зФа08)8* »8 03fi,сза.чистое .дыхание автомовипянии в разных уровнях, что существенно снизило простои машин с работающими двигателями у светофоров; запрещение сквозного проезда через Москву для транзитных автомобилей благодаря постройке кольцевой дороги и т. д. И все 'же возникает опасность, что с ростом парка автомобилей и мотоциклов эти мероприятия окажутся недостаточными для поддержания городской атмосферы на нужном гигиеническом уровне. Каковы же основные пути снижения вредности автомобильного выхлопа? Токсичная часть его —- это смесь газообразных, 'жидких и твердых веществ. Их количество исчисляется сотнями наименований. Однако в настоящее время принято подразделять эту токсичную часть на следующие компоненты: окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, соединения свинца и сажу. Количественное содержание этих веществ в отработавших газах различно. Неодинаково и их вредное действие на человека. Усредненные данные о составе отработавших газов и токсичности их компонентов для бензиновых и дизельных двигателей представлены на диаграммах (рис. 1 и 2). Р ис . 1. Состав отработавших газов в процентах к объему. Как видите, основная доля токсичности в выхлопе бензинового двигателя приходится на окись углерода, дизельного — на сажу. На химический состав отработавших газов в значительной мере влияет техническое состояние двигателя (степень его износа), регулировка приборов систем питания и зажигания. Правильно отрегулированный бензиновый двигатель выделяет примерно в десять раз меньше окиси углерода, чем неисправный. Причем карбюраторные двигатели, выбрасывающие в атмосферу значительное количество окиси углерода, как правило, перерасходуют топливо. Отсюда логически вытекают непременные требования, составляющие первое направление в борьбе с загрязнением атмосферы: четкое обслуживание двигателя и его регулирование, а также улучшение качества топлива. Так, отказ от применения этилированного бензина (что уже осуществлено в Москве) позволяет устранять из выхлопа весьма токсичные соединения свинца. Присутствие s:te окиси углерода, сажи и других вредных веществ в отработавших газах прежде всего объясняется неполнотой сгорания топлива в цилиндрах двигателя, то есть несовершенством рабочего процесса. Экспериментальные исследования, проведенные в Центральной научноисследовательской и опытно-конструкторской лаборатории нейтрализации и проблем энергетики автомобилей и тракторов (ЛАНЭ) показали, что работа двигателей на бедных смесях обеспечивает снижение токсичности выхлопа. Некоторое уменьшение мощности в этом случае удается компенсировать различными методами, к которым относятся: зажигание рабочей смеси искрой повышенной энергии, форкамерно-факельное зажигание, наддув. Совершенствование рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания — второе направление борьбы с отравлением воздуха. Большое значение имеет также добавление свежего воздуха к отработавшим газам непосредственно у выпускных клапанов двигателя. Высокая температура газов в районе выпускных клапанов и кислород воздуха обеспечивают частичное окисление вредных компонентов выхлопа еще до того, как они будут выброшены в атмосферу. Тем не менее в воздух попадает значительное количество токсичных веществ. Для очистки отработавших газов применяются специальные аппараты — нейтрализаторы, устанавливаемые на автомобиль вместо глушителя. Это — третье направление.Так была озаглавлена информация о симпозиуме, посвященном борьбе с отработавшими газами автомобильных двигателей (см. «За рулем», 1967, № 2). Доктор технических наук И. Л. Варшавский выступил на этом симпозиуме с докладом о состоянии проблемы. Ниже публикуется статья, написанная им совместно с инженером Ф. Ф. Мачульским, — о путях решения этой очень важной технической задачи.Очень часто на Лос-Анжелос, один из красивейших городов тихоокеанского побережья США опускается удушливый туман. Это смог — ядовитый туман, рожденный выпускными газами почти четырех миллионов автомобилей, «населяющих» город. Ежедневные атмосферные выбросы за их счет составляют 2 тысячи тонн углеводородов, 530 тонн окислов азота, 10 тысяч окиси углерода. Отравление воздух! автомобильным выхлопом в Нью-Йорке, Чикаго, Париже, Лондоне, Дюссельдорфе и многих других городах принимает угрожающие размеры. В Риме, например, по данным еще 1960 года, концентрация окиси углерода в уличном воздухе временами в 500 раз превышала предельно допустимую норму, принятую в СССР. Содержание вредных веществ в атмосфере Москвы значительно ниже, чем в перечисленных городах. Причина этого заключается как в сравнительно меньшей интенсивности автомобильного движения, так ив уже принятых мерах по предотвращению 'загрязнения атмосферы отработавшими газами двигателей. Имеется в виду сооружение пересечеОКИСЛЫ 105 АЗОТА 0.2мшпшо,II УГЛ1В0Д0М&Ы 0,1 ,5 ОКИСЬУГЛЕРаДА 0,5 САЖА 2,5'ЫГ/АУГЛЕЮДОЮШфбQOB АЛЬДЕГИДЫ 0,1Р ис . 2. Доля вредных веществ в общей токсичности выхлопа в процентах. Существует четыре типа нейтрализаторов: жидкостные (или скрубберы), пламенные, каталитические и комбинированные. Скрубберы (рис. 3) растворяют альдегиды и частично связывают окислы азота при пропускании отработавших газов через водные растворы химических веществ. На окись углерода такие нейтрализаторы не реагируют. Кроме того, они отличаются большим весом и габаритами. Скрубберы находят применение на автомобилях большой грузоподъемности, работающих в шахтах и тоннелях. В пламенных нейтрализаторах очистка газов происходит при дожигании веществ в пламени специальной горелки (рис. 4). Газы из выпускного тракта двигателя поступают в пространство между кожухом нейтрализатора и трубками теплообменника. Нагретые там, они идут в камеру сгорания нейтрализатора, где смешиваются с дополнительно подаваемым свежим воздухом и сгорают в пламени горелки при температуре 900—1000 градусов. Из камеры сгорания они попадают в теплообменник. Температура газов после прохождения нейтрализатора может достигать 700—900 градусов, что делает перспективным его применение на дизельных автомобилях в северных районах: тепло газов можно с успехом использовать как для обогрева кабины водителя, так и для подогрева кузова, необходимого при перевозке, например, строительных растворов. Пламенные нейтрализаторы, частично уничтожая окись углерода, альдегиды и углеводороды, не обеспечивают, однако, удовлетворительной очистки газов от окислов азота и сажи. Наиболее распространены как у нас, так и за рубежом каталитические нейтрализаторы. Принцип их работы ясен из рис. 5. Отработавшие газы поступают на вход нейтрализатора, где смешиваются со свежим воздухом, подаваемым эжектором. Попадая далее в реакторы, заполненные катализатором, вредные горючие компоненты газа окисляются в его присутствии до углекислого газа и воды. Катализатор — это керамические шарики диаметром 3—5 ммс нанесенным на их поверхность активным слоем. Реакция окисления благодаря присутствию катализатора протекает без пламени при топливотемпературе выше ^50 градусов. Установленный на место глушителя каталитический нейтрализатор одновременно выполняет и функции поглотителя шума. В процессе эксплуатации он не требует особого ухода. Во время работы двигателя контролируется только температура газов после нейтрализатора при помощи термопары со шкалой на щите приборов в кабине автомобиля. По размерам каталитические нейтрализаторы могут быть выполнены в габаритах стандартных глушителей. В ЛАНЭ разработаны нейтрализаторы для всех типов отечественных автомобилей с бензиновыми и для некоторых — с дизельными двигателями. Сейчас уже изготовлена первая опытно-промышленная партия нейтрализаторов и успешно закончен первый этап государственных испытаний. Они очищают отработавшие газы от основных вредных компонентов на 50—90 процентов — в зависимости от режима работы двигателя. Автомобили, оборудованные каталитическими нейтрализаторами, уже сейчас можно видеть на улицах Москвы. Практически полной очистки газов от всех вредных веществ удается достичь при помощи комбинированных нейтрализаторов, объединяющих наряду с элементами перечисленных типов специальные устройства для очистки газов от жидких и твердых составляющих. Такими комбинациями могут быть: скрубберы с каталитическими нейтрализаторами, пламенные дожигатели с каталитическими блоками, каталитические нейтрализаторы с инерционными уловителями жидких и твердых частиц или с фильтрами и т. д. Одновременно с созданием обезвреживающих аппаратов необходимо контролировать состав отработавших газов. Как говорилось выше, такой контроль поможет одновременно следить за техническим состоянием двигателя и правильностью его регулировок. Приборы, предназначенные для определения содержания отдельных вредных компонентов в газах как при выпуске двигателя с завода-изготовителя, так ив процессе эксплуатации автомобиля, разработаны в НИИАТе ив ЛАНЭ. Портативным газоанализатором НИИАТ-641 можно определять содержание суммы окиси углерода и углеводо-Р и с. 3. Схема скруббера: 1 — рабочий раствор; 2 — отражатель; 3 — дополнит ельный бак с рабочим раствором; 4 — успокоитель газа. родов в выхлопе бензинового двигателя, а переносным сажемером ЛАНЭ 35/300 — содержание сажи в отработавших газах дизельных двигателей. Массовое производство нейтрализаторов, широкое внедрение их на автомобилях, повседневный контроль за химическим составом газов обеспечат чистый воздух в наших городах. Надо думать, недалеко время, когда у автомобиля, выезжающего из ворот автотранспортного предприятия, будут проверяться не только тормоза, рулевое управление, исправность электрооборудования, но и качество работы двигателя по составу выхлопа. Несколько слов о более отдаленных перспективах. Речь идет об использовании на автомобилях принципиально новых двигателей, представляющих собой малотоксичные или нетоксичные силовые установки*. Это — четвертое направление в борьбе за чистоту атмосферного воздуха. * См. «За 1967, № 2. рулем» 1966, МЫ* 10, 12;И. ВАРШАВСКИЙ, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, Ф. МАЧУЛЬСКИЙ, инженерГАЗ ИЗ" ДВИГАТЕЛЯР ис . 4. Схема пламен ного нейтрализатора: 1 — камера сгорания; 2—теплообменник; 3 — добавоч ный воздух.Р ис . 5. Каталитический нейтрализатор: 1 — вход; 2 — эжектор; 3 — реактор; 4 — катализатор; 5 — термопара.