Құрғақ қоспалар отын жүйелерінен зиянды шығарылымдарды азайта ала ма?

Отын Қоспалары Шығарындыларды Қалай Төмендетеді

Химиялық жолдар: Жану химиясын өзгертетін оттегісі бар, цетан көрсеткішін арттырушы және катализаторлы қоспалар

Отын қоспалары отынның молекулалық деңгейде жануын өзгерту арқылы әсер етеді. Мысалы, этанол негізіндегі өнімдер отын қоспасына қосымша оттегі әкеледі, бұл қатты көміртек монооксиді молекулалары мен гидрокөмірсутектердің қалдықтарын CO2 және су буына айналдырады. Дизель қозғалтқыштары үшін EHN сияқты цетан индексін арттырушы заттар бар, олар отынның жақсырақ тұтануын қамтамасыз етеді. Бұл жанудың басталуы алдындағы күту кезеңін қысқартады, сондықтан қозғалтқыш жұмысы жалпы алғанда тегіс болады. Сонымен қатар, мысалы, церий оксиді сияқты металдары бар катализаторлық қоспалар бар. Химиктер активтендіру энергиясы деп атайды, бұл заттар жанудың басталуын жеңілдетеді. Нәтижесінде қозғалтқыштың ішіндегі температура өте жоғары болмаған кезде де таза жану жүреді. Бұл әртүрлі химиялық әдістер тікелей жану камерасында жүреді және ластану проблемаларын туғызатын жартылай жанбаған қалдықтарды азайтады. Көптеген өндірушілер дұрыс құрылған қоспа пакеттерін қолданған кезде зиянды шығарындылардың мөлшерінің айтарлықтай төмендегенін хабарлайды.

Термодинамикалық әсерлер: Жылдам жалын таралу, қысқарақ тұтандыру кешігуі және біркелкірек жану

Кейбір химиялық қоспалар двигательдегі отынның жану сапасын двигательдің ішіндегі маңызды жылу процестерін дәл баптау арқылы арттыра алады. Цетан көрсеткішін жақсартатын қоспалар дизель отынына қосылғанда, олар отын камерасына бүркілгеннен кейін тұтану уақытын шамамен 30% шамасында қысқартады. Бұл инъекцияланғаннан кейін отынның тезірек тұтануын білдіреді, бұл жану камерасында жалынның біркелкі таралуына ықпал етеді. Мұндай қоспалар болмағанда, цилиндрде жанбаған отынның артық мөлшерде жиналатын аймақтар пайда болады, бұл біз PM ластану деп атайтын бөлшектерге әкеліп соғады. Жақсырақ жану бақылауы камерадағы температураның тым көтерілмеуіне де ықпал етеді, ал бұл жоғары температура зиянды NOx газдарының пайда болу себебі болғандықтан, бұл жағымды жағдай. Нәтижесінде бұл двигательдің жалпы өнімділігін арттырады, отын шығынын үнемдейді және стандартты ауа ластануын, сонымен қатар CO2 шығарындыларын бір уақытта азайтады.

Ластану көздеріне қарсы шаралар: Қоспалар қалай CO, NOx, THC және бөлшектік заттардың пайда болуын басады

Бүгінгі күннің отын қоспалары химиялық құрамы арқылы зиянды шығарындылардың белгілі бір түрлерін азайту арқылы жұмыс істейді. Оттегі қосылыстары қосылған кезде, олар отынның әсіресе оттегі аз болған кезде толығырақ жануына ықпал етеді, сондықтан көміртек монооксиді мен жалпы көмірсутектер деңгейі төмендейді. Кейбір қоспалар двигательдегі түтін бөлшектерінің жануын шынымен жылдамдататын церий немесе темір сияқты металдарды қамтиды. Зерттеулер двигателдерден шығатын бөлшектік заттардың шығарындыларын 18-31 пайызға дейін азайтуға болатынын көрсетті. Кейбір арнайы қоспалар двигательдің жұмыс істеуіне зиянын тигізбей отырып, жану температурасын да реттейді, бұл азот тотықтарының деңгейін төмендетуге көмектеседі. Бұл қоспаларды шынымен бағалы ететіні — олар бір уақытта бірнеше ластану көздеріне қарсы шаралар қабылдайды. Олар газдар двигательден шыққанша қосымша қорғаныс қабаты ретінде жұмыс істейді, сонымен қатар жануды тиімдірек етеді және көліктердің отынның бір қоймасында одан әрі алыс жүруіне көмектеседі.

Бензин және дизель қозғалтқыштарындағы отынға арналған оттегі қоспалары мен таза жану

Оттегі қоспалары отын қоспасындағы оттегінің мөлшерін арттыру арқылы жанудың тиімділігін арттырады, толық тотығуды қамтамасыз етеді және көміртегі монооксиді мен жанбаған көмірсутектердің шығарындыларын азайтады.

Этанол және 1-бутанол қоспалары: көміртегі монооксиді мен көмірсутектердің шығарындыларын 22%-ға дейін азайту

Этанол мен 1-бутанол — бұл жақсы белгілі оттегі қоспалары, оларды бензинге немесе дизельге араластырған кезде CO және көмірсутектердің шығарындыларын 22%-ға дейін азайтуға болады (SAE 2020). Олардың жоғары оттегі мөлшері оттегінің жетіспейтін жағдайларында, әсіресе ауаға бай қоспаларда толық жануды қамтамасыз етеді, нәтижесінде жартылай жанған өнімдер азаяды.

Жоғары жүктемелі дизельдік жұмыс режимі кезінде NOx және PM-ді азайтудағы компромисстер

Оттегілер көміртегі монооксиді мен көмірсутектердің шығарындыларын азайтуда жақсы нәтиже береді, бірақ ауыр дизельдік жүктемелер кезінде азот оксидтері мен бөлшектерге келгенде нәтижелер оңша айқын болмайды. Көбірек оттегі двигателдегі жану температурасын көтереді, бұл шын мәнінде NOx-тің түзілуіне ықпал етеді. Зерттеушілер 2017 жылы «Combustion and Flame» журналында жарияланған зерттеулерде қызықты нәрсені байқады — өте ұсақ ультрадисперсті бөлшектер санының шамалы өсіп кеткенін байқады. Дегенмен, түтік шаңының жалпы мөлшері әдетте азаяды. Бұл барлығы әртүрлі ластағыш заттардың двигатель қаншалықты жұмыс істеп тұрғанына байланысты әртүрлі мінез-құлық танытатынын көрсетеді.

Нанобөлшектер мен металдар негізіндегі катализаторлық қоспалары бар алдыңғы қатарлы шығарындыларды бақылау

Al2O3 және CeO2 нанобөлшектері: двигательден шығатын бөлшектік материалдардың (PM) 18–31% азаюы және көміртек тотығуының белсенділенуі

Алюминий оксиді (Al2O3) және церий оксиді (CeO2) сияқты кейбір нанобөлшектер двигатель цилиндрлерінде катализатор ретінде әрекет етіп, жылу берілуді арттырады және отынның толығырақ жануына көмектеседі. Дизель отынына шамамен 50-ден 100 млн бөлшектке дейінгі CeO2 қосылған кезде зерттеулер двигательдердің бөлшектік заттар шығарындысының 18%-дан 31%-ға дейін төмендегенін көрсетеді. Көміртек монооксиді де, сонымен қатар гидрокөмірсутектердің қалдықтары да азаяды. Мұнда болып жатқаны шынымен қызық. Церий жану кезінде беттік реакциялар арқылы оттегі бөліп, түтін бөлшектеріне шабуыл жасайтын белсенді оттегі молекулаларын тудырады. Бұл екі бағыттағы тәсіл түтіннің пайда болуын алдын ала болдырмақпен қатар, жану камераларында жиналған көміртегі қалдықтарымен де күреседі. Қазіргі заманғы двигательдерге қызмет көрсететін механиктер осындай қоспаларды тұрақты пайдаланған кезде камералардың уақыт өте келе таза болатынын байқады.

Отынға қосылатын темір мен церий қосылыстары: Пайдалы әсер коэффициентін арттыру және NOx-PM арасындағы тепе-теңдікті төмендету

Темір және церий қосылыстарының қосылуы дизельді қозғалтқыштардағы NOx және PM шығарындыларын теңгеру мәселесіне ұзақ уақыт бойы қарсы тұруға көмектесті. Бұл қоспалар цилиндр ішіндегі жанудың біркелкі болуын қамтамасыз ету үшін жану басталатын уақытты қысқартады. Нәтижесінде түтін деңгейі біршама төмендейді — кейбір сынақтар 40-45% дейін азайғанын көрсетеді — бұл азот тотығының шығарындыларын маңызды түрде арттырмай-ақ жүзеге асады. Бұл катализаторлардың ерекшелігі — олар әртүрлі жұмыс температуралары диапазонында тиімді жұмыс істеу қабілетіне ие, сондықтан қозғалтқыш жеңіл жүктемемен немесе толық қуатпен жұмыс істесе де, олар әрқашан жұмыс істей береді. Бұл дәстүрлі шығарғыштарды тазарту әдістерінен айырмашылығы, олар жану процесі кезінде пайда болған ластану заттарымен ғана айналысады. Алайда, отынға қосылатын катализаторлар бұл мәселені процесс басталған кезден бастап шешеді және жалпы алғанда шығарындыларды бақылау үшін қажетті компоненттердің санын азайта отырып, таза нәтиже береді.

