Unatoč tehnološkom razvoju, motori s unutrašnjim izgaranjem i dalje su u velikoj mjeri odgovorni za onečišćenje u gradovima
Slika: Evgeny Tchebotarev na Unsplash-u
Prvi motori pojavili su se u 18. stoljeću. Pogonili su se vanjskim izgaranjem, uz upotrebu drva za ogrjev - poznatih parnih strojeva. U 19. stoljeću pojavili su se prvi motori s unutarnjim izgaranjem, u kojima se gorivo izgara unutar samog motora. Motori s unutarnjim izgaranjem imaju prednost nad parnim strojevima zbog svoje svestranosti, učinkovitosti i mogućnosti prilagodbe različitim vrstama strojeva. Ipak, oni su u velikoj mjeri odgovorni za stvaranje onečišćenja automobila.
Motori s unutarnjim izgaranjem počeli su se proučavati i poboljšavati, a danas se u velikoj mjeri koriste u prijevoznim sredstvima - avionima, automobilima, stazama i drugim automobilskim vozilima, brodovima itd. Rastom njegove uporabe pojavila se zabrinutost zbog problema svojstvenih motorima, poput emisije plinova koji stvaraju onečišćenje zraka i uzrokuju zdravstvene probleme stanovništva.
S godinama su se motori s unutarnjim izgaranjem poboljšali, zagađujući sve manje i manje od svojih prethodnika. Ta su poboljšanja uglavnom posljedica mjera kao što su: zamjena rasplinjača koji mehanički dovode smjesu zrak / gorivo u motore, na elektronički sustav ubrizgavanja koji troši manje goriva i stvara idealnije smjese; stvaranje katalizatora (ili katalizatora) koji, među ostalim mjerama, pretvaraju dio plinova nastalih izgaranjem u netoksične plinove prije nego što ih ispuštaju kroz ispuh vozila. Međutim, povećanje voznog parka i koncentracija stanovništva u urbanim središtima faktori su koji problem zagađenja automobila zadržavaju u zraku - doslovno.
Znate li kako radi motor vašeg automobila?
Da biste razumjeli kako se u vozilima stvaraju zagađujući plinovi, važno je naučiti kako motor radi. Većina automobila ima takozvane četverotaktne motore: usis, kompresiju, ekspanziju-eksploziju i pražnjenje. Video sadrži vrlo objašnjenu animaciju o radu benzinskih i dizelskih motora.Ukratko, ono što radi automobil automobila jest kombiniranje zraka iz atmosfere (s visokom koncentracijom kisika) s gorivom. Ova smjesa generira egzotermnu kemijsku reakciju (s oslobađanjem topline) koja uzrokuje širenje plinova u komori za izgaranje, pritiskajući klip koji se spušta generirajući rotacijsko kretanje u motoru - pretvarajući tako toplinu u rad - a plinovi koji nastaju izgaranjem eliminiran otvaranjem ispusnog ventila - to je onečišćenje automobila.
Izgaranje
Da bi došlo do izgaranja, moraju postojati tri elementa:- Gorivo: uglavnom ugljikovodici sastavljeni od vodika (H) i ugljika (C) u motorima s unutarnjim izgaranjem;
- Kisik: oksidirajući;
- Toplina: u motorima s unutarnjim izgaranjem toplina nastaje iskrom (benzinski motor) ili kompresijom dopuštenog zraka (dizelski motor).
- Izgaranje ugljikovodika goriva može biti potpuno ili nepotpuno.
Komplet se događa kada ima dovoljno kisika da potroši svo gorivo. Za spojeve izrađene od ugljika i vodika (ugljikovodici) proizvodi potpunog izgaranja su: ugljični dioksid (CO2), voda (H2O) i energija. Potpuno izgaranje je idealno jer se gorivo bolje koristi, ali kao rezultat reakcije nastaje ugljični dioksid koji, unatoč tome što nije otrovni plin - samo ako u velikim količinama procuri u zatvorenom okruženju, što ga guši - je dobro poznati staklenički plin.
Nepotpuno izgaranje, kada nema dovoljno kisika za trošenje cijelog goriva, stvara zagađenje automobila. Kao proizvod može imati ugljični monoksid (CO), elementarni ugljik (C) - čađu (tamni dim, nastalu od sitnih čvrstih čestica ugljena) - aldehide i čestice.
Prisutan je i u sastavu goriva, ali u manjoj količini, dušik i sumpor koji kada prođu kroz proces izgaranja tvore otrovne spojeve poput sumpornog dioksida (SO2), sumporovodika (H2S) i dušikovih oksida (NOx). Stvaranje dušikovih oksida teško je kontrolirati, jer osim što je prisutan u gorivu, dušik je prisutan i u zraku - u obliku plinovitog dušika (N2) - koji na visokim temperaturama u komori za izgaranje može proći reakciju kisikom.
