Из чего «состоят» выхлопные газы автомобиля?

Таблица Менделеева выхлопных газов

Сейчас, благодаря СМИ, под пристальным вниманием общественности находится тема экологии Планеты, а именно ее насыщение и загрязнение выхлопными газами автомобилей. Особенно внимательно люди отслеживают и обсуждают такой растиражированный в прессе побочный результат повсеместной автомобилизации как «парниковый эффект» и вред выхлопных газов дизельных автомобилей.

Однако, как известно выхлопные газы, выхлопным газам – рознь, несмотря на то, что все они опасны для организма человека и других форм жизни на Земле. Так что делает их опасными? И что отличает их друг от друга? Посмотрим под микроскопом из чего состоит сизый смог вылетающий из выхлопной трубы. Углекислый газ, копоть, оксид азота и некоторые другие не менее опасные элементы.

Ученные отмечают, что экологическая обстановка во многих промышленно развитых и развивающихся странах значительной улучшилась за последние 25 лет. В основном это связано с постепенным, но неминуемым ужесточением экологических норм, а также переносом производств на другие континенты и в другие страны, в том числе в Восточную Азию. В России, Украине, и других странах СНГ, большое количество предприятий было закрыто из-за политических и экономических потрясений, что с одной стороны создало чрезвычайно сложную социально-экономическую обстановку, но в значительной мере улучшило экологические показатели этих стран.

Тем не менее, по данным ученных-исследователей, наибольшую опасность для нашей зеленой планеты представляют именно автомобили. Даже при поэтапном ужесточении норм выбросов вредных веществ в атмосферу, в связи с ростом количества автомобилей, результаты этой работы, увы, нивелируются.

Если сегментировать общую массу разнообразных транспортных средств присутствующих сейчас на планете, наиболее грязными остаются дизельные моторы, особенно опасны автомобили с данным типом топлива превышением по оксиду азота. Несмотря на десятилетия разработок и заверения автопроизводителей о том, что они смогут сделать дизели чище, оксид азота и мелкие частицы сажи по-прежнему остаются главными врагами дизеля.

Именно в связи с данными проблемами, связанными с использованием дизельных двигателей, такие крупные немецкие города, как Штутгарт и Мюнхен в настоящее время обсуждают запрет на использование автомобилей, работающих на тяжелом топливе.

Вот исчерпывающий список вредных веществ, входящих в выхлопные газы и вред, наносимый здоровью человека при их вдыхании

Выхлопные газы

Отходящие газы – это газообразные отходы, возникающие в процессе преобразования жидкого углеводородного топлива в энергию на которой работает ДВС путем сгорания.

Бензол

Бензол содержится в небольших количествах в бензине. Бесцветная, прозрачная, легко подвижная жидкость.

Как только вы заполняете бак своего автомобиля бензином, первое с первым опасным для здоровья веществом, с которым вы будете контактировать, – это именно бензол, испаряющийся из бака. Но наиболее опасен бензол при сгорании топлива.

Бензол является одним из тех веществ, которые могут вызывать рак у человека. Тем не менее, решающее сокращение в воздухе опасного бензола было достигнуто много лет назад с помощью трехходового катализатора.

Мелкая пыль (твердые частицы)

Этот загрязнитель воздуха является неопределенным веществом. Лучше сказать, что это комплексная смесь веществ, которая может отличаться по происхождению, форме и своему химическому составу.

В автомобилях сверхмелкий абразив присутствует в любых формах эксплуатации, скажем, при износе шин и тормозных дисков. Но наибольшую опасность представляет сажа от выхлопных газов. Ранее этим неприятным моментом в эксплуатации страдали исключительно дизельные двигатели. Благодаря установке фильтров твердых частиц ситуация значительно улучшилась.

Теперь схожая проблема появилась и бензиновых моделей, поскольку они все чаще используют системы прямого впрыска топлива, что приводит к побочному производству еще более мелких твердых частиц, чем у дизельных двигателей.

Однако, по данным ученных исследующих природу проблемы, всего 15% мелкой пыли, осаждающейся в легких, производят автомобили, источником опасного явления может быть любая деятельность человека, от сельского хозяйства, до лазерных принтеров, каминов и конечно же сигарет.

