EN
Оттекке байытылған отын қоспалары: толық жануды жақсарту
Механизм: этанол мен 1-бутанол қалай оттегінің қолжетімділігін арттырады және CO/КС шығарындыларын азайтады
Этанол (C2H5OH) мен 1-бутанол (C4H9OH) молекулаларында оттегі бар, яғни олар дәстүрлі отынға араласқан кезде қосымша оттегіні тікелей қозғалтқышқа әкеледі. Қосылған оттегі отынды толығырақ жануына көмектеседі, сондықтан біздің бәрімізге ұнамайтын жанудың қалдық өнімдері азаяды. Таза бензинге қарағанда, бұл спирттердің қоспалары көміртегі монооксиды шығынын 20–30 пайызға, ал жанбаған көмірсутектерді шамамен 15–25 пайызға азайтады. Бұл құбылыс отынның көптеген қозғалтқыштарда қалыпты жұмыс істеу режимінде таза және толығырақ жануына байланысты. Осындай техникалық терминдерге қарағанда, бұл өте әсерлі нәтиже!
Пайдалы әсерліліктің айырмашылықтары: Тормоздық жылулық әсерліліктің артуы мен NOx түзілуінің арасындағы тепе-теңдікті сақтау
Отынға оттегілі қосылыстарды қосу әдетте бұрыштық жылулық пайдалы әсерлілікті 3 пен 8 пайыз арасында арттырады, себебі олар отынды толығырақ жағуға көмектеседі. Бірақ инженерлердің назар аударуы керек бұған қарама-қарсы жағы да бар. Жану температурасы көтерілген кезде термиялық NOx-тің түзілуі Зельдович механизмі деп аталатын процестің нәтижесінде шынымен де жылдамиды. Зерттеулер мұнда қызықты бір құбылыс байқалғанын көрсетеді: егер этанол негізіндегі оттегілі қосылыстар арқасында термиялық пайдалы әсерлілік шамамен 10 пайызға артса, онда NOx шығарындылары 12-ден 18 пайызға дейін артуы мүмкін. Сондықтан шығарындылар стандарттарына сай келу — бұл тек қана кейбір қоспаларды қосуға байланысты мәселе емес. Механиктерге қоспаның қанша мөлшері қолданылатынын, оны жүйеге қашан дәл енгізетінін және қозғалтқыштардың жалпы тиісті түрде калибрленгенін қадағалау үшін негізінен дәлме-дәл реттеу жүргізу қажет. Қазіргі кезде кездейсоқ қосымшаларды кездейсоқ қосу жеткіліксіз.
Нанобөлшек катализаторлар: Цилиндр ішіндегі реакция кинетикасын арттыру
Нанобөлшекті катализаторлар — отынның толық жануын оптимизациялаудың алдыңғы шекарасын құрайды, мұнда алюминий оксиді (Al₂O₃) және церий оксиді (CeO₂) сияқты заттар молекулалық деңгейде жануды жақсартушы ретінде әрекет етеді. Олардың өте жоғары беттік аудан/көлем қатынасы беттік катализдік жолдар арқылы негізгі тотығу және түтіннің жойылуы реакцияларын жылдамдататын көптеген белсенді орындарды құрады.
Жануды жақсартушы ретінде Al₂O₃ және CeO₂ нанобөлшектері: беттік катализ және түтіннің тотығу жолдары
Алюминий оксидының нанобөлшектері отынның таралуын күшейтеді, себебі олар гидрокарбонды радикалдарға (олардың әсерінен тотығу процесіне қажетті энергия азаяды) тұрақты бекітіледі. Екінші жағынан, церий диоксидінің оттек сақтау және отын мол болған кезде оны босату қабілеті бар, ал отын аз болған кезде оны қайтадан сіңіреді. Бұл екі әсердің өзара әрекеттесуі дизельді қозғалтқыштарда бөлшектік заттардың шығарылуын 15 пен 30 пайыз аралығында азайтады. Сонымен қатар, жану процесі біраз тиімдірек болады, себебі барлық заттар толығырақ жанады. Шығарылатын зиянды заттарға қойылатын нормаларға сай өнімдер шығаратын өндірушілер үшін бұл жақсартулар — қатынасы төмен болса да, нақты құндылық құрайды.
Тәжірибелік қиындықтар: дисперсияның тұрақтылығы, агломерациялану және нақты әлемдегі отын шығынын растау
Нанобөлшектердің әсерінен зертханалық жағдайларда қол жетімді тамаша нәтижелерге қол жеткізу әлі де қиын. Бұл бөлшектер сақтау кезінде немесе температура көтерілген кезде біріктірілсе, олардың тиімділігі төмендейді, себебі реакциялар үшін қолжетімді беттік аудан азаяды. Егер олар отын жүйесінде дұрыс таралмаса, уақыт өте келе форсункалардың бітелуі сияқты проблемалар туындайды. Бұл бағытта жұмыс істейтін көптеген инженерлер қазір әртүрлі тәсілдерді сынауда, негізінен бөлшектердің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін арнайы химиялық заттар мен бұларды жақсы араластыру үшін дыбыстық толқындар сияқты әдістерді қолдануды зерттеп жүр. Алайда нақты автопарктермен жүргізілген сынақтар басқа бір нәтиже көрсетеді. Нанобөлшектер бақыланатын жағдайларда жақсы жұмыс істесе де, олардың әсері әртүрлі отын сапасы мен жүру жағдайларына ұшырайтын ескірген қозғалтқыштарда 8%–12% аралығында төмендейді. Бұл айырма мұндай өнімдерді коммерциялық сатуға шығарар алдында міндетті түрде жеткілікті өрістік сынақтар жүргізілуі керек екендігін көрсетеді.
Тұтату реттегіштер: ең жоғары тиімділік үшін жану уақытын оптималдау
Тұтату уақытын өзгертетін отын қоспалары — жанудың тиімділігін арттыру үшін поршен орнына қатысты отынның тұтатылуын дәл бақылау арқылы жасалған. қашан тұтатудың басталуын алға жылжыту немесе кешіктіру арқылы бұл қосылыстар двигательдерді термодинамикалық шектерге жақын жұмыс істеуге көмектеседі — энергияның максималды шығарылуын қамтамасыз ете отырып, шығындалатын жылу мен зиянды шығындарды азайтады.
Цетан қоспалары (мысалы, 2-Этилгексил нитраты) және дизельдің тұтату кешігуін азайтатын қосылыстар
Цетан көтергіштері, мысалы, 2 этилгексил нитраты (2 EHN), дизельдік қозғалтқыштардың ішіндегі күшті жылу мен қысым әсерінен еркін радикалдарға ыдырайды. Кейінгі процесстер нағыз қызықты болып табылады. Ыдырау процесі автотұтануды жеделдетеді, сондықтан сыртта суық болғанда қозғалтқыштарды іске қосу әлдеқайда оңайласады. Сынақтар көрсеткендей, бұл суық жағдайларда көміртегі монооксиды мен көмірсутектердің шығарылуын шамамен 15 пайызға азайтады. Дегенмен, бұнда бір қиындық бар. Егер тұтану кешігуі өте көп қысқартылса, цилиндрлер ішіндегі қысым қатты секіріп кетеді. Ал егер отырын жанармай беру жүйесі осы өзгеріске дұрыс реттелмесе, азот оксидтерінің шығарылуы 8–12 пайызға көтеріледі. Сондықтан осы қоспаларды қолданған кезде шығарылуларды бақылау пайдасын сақтау үшін дұрыс реттеу әлдеқайда маңызды.
Октан көтергіштері (мысалы, MMT) – жану камерасындағы жану процесінің жоғары компрессиялық коэффициентін қамтамасыз ететін қоспалар
Жану камерасында отынды тұрақты түрде тотығуға ұстап тұратын, жиі MMT деп аталатын метилциклогексадиенил марганец трикарбонилі деген заттың көмегімен искралық тұтату қозғалтқыштары пайдаланылады. Бұл зат двигателдің қатты жануын (детонациясын) болдырмауға көмектеседі. Нәтижесінде өндірушілер компрессия қатынасын қауіпсіз түрде шамамен 1,5–2 баллға көтере алады, бұл тежегіштік жылулық пайдалы әсер коэффициентін 4%–7% аралығында арттырады. Нақты әлемдегі сынақтар көрсеткендей, жоғары октан саны бар отындарды қолданатын автокөліктер әрбір километр жүрген сайын көмірқышқыл газының шығарылуын шамамен 5% азайтады. Дегенмен, марганецтің қолданылуына шектеулер қойылған, себебі оның артық мөлшері уақыт өте келе оттегі сенсорлары мен каталитикалық түрлендіргіштер сияқты маңызды двигатель компоненттерінде жиналады; сондықтан көптеген нормативтік актілерде рұқсат етілетін дозалау деңгейлері шектелген.
Сұрақтар мен жауаптар бөлімі
Оттегі қосылған отын қоспалары дегеніміз не?
Оттекті отын қоспалары — этанол мен 1-бутанол сияқты молекулалық құрылымдарында оттек атомы бар қосылыстар. Олар дәстүрлі отынға араластырылады, нәтижесінде жану тиімділігі артады және зиянды шығындар азаяды.
Нанобөлшектер катализаторы жану қозғалтқыштарында қалай жұмыс істейді?
Алюминий оксиді мен церий диоксиді сияқты нанобөлшектер катализаторы жануды жақсартады, себебі олар тотығу мен тұман бөлшектерін жою реакцияларын жеделдететін көптеген белсенді орындар ұсынады, нәтижесінде зиянды шығындар тазартылады.
Нанобөлшектер катализаторын қолданудың қандай қиындықтары бар?
Негізгі қиындықтарға нанобөлшектердің тұрақты дисперсиясын қамтамасыз ету (бірігуін болдырмау) және олардың әсерін нақты отын жүйелерінде тексеру арқылы тиімділігін сақтау жатады.
Жану реттегіштері жануды қалай оптималдайды?
Жану реттегіштері отынның жану уақытын поршеннің орнына қатысты реттейді, нәтижесінде жану тиімдірек өтеді және шығын мен зиянды шығындар азаяды.