Šiuolaikinis automobilis - sudėtingas inžinerijos kūrinys, kurio variklis kasdien atlieka milžinišką darbą. Kad vidaus degimo variklis veiktų efektyviai ir galingai, itin svarbu tinkamai paruošti ir į variklio cilindrus tiekti reikiamos sudėties degųjį mišinį. Variklio galia tiesiogiai priklauso nuo darbinio mišinio kokybės, o šio mišinio širdis - tikslus degalų ir oro santykis.
Degalų sudėtis ir teorinis oro poreikis
Skystųjų degalų, tokių kaip benzinas ir dyzelinas, pagrindą sudaro organiniai junginiai. Benzine paprastai yra apie 85,5% anglies ir 14,5% vandenilio, taip pat nedidelis kiekis deguonies (O₂) ir sieros (S). Dyzeliniuose degaluose anglies kiekis siekia apie 87,0%, vandenilio - 12,6%, o deguonies - apie 0,4%.
Atliekant anglies ir vandenilio cheminės oksidacijos analizę, teoriškai nustatomas deguonies kiekis, reikalingas 1 kg degalų sudeginti, ir gaunamų deginių kiekis. Nustatyta, kad 1 kg benzinui sudeginti reikia 14,7 kg oro, o 1 kg dyzelinių degalų sudeginti - 14,45 kg oro. Šis santykis yra kritiškai svarbus norint pasiekti idealų mišinio degimą.
Degusis mišinys - tai smulkiausių benzino dalelių ir atmosferinio oro mišinys, gautas gerai sumaišius šiuos du komponentus. Darbinis mišinys - degusis mišinys, susimaišęs su atidirbusiomis dujomis cilindre.
Oro pertekliaus koeficientas (Lambda - λ)
Vienas svarbiausių degiojo mišinio kokybės rodiklių, nuo kurių priklauso deginių sudėtis ir išsiskiriančios šilumos kiekis, yra oro pertekliaus koeficientas (λ). Tai faktiškai mišinio sudėtyje esančio ir degimo procese dalyvaujančio oro kiekio santykis su teoriškai reikalingu oro kiekiu, būtinu degalams visiškai sudeginti.
Mišinio sudėties tipai pagal Lambda koeficientą
- Liesasis mišinys (λ ≥ 1,15-1,20): per daug oro, per mažai degalų.
- Paliesintas mišinys (λ iki 1,15): šiek tiek daugiau oro nei optimalu.
- Normalus (stechiometrinis) mišinys (λ = 1,0): idealus kuro ir oro santykis visiškam degimui.
- Parietintas mišinys (λ iki 0,80): šiek tiek per mažai oro.
- Riebusis mišinys (λ ≤ 0,8-0,75): per mažai oro, per daug degalų.
Degiojo mišinio sudėtis turi didelę įtaką variklio galiai ir ekonomiškumui. Jis neturi viršyti ribų 0,6 < λ < 1,35, kadangi už šių ribų degimas tampa neefektyvus ir itin kenksmingas.
Degimo produktai ir tarša
Degimo rezultate susidaro įvairūs cheminės reakcijos produktai: anglies dioksidas (CO₂), azoto oksidai (NOx), dalinai nesudegę angliavandeniliai (CH), degimo reakcijoje nedalyvavęs deguonis (O₂) ir nepilnai oksiduotas anglies monoksidas (CO, smalkės), taip pat vandens garai (H₂O) ir chemiškai pasyvus atmosferinis azotas (N₂). Atidirbusiose dujose taip pat gali būti švino junginių, kurie anksčiau būdavo maišomi į benziną siekiant padidinti degalų antidetonacines savybes.
Automobilio variklyje, sudegant 1 kg benzino, kartu sudega apie 14 kg oro, o į atmosferą išmetama apie 15 kg įvairių dujų mišinio. Remiantis šiais duomenimis, vienas automobilis, per metus nuvažiuodamas 10 tūkst. km ir sunaudodamas po 7 kg benzino 100 km, į atmosferą išmeta apie 10 tonų įvairių dujų mišinio. Šis skaičius tampa dar labiau nerimą keliančiu, įvertinus milijardus transporto priemonių visame pasaulyje.
Taršos poveikis sveikatai ir aplinkai
Lėtinės neinfekcinės plaučių ligos užima trečią-penktą vietą sergamumo ir mirtingumo struktūroje. Statistikos duomenimis, vien Senajame žemyne kasmet oro tarša prisideda prie maždaug 425 000 pirmalaikių mirčių. Išmetami teršalai, tokie kaip anglies monoksidas, azoto oksidai, kietosios dalelės ir sieros oksidai, sudaro didelę kenksmingų medžiagų puokštę, kurioje yra ir kancerogeninių medžiagų bei sunkiųjų metalų.