Цетан көрсеткішін жақсартуыштар және олардың дизельді шығарындыларға әсері

2-этилгексил нитраты (EHN): NEDC сынақтары бойынша CO, HC, NOx және түтін мөлдірлігіне нақты әсері

EHN немесе 2-этилгексил нитрат — цетан санын жақсарту үшін дизель отынына қосылатын танымал қоспа ретінде пайдаланылады, басқаша айтқанда, ол дизель қозғалтқыштарының жануын тездетуге көмектеседі. Ескі NEDC стандарттары бойынша сынақтан өткізгенде, отынға EHN қосу отын толығырақ жануына байланысты көміртек монооксиді мен көмірсутектер шығарындысын шамамен 15 пайызға дейін азайтатыны анықталды. Азот оксидтерімен не болатыны қозғалтқыштың қаншалықты жүктемеде жұмыс істейтініне байланысты. Төменгі жүктемелерде NOx шығарындылары 8 пайызға дейін азаюы байқалады, алайда қозғалтқыш толық қуатпен жұмыс істегенде температура өте көтеріліп, NOx шығарындылары шамамен 1,8 пайызға өсуі мүмкін. Жақсы жағы — түтін деңгейі мен бөлшектік заттар әдетте 10-20 пайыз аралығында азаяды, себебі жақсырақ жану процесі барлығын тазарақ жандырады. Ескі дизель қозғалтқыштар үшін EHN қымбат құрал-жабдықтарды өзгертуге тәуелсіз, шығарындыларды азайтудың қол жетімді тәсілін ұсынады. Әрине, нақты нәтижелер қозғалтқыш конструкциясына, оның күнделікті пайдаланылуына және қоспаның негізгі отынымен араласуына өте көп байланысты.

Қоспалар мен басқа да жүйелерді салыстыру: Тиімділік, құны және практикалық шектеулер

Қозғалтқыш қоспаларын катализаторлармен салыстыру: Шығарындыларды азайту үшін құны, сенімділігі және интеграциялау қиындықтары

Шығарындыларды бақылауға келгенде, отын қоспалары мен каталитикалық түрлендіргіштер сияқты соңғы өңдеу жүйелері мүлдем әртүрлі бағыттармен жүреді. Отын қоспалары двигательдің ішінде жану үрдісі қалай жүретінін өзгерту арқылы жұмыс істейді. Оларға көлік құралына механикалық өзгерістер енгізудің қажеті жоқ, бастапқы шығындар салыстырмалы түрде төмен болады және қосымша күрделіліктерсіз қарапайым отын қорына оңай қосылуы мүмкін. Кемшілігі неде? Бұл қоспалардың әсерін сақтау үшін оларды үздіксіз қолдану қажет, сондықтан уақыт өте келе операциялық шығындарды шынында да арттыруы мүмкін. Каталитикалық түрлендіргіштер түгел басқа нәрсе ұсынады. Олар ұзақ уақыт пайдаланылады және көміртегі тотығы, азот тотықтары мен көмірсутектер сияқты зиянды газдарды өте тиімді түрде азайтады. Бірақ мұнда да кемшілік бар — бұл жүйелерді орнату құны өте жоғары, көлік құралында жеткілікті орын талап етеді және ретті тексерулерді қажет етеді. Әдетте галлонға шаққандағы құнды қарастырғанда, қоспалар кіші флоттар үшін немесе әртүрлі түрдегі двигательдермен жұмыс істеген кезде тиімдірек болып көрінеді. Керісінше, соңғы өңдеу жүйелері ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істейтін көлік құралдары үшін жақсырақ нәтиже көрсетеді. Көбінесе кәсіпорындар өздерінің нақты жағдайларына қарай ең жақсы нәтижеге қол жеткізу үшін екі әдісті де үйлестіріп пайдаланады.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Қоспалар дегеніміз не және олар қалай шығарындыларды төмендетеді?

Қоспалар — бұл бензинге немесе дизель отынына қосылып, жану процесін өзгертіп, қозғалтқыштың жұмыс істеуін жақсартатын заттар. Олар отынды жағу тиімділігін арттыру, толық тотығуға ықпал ету және CO, NOx, THC және бөлшектік заттар сияқты зиянды ластанғыштардың пайда болуын алдын ала болдырмау арқылы шығарындыларды төмендетеді.

Отын қоспалары каталитикалық түрлендіргіштердің орнына келе ме?

Отын қоспалары қозғалтқыш ішінде шығарындыларды төмендетудің ыңғайлы тәсілін ұсынса да, автомобильден шығарылар алдында шығатын газдарды одан әрі тазарту үшін құрастырылған каталитикалық түрлендіргіштердің толық орнын баса алмайды.

Дизель қозғалтқыштарында цетан көрсеткішін жақсартатын қоспалар қалай жұмыс істейді?

2-этилгексил нитраты (EHN) сияқты цетан көрсеткішін жақсартатын қоспалар дизель отынының тұтатын сапасын жақсартып, жану камерасына енгізілген кезде тезірек тұтануына көмектеседі, соның арқасында кешігу уақыты қысқарады және жану біркелкілігі жақсарады.

Оттек қосылатын қоспаларды пайдалануда кемшіліктер бар ма?

Оттегімен қоспалар CO және көмірсутек шығарындыларын айтарлықтай төмендетеді, бірақ жоғары жүктемелі дизельдік жұмыс режимінде жану температурасының жоғары болуына байланысты NOx өндірісінің артуына әкелуі мүмкін.