Здоровье жителей мегаполисов

Фактическая нагрузка на организм человека от выхлопных газов зависит от объема трафика и погодных условий. Тот, кто живет на оживленной улице, подвергается воздействию оксидов азота или мелкой пыли значительно сильнее.

Выхлопные газы не одинаково опасны для всех жителей. Здоровые люди практически никак не почувствуют «газовую атаку», хотя интенсивность нагрузки от этого не снизиться, а вот состояние здоровья астматика или человека с сердечно-сосудистыми заболеваниями может значительно ухудшиться ввиду наличия выхлопных газов.

Углекислый газ (CO2)

Вредный для всего климата планеты газ неизбежно возникает при сжигании ископаемых видов топлива, таких как дизельное топливо или бензин. С точки зрения CO2 дизельные двигатели немного “чище”, чем бензиновые, потому что они в основном потребляют меньше топлива.

Для человека CO2 безвреден, но не является таковым для природы. Парниковый газ CO2 отвечает за большую часть глобального потепления. По данным Федерального Министерства окружающей среды Германии, в 2015 году доля углекислого газа в общем объеме выбросов парниковых газов составила 87,8 процента.

С 1990 года выбросы углекислого газа почти непрерывно сокращаются, в общей сложности уменьшившись на 24,3 процента. Однако, несмотря на производство все более экономичных двигателей, рост автомобилизации и увеличение грузового движения нивелирует попытки ученных и инженеров уменьшить вред. Ввиду чего выбросы углекислого газа остаются на высоком уровне.

Кстати: весь автотранспорт, скажем, Германии несет ответственность “только” за 18 процентов выбросов CO2. Более чем в два раза больше, 37 процентов, уходит на выбросы энергетики. В США картина противоположенная, там наиболее серьезный урон природе наносят именно автомобили.

Окись углерода (Co, угарный газ)

Чрезвычайно опасный побочный продукт горения. Монооксид углерода представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Соединение углерода и кислорода возникает при неполном сжигании углеродсодержащих веществ и является крайне опасным ядом. Поэтому качественная вентиляция в гаражах и подземных паркингах имеет важное значение для жизни их пользователей.

Даже небольшое количество окиси углерода приводит к повреждению организма, несколько минут проведенных в плохо проветриваемом гараже с работающим автомобилем может убить человека. Будьте предельно осторожны! Не прогревайте автомобиль в закрытых боксах и помещениях без вентиляции!

Но насколько опасен оксид углерода на открытом воздухе? Проведённый в Баварии эксперимент показал, что в 2016 году средние значения, показанные измерительными станциями, оказались между 0,9-2,4 мг/м 3 , оказались значительно ниже предельных показателей.

Для обывателя озон не является каким-то опасным или токсичным газом. Однако, в реальности это не так.

Под воздействием солнечного света углеводороды и окись азота превращается в озон. Через дыхательные пути озон попадает в организм и приводит к повреждению клеток. Последствия, влияния озона: местное воспаление дыхательных путей, кашель и одышка. При небольших объемах озона никаких проблем с последующим восстановлением клеток организма не возникнет, но при больших концентрациях этот безобидный с виду газ может спокойно убить здорового человека. Не зря в России этот газ отнесен к самому высокому классу опасности.

С изменением климата повышается риск появления высоких концентраций озона. Ученые считают, что к 2050 году озоновая нагрузка должна резко возрасти. Для решения проблемы, окислы азота, выбрасываемые транспортом должны быть значительно сокращены. Кроме того, факторов влияния на распространение озона достаточно много, например, растворители в красках и лаках также активно способствуют возникновению проблемы.

Двуокись серы (SO2)

Это загрязняющее вещество возникает при сжигании в топливе серы. Она относится к классическим атмосферным загрязнителям, возникающим при процессе горения, на электростанциях и в промышленности. SO2 является одним из самых главных «ингредиентов» загрязняющих веществ образующих смог, также называемый “Лондон смог”.

В атмосфере диоксид серы подвергается ряду процессов преобразования, в результате чего могут возникнуть серная кислота, сульфиты и сульфаты. SO2 действует в первую очередь на слизистые оболочки глаза и верхних дыхательных путей. Что касается окружающей среды, диоксид серы может повреждать растения и вызывать окисление почвы.

