Válka proti ekologii. Část 3: Škodlivost výfukových plynů z benzínových a naftových motorů. — DRIVE2

Informace jsou poskytovány povrchně pouze pro obecnou informaci.

I. Spalování paliva ve spalovacím motoru.
1. Benzínový motor. Ideálního spalování je dosaženo při stechiometrickém poměru (14,7 dílů vzduchu na 1 díl paliva [hmotnostně]). V tomto případě je možné úplné spálení celé části paliva s malým množstvím škodlivých složek a vysokou účinností.
Grafy byly ukradeny z vyhledávacího dotazu Google:

2. Obsah výfukových plynů:
– Oxid uhličitý CO₂.
Ideální produkt spalování. Výsledek úplné oxidace uhlíku.
– Vodní pára H₂O₂.
Ideální produkt spalování. Výsledek oxidace vodíku.
– Dusík N2.
Je součástí vzduchu.
– Kyslík O₂.
Je součástí vzduchu.
– Oxid uhelnatý CO.
Vzniká kvůli nedostatku kyslíku, když je směs příliš bohatá (příliš mnoho paliva).
– Uhlovodíky CmHn.
Nespálené palivové výpary.
– Částice sazí C.
Vzniká při spalování velkých kapiček paliva, zejména při nedostatku kyslíku. Jsou to uhlíkové krystaly – kondenzační centra pro další těkavé látky: vodu, uhlovodíky atd., které mezi sebou tvoří složité toxické a případně karcinogenní sloučeniny.
– Oxidy dusíku NO₂ a další.
Vznikají při vysokých teplotách spalování směsi, kdy je směs příliš chudá (málo paliva, příliš mnoho kyslíku). Vysoká oxidační kapacita náplně směsi vede ke zvýšení rychlosti spalování. Uvolní se stejné množství energie, ale za kratší dobu, takže špičková teplota hořící směsi je vyšší.
– Minerály obsažené v palivu a oleji, jako je síra nebo olovo obsažené ve starých palivových aditivech, vápník, hořčík, bór, molybden a další složky motorových olejů. Koncentrace minerálů, kromě olova, je tak zanedbatelná, že je lze ignorovat. Tetraethylolovo přísady jsou nyní zakázány.

Procentuální obsah různých frakcí výfukových plynů vzhledem k celkovému objemu:

2. ŠKODLIVOST.
– oxid uhličitý (CO₂) — jeden z důvodů skleníkového efektu. Normální složka atmosféry, v malých koncentracích neškodná. Předpokládá se, že způsobuje skleníkový efekt, ale objemy CO₂ emitované silniční dopravou jsou zanedbatelné ve srovnání s emisemi z těžkého průmyslu. Rostliny a řasy se živí oxidem uhličitým.
— Oxid uhelnatý (CO).
V tělech lidí a zvířat s červenou krví jsou kyslík a oxid uhličitý přenášeny erytrocyty.
K transportu CO₂ a O₂ červené krvinky využívají protein hemoglobin. Reakce hemoglobinu s CO₂ a O₂ je reverzibilní – může se buď připojit, nebo je odevzdat, ale je prakticky nevratná, když hemoglobin zachytí CO. Člověk, který se například nadýchal kouře z ohně, tedy může trpět intoxikací CO a udušením způsobeným ucpáním červených krvinek. Vdechování CO z výfuku auta není o nic škodlivější než jeho vdechování při posezení u táboráku nebo grilování šašliku, pokud se ovšem nezamknete s motorem na 20 minut v garáži.
— Nespálené uhlovodíky – uhlovodíkové sloučeniny s kyslíkem nebo jednoduše výpary paliva. V závislosti na typu sloučeniny mají různé účinky, od podráždění sliznic až po narkotický účinek. Ve složení a množství, ve kterém jsou obsaženy ve výfukových plynech automobilů, jsou prakticky neškodné. Kvůli nim zapáchá výfuk, zvláště u poruchových aut s nedokonalým spalováním směsi.
– Částice sazí. – Vlastně prach z koksu. Částice sazí působí jako kondenzační centra pro vodní páru a další produkty spalování. Špatně je filtruje nosohltan a končí v plicích, jako každý jiný jemný prach. Plíce, průdušky a průdušnice jsou vybaveny mechanismem pro odstraňování prachu, bez kterého by člověk nežil ani den: sliznice dýchacích cest nepřetržitě vylučují sputum – proteinovou kompozici, která odplavuje prach. Sliznice jsou pokryty myriádami chloupků, které pulzují a zvedají hlen a jím zachycené částice směrem nahoru. Po dosažení nosohltanu vstupuje sputum do jícnu a je odstraněno. Vdechování sazí z výfuku auta je jen o málo škodlivější než posezení u táboráku nebo grilování šašliku. Ale proč se přibližovat k výfukovému potrubí a dýchat z něj? Silniční prach na okraji vozovky většinou nezpůsobují saze, ale produkty opotřebení pneumatik a destiček.
— Oxidy dusíku. Jsou jedovaté a způsobují plicní edém, ale pro tělo nemají nevratné následky. Jakmile se dostatečně nadechnete, můžete popadnout dech. Na rozdíl od emisí z podniků hutního průmyslu se ve výfukových plynech automobilů vyskytují v zanedbatelném množství. Rozsah oxidů dusíku emitovaných továrnami je vidět na obrázku níže:

3. SMĚS.
Ideální výfuk obsahuje pouze vodu a oxid uhličitý. To je to, co se stane, když se spálí homogenní stechiometrická směs přibližně 14,7 dílů kyslíku (vzduchu) na 1 díl hmotnosti benzínu.
ECU spalovacího motoru může tvořit stechiometrickou směs pouze v určitém rozsahu otáček při rovnoměrném pohybu bez zrychlení, ale to se nehledá kvůli ekologii, ale kvůli efektivitě – stechiometrické spalování je nejúčinnější.

V reálném provozu je směs ve spalovacím prostoru benzinového motoru vždy buď bohatá (hodně paliva vzhledem ke vzduchu), nebo chudá. Mnohem častěji je bohatý.
Bohatá směs hoří pomalu, s nízkou teplotou spalování a vysokým obsahem CO, nespálených uhlovodíků a sazí. Málo kyslíku – špatná oxidace.

Chudá směs má vysokou rychlost a teplotu spalování. Vše, co může hořet, včetně relativně inertního dusíku, který se oxiduje.
Kromě toho, pokud směs není příliš homogenní a je tvořena příliš velkými kapkami nebo je použito „těžké“ palivo, bude spalování doprovázeno zvýšenou tvorbou sazí a emisemi nespálených uhlovodíků do potrubí.

Dieselový motor vždy běží na velmi chudé směsi (se zvýšenou tvorbou oxidů dusíku) a tvorba sazí je způsobena používáním těžkých druhů paliva (molekuly naftového paliva se skládají z desítek atomů uhlíku oproti jednotkám v benzínu) a extrémně omezeným časem pro smíchání paliva a vzduchu, protože dieselový motor má pouze jeden zdvih pracovního zdvihu pístu pro tvorbu směsi, oproti třem zdvihům – sání, komprese a pracovní směs je ICE.

Vzhledem k vyššímu stupni expanze plynu a provozu na ultrachudé směsi ve všech režimech jsou však vznětové spalovací motory ekonomičtější, a tedy i ekologické.

K situacím, kdy se do nafty přidává benzín, dochází zcela výjimečně. Obvykle je jejich příčinou prostá nepozornost. Například po koupi nového vozu s jiným typem motoru nebo z důvodu chyby obsluhy na čerpací stanici. Pokud je v nádrži nějaké staré palivo, motor se může dokonce nastartovat a chvíli běžet. Poté se však objeví poruchy ve formě vypínání, netypických zvuků a dalších negativních aspektů. K tomu dojde v důsledku skutečnosti, že principy provozu dieselových a benzínových jednotek jsou výrazně odlišné. Níže zvážíme důsledky nejen míchání různých druhů paliva pro každý motor, ale také doporučení, jak situaci napravit, a také zvážíme případy, kdy to lze provést úmyslně.

Jak fungují motory

Než zjistíte, proč se do dieselového motoru přidává benzín, je důležité pochopit princip jeho fungování. Proto nejprve stručně zvážíme, jak jsou motory automobilů navrženy, jaké jsou jejich rozdíly, výhody a nevýhody.

