211service.com
Augsto tehnoloģiju palīdzība netīrām dīzeļdegvielām
Braucot aiz autobusa vai kravas automašīnas, jo tas atraugas smirdīgas izplūdes gāzes, ir pietiekami, lai pārliecinātu ikvienu, ka dīzeļdzinēju emisijas ir jāattīra. Taču, lai gan benzīna dzinēju ražotāji pēdējo 25 gadu laikā ir samazinājuši kaitīgo izmešu daudzumu savos jaunajos transportlīdzekļos par aptuveni 90 procentiem, dīzeļdzinēju ražotājiem līdz šim ir izdevies samazināt kaitīgās izplūdes gāzes tikai par aptuveni pusi no šī procenta.
Tomēr tagad Dienvidkalifornijas universitātes pētnieki izstrādā ierīci, kas izmanto augstas enerģijas elektronus, lai aizturētu kaitīgās dīzeļdegvielas izplūdes gāzes, samazinot to līdz ūdens tvaikiem, oglekļa dioksīdam un gaisam. Dažu gadu laikā šī tehnika var izrādīties rentabls veids, kā nodrošināt dīzeļdzinēju atbilstību arvien stingrākiem emisiju standartiem.
Šis stāsts bija daļa no mūsu 1997. gada maija numura
- Skatiet pārējo izdevuma daļu
- Abonēt
Saskaņā ar Vides aizsardzības aģentūras (EPA) datiem lieljaudas dīzeļdzinēji saražo 25 procentus no visiem transportlīdzekļos radītajiem slāpekļa oksīdiem (NOx), kas ir slāpekļskābes (HNO3) avots, kas ir galvenā skābo lietu sastāvdaļa un galvenais pilsētas avots. smogs. Lai gan pirmie visaptverošie federālie noteikumi, kas kontrolē motorizēto transportlīdzekļu emisijas, tika ieviesti saskaņā ar 1970. gada Tīra gaisa likumu, pirmie NOx standarti īpaši dīzeļdegvielas emisijām stājās spēkā tikai 1984. gadā. Pēc tam, kad gaisa kvalitāte turpināja pasliktināties pieaugošās satiksmes dēļ, Kongress pieņēma 1990. gada Tīra gaisa likumu, kas lika kravas automašīnu un autobusu ražotājiem samazināt NOx emisijas par 50 procentiem salīdzinājumā ar 1984. gada standartu. Visbeidzot, 1995. gadā EPA sadarbībā ar Kalifornijas Gaisa resursu padomi un lieljaudas dzinēju ražotājiem izstrādāja principu deklarāciju, kas lika EPA noteikt jaunākos standartus, kuru mērķis ir līdz 2004. gadam samazināt dīzeļdegvielas NOx emisijas vēl par 50 procentiem.
Dīzeļdegvielas inženieri līdz šim ir lielā mērā samazinājuši emisijas, aizstājot mehāniskās gaisa ieplūdes un degvielas padeves vadības ierīces ar efektīvākām elektroniskām sistēmām. Tagad pētnieki, tostarp Martins Gundersens un Viktors Pučkarevs, elektroinženieru pāris no Dienvidkalifornijas universitātes, pēta izplūdes gāzu pēcapstrādes sistēmas. Pamatojoties uz impulsu jaudas elektronisko shēmu, kas radusies 1950. gados un tika uzlabota, strādājot pie Stratēģiskās aizsardzības iniciatīvas 1980. gados, to ierīce izmanto īsus augstas enerģijas elektronu uzliesmojumus, lai nojauktu NOx un citas kvēpu daļiņas dīzeļdegvielas izplūdes gāzēs. dod ceļu uz atmosfēru.
USC grupa ir izstrādājusi kameru, ko var iekļaut dīzeļdegvielas izplūdes sistēmā līdzīgi kā katalītisko neitralizatoru izmanto transportlīdzekļos, kas darbināmi ar benzīnu. Kameras iekšpusē īpašs elektronisks slēdzis rada īsu elektrisko impulsu, piemēram, kameras elektroniskās zibspuldzes uzliesmojumu ar ātrumu tūkstošiem elektrisko izlādi sekundē. Kad enerģētiskie elektroni no šīm ātrās aizdedzes augstsprieguma dzirkstelēm tiek ievadīti izplūdes gāzu plūsmā, līdzīgi tam, kā elektronu stars tiek iedarbināts dienasgaismas spuldzē, tie ietriecas izplūdes gāzēs esošajās gaisa un ūdens tvaiku molekulās. Sadursmes rada jonu plazmu - elektronu un lādētu slāpekļa, skābekļa un hidroksīda daļiņu sortimentu, kas, savukārt, reaģē ar NOx un daļiņu ogļūdeņražiem, veidojot oglekļa dioksīdu, gaisu un ūdens tvaikus.
Agrīnie prototipi pierādīja šo koncepciju, taču bija neefektīvi, un to darbībai bija nepieciešami pat 50 procenti no dzinēja jaudas. Tomēr Gundersens apgalvo, ka komanda pēdējā laikā ir par vienu pakāpi uzlabojusi ierīces efektivitāti, ienesot to diapazonā, kas ar dīzeļdzinēju darbināmu transportlīdzekļu ražotājiem būtu pievilcīgs.
Lai panāktu dramatiskus uzlabojumus, Gundersens saka, ka viņa komanda pielāgoja ierīci, lai saīsinātu katra impulsa ilgumu no aptuveni 200 nanosekundēm (sekundes miljarddaļām) līdz aptuveni 50 nanosekundēm. Tā kā elektronu paātrinājums notiek tikai impulsa sākumposmā, uzliesmojumu saīsināšana palielināja elektronu enerģiju plazmā, vienlaikus patērējot daudz mazāk enerģijas.
Saskaņā ar Bernard M. Penetrante, fiziķa, kurš vada Lawrence Livermore National Laboratory Environmental Plasma Technologies grupu, ducis vai vairāk grupu visā pasaulē tagad ir iesaistītas līdzīgā pētniecības un attīstības darbā, kas galu galā var konkurēt par daļu no milzīga potenciālā tirgus. Patiešām, EPA lēš, ka aptuveni 5 miljoni lieljaudas un 2 miljoni vieglo dīzeļdzinēju transportlīdzekļu tagad ripo pa ASV ceļiem un ka katru gadu valstī tiek pārdoti vairāki simti tūkstošu jaunu dīzeļdzinēju transportlīdzekļu.
Gundersens lēš, ka impulsa jaudas pēcapstrādes ierīce izmaksātu aptuveni 1000 USD. Ja tas tā izrādīsies, tirgus var viegli sasniegt vairākus miljardus dolāru. Un tirgus var neaprobežoties tikai ar dīzeļdzinējiem. Penetrante atzīmē, ka jebkuru ierīci, kas var samazināt NOx līdz labdabīgiem produktiem dīzeļdegvielas izplūdes caurulē, var izmantot arī benzīna dzinējiem. Viņš skaidro, ka līdzīgi apstākļi pastāv jaunos liesās degšanas (augstas gaisa un degvielas attiecības) benzīna dzinējos un ka jaunas tehnoloģijas, piemēram, impulsu jauda, būs ļoti svarīgas, lai nākamās paaudzes transportlīdzekļi atbilstu arvien stingrākām emisiju prasībām.