Problem z samoczynnym blokowaniem zamka
Tlenki azotu
2016-09-23
W artykule przeczytasz na temat tlenków azotu (NOx).
Powstawanie tlenków azotu NOx i ich własności
Powstawanie. Przy ciśnieniach i temperaturach panujących w otoczeniu, składnik powietrza (rys.1): tlen (02) i azot (N2), nie reagują ze sobą. Jednak w komorze spalania silnika, przy ciśnieniach i temperaturach towarzyszących procesowi spalania (to jest proces składający się z następujących po sobie kolejno reakcji, tzw. łańcuchowy), przekraczających lokalnie ok. 1800°C, azot (N2) wchodzi w reakcje z tlenem (02), tworząc tlenek azotu (NO). Tlenek azotu (NO) powstaje też w niższej temperaturze, ale przyjmuje się, że temperatura 1800°C jest graniczną po przekroczeniu której ilość powstających tlenków azotu (NO) szybko rośnie. Powstawanie tlenków azotu (NOx) ) w komorze spalania silnika nie jest bezpośrednim wynikiem procesu spalania paliwa, ale wynikiem reakcji pomiędzy azotem (N2) tlenem (02), w korzystnych warunkach panujących w komorze spalania, stworzonych przez proces spalania.
W następstwie procesów zachodzących w komorze spalania i w układzie wylotowym silnika przez końcówkę układu wylotowego są emitowane różne związki chemiczne, będące połączeniem azotu (N2) i tlenu (02). Podstawowe z nich to:
- tlenek azotu (NO);
- dwutlenek azotu (N02);
- podtlenek azotu (N2O).
Wszystkie związki azotu (N2) i tlenu (02) są ogólnie nazywane tlenkami azotu oraz są oznaczane symbolem NOx.
Zawartość w spalinach silnika (rys. 2). Zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach - przed konwerterem katalitycznym, jeśli jest zamontowany, jest najwyższa, gdy spalane są mieszanki trochę zubożone, charakteryzowane współczynnikiem lambda λ składu mieszanki, wynoszącym od 1,05 do 1,1 (rys. 2). Gdy spalane są mieszanki uboższe lub bogatsze, emisja tlenków azotu (NOx) jest niższa od maksymalnej.
Zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach zależy silnie od ciśnień i temperatur panujących w komorze spalania, a więc od obciążenia silnika. Zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach silnika nieobciążonego jest bardzo niska. Dopiero obciążenie silnika powoduje wyraźny wzrost emisji tlenków azotu (NOx) .
Przykładowo, zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach silnika ZI przed konwerterem katalitycznym wynosi:
- na biegu jałowym silnika 300ppm;
- przy pełnym obciążeniu silnika 5000ppm.
Z tego powodu, oraz ze względu na różnice konstrukcyjne między silnikami, np. wartość stopnia sprężania, trudno jest określić normę emisji tlenków azotu (NOx) dla silnika nieobciążonego, dlatego pomiar ich zawartości w spalinach silnika nieobciążonego, nie ma znaczenia praktycznego.
Własności. Związki z grupy tlenków azotu (NOx) , mają różne własności:
- tlenek azotu (NO) bezwonny, bezbarwny gaz, powodujący ciężkie zatrucie krwi i porażenie centralnego układu nerwowego;
- dwutlenek azotu (N02) - gaz o czerwono-brunatnym zabarwieniu, o drażniącym zapachu, podrażnia i powoduje choroby układu oddechowego;
- podtlenek azotu (N2O) - bezbarwny gaz, o działaniu odurzającym, stosowany też jako gaz rozweselający.
Tlenkom azotu (NOx) przypisuje się ok. dziesięciokrotnie silniejsze szkodliwe oddziaływanie na organizm człowieka niż tlenkom węgla (CO). Ponadto reagując z węglowodorami (HC) w atmosferze, już po opuszczeniu układu wylotowego, powodują powstanie ozonu i kolejnych „odmian” trujących węglowodorów (zjawisko smogu). Przyczyniają się również do powstawania kwaśnych deszczy (opady kwasu azotowego) obumierania roślinności.
Europejskie, homologacyjne normy emisji tlenków azotu NOx
Zmniejszanie emisji związków szkodliwych spalin, w tym tlenków azot (NOx) jest wymuszane na producentach samochodów przez normy homologacyjne. W Europie obowiązują normy nazywane EURO, oznaczane kolejnymi numerami. Określają one dopuszczalne emisje związków szkodliwych spalin.
Normy EURO 1 i 2, dla silników ZI i ZI WB, samochodów osobowych (rys. 3), ograniczają między innymi łączną emisję węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) . Wynika to z tego, że przeważnie obniżenie emisji węglowodorów (HC) co oznacza lepsze wykorzystanie paliwa, zwiększa jednocześnie emisję tlenków azotu (NOx) . Jest również odwrotna zależność. W normach EURO 3, 4, dla silników ZI samochodów osobowych, są określone oddzielne limity emisji dla węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) .
Granice emisji norm EURO 1 i 2, dla silników ZS samochodów osobowych (rys. 4):
- są różne, dla silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa (WB) i z pośrednim wtryskiem paliwa (WP), dla niektórych związków szkodliwych spalin, ;
- ograniczają łączną emisje węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) .
W normach EURO 3, 4:
- granica łącznej emisji węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) , została uzupełniona o granicę emisji tlenków azotu (NOx) ;
- granice emisji są takie same, niezależnie od sposobu wtrysku paliwa.
W silnikach ZS, pomiędzy emisją cząstek stałych (PM) a emisją tlenków azotu (NOx) jest podobna zależność jak pomiędzy emisją węglowodorów (HC) a emisją tlenków azotu (NOx) . Obniżenie emisji cząstek stałych (PM) lub węglowodorów (HC) powoduje przeważnie zwiększenie emisji tlenków azotu (NOx) - lub odwrotnie.
Warto zauważyć jak w kolejnych normach, są obliczane granice emisji tlenków azotu (NOx) lub łącznej emisji węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) .
Zdjęcia i tekst pochodzą z artykułu „Tlenki azotu (NOx) ” w dodatku technicznym do Wiadomości IC Recyrkulacja spalin w silnikach cz. 1 nr 35/Czerwiec 2010