Чтение онлайн

Существующие предельные значения выбросов в странах Евросоюза приведены в нормативах «Euro – 1, 2, 3, 4, 5» (табл. 26).

Табл. 26. Нормы выбросов токсичных компонентов отработавших газов дизельных двигателей, г/кВтxч

* — В Россия с 1 января 2008 г.;

** — Для двигателей рабочим объемом менее 0,75 л и максимальным числом оборотов свыше 3000 мин -1 ;

*** — Неметановые углеводороды.

Заметного снижения выбросов транспортными средствами вредных веществ в России можно ожидать лишь в случае поступления на отечественный рынок техники, соответствующей требованиям «Euro – 2» и «Euro – 3».

Антидымные препараты автохимии выпускаются для применения в качестве присадок к топливу и добавок к моторным маслам. В целом препараты этого класса предназначены для уменьшения дымности выхлопа двигателя, повышения компрессии, а также снижения угара масла и шумности работы двигателя.

При этом топливные препараты выполняют функции, в основном характерные для различных очистителей топливных систем двигателя, такие как улучшение процесса сгорания топлива, очистка отложений в топливной системе и снижение нагарообразования.

Масляные присадки направлены на раскоксовывание поршневых колец и камеры сгорания двигателя, стабилизацию вязкости моторного масла, образование защитных антифрикционных слоев, повышающих компрессию в двигателе.

Использование в дизельных видах топлива в качестве антидымных присадок соединений, содержащих ионы — комплексообразователи кобальта, церия, титана, железа, меди, никеля в концентрации 0,2 %, позволяет снизить содержание сажи в отработанных газах с 3,24 до 2,2 г/кг (на 38 %), а также оксидов азота с 29,6 до 16…24 г/кг. Значительному снижению эмиссии частиц сажи с отработавшими газами способствует введение в дизельное топливо соединений меди, никеля, церия в концентрации 0,025…0,18 г/л вместе с жидкими углеводородами в количестве 0,8…13 мл/л. Имеются предложения по использованию бифункциональной присадки к топливу для уменьшения коррозии и сажеобразования в отработавших газах. Она содержит соли железа, марганца, меди с алифатическими сульфокислотами С12—С30, соли кальция и бария с алифатическими и ароматическими кислотами.

Антидымная добавка к дизельному топливу снижает дымообразование путем выжигания сажи и продуктов химического недожога в камере сгорания до окончания сгорания основной массы топлива и начала процесса расширения рабочей смеси.

Среди металлсодержащих присадок к топливу, обладающих противодымным эффектом, главное место принадлежит солям органических кислот. С повышением содержания металла, т. е. зольности, растет эффективность противодымных присадок к топливу.

При использовании металлсодержащих присадок в пламени происходит интенсивная ионизация металлов. При этом ионы металлов, как в ламинарном, так и в диффузионном пламени, снижают скорость зародышеобразования частиц сажи и ее коагуляции. В результате этого либо уменьшается количество образовавшейся сажи, либо значительно снижается размер частиц, что способствует более полному их выгоранию. Этот механизм наиболее характерен для металлов первой группы периодической системы, но проявляется также и при использовании пластичных металлов, таких как медь, свинец, олово, никель.

Одним из путей уменьшения вредных выбросов в отработавших газах автомобиля является введение в дизельное топливо наноразмерных частиц оксида церия. Соответствующая технология «Fuel Borne Nanocatalyst» разработана английской фирмой «Oxonica» при Оксфордском университете. Специалисты фирмы создали добавку в топливо «Envirox», представляющую собой наноразмерные частицы оксида церия в органической основе. Находясь в составе топлива, эти частицы обеспечивают более полное сгорание углеводородов и уменьшение количества вредных выбросов. Рабочая концентрация оксида церия в топливе — 5 ppm (миллионных долей на литр), т. е. на железнодорожную цистерну топлива достаточно 150…200 г нанопорошка. Эффект от применения добавки «Envirox» — экономия топлива до 10…15 % и резкое снижение содержания оксидов азота. Филиппинская топливная компания «Independent Philippine Petroleum Co.» с марта 2005 года производит и реализует экологически чистое топливо «Diesel Premium Plus» .

