Способи зменшення шкідливих викидів автотранспорту. В даний час зменшення забруднення атмосферного повітря токсичними речовинами, які виділяються автомобільним транспортом, є однією з найважливіших проблем, що стоять перед людством. Автомобіль не розкіш, а засіб пересування.
Без автомобіля в даний час немислимо існування людства. При інтенсивної урбанізації і зростанні мегаполісів автомобільний транспорт став самим несприятливим екологічним фактором в охороні здоров'я людини і природного середовища в місті.
Таким чином, автомобіль стає конкурентом людини за життєвий простір. За останні десятиліття людство остаточно переконалося, що першим винуватцем забруднення атмосферного повітря - одного з основних джерел життя на нашій Планеті, є дітище науково-технічного прогресу - автомобіль. Автомобіль, поглинаючи такий необхідний для протікання життя кисень, разом з тим інтенсивно забруднює повітряне середовище токсичними компонентами, що завдають відчутної шкоди всьому живому і неживому.
Внесок у забруднення навколишнього середовища, в основному атмосфери становить - 60 - 90%. Приблизно на початку 50-х років людство вперше, мабуть, усвідомило, що його місце існування, така звична і природна, може бути зруйнована. До середини наступного десятиліття проблема постала на повний зріст - небачені раніше масштаби автомобілізації привели до того, що в містах стали гостро відчувати брак чистого повітря.
Народжене тоді слово "зміг" дуже ємко відображало типову атмосферу великих міст, оповитих маревом автомобільних "випарів". Поліцейським-регулювальникам видали протигази, а для звичайних перехожих подекуди встановили автомати чистого повітря: кинув кілька монеток - і можеш на одну-дві хвилини "перевести дух". Громадськість ( "зелені") забила тривогу, тема екології бурхливо обговорювалася в пресі, з парламентських трибун - і, природно, автовиробникам довелося реагувати, щоб змінити ситуацію на краще.
Відразу визначилося кілька напрямків. Основне, природно піддати ревізії саму концепцію двигуна внутрішнього згоряння. Якщо до того часу найважливішим показником досконалості мотора вважали його тягові характеристики, то тепер довелося на перше місце ставити чистоту вихлопу, повноту згоряння палива, економічність Конструктори зайнялися фазами газорозподілу, якістю підготовки суміші, формою камери згоряння.
Прагнення спалювати все більш бідну суміш вперлося в поріг детонації, і тут вже нічого не залишалося, як залучати до розрахунку камери згоряння складні динамічні моделі - скажімо, організовувати обертання заряду і його локальне збагачення, йти на інші хитрощі. Незабаром з'явилися системи упорскування палива (поки ще у впускний колектор) і каталітичний нейтралізатор відпрацьованих газів (каталізатор). Сучасний каталізатор - це керамічний моноліт, пронизаний безліччю каналів, поверхня яких покрита шаром алюмінію, а на нього, в свою чергу, нанесені хімічно активні дорогоцінні метали (родій, паладій, платина). На частку останніх припадає до 60% собівартості пристрою.
Саме завдяки їм відбуваються необхідні хімічні реакції - окислення монооксиду вуглецю (СО) і незгорілих вуглеводнів (СН), а також скорочення кількості окису азоту (NOx). У трехкомпонентном нейтралізаторі платина і паладій викликають окислення СО і СН, а родій "бореться" з NOx. До речі, родій - субпродукт при отриманні платини - найбільш цінний в цій трійці.
І саме його в першу чергу "отруює" свинець, що міститься в бензині. У конструкції каталізатора використовують інші хімічні елементи, що підвищують ефективність трьох основних нікель, який бере участь в реакції з NOx, залізо, а також церій. На перший погляд може здатися, що установка каталізатора вирішує всі екологічні проблеми. Однак "зелені" продовжили наступ і знайшли-таки в ньому вада. Температура, при якій каталізатор починає діяти (температура активації), знаходиться в межах 250-350 ° С. Час же, необхідне для розігріву, може досягати декількох хвилин і залежить від типу автомобіля, способу його експлуатації і температури повітря.
Холодний каталізатор практично неефективний - отже, необхідно зменшити час досягнення температури активації. І знову інженери взялися за справу. Фірми розробили технологію підігріву каталізатора потужним електричним опором.
Підігрівач на металічних опорах кріпиться всередині каталізатора; його потужність - від 0,5 до 2, іноді 4 кВт, в залежності від величини опору (від 0,05 до 0,35 Ом). Для прикладу, елемент в 1,5 кВт розігріває каталізатор до 400 ° С за 10 секунд. Щоб знизити шкідливі викиди при пуску холодного двигуна, іноді застосовують також вбудований в каталізатор адсорбер вуглеводнів. Як тільки робоча температура досягнута, останні "звільняються" і окислюються самим каталізатором.
А ось ще одна проблема. Чим бідніша робоча суміш, тим нижче ефективність каталізатора щодо NOx. Для СО і СН - зворотна картина: при збагаченій або багатою суміші не відбувається їх повного окислення. В даний час розробляються системи, адсорбуючі окису азоту, які діють за принципом пастки: вивільнення NOx відбувається в той момент, коли досягається стехиометрическое (нормальне) співвідношення робочої суміші (близько 1:15). Звичайно, доведенням каталізаторів "екологічні" турботи конструкторів транспортних засобів не обмежуються.
Скажімо, щоб при рівномірному русі стримати апетит (і, природно, викиди) восьмицилиндрового "Порше-928", інженери експериментували з відключенням циліндрів. "Фольксваген" пішов ще далі - у серійного "Гольфа-III Екоматік" мотор і зовсім відключався при будь-якому зручному випадку - русі накатом, зупинці біля світлофора - і оживав з натисканням на педаль акселератора. Претендент № 1 на екологічний подіум - гібридні моделі.
Перефразовуючи класика, можна сказати: «Верхи ще не можуть, низи вже хочуть». Ще пару років тому виробники невтомно переконували покупців у тому, що комбіновані силові установки надійні і дозволяють чимало економити на паливі. Результат пропаганди перевершив всі очікування: лідери гібридного ринку «Тойота» і «Хонда» не справляються з попитом на надзвичайно популярні «Пріус» і «Сивик Гібрид». Обидві компанії найближчим часом мають намір в якості опції запропонувати подібні установки майже для будь-якої моделі! Причому їхні переваги не тільки в економічності і турботі про екологію, а й у поліпшенні динамічних характеристик.
Двигун із змінними фазами газорозподілу забезпечений функцією відключення декількох циліндрів і відрізняється високим ступенем стиснення. Економія палива досягає 25%. Про скільки-небудь масштабне впровадження паливних елементів мова поки не йде: це зажадає створення потужної інфраструктури по всій країні - переробні заводи, заправні станції ... Нинішньої Америці, та й Європі це поки не по зубах.