Většina vozů je vybavena spalovacími motory (ICE). Takové jednotky přeměňují energii spalování paliva na točivý moment, který se pak přenáší na kola, aby se vůz pohyboval. Z názvu spalovací motor vyplývá, že ke spalování dochází uvnitř konstrukce – ve speciálních komorách namontovaných na horní hraně válců. Při zapálení dochází k mikrovýbuchům se vznikem hořlavých plynů, které vyvíjejí tlak na písty a nutí k otáčení hřídele, jejíž pohyb se pak přenáší na kola.

Existuje několik typů spalovacích motorů: pístové, rotační, rotační-pístové, plynové turbíny. K pohonu automobilů se častěji používají pístové motory a méně často rotační nebo rotační pístové motory.

Klasické schéma provozu spalovacího motoru zahrnuje čtyři cykly:

1. Při pohybu pístu směrem dolů se otevře sací ventil a do komory se dostane hořlavá směs.
2. Při pohybu pístu nahoru se výfukový ventil uzavře a hořlavá směs se stlačí.
3. Když se píst přiblíží k hornímu bodu, směs se vznítí – tlak produktů spalování působí na píst, který se okamžitě pohybuje dolů.
4. Výfukový ventil se otevře a spaliny jsou vypouštěny přes rozdělovač.

Moderní motory, které pohánějí auta, mají více než čtyři válce uspořádané za sebou, proti sobě nebo pod úhlem (ve tvaru V). Počet a objem komor, stejně jako stupeň hořlavé směsi v okamžiku zážehu, jsou klíčovými parametry, které určují schopnosti konkrétního modelu motoru. Podle toho, jaké palivo se používá, jsou všechny spalovací motory rozděleny do dvou kategorií: benzín a nafta.

První spalovací motor na kapalné palivo vynalezl v roce 1794 Robert Street.

Dále pojďme zjistit, jaký je rozdíl mezi naftou a benzínem?

• benzín. Hořlavá směs s nízkou detonační rychlostí na bázi lehkých uhlovodíků s bodem varu 33–205 o C. V závislosti na značce obsahuje 5–12 atomů uhlíku. Vyrábí se z oleje zahřátím na teplotu 35-105 o C. Hustota hotového výrobku je od 690 do 780 kg/m 3 .
• Nafta. Hořlavá směs s vysokými detonačními rychlostmi na bázi těžkých uhlovodíků s bodem varu 180–360 o C. S přihlédnutím ke značce obsahuje 12–36 atomů uhlíku. Vyrábí se z ropy zahřátím na teplotu 150–360 o C. Hustota: 830–860 kg/m3.

Po pochopení rozdílu mezi benzínem a naftou se podívejme na vlastnosti provozních principů pohonných jednotek:

Benzínové motory

Princip činnosti benzínových motorů spočívá v tom, že do spalovacího prostoru je přiváděna hořlavá směs vzduchu a paliva, která se po stlačení zapálí jiskrou. K tomuto účelu se používají zapalovací svíčky a speciální zapalovací systém. Toto schéma poskytuje následující výhody:

• Nízká hmotnost s relativní jednoduchostí designu.
• Nízký práh hluku a vibrací díky relativně nízkému tlaku ve válci (nízký kompresní poměr).
• Rychlé zahřátí v kombinaci s širokým rozsahem točivého momentu a lepší dynamikou, snadné startování v chladném počasí.
• Neexistují žádné přísné požadavky na kvalitu paliva, je možné používat nejen benzín, ale i jiné druhy paliva, včetně plynu.

V závislosti na úpravě je účinnost benzínových motorů 20–25 %. V průměru se ze čtyř litrů paliva spotřebuje k určenému účelu pouze jeden, zbytek se vynakládá na překonání sil trnů a tepelné energie.

Kromě výhod mají benzínové jednotky také nevýhody. Kromě přítomnosti zapalování a dalších přídavných systémů v konstrukci mezi ně patří krátký zdroj s vysokou spotřebou paliva, možnost přehřátí, nízký tah při nízkých rychlostech, zvýšené riziko požáru a další.

