lovesouthernsocial.com

Teknolojik evrime rağmen, arabaların yanmalı motorları hala şehirlerdeki kirlilikten büyük ölçüde sorumludur.

Resim: Unsplash'ta Evgeny Chebotarev

İlk motorlar 18. yüzyılda ortaya çıktı. Ünlü buhar motorları olan yakacak odun kullanımıyla harici yanma ile güçlendirildiler. 19. yüzyılda, yakıtın motorun içinde yakıldığı ilk içten yanmalı motorlar ortaya çıktı. İçten yanmalı motorlar, çok yönlülükleri, verimlilikleri ve farklı makine tiplerine uyum sağlama olasılıkları nedeniyle buhar motorlarına göre bir avantaja sahiptir. Yine de, arabalardan kaynaklanan kirlilik üretiminden büyük ölçüde sorumludurlar.

İçten yanmalı motorlar, günümüzde ulaşım araçlarında - uçaklar, arabalar, yollar ve diğer otomotiv araçları, gemiler vb. - büyük ölçekte kullanılmaya başlandı ve geliştirilmeye başlandı. Kullanımının artmasıyla birlikte, hava kirliliği oluşturan ve nüfusta sağlık sorunlarına neden olan gazların emisyonu gibi motorlara özgü sorunlarla ilgili bir endişe vardı.

Yıllar geçtikçe, içten yanmalı motorlar, öncekilerden daha az ve daha az kirleten iyileştirmelerden geçti. Bu iyileştirmeler, temel olarak, motorlardaki hava/yakıt karışımını mekanik olarak beslemek için kullanılan karbüratörlerin, daha az yakıt tüketen ve daha ideal karışımlar oluşturan elektronik enjeksiyon sistemine dönüştürülmesi; diğer önlemlerin yanı sıra, yanma sırasında üretilen gazların bir kısmını araç egzozundan yaymadan önce toksik olmayan gazlara dönüştüren katalitik konvertörlerin (veya katalizörlerin) oluşturulması. Ancak araç filosundaki artış ve nüfusun şehir merkezlerinde yoğunlaşması, araç kirliliği sorununu kelimenin tam anlamıyla havada tutan etkenlerdir.

Arabanızın motorunun nasıl çalıştığını biliyor musunuz?

Araçlarda kirletici gazların nasıl oluştuğunu anlamak için motorun nasıl çalıştığını öğrenmek önemlidir. Çoğu otomobilin sözde dört zamanