I ТЕХНИКА /НОВИНКИМАТЕРИАЛЫ РУБРИКИ ПОДГОТОВИЛИ / АЛЕКСЕЙ ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ, ВИТОЛЬД СТРЕЛКОВПЛАЗМАТР0Н-НЕЙТРАЛИЗАТ0РЧЕРНЫЙ ДЫМОТ ТРУБЫ ДИЗЕЛЯ КАК СПРАВИТЬСЯ С НИМ?адно бы чадили только престарелые грузовики и автобусы. Нередко современная легковушка предательски выплевывает темное облачко... Эффективное лекарство от этого недуга дизеля еще не найдено. Крайне сложно одновременно уменьшить выбросы токсичных компонентов и снизить дымность выхлопа. Если сравнить состав отработавших газов бензиновых двигателей и дизелей (см. табл.), то становится ясно, что «дизельный» выхлоп в первую очередь необходимо очищать от окислов азота, диоксида серы и сажи. Токсичные компоненты составляют 0,2-5% от объема отработавших газов, в зависимости от типа двигателя и режима его работы. Причем сажа сама по себе нетоксична, но она адсорбирует на поверхности частиц канцерогенные полициклические углеводороды, в том числе наиболее вредный и токсичный бенз(а)пирен. Современные комплексные системы очистки отработавших газов для дизелей состоят из каталитических и жидкостных нейтрализаторов, а также сажевых фильтров. Их ресурс ограничен, а стоимость высока из-за использования катализаторов на основе благородных материалов (платина, палладий, иридий и др.). Один из альтернативных методов нейтрализации отраЛботавших газов - использование низкотемпературной плазмы. Исследования в Японии, США и в... России привели к созданию экспериментальных образцов оборудования, основанного на плазменных технологиях. Что такое низкотемпературная плазма? Она состоит из положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов, полученных в специальных устройствах при различных видах импульсных высоковольтных электрических разрядов (коронный, барьерный и др.), а также из нейтральных атомов и молекул. Принципиальная схема одного из вариантов разрядного устройства показана на рисунке. Оно включает узел подвода отработавшего газа и масла 1, кварцевую стеклянную или керамическую трубку 2, используемую в качестве диэлектрического барьера, и два электрода - центральный 3и внешний 4 - в виде металлической сетки из нержавеющей стали. В разрядное устройство подается ток от источника, формирующего импульс напряжения длительностью 250-350 мкс. Барьерный разряд возникает при электрическом напряжении 0,5-35 кВ и частоте следования импульсов 50-2000 Гц. Как происходит процесс нейтрализации газов в системе и очистка их от сажи? Отработавшие газы дизеля направляются в плазмохимический реактор, предварительно пройдя сушку во влагоотделителе. В плазмохимическом реакторе к этим газам «подмешивают» масло. Под действием электрического разряда в трубках разрядного устройства частички сажи активно абсорбируют масло на своей поверхности. Для удаления сажи, частички которой находятся как бы в масляном коконе, используется маслоотделитель. Сажа собирается в специальный контейнер, а масло после дополнительной очистки в фильтре продолжает циркулировать по замкнутому контуру. Таким образом удается обеспечить очень высокую эффективность поглощения частичек сажи - до 100% во всем диапазоне оборотов дизеля. Из маслоотделителя часть отработавших газов можно направить во впускной коллектор дизеля (рециркуляция). Это снижает содержание оксидов азота в выхлопе. Физическая и химическая сущность явлений, происходящих под действием барьерного разряда в плазмохимическом реакторе, изучена пока недостаточно. Однако упрощенно процессОтработавшие газыI высокого напряженияСажа + Ионы £ Электроны Масляный туман • Сажа с адсорбированным маслом Азот. кислород. углерод. сера, аэрозоли, углеводороды и частички сажи с адсорбированным на внешней поверхности масломСхема плазменного нейтрализатора: 1 - узел подвода отработавших газов; 2 - кварцевая трубка (диэлектрик); 3 - центральный электрод; 4 - внешний электрод. можно представить следующим образом. При подаче напряжения в электроразрядное устройство в нем создается неравновесная слабоионизированная низкотемпературная плазма, которая воздействует на отработавшие газы. В результате многостадийных химических реакций оксиды азота, серы и углерода разлагаются на нетоксичные молекулы кислорода, азота, серы и углерода. Одновременно происходит конверсия (превращение) оксида азота в его диоксид, который связывается радикалом ОН в азотную кислоту в виде аэрозоля. Аналогичные реакции протекают с диоксидом серы и оксидом углерода, приводя к образованию аэрозолей. Аэрозоли улавливают в достаточно простых электрофильтрах, обеспечивающих степень очистки до 98-99%. Судя по лаконичным сообщениям зарубежной печати, в Японии проходит испытания микроавтобус, на котором установлен дизельный двигатель «Ниссан-LD 20» мощностью 48,5 кВт/66 л. с , оборудованный нейтрализатором с плазмохимическим реактором. По предварительным расчетам, плазменная очистка обойдется в 1,5-2 раза дешевле, чем в существующих многокомпонентных устройствах. Не требуется использовать благородные металлы, значительно увеличивается ресурс систем нейтрализации, сокращается время на их техническое обслуживание. Однако к промышленному выпуску плазмохимических реакторов (а значит, их широкому использованию) можно будет перейти, когда удастся сократить затраты мощности на электропитание реактора. В опытных и экспериментальных системах они достигают 4-5% и более от мощности дизеля. 1»1СОСТАВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДИЗЕЛЕЙКомпоненты отработавших газов Азот Кислород Водяной пар Оксиды углерода Оксиды азота Диоксид серы Углеводороды Альдегиды Сажа, г/м3 0,2-3,0 0-0,2 0-0,04 Концентрация,% Бензиновый двигатель Дизель 74-77 0,3-8,0 2,0-5,5 0,5-12 0,01-0,8 74-78 2,0-18 0,5-9,0 0,005-0,4 0.004-0,6 0,002-0,02 0,01-0,3 0,001-0,009 0,01-1,1 И болееПАПА, КУПИ МАШИНКУ!ИГРОТЕКА НА КОЛЕСАХНа Детройтском автошоу взорам изумленной публики предстал семейный автомобиль «Лего Ин Моушн» - совместный проект фирм «Лего» и «Джонсон контроле». Передняя часть салона не сильно отличается от привычной, но за спинками передних кресел начинается царство "Лего". Тут нет обивки из дорогих и трудно очищаемых материалов. В ящичкахбардачках скрываются наборы конструктора «Лего» для самых младших, по соседству - проигрыватель видеодисков и цифровая видеокамера для ребят постарше. Конечно же, предусмотрена связь с Интернетом для загрузки игр и отправки приятелям звуковых и видеооткрыток прямо с колес. Сиденья второго и третьего рядов могут поворачиваться как угодно, а около задней двери притаилась палатка для пикника (конечно, фирмы «Лего»). «Джонсон контроле» не забыл ио взрослых. Для них свои компьютер, телевизор, навигатор, видеосистема (безнее не уследить за тем, что творится в «детской»). Передние сиденья снабжены пневмомассажерами ягодиц, имитирующими их движение при ходьбе. Говорят, если сидеть только в таких креслах, профессиональных водительских болезней - радикулита и геморроя можно не опасаться. Стоить «игровая» машина (если пойдет в серию) будет, вероятно, недешево, хотя... Авторы адресуют «легомобиль» молодым семьям, обычно не очень богатым. 1*4 ТЕХНИКА /НОВИНКИФАРА В ПОЛМИЛЛИОНА ПИКСЕЛЕЙСМОЖЕТ ЛИ НОВИНКА ОТ БМВ СВЕТИТЬ ЗА УГОЛ?