Kietosios dalelės, ypač išmetamos dyzelinių automobilių, turi kancerogeninį poveikį ir, esant ilgalaikiam poveikiui, gali sukelti vėžį. Jos taip pat dirgina kvėpavimo takus, paūmina lėtines kvėpavimo sistemos ligas ir siejamos su kraujotakos sistemos sutrikimais.
Ekologijos technologijos ir kova su tarša
Transporto priemonių gamintojai ir inžinieriai sėkmingai sprendžia su tarša susijusias problemas, atsižvelgdami į sparčiai griežtėjančius ekologinius reikalavimus, tokius kaip „Euro“ standartai. Pavyzdžiui, lyginant „Euro 1“ ir „Euro 6“ variklius, pastarųjų galingumas padidėjo beveik dvigubai, degalų sąnaudos sumenko apie 40%, o kenksmingų dujų išmetama pusšimtį kartų mažiau.
Svarbiausios taršos mažinimo technologijos
- Azoto oksidų (NOx) pažabojimas: NOx neigiamai veikia nervų sistemą, mažina kraujospūdį ir sudaro labai nuodingas dujas NO₂, dirginančias kvėpavimo organus.
- SCR (Selektyvioji Katalizinė Redukcija) technologija: į išmetamąsias dujas įpurškiamas karbamido ir vandens tirpalas, žinomas kaip „AdBlue“. Vykstant reakcijai su „AdBlue“ skysčiu, kenksmingos dujos paverčiamos į vandenį ir azotą, sumažinant žalingą poveikį net iki 95%. Ši technologija ne tik mažina teršalų emisiją, bet ir užtikrina efektyvesnį dyzelino degimą.
- EGR (Išmetamųjų Dujų Recirkuliacija) sistema: anksčiau naudotas sprendimas, kai dalis sudegusių dujų grąžinama atgal į degimo kamerą. Deja, dėl prastesnės kokybės degalų variklis greitai užsiteršdavo suodžiais, kas išbalansuodavo jo darbą ir skatindavo alyvos degradaciją.
- DPF (Dyzelino Kietųjų Dalelių Filtras): šie filtrai sulaiko daugiau nei 85% kietųjų dalelių. SCR technologija leido prailginti DPF keitimo intervalą iki maždaug 600 000 km ir sumažinti eksploatacijos kainą.
Problemos dėl sistemų klastojimo
Nepaisant technologinio progreso, dažnai pasitaiko atvejų, kai vežėjai, siekdami sutaupyti, montuoja vadinamuosius emuliatorius, apgaudinėjančius „AdBlue“ sistemas. Tai ne tik smarkiai didina oro taršą, bet ir ilgainiui sukelia finansinių nuostolių: sugadinamas katalizatorius, prarandamos garantijos. Naujesnės kartos sunkvežimiuose įmontuoti jutikliai matuoja azoto oksidų kiekį, o užfiksavus padidėjusią taršą (pvz., dėl praskiesto „AdBlue“), pradedama riboti variklio galia ar net įjungiamas avarinis režimas, todėl darbas tokiu sunkvežimiu tampa neįmanomas.
Taip pat populiarūs pasiūlymai pašalinti DPF filtrus, kurie sulaiko suodžius - vieną iš labiausiai aplinką teršiančių medžiagų. Nors filtrai efektyvūs, dėl regeneracijos metu sunaudojamų degalų jie laikomi „nenaudingais“ ir yra „juvelyriškai“ išpjaunami, o kompiuterinės programos pakoreguojamos, siekiant išvengti techninės apžiūros kontrolieriaus dėmesio.
Alternatyvūs degalai ir ateities perspektyvos
Europos Sąjungos šalys narės yra įsipareigojusios iki 2020 metų 10% transporto sektoriaus naudojamų degalų pakeisti degalais iš atsinaujinančių šaltinių. Vienu efektyviausių sprendimų laikomas suslėgtų (CNG) arba suskystintų gamtinių dujų (LNG) panaudojimas. Dujos deginantys varikliai aplinką teršia gerokai mažiau nei dyzelinas: CNG variklio emisijose yra iki 30% mažesnis NOx kiekis, nėra švino junginių ir aromatinių angliavandenių, bei 95% mažiau kietųjų dalelių, lyginant su dyzeliniu kuru.
Kitas kelias - paties dyzelino optimizavimas. Pavyzdžiui, „Neste“ pristatė „Pro Diesel“ degalus, kurie keliais procentais padidina variklio galią, sumažina dyzelino sąnaudas ir yra penktadaliu ekologiškesni, atitinkantys aukščiausius Pasaulinės degalų chartijos (WWFC) standartus.