Problem javnog zdravlja i okoliša
Plinovi koji tvore onečišćenje automobila, nastali u motorima s unutarnjim izgaranjem, mogu uzrokovati nekoliko problema za ljudsko zdravlje i okoliš. SO2 i NOx oksidi utječu na dišni sustav i uzrokuju kisele kiše, CO smanjuje nosivost kisika u krvi, a čestice uzrokuju respiratorne alergije i vektori su (prijenos) drugih zagađivača (teški metali, organski kancerogeni spojevi) ).
Kada postoji velika emisija onečišćenja u gradovima, još uvijek postoje prirodni fenomeni, poput termičke inverzije, što pogoršava scenarij onečišćenja, jer otežava širenje tih plinova i stanovništvo im ostaje dulje vrijeme izloženo.
Američka agencija za zaštitu okoliša (EPA) objavila je 2002. izvješće u kojem je upozorila na rizike dugotrajnog izlaganja parama dizel ulja. Prema izvješću, dugotrajno udisanje tih čestica, sumpora i dušikovih oksida, može uzrokovati rak kod ljudi. Godine 2013. Međunarodna agencija za istraživanje raka (Iarc) zaključila je da zapravo emisije iz dizelskih motora uzrokuju rak pluća, a vjerojatno i rak mokraćnog mjehura. U Londonu je čak zabilježen slučaj smrti uzrokovane onečišćenjem zraka iz automobila.
Razlika između motora s unutarnjim izgaranjem
Benzinski i dizelski motori
Rad benzinskih i dizelskih motora sličan je, kao što je ranije objašnjeno. Glavna razlika između ovih motora je ta što je u benzinskom motoru ono što ulazi u komoru za izgaranje smjesa zraka i goriva, a paljenje (početak / početak izgaranja) ovog motora događa se iz iskre koju osigurava svjećica. paljenje. U dizelski motor se u početku u komoru za izgaranje ubacuje samo zrak, koji se zatim komprimira klipom i dolazi do paljenja ubrizgavanjem dizela u taj zrak pod visokim tlakom.
Benzin je vrlo eksplozivno gorivo (kao što je prikazano u videu), što automobilu jamči veliku snagu s brzim odzivom u rotaciji. Dizelski motor ima sporije i kontinuiranije sagorijevanje goriva, "gurajući" klip prema dolje na trajniji način i nudeći veći okretni moment (napor rotacije), uz sporije okrete. To ga čini jačim i stoga prikladnijim za upotrebu u prijevoznim sredstvima s velikim teretima. Ova prednost također dizelskom motoru daje karakteristiku da je izdržljiviji, jer uzrokuje manji utjecaj na radilice (radilicu) motora.
U dizelski motor ubrizgavanje goriva odvija se tijekom uobičajenog postupka samoniklog izgaranja, gdje se dizel ubrizgava u zrak koji je jako komprimiran. To rezultira naglim porastom temperature, dosežući razine koje osiguravaju stvaranje NOx i doprinose procesu pirolize (analiza ili reakcija razgradnje koja nastaje djelovanjem visokih temperatura), gdje nastaju čestice. Ovo je gorivo manje hlapljivo. Kako se ubrizgava izravno u komprimirani zrak (tamo gdje započinje izgaranje), njegova smjesa završava manje homogenom od one koja se događa u benzinu. Nedostatak viška zraka u smjesi koja reagira uzrokuje nepotpuno izgaranje, emitirajući čađu, ugljični monoksid (CO) i ugljikovodike (HC). Zbog ovih čimbenika, dizelski motori, u usporedbi s benzinskim motorima,obično emitiraju u atmosferu sedam puta više onečišćujućih tvari u smislu emisije čestica. Benzin emitira veći postotak ugljičnog dioksida (CO2).
Flex motor
Fleks motor je motor koji radi s više vrsta goriva. U Brazilu je najčešće vozilo sa fleksibilnim gorivom koje koristi benzin i etanol.
Motor ovih fleks automobila je jedan. Da bi funkcionirao i s benzinom i s etanolom, ima neke varijable koje ometaju njegov rad. Među tim varijablama možemo spomenuti stehiometrijski omjer motora (smjesa zrak / gorivo), koji varira ovisno o karakteristikama goriva, s većom ili manjom toplinskom vrijednošću, koja također mijenja potrošnju goriva u motoru. Vozilo sa fleksibilnim gorivom ima senzor koji prepoznaje smjesu goriva umetnutog u spremnik i prilagođava ubrizgavanje prema smjesi.