Оксиды Азота (NOx)

Оксиды азота образуются, главным образом, в процессе сгорания в двигателях внутреннего сгорания. Дизельные автомобили считаются основным источником. Введение катализаторов и сажевых фильтров продолжает увеличиваться, так что выбросы будут заметно снижаться, но произойдет это только в будущем.

NO2 является раздражающим газом. Это приводит к раздражению глаз и повреждению слизистой оболочки дыхательного тракта. Благодаря своей бронхо-сужающей характеристике, это особенно проблематично для астматиков и людей с хроническим обструктивным заболеванием легких.

Данные замеров показывают, что в среднем в годовом отношении количество NOx было превышено на 57% от нормы. Главными виновниками остается разнообразный транспорт. С 2010 года наблюдается лишь незначительное снижение тренда загрязнения. С 1990 по 2015 год выбросы снизились на 59%.

Выброс CO2 автомобиля: что необходимо знать при выборе автомобиля? Состав и влияние на экологию

Любой современный автомобиль, в основе которого лежит двигатель внутреннего сгорания, вырабатывает токсичные вещества или выхлопные газы. Этот термин больше известен, как выброс CO2, который рассчитывается в граммах на пройденное расстояние в километрах. Многие автомобилисты пренебрежительно относятся к этому моменту, а зря, по той простой причине, что выхлопы транспортных средств наносят непоправимый вред окружающей среде. Разумеется, есть и неравнодушные к этому люди, из-за чего автопроизводители в последние годы стараются существенно снизить уровень выбросов в атмосферу, используя различные дополнительные конструктивные элементы для автомобилей. Так как далеко не все автовладельцы в курсе, что такое выбросы CO2, здесь потребуется более подробно раскрыть эту тему.

Состав выбросов CO2

Перед тем, как углубляться в основные подробности конструктивных особенностей транспортных средств, необходимо прежде всего рассмотреть состав выхлопных газов, куда входят следующие компоненты:

• обычный водяной пар;
• такие газы, как азот и кислород;
• диоксиды и оксиды углерода;
• определенное количество углеводородов;
• альдегиды и диоксид серы;
• сажа и бензапирен.

Некоторые вещества в данном случае не представляют какой-либо угрозы для окружающей среды. Другие, напротив, являются токсичными и отравляют не только атмосферу, но и здоровье человека.

Nissan обновил X-Trail прошлого поколения, несмотря на то, что новая генерация уже вышла на рынок

Официально раскрыт салон нового компактного кроссовера Skoda Kushaq за 1,2 миллиона рублей

«АвтоВАЗ» продолжает повышать комфортабельность нового Lada Largus: в продажу скоро поступит универсал с АКПП

Если говорить про количество вредных выбросов автомобилем, то их принято рассчитывать, взяв за основу стандартный двигатель внутреннего сгорания, который при сжигании одного литра топлива выделяет в атмосферу порядка 16 килограмм вредных веществ. В частности, среди всех упомянутых ранее компонентов выхлопных газов следует поговорить про наиболее опасные вещества, которые токсичны и могут оказать пагубное воздействие на здоровье человека.

Углекислый газ и моноксид углерода

В первую очередь необходимо упомянуть именно про эти вещества, так как они относятся к наиболее опасным компонентам выбросов CO2 автомобиля. Эти элементы наносят непоправимый вред экологии. По этой причине, большинство стран выполняют соответствующую проверку транспортных средств, чтобы выбросы этих веществ не превышали допустимый показатель нормы, когда состав не так опасен для экологии и здоровья человека. В частности, стоит напомнить, что вред, который могут нанести данные вещества, напрямую зависит от их концентрации в воздухе. К примеру, менее 0,05% углекислого газа влечет за собой тошноту и появление головной боли. Если концентрация достигает 0,5%, то человек может умереть спустя 15 минут, так как наступает удушье.

