трудно е да ги накарате да реагират, така че това, което правите, е да ги хванете във филтър и когато това е на път да се насити, температурата във филтъра се повишава до изгаряйте ги напълно.

Какви проблеми имат GPF и NOx катализаторите?

Основният проблем на тези две устройства е, че струват пари. Особено NOx катализаторът надвишава 2000 евро за количеството благородни метали, които има вътре, като платина или паладий. Филтърът за частици пък е много по-евтин от порядъка на 150 евро за производителя.

Следващият проблем с тези елементи е, че те са интегрирани в потока отработени газове, който намалява мощността на двигателя и увеличава разхода. За щастие дизайнът им се е подобрил много и всеки път те абсорбират по-малко енергия в газовия поток.

За собственика на автомобила обаче най-големият недостатък е, че тези устройства са податливи на повреди, нещо, което тези, които имат дизелов автомобил след 2004 г., знаят много добре, годината, в която са инсталирани този тип филтри.

В тези случаи двигателят не достига достатъчната температура, нито го въртим при необходимите обороти, така че в отработените газове да има достатъчно енергия за протичане на необходимите химични процеси.

До преди около десетилетие дизеловите двигатели са имали репутацията на „по-корави“ от бензиновите двигатели. Всъщност конструкцията му е по-здрава. Въпреки това, включването на тези филтри за твърди частици, сложни инжекционни системи с високо налягане (над 2000 бара) и турбокомпресорът ги оскъпява и намалява тяхната надеждност до такава степен, че днес бензинов двигател е по-малко проблематичен от дизела.

Индиректните бензинови инжекционни двигатели са работили с гориво при налягане от 3 или 4 бара. Сегашните двигатели са всички над 200 бара, те дори достигат 400 бара. Ако някога сте си намокрили ръката с дизел на бензиностанция, знаете, че дизелът има мазно усещане. Наистина, дизелът има определени смазващи свойства. Бензинът обаче бързо се изпарява и не оставя остатъци. Неговата смазваща способност е минимална. Това означава, че както помпите с високо налягане, така и съвременните бензинови инжектори са подложени на доста висока ерозия и започват да бъдат вашите повреди по-чести.

В заключение трябва да приемем, че ако искаме ефективни двигатели от термодинамична гледна точка - които имат мощност и харчат малко, за да се разбират - и които са и най-безвредни за околната среда и живите организми, двигателите ще бъдат все по-сложно. По-сложното означава, че е по-скъпо и освен това с повече бюлетини се търпят повреди.

Във всеки случай винаги губите едно и също: всички. Ако тези катализатори и филтри не са вградени, в крайна сметка няма да можем да дишаме или да се наложи да забраним използването на автомобила и ако ги включим, ние ще поемем разходите.