Пока мы спорим, регулировать ли фары, и учимся устанавливать гидро- или электрокорректоры, способные опустить луч, если в багажнике мешки с картошкой, разработчики БМВ переложили все эти заботы на кристаллы компьютера. В канун 2001 года они представили необычную фару, способную в корне изменить обстановку на ночных дорогах. Вкратце мы уже упоминали об этой новинке в прошлом номере, теперь расскажем о ней подробнее. Суть изобретения в рефлекторе, поверхность которого не назовешь ни параболической, ни сферической: она такая, какая нужна в данный момент! Зеркальный слой образован 480 000 (!) микроскопическими отражателями с индивидуальными приводами. Идея, между прочим, стара как мир. Легенда гласит: еще Архимед, собрав на берегу толпу горожан с плоскими зеркалами, приказал все "зайчики" направить на флагманский корабль неприятеля ив несколько минут поджег его. Наверное, жителей было меньше полумиллиона, но ведь и компьютер тогда еще не изобрели.Последний способен учесть множество факторов, начиная от скорости движения, загрузки и крена автомобиля и кончая предстоящим поворотом или перекрестком. А соединенный с навигатором, он даже может изобразить на ночном шоссе световую стрелу, предупреждающую водителя о скором начале маневра! Но главное - границы света и тени получаются настолько четкими и резкими, будто не сфотографированы, а... нарисованы в рекламных целях. Что касается намерения светить за угол, то до этого, конечно, пока не дошло; все равно там ничего не увидишь. Но доля истины в нашей гиперболе все же есть: при подъезде к повороту умная фара автоматически расширит световой пучок в нужную сторону. И еще одно ценное преимущество системы DMD (Digital Micromirror Devices), ее еще называют "Пикселлайт": такая фара позволяет ехать с дальним светом, не боясь ослепить встречных водителей - компьютер уберет свет из области выше уровня их фар. 1»1Как ни мало зеркало, но состоит оно из множества микрозеркал. Граница света и тьмы четкая, как на картинке, а выше встречного капота луч не поднимается.ОРАКУЛ ПО ИМЕНИ «БОШ»ПРЕДСКАЗЫВАЕТ СУДЬБУ НА НЕСКОЛЬКО МИЛЛИСЕКУНД ВПЕРЕДСистемы пассивной безопасности непрерывно совершенствуются. Однако несвоевременное срабатывание подушек или преднатяжителей ремней то и дело становится причиной массового отзыва машин. Наряду с банальным отказом возможна неправильная оценка электроникой того или иного ф ударного воздействия, вызван® ф ная несовершенством датчиков замедления и их неудачным расположением. Например, до сих пор было принято располагать акселерометр вместе с микропроцессором на центральном тоннеле кузова. При аварии датчик получал информацию о характере столкновения непозволительно поздно - лишь через 50 миллисекунд.миллисекунд сообщают компьютеру, что произойдет в ближайшие мгновения. В районе порогов размещены датчики бокового удара, также передающие сигналы центральному процессору. Теперь электронным «мозгам» хватает времени оценить тяжесть начинающейся аварии и принять Центральный процессор единственно верное реДатчики бокового удара •~\>T^v. d Датчики лобового s шение: запускать ли те ^—^—CL . ^ | столкновения ^ ^ y^*N или иные подушки, преднатяжители ремч^вштгЛ^) ней или все обойдется 1vг -J J^^t'; безобидной для людей «жестянкой». У4*.?Л ' <ли /&3гПодобная система, '^^' правда, пока с одним фронтальным сенсором, •• Датчики уже работает в новом ПЗ Пиропатроны Z-3 Подушки безопасности «Форде-Мондео». 1»1. . •Фирма «Бош» представила новую «интеллигентную» - систему, датчики которой опутывают практически весь автомобиль и первыми принимают удар. Например, сенсоры фронтального столкновения расположены под фарами и уже через 15NS^АЗЬ/iиtu/^