Til tross for den teknologiske utviklingen er forbrenningsmotorer i stor grad ansvarlige for forurensning i byene
Bilde: Evgeny Tchebotarev på Unsplash
De første motorene dukket opp på 1700-tallet. De ble drevet av ekstern forbrenning, med bruk av ved - de berømte dampmotorene. På 1800-tallet dukket de første forbrenningsmotorene opp, der drivstoffet blir brent inne i selve motoren. Forbrenningsmotorer har en fordel i forhold til dampmotorer på grunn av deres allsidighet, effektivitet og muligheten for tilpasning til forskjellige typer maskiner. Likevel er de i stor grad ansvarlige for å produsere bilforurensning.
Forbrenningsmotorer begynte å bli studert og forbedret, og ble i dag brukt i stor skala i transportmidler - fly, biler, stier og andre biler, skip osv. Med bruken av bruken var det bekymring for problemer som ligger i motorer, for eksempel utslipp av gasser som genererer luftforurensning og forårsaker helseproblemer i befolkningen.
Gjennom årene har forbrenningsmotorer blitt bedre og forurenser mindre og mindre enn forgjengerne. Disse forbedringene skyldes hovedsakelig tiltak som: erstatning av forgassere, som mekanisk matet luft / drivstoffblandingen inn i motorene, til det elektroniske injeksjonssystemet, som bruker mindre drivstoff og skaper mer ideelle blandinger; etablering av katalysatorer (eller katalysatorer), som omdanner en del av gassene som genereres ved forbrenning til giftfri gasser før de slipper ut gjennom kjøretøyets eksos, blant andre tiltak. Økningen i bilparken og konsentrasjonen av befolkningen i urbane sentre er imidlertid faktorer som holder problemet med bilforurensning i luften - bokstavelig talt.
Vet du hvordan bilmotoren din fungerer?
For å forstå hvordan forurensende gasser dannes i kjøretøyer, er det viktig å lære hvordan motoren fungerer. De fleste biler har såkalte firetaktsmotorer: inntak, kompresjon, ekspansjonseksplosjon og utladning. Videoen har en veldig forklarende animasjon om driften av bensin- og dieselmotorer.Kort sagt, det som bilmotoren gjør er å kombinere luft fra atmosfæren (med høy oksygenkonsentrasjon) med drivstoff. Denne blandingen genererer en eksoterm kjemisk reaksjon (med varmeutslipp) som forårsaker utvidelse av gasser i forbrenningskammeret, ved å trykke på stempelet, som senker seg og genererer en roterende bevegelse i motoren - og dermed forvandler varmen til arbeid - og gassene som skyldes forbrenning blir eliminert ved å åpne utløpsventilen - dette er forurensning av biler.
Forbrenning
For at forbrenning skal skje, må det være tre elementer:- Drivstoff: hovedsakelig hydrokarboner sammensatt av hydrogen (H) og karbon (C) i forbrenningsmotorer;
- Oksygen: oksiderende;
- Varme: I forbrenningsmotorer genereres varme av gnisten (bensinmotoren) eller ved komprimering av innlagt luft (dieselmotor).
- Forbrenningen av drivstoff hydrokarboner kan være fullstendig eller ufullstendig.
Det komplette skjer når det er nok oksygen til å forbruke alt drivstoff. For forbindelser laget av karbon og hydrogen (hydrokarboner) er produktene av full forbrenning: karbondioksid (CO2), vann (H2O) og energi. Fullstendig forbrenning er ideell, siden den utnytter drivstoffet bedre, men det genereres som et resultat av reaksjonen karbondioksid, som til tross for at det ikke er en giftig gass - bare hvis det lekker i store mengder i lukkede omgivelser, noe som gjør det kvelende - er en kjent klimagass.
Ufullstendig forbrenning, når det ikke er nok oksygen til å konsumere alt drivstoff, genererer bilforurensning. Det kan ha karbonmonoksid (CO), elementært karbon (C) - sot (mørk røyk, dannet av små faste kullpartikler) - aldehyder og partikkelformige materialer.
Det er også til stede i sammensetningen av drivstoff, men i en mindre mengde, nitrogen og svovel, som når de gjennomgår forbrenningsprosessen, danner giftige forbindelser som svoveldioksid (SO2), hydrogensulfid (H2S) og nitrogenoksider (NOx). Dannelsen av nitrogenoksider er en vanskelig prosess å kontrollere, siden, i tillegg til å være tilstede i drivstoffet, også nitrogen er til stede i luften - i form av gassformig nitrogen (N2) - som ved høye temperaturer i forbrenningskammeret kan gjennomgå reaksjon med oksygen.
Folkehelse- og miljøproblem
Gassene som danner forurensning av biler, generert i forbrenningsmotorer, kan forårsake flere problemer for menneskers helse og miljøet. SO2 og NOx oksider påvirker luftveiene og forårsaker sur nedbør, CO reduserer oksygenbæreevnen i blodet og partikler forårsaker luftveisallergi og er vektorer (bærer) av andre forurensende stoffer (tungmetaller, organiske kreftfremkallende forbindelser) ).
Når det er store utslipp av forurensning i byene, er det fremdeles naturlige fenomener, som termisk inversjon, som forverrer forurensningsscenariet, da det gjør det vanskelig å spre disse gassene og holder befolkningen utsatt for dem i en lengre periode.
I 2002 ga USAs miljøvernbyrå (EPA) ut en rapport der de advarte om risikoen ved langvarig eksponering for dieseloljedamp. I følge rapporten kan langvarig innånding av disse partikkelformige materialene, svovel og nitrogenoksider, forårsake kreft hos mennesker. I 2013 konkluderte International Agency for Research on Cancer (Iarc) at faktisk utslipp fra dieselmotorer forårsaker lungekreft, og sannsynligvis også blærekreft. I London har det til og med vært et dødsfall forårsaket av luftforurensning fra biler.
Forskjellen mellom forbrenningsmotorer
Bensin- og dieselmotorer
Driften av bensin- og dieselmotorer er lik, som forklart ovenfor. Hovedforskjellen mellom disse motorene er at det som kommer inn i forbrenningskammeret i bensinmotoren, er en blanding av luft og drivstoff, og tenningen (start / start av forbrenningen) av denne motoren oppstår fra en gnist fra tennpluggen. tenning. I dieselmotoren føres først luft inn i forbrenningskammeret, som deretter komprimeres av stempelet, og tenningen skjer fra injeksjonen av diesel i denne luften ved høyt trykk.
Bensin er et eksplosivt drivstoff (som vist i videoen), som garanterer bilen høy effekt med rask respons i rotasjon. Dieselmotoren har en langsommere og mer kontinuerlig drivstoffforbrenning, og "skyver" stempelet ned på en mer varig måte og gir større dreiemoment (rotasjonsinnsats), med lavere turtall. Dette gjør den sterkere og derfor mer egnet for bruk i transportmidler med store belastninger. Denne fordelen gir også dieselmotoren karakteristikken for å være mer holdbar, da den gir mindre innvirkning på motorens veivaksel.
I dieselmotoren skjer drivstoffinjeksjon under den konvensjonelle spontan forbrenningsprosessen, hvor diesel injiseres i luft som er sterkt komprimert. Dette resulterer i en brå temperaturøkning og når nivåer som gir dannelsen av NOx og bidrar til pyrolyseprosessen (analyse eller nedbrytningsreaksjon som oppstår ved virkning av høye temperaturer), hvor det dannes partikkelformet materiale. Dette drivstoffet er mindre flyktig. Når det injiseres direkte i trykkluft (der forbrenningen begynner), blir blandingen mindre homogen enn den som forekommer i bensin. Mangelen på overflødig luft i blandingen som reagerer, forårsaker ufullstendig forbrenning og avgir sot, karbonmonoksid (CO) og hydrokarboner (HC). For disse faktorene, dieselmotorer, sammenlignet med bensinmotorer,de slipper vanligvis ut syv ganger mer forurensninger i atmosfæren når det gjelder utslipp av partikler. Bensin avgir høyere prosentandeler karbondioksid (CO2).
Fleksibel motor
Flex-motoren er motoren som fungerer med mer enn én type drivstoff. I Brasil er det vanligste fleksible drivstoffkjøretøyet det som bruker bensin og etanol.
Motoren til disse fleksible bilene er en. For å få det til å fungere med både bensin og etanol, har det noen variabler som forstyrrer driften. Blant disse variablene kan vi nevne det støkiometriske forholdet mellom motoren (luft / drivstoffblanding), som varierer med drivstoffkarakteristikken, med større eller mindre brennverdi, som også varierer motorens drivstofforbruk. Det fleksible drivstoffkjøretøyet har en sensor som oppdager blandingen av drivstoff som er satt inn i tanken og justerer injeksjonen i henhold til blandingen.