Dieselové motory

Na rozdíl od benzínového motoru zde není žádný zapalovací systém ani zapalovací svíčky. Ke vznícení hořlavé směsi dochází v důsledku stlačení. Navíc to není směs, která se dodává do válců, ale vzduch a palivo v určitém pořadí. Provoz dieselového motoru se provádí podle tohoto schématu. Nejprve se ve válci stlačí vzduch a zahřeje se na +700 o C. Poté do komory vstupuje rozprášené palivo, které se změní na páru a zapálí.

Výhody dieselového motoru:

• Vysoká účinnost – cca 40% umožňuje ušetřit až 10-20% nákladů na palivo ve srovnání s benzínovými motory.
• Zvýšená trakce díky vyššímu kompresnímu poměru, tedy výrazně vyšší točivý moment, a to i při nízkých rychlostech.
• Relativně nízké riziko požáru. Nafta je méně těkavá a provozní teplota takových motorů je nižší.
• Dlouhá životnost s menším množstvím oxidu uhelnatého ve výfuku.

Naftový motor by měl mít na první pohled jednodušší konstrukci. Ve srovnání s benzínovým motorem je však vyšší kompresní poměr a vstřikování paliva probíhá pod ultra vysokým tlakem. V důsledku toho je vyžadován nejen složitější systém vstřikování, ale také masivnější a odolnější uspořádání určené pro zvýšené zatížení.

Mezi nevýhody dieselových motorů stojí za zmínku nižší otáčky ve srovnání s benzínovými jednotkami, stejně jako zvýšené požadavky na kvalitu paliva a vysoké náklady v důsledku jejich složité konstrukce.

Co když se do motorové nafty přidá benzín?

Jestliže tankovat benzín do nafty, dojde k předčasnému vznícení ve válcích, což povede k narušení motoru. Písty budou nuceny pracovat abnormálně a klesnou dříve, než bylo plánováno. V důsledku toho se teplota zvýší a výkon klesne. Navíc se zhorší mazání prvků palivového zařízení, čímž se zvýší riziko selhání vstřikovačů a vysokotlakého palivového čerpadla. Složitost a povaha poškození je dána objemem a značkou nalitého paliva, dobou provozu, která závisí na množství benzínu v naftovém motoru a dalšími faktory.

Pokud jste omylem nebo z jiných důvodů natankovali do vznětového motoru více než 15–20 % celkového objemu benzínu, neměli byste se ani pokoušet motor nastartovat. Ano, může se spustit a chvíli běžet. Motor však bude muset být později opraven. Levnější bude zavolat odtahovku, aby auto dopravila do autoservisu, kde technici vypustí nevyhovující palivo, vyčistí systém a vstřikovače a vymění filtry. Poté můžete natankovat naftu a pokračovat v cestě.

Pokud natankujete naftu maximálně 15 % benzínu, můžete nastartovat motor a opatrně pokračovat v jízdě. Abyste minimalizovali škodlivé následky, protože je spotřebováno 20–30 % palivové rezervy, musíte přidat další porci vysoce kvalitní motorové nafty. Toto se musí opakovat, dokud se systém zcela neobnoví palivem.

Co když se do benzínu přidá nafta?

Když se nalije naftový až benzínový motor, klesá na dno nádrže díky své větší hustotě. Poruchy motoru začínají ihned po nastartování a vyčerpání starého paliva, které je zachováno v potrubí. Směs motorové nafty a vzduchu se špatně zapaluje ani od jiskry a kompresní poměr je zde mnohem nižší než ve spalovacích prostorech dieselových agregátů. V důsledku toho se zapalovací svíčky zanesou sazemi a motor se zastaví. Zanesením parafínem dojde také k poškození palivového potrubí a čerpadla, včetně filtrů, výfukového měniče a dalších zařízení.

Co se stane, když nalijete naftu do benzínové nádrže, stejně jako doba nástupu škodlivých následků, závisí na značce paliva a okolní teplotě. Například při nízkých teplotách je viskozita motorové nafty vyšší, takže motor zhasne dříve.

Automatizace paliva u vstřikovacího motoru je citlivější na kvalitu paliva. Přidáte-li naftu do benzínu cca C. V mrazu pod -15 (20) o C se změní na gel a ucpe systém. Zimní známky zůstávají tekuté i při –35 o C.

Pro zvýšení odolnosti motorové nafty proti mrazu můžete do nafty přidat benzín, ale pouze v malých poměrech. Jeho podíl by neměl přesáhnout 10 % z celkového objemu paliva. I v tomto případě je však motor vystaven zvýšenému zatížení. Při příštím tankování nezapomeňte natankovat nádrž kvalitní zimní motorovou naftou.

Namísto přidávání benzínu do dieselového auta pro zvýšení mrazuvzdornosti je lepší použít speciální přísady – „antigel“. Jejich účinnost je ve srovnání s benzinem horší, ale méně zatěžují naftu.

Nouzové vypuštění nesprávně naplněného paliva

Jestli omylem nebo z jiných důvodů nalil benzín do motorové nafty nebo naopak, provedení nouzového vypouštění není obtížné, pokud máte běžnou hadici. Ne vždy je však takový postup proveditelný. Například většina moderních vozů je vybavena palivovými nádržemi se speciálními ventily. Zabraňují úniku paliva při převrácení stroje. Nejlepším způsobem, jak se rychle a bezpečně zbavit nekvalitního paliva, je proto kontaktovat odborníky na čerpacích stanicích, autoservisech nebo speciálních službách.

V Rusku existuje mnoho společností, které se mimo jiné specializují na poskytování služeb nouzového odvodu paliva. Jejich zaměstnanci znají designové prvky různých modelů a jsou připraveni kdykoliv během dne pohotově poskytnout technickou pomoc s návštěvou konkrétní adresy. Dispečink záchranné služby můžete kontaktovat například na tel. 8 (800) 23-43-811, 8 (989) 85-31-506. Na zpoplatněných dálnicích M-1, M-3, M-4, M-11, A-113 a dalších pracují nepřetržitě týmy havarijních komisařů Státní společnosti „Avtodor“. Jejich služby lze objednat na telefonním čísle 2323, prostřednictvím aplikace Avtodor nebo pomocí SOS zařízení nainstalovaných podél dálnice.

Známky kvalitního dieselového motoru

Kromě přítomnosti průvodních dokumentů lze vysoce kvalitní motorovou naftu snadno rozlišit podle barvy, vůně, průhlednosti a olejnatosti.

Barva kvalitní nafty

V závislosti na typu přísad má vysoce kvalitní palivo následující barvu:

• Bezbarvý odstín se obvykle vyskytuje v palivech používaných na jaře a na podzim.
• Světle žlutá Barva je hořlavá pro letní použití.
• Dove-zelená Barva je palivo určené na zimu.

Vůně kvalitní nafty

„Skutečný diesel“ má lehce nasládlé a máslové aroma. Stojí za to si ho jednou přivonět, abyste si to dlouho pamatovali. Jakékoli odchylky budou znamenat nízkou kvalitu.

průhlednost

Vysoce kvalitní palivo by mělo být křišťálově čisté bez zákalu nebo nečistot.

Olejnatost

Po zaschnutí na papíře zanechá kapka nafty lehkou skvrnu s jasnými okraji.

Známky nekvalitní motorové nafty

Spolu s chybějícím certifikátem mohou známky nízké kvality motorové nafty zahrnovat:

• Pronikavý zápach topného oleje nebo síry.
• Oblačnost, přítomnost všech druhů nečistot, usazeniny.
• Po zaschnutí kapky nafty zůstane na papíře rozmazané místo.
• Tmavý odstín odlišný od bezbarvé, světle žluté nebo modrozelené.

Někteří výrobci mohou specificky změnit odstín motorové nafty, aby popularizovali značku. V každém případě musí být palivo průhledné, bez nečistot.

Závěr

Aby se předešlo problémům, co se stane, když nalil benzín do dieselového motoru nebo naopak, musíte být opatrní při doplňování paliva do auta. Důvěřujte pouze čerpacím stanicím důvěryhodných společností, které na vyžádání poskytují doprovodné certifikáty. Před tankováním nezapomeňte zkontrolovat nejen značku nebo druh paliva, ale také jeho kvalitu.

Pamatujte, že bezúdržbový provoz motoru a jeho systémů závisí na tom, jak kvalitní je palivo. Pokud chcete prodloužit životnost na maximum, vyhněte se experimentům a striktně dodržujte doporučení výrobce vašeho modelu.