Стоит отметить, что повышенное содержание углекислоты в воздухе — это следствие неполного прогорания горючей смеси, проходящей через двигатель и выхлопную систему. Наиболее часто подобное происходит в тот момент, когда транспортное средство находится в режиме прогрева. Именно поэтому, автомобили принято прогревать на улице либо в тщательно проветриваемых помещениях. Примечательно, что снизить количество выбросов можно путем правильного проведения настройки карбюратора или иного механизма, отвечающего за подачу топлива и его впрыск в цилиндры.

Органические масла и углеводороды

Сразу стоит оговориться, что сами по себе упомянутые вещества не способны навредить здоровью человека. Однако, ситуация в корне меняется, как только эти компоненты начинают вступать в реакцию с солнечными лучами. Под их воздействием такие пары смешиваются с другими элементами в воздухе, из-за чего впоследствии появляются токсичные соединения. В конечном итоге, полученные элементы чаще всего вызывают раздражение слизистой оболочки, а также дыхательных путей человека. Необходимо понимать, что при правильной настройке мотора, уплотнительных колец, а также свечей зажигания и модуля, отвечающего за впрыск топлива, весь углеводород начинает прогорать, и в конечном итоге выделяется углекислый газ и водяной пар – вещества, которые полностью безвредны для человека.

Формальдегид

Автомобили, которые работают за счет двигателя внутреннего сгорания, в небольших количествах выделяют формальдегиды. Эти вещества достаточно быстро вступают в реакцию с азотом, присутствующем в атмосфере. В конечном итоге, появляются токсины, которые могут оказать пагубное воздействие не только на здоровье человека, но и на окружающую среду. Если концентрация таких веществ достаточно высокая, то впоследствии проявляется туман, представляющий самую натуральную угрозу жизни человека.

Сажа и пыль

Еще одни частицы, которые так или иначе выделяются из выхлопной системы в результате отвода выбросов CO2 по отводным каналам. Чаще всего, это происходит из-за металлической стружки, которая так или иначе образуется при работе цилиндров. Полностью эти элементы не прогорают, из-за чего в небольшом составе вырываются наружу и загрязняют окружающую среду. Сами по себе частицы не представляют опасности, пока не попадают в организм человека, где они достаточно быстро оседают, а после влекут за собой проблемы с дыхательной и сердечно-сосудистой системами. В настоящее время нет возможности полностью избавиться от выделения таких частиц, однако, можно заметно снизить их величину, если пользоваться только качественным топливом.

Бензпирен

В данном случае речь идет про полициклический ароматический углеводород. Этот компонент может без каких-либо проблем скапливаться в любых природных объектах (к примеру, почва или вода). Также такое вещество может регулярно накапливаться в человеческом организме до определенного момента, когда не достигнет критической концентрации. После этого начинается необратимое воздействие на человеческое здоровье. Именно поэтому, на современных транспортных средствах устанавливается качественная выхлопная система, которая не позволяет веществу в большом количестве проникать в окружающую среду.

Конструкция выпускной системы автомобиля

Для того, чтобы существенным образом снизить пагубное воздействие выбросов CO2 на окружающую среду, а также человеческое здоровье, современные автопроизводители оборудую свои автомобили качественным выхлопом. Он состоит из следующих компонентов:

• коллектор выпускной – в данном случае речь идет про элемент, задействованный для отвода газов, а также последующего охлаждения, методом продувки цилиндров мотора. Коллектор чаще всего выполняется из крепких и жаростойких материалов, которые не будут подвергаться пагубному воздействию отработанных газов, которые могут на выходе разогреваться от 700 до 1000 градусов Цельсия;
• приемная труба – это металлическая труба, которая имеет достаточно сложную форму. Элемент крепится при помощи фланца к коллектору или к турбокомпрессору;
• нейтрализатор каталитического типа – это конструктивный элемент, который устраняет из отработки наиболее вредные примеси, переводя их водяной пар. Это устройство ставится почти на все авто с бензиновыми моторами, соответствующими экологическому классу Евро-2 и выше. Также данное приспособление преобразует углекислый газ в более безопасный азот;
• пламегаситель – это наиболее бюджетный вариант вместо сажевого фильтра или катализатора. Применяется для снижения температуры отработанных газов, а также уменьшения энергии. Это приспособление практически не используется в современных автомобилях, так как никак не уменьшает токсичность выбросов;
• лямбда-зонд – еще один важный атрибут выпускной системы, который контролирует величину кислорода в составе отработке. На сегодняшний день авто может оснащаться одним или сразу двумя датчиками соответствующего типа;
• сажевый фильтр – данное приспособление применяется в обязательном порядке на дизельных моторах. Этот элемент позволяет удалить сажу из выбросов CO. В современных авто он может совмещать в себе также функции катализатора;
• резонатор – этот компонент используется для снижения уровня шума, который вырабатывается в процессе выпуска отработанных газов, а также в результате работы самого силового агрегата;
• трубопроводы – это вспомогательные конструктивные элементы, которые позволяют соединить всю выхлопную систему воедино, чтобы на выходе выбросы не загрязняли окружающую среду, а также не угрожали здоровью человека.