Аналогичные работы по изучению каталитических свойств наночастиц оксидов церия и циркония ведутся в Брукхейвенской национальной лаборатории Управления энергетических исследований и разработок США. В марте 2006 года на очередном Национальном семинаре Американского химического общества было показано, что наночастицы оксидов, попадая на поверхность каталитического конвертера, действуют как буфер, поддерживающий каталитическую эффективность на одном и том же уровне, независимо от режимов работы двигателя.

Наиболее эффективно применение антидымных присадок после комплексной обработки двигателя с помощью различного рода очистителей топливной системы комплексного действия с целью длительного поддержания и усиления эффекта восстановления технико — экономических параметров двигателя.

Для снижения содержания несгоревших твердых частиц в отработавших газах предлагается добавлять в дизельное топливо соли марганца в сочетании с солями меди, а для улучшения процесса горения — соли марганца, меди, свинца, кобальта, цинка, церия, никеля, а также поверхностно — активные вещества и парафины.

При применении солей железа их растворяют в воде до получения растворов с концентрацией катионов железа 10 %, а затем проводят осаждение. Полученный осадок отфильтровывают, тщательно промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 105 °C.

Наличие в топливе влаги, вследствие нарушения условий его хранения и транспортировки, а также образование конденсата в топливной системе и нефтехранилищах приводят к биоповреждению топлива и, в результате, к нарушениям в работе двигателя — затруднению или невозможности его пуска, повышенной коррозии поверхностей (рис. 34) и увеличению нагарообразования.

Чистоту дизельного топлива определяют в лабораторных условиях по коэффициенту фильтруемости (ГОСТ 1906—73), который определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно его топливной системы. На фильтруемость топлива влияет наличие в нем механических примесей, воды, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот. Коэффициент фильтруемости находится как отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении 1/10 доли фильтруемого топлива к первой. Дизельное топливо различных марок имеет коэффициент фильтруемости от 2 до 3.

Рис. 34. Металлическая сетка фильтрующего элемента: до (слева) и после (справа) коррозии

Топливо загрязняется водой в резервуарах и трубопроводах, которые часто используются для хранения различных нефтепродуктов. Микробное загрязнение топлива особенно часто происходит в резервуаре, на дне которого присутствует вода. Заражение топлива происходит путем проникновения бактерий и грибков извне с воздухом или водой, а также вследствие контакта с зараженным ранее топливом. Основное условие развития микрофлоры в топливе — наличие в нем воды со следами минеральных солей и положительная температура. Интенсивность и степень микробиологического окисления нефтепродуктов напрямую зависят от их углеводородного состава. Топливо, состоящее из линейных молекул углеводородов, разрушается интенсивнее, чем состоящее из более разветвленных изомеров. Углеводороды алифатического (парафинового) вида чаще менее биостойкие, чем ароматические, вследствие этого топливо, содержащее в основном парафиновые углеводороды, может разрушаться микроорганизмами быстрее, чем топливо с большим количеством ароматических соединений. Следовательно, легкие дистиллятные виды топлива (бензины) — более биостойкие по сравнению с дизельным топливом.

Бензины способны растворить при 20 °C от 0,01 до 0,04 % воды. Так как компоненты бензина являются неполярными соединениями, а вязкость их достаточно мала по сравнению с водой, то наблюдается рост микрокапель растворенной влаги также за счет более высокой плотности накапления ее в донной части резервуаров и баков.

В процессе хранения такого топлива содержание антиокислительных присадок в нем снижается за счет вымывания их водой. Она экстрагирует антиокислители, вследствие чего снижается октановое число бензина.