Контроль выбросов транспортных средств - Vehicle emissions control

Контроль выбросов транспортных средств это исследование сокращения выбросы произведено автомобили, особенно двигатель внутреннего сгорания.

Типы выбросов

Выбросы многих загрязнители воздуха было показано, что множество негативных эффектов на здравоохранение и окружающая среда. Выбросы, которые являются основными загрязнителями, вызывают озабоченность, включают:

  • Углеводороды (HC) - класс обгоревших или частично обгоревших топливо, углеводороды токсины. Углеводороды являются основным источником смог, что может стать серьезной проблемой в городские районы. Продолжительное воздействие углеводородов способствует астма, заболевание печени, заболевание легких, и рак. Правила, регулирующие углеводороды, различаются в зависимости от типа двигатель и юрисдикция; в некоторых случаях «не-метан "углеводороды" регулируются, в то время как в других случаях регулируется "общее количество углеводородов". Технология для одного приложения (для соответствия стандарту неметановых углеводородов) может не подходить для использования в приложении, которое должно соответствовать общему стандарту углеводородов. Метан не токсичен напрямую, но его труднее разрушить в вентиляционных линиях топлива, 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.
  • Монооксид углерода (CO) - продукт неполного сгорания, вдыхаемый окись углерода снижает способность крови переносить кислород; передержка (отравление угарным газом ) может быть фатальным. (Окись углерода постоянно связывается с гемоглобином, химическим веществом, переносящим кислород в красных кровяных тельцах, где кислород (O2) временно связывает. Связывание CO исключает O2 а 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 выздоровление 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 дает быстрого выздоровления, в отличие от случая, когда человека удаляют из атмосферы удушья [т. Е. дефицит кислорода]. Также распространены токсические эффекты, отсроченные на несколько дней.)
  • НетИкс - Генерируется, когда азот в воздухе реагирует с кислородом при высокой температуре и давлении внутри двигателя. НетИкс является предшественником смога и кислотный дождь. НетИкс это сумма НЕТ и НЕТ2.[1] Нет2 чрезвычайно реактивен. НетИкс производительность увеличивается, когда двигатель работает в наиболее эффективном (то есть самом горячем) рабочем состоянии, поэтому существует тенденция к естественному компромиссу между эффективностью и контролем NOИкс выбросы. Ожидается, что его резко сократят за счет использования эмульсионного топлива. [2].
  • Твердые частицы – Сажа или дым, состоящий из частиц в микрометр диапазон размеров: твердые частицы вызывают негативные последствия для здоровья, включая, помимо прочего, респираторная инфекция и рак. Очень мелкие твердые частицы связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
  • Оксид серы (ТАКИкс) - Общий термин для оксидов сера, которые выбрасываются автотранспортными средствами, сжигающими серу. Снижение уровня серы в топливе снижает уровень Оксид серы выходит из выхлопной трубы.
  • Летучие органические соединения (ЛОС) - Органические соединения, температура кипения которых обычно меньше или равна 250 ° C; Например хлорфторуглероды (ХФУ) и формальдегид. Летучие органические соединения являются подразделом Углеводороды которые упоминаются отдельно из-за их опасности для здоровья населения.

История

На протяжении 1950-х и 1960-х годов различные федеральные, государственные и местные органы власти в Соединенные Штаты провели 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 обнародованы на муниципальном, а иногда и на уровне штата. Неэффективные местные правила постепенно вытеснялись более всеобъемлющими государственными и федеральными постановлениями. К 1967 г. Калифорния создал Калифорнийский совет по воздушным ресурсам, а в 1970 г. 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 нормативные акты были одновременно разработаны и внедрены в Канада, западная Европа, Австралия, и Япония.

Первой попыткой контролировать загрязнение от автомобилей была PCV (принудительная вентиляция картера) система. Это втягивает пары картера с большим содержанием несгоревших углеводородов - предшественника фотохимический смог - во впускной тракт двигателя, чтобы они сгорели, а не выбрасывались несгоревшими из картера в атмосферу. Положительная вентиляция картера впервые была широко установлена ​​законом на всех новых 1961-модель авто впервые продал в калифорнии. В следующем году, Нью-Йорк требовалось это. К 1964 году большинство новых автомобилей, продаваемых в США, были оснащены таким оборудованием, и PCV быстро стала стандартным оборудованием для всех автомобилей по всему миру.[3]

Первый законодательный выхлоп (выхлопная труба) Стандарты выбросов были обнародованы штатом Калифорния на 1966 модельный год для автомобилей, проданных в этом штате, за которыми следуют Соединенные Штаты в целом в 1968 модельном году. Также в 1966 году был выпущен первый цикл испытаний на выбросы был принят в штате Калифорния, измеряющий выбросы выхлопных газов 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 нормы выбросов для 1975 модельного года, а также увеличение расхода топлива вынудили изобретение каталитический нейтрализатор для доочистки выхлопных газов. Это было невозможно с существующими свинцовый бензин, потому что остатки свинца загрязняют платиновый катализатор. В 1972 г. Дженерал Моторс предложено Американский институт нефти отказ от этилированного топлива для автомобилей 1975 года и более поздних моделей.[нужна 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

Агентства, ответственные за внедрение выхлопных нормы выбросов варьируются от юрисдикции к юрисдикции, даже в одной стране. Например, в Соединенных Штатах общая ответственность лежит на EPA, но из-за особых требований штата Калифорния выбросы в Калифорнии регулируются Совет по воздушным ресурсам. В Техасе Железнодорожная комиссия Техаса отвечает за регулирование выбросов от СУГ -двигатели, работающие на обогащенном топливе (но не двигатели, работающие на бензине).

Северная Америка

Европа

В Европейский Союз контролирует регулирование 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 его в своей стране.

объединенное Королевство

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:

Тем не менее, многие политики в Великобритании обрабатываются Департамент окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (DEFRA), и они по-прежнему подпадают под действие правил ЕС.

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

Контроль выбросов

Эффективность двигателя постоянно повышалась за счет улучшенной конструкции двигателя, более точного момента зажигания и электронное зажигание, более точный учет топлива, и компьютеризированное управление 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

Основная статья: 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 каталитический нейтрализатор реакция окисления, а также для уменьшения выбросов при запуске двигателя на холоде. После холодного запуска двигателю требуется более богатая топливовоздушная смесь, чем требуется при Рабочая Температура, а каталитический нейтрализатор не функционирует 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

Основная статья: Рециркуляция выхлопных газов

В Соединенных Штатах и ​​Канаде многие двигатели 1973 года выпуска и более новые автомобили (1972 года 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 НетИкс.

Каталитический нейтрализатор

Основная статья: Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор - это устройство, размещенное в выхлопной трубе, которое преобразует углеводороды, окись углерода и NO.Икс в менее вредные газы за счет использования комбинации платины, палладия и родия в качестве катализаторы.[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. Увидеть каталитический нейтрализатор статью для более подробной информации.

Контроль выбросов парниковых газов

«EVAP» перенаправляется сюда. EVAP может также относиться к Испарение.
EVAP Peugeot 205.

Выбросы в виде паров являются результатом выхода паров бензина из топливной системы автомобиля. С 1971 года все автомобили США имели 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 адсорбированный внутри канистры, и во время определенных режимов работы двигателя свежий воздух втягивается через канистру, втягивая пар в двигатель, где он горит.

Испытания на выбросы с помощью дистанционного зондирования

Некоторые штаты США также используют технологию, разработанную доктором Дональдом Х. Стедманом из Денверский университет,[6] который использует инфракрасный и ультрафиолетовый свет для обнаружения выбросов при проезде транспортных средств по дорогам общего пользования, что избавляет владельцев от необходимости посещать испытательный центр. Невидимая световая вспышка Стедмана обнаруживает выхлопные газы обычно используется в мегаполисах,[7] предлагает американо-шведская компания OPUS Inspection[8] и становится все более широко известным в Европе.[9]

Использование данных испытаний на выбросы

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

Загрязнение можно просто уменьшить, используя чистую двигательную установку. Самые популярные режимы включают гибридный и чисто электрическая тяга. 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 в ближайшее время будут практически готовы в качестве фотогальваника технология улучшается.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Примечание EPA о НЕТ2 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. Дои:10.1016 / j.fuel.2020.119713.
  3. ^ Розен (ред.), Эрвин М. (1975). Руководство по устранению неисправностей и ремонту автомобилей Peterson. Grosset & Dunlap, Inc. ISBN  978-0-448-11946-5.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)
  4. ^ «Тесты ТО дизеля не проводились в НИ в течение 12 лет». BBC Северная Ирландия Новости. Получено 26 сентября 2018.
  5. ^ Латия, Рутвик; Дадхания, Суджал (20.01.2019). «Политические нормы и предлагаемые способы достижения целей индийской программы по выбросам транспортных средств». Журнал чистого производства. 208: 1339–1346. Дои: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. Получено 2016-02-29.
  9. ^ «Abgasmessungen RSD (Измерение загрязнителей с помощью дистанционного зондирования в Цюрихе / Швейцария) Управления по охране окружающей среды Кантона« awel »с помощью оборудования, предоставленного Opus Inspection / etest». www.awel.zh.ch. Получено 2016-02-23.

внешние ссылки