Следует понимать, что современные выхлопные системы далеко не всегда используют сразу все упомянутые компоненты, так как производители автомобилей берут за основу только определенные изделия, способные в полной мере очистить отработанные газы, а также снизить уровень шума авто.

Принцип работы выхлопной системы

Для того, чтобы автомобилист понимал, из-за чего транспортные средства оказывают пагубное воздействие на окружающую среду, стоит на наглядном примере разобрать принцип работы системы выхлопа, а именно:

• после сгорания топлива, происходит открытие выпускных клапанов и через освободившиеся каналы выходят газы и несгоревшее горючее;
• далее газы попадают в выпускной коллектор, где постепенно объединяются в один сплошной газовый поток;
• отработка проходит по трубе до первого кислородного датчика, который передает в блок управления данные, где учитывается состав топливовоздушной смеси;
• после этого отработка добирается до катализатора, где газы вступают в реакцию с металлами-окислителями, из-за чего теряют свою токсичность;
• далее отработка проходит второй кислородный датчик, где определяется качество очистки газов и работоспособность катализатора;
• практически в самом конце отработанные газы попадают в резонатор, где происходит перенаправление потоков, что снижает уровень шума;
• после прохождения через последний глушитель, отработанные выбросы CO2 напрямую попадают в атмосферу.

Примечательно, что такая система выпуска отработанных газов с каждым годом совершенствуется автомобильными производителями, чтобы существенно снизить вред, наносимый окружающей среде.

Особенности выхлопной системы дизельного двигателя

Автолюбителям необходимо принимать во внимание тот факт, что силовые агрегаты, работающие на тяжелом топливе, выбрасывают в атмосферу большее количество токсичных веществ. Именно поэтому стоит выделить некоторые особенности системы выхлопа для дизелей:

• начальная температура выхлопных газов в дизельном моторе несколько ниже и варьируется в пределах 500 – 600 градусов Цельсия;
• после выхода из цилиндров отработанные газы в первую очередь направляются в турбокомпрессор, с помощью которого осуществляется наддув;
• далее отработка проходит через лямбда-зонд и направляется в сажевый фильтр, где происходит очистка;
• на завершающем этапе выхлоп проходит через глушитель, после чего попадает напрямую в атмосферу.

Стоит отметить, что эволюция силовых агрегатов, а также выхлопных систем ведется регулярно, и уже, к примеру, для двигателей бензинового и дизельного типа с классом Евро-5 наличие сажевого фильтра, а также катализатора является обязательным моментом. При этом, такие компоненты нельзя поменять на пламегаситель в соответствии с действующим законодательством.

Вывод

Современным автолюбителям необходимо принимать во внимание тот факт, что автомобиль, по своей сути, является сложным механизмом, в составе которого присутствует целый ряд конструктивных элементов. В том числе, здесь присутствует система выброса CO2 напрямую в атмосферу, которая очищает и отводит выхлопные газы и частицы несгоревшего топлива. Знать про эти элементы необходимо каждому водителю, по той простой причине, что с течением времени система выхлопа выходит из строя, после чего в окружающую среду начинают выбрасываться ядовитые вещества, не проходящие специальную очистку. В этот момент автолюбитель должен незамедлительно приступить к ремонту, потому что неочищенные отработанные газы вредят не только природе, но и здоровью человека. Автор: Олег Мокров