Lambda zondas: degimo efektyvumo sergėtojas
Lambda zondas yra vienas svarbiausių benzininio variklio sistemos mazgų. Šis deguonies daviklis matuoja, kaip sudeginamas degusis mišinys degimo kameroje, o jo pavadinimas kilęs iš graikų raidės λ, žyminčios deguonies trūkumą išmetamosiose dujose. Katalizatorių ilgaamžiškumas ir efektyvumas labiausiai priklauso nuo teisingo mišinio paruošimo ir sudeginimo, kurį reguliuoja lambda zondas.
Lambda zondo veikimo principas
Idealus kuro ir oro santykis benzininiame automobilyje pasiekiamas, kai lambda koeficientas lygus vienetui (λ=1). Jeigu λ < 1, mišinys vadinamas riebiu (per mažai O₂), o jeigu λ > 1, mišinys vadinamas liesu (per daug O₂). Šiuolaikiniai lambda zondai yra elektromechaniniai ir veikia cirkonio dioksido pagrindu. Jų veikimas prasideda tik pasiekus maždaug 300 °C temperatūrą.
Cirkonio dioksido matuoklis yra padengtas platinos elektrodais, per kuriuos kinta įtampa, priklausanti nuo deguonies kiekio išmetamosiose dujose. Toks jautrumas padeda variklio valdymo blokui (ECU) tiksliau ruošti kuro ir oro mišinį. Katalizatorius efektyviai veikia tik tada, kai lambda koeficientas svyruoja maždaug 0,1 ± 1. Bet koks didesnis nuokrypis sąlygoja katalizatoriaus neefektyvų darbą.
Lambda zondo tarnavimo resursas ir gedimai
Lambda zondas, kaip ir bet kuri automobilio dalis, nėra amžinas ir turi savo tarnavimo resursą. Idealiomis sąlygomis korektiškas veikimas gali trukti iki 80 000-100 000 km. Dažniausiai, neveikiant lambda zondui, automobilis nenustoja važiuoti visiškai, tačiau gali veikti nestabiliai, užgesti ir vėl užsivesti. Nekorektiškas lambda zondo veikimas tiesiogiai lemia padidėjusias kuro sąnaudas ir kenksmingų išmetamųjų dujų emisijas, o tai gali tapti techninės apžiūros neįvykdymo priežastimi.
Techninė apžiūra ir emisijos vertinimas
Techninės apžiūros (TA) metu atliekamas dūmingumo bandymas, kuris dažnai klaidingai suprantamas kaip išmetamų teršalų kiekio tikrinimas. Pagrindinis šio bandymo tikslas - įvertinti automobilio variklio techninę būklę, fiksuojant tam tikrus parametrus, palyginus su gamintojo nustatytomis normomis.
Dyzeliniuose varikliuose TA stotyse vertinamas vadinamasis absorbcijos koeficientas - kietųjų dalelių kiekis, kurios sugeria šviesą. Nors šis rodiklis neduoda absoliučių reikšmių apie išmetamų kenksmingų medžiagų kiekį vienam nuvažiuotam kilometrui, jis leidžia greitai ir pigiai įvertinti bendrą transporto priemonės techninę būklę. Jei kietųjų dalelių kiekis per didelis, daroma išvada, kad variklis yra techniškai netvarkingas. Kuo didesnis dūmingumas ir daugiau kietųjų dalelių išmeta automobilis, tuo daugiau jis išmeta ir kitų kenksmingų medžiagų.
OBD diagnostikos testas
Apynaujiems automobiliams variklio būklė gali būti patikrinama kompiuteriniu būdu per diagnostinę jungtį (OBD). OBD testas analizuoja automobilio valdymo bloko atmintyje esančius duomenis ir stebi daviklių parodymus. Jei davikliai nerodo klaidų ir yra sumontuoti, daroma išvada, kad automobilis atitinka gamintojo nustatytas technines charakteristikas ir yra tvarkingas. Automobilių techninės apžiūros metodika Lietuvoje iš esmės identiška tai, kuri naudojama kitose Europos valstybėse.
Rekomendacijos švaresniam orui
Siekiant sumažinti įkvepiamų teršalų kiekį, ypač stovint spūstyse, rekomenduojama atsisakyti oro paėmimo iš lauko ir įjungti oro cirkuliacijos funkciją automobilio viduje. Nors per nesandarumus dalis oro vis tiek pateks, teršalų bus mažiau. Tačiau po spūsties svarbu vėl įjungti oro paėmimą iš lauko, kad salonas išsivėdintų. Reguliarus salono oro filtro keitimas taip pat padeda apsisaugoti nuo nepageidaujamų aromatų ir teršalų patekimo į saloną.
Apskritai, vairuotojams patariama planuoti maršrutus taip, kad kuo rečiau patektų į spūstis. Nors tam tikru paros metu tai gali būti sudėtinga, supratimas apie oro taršos poveikį sveikatai turėtų skatinti ieškoti sprendimų.
tags: #kad #sudegtu #1kg #benzino #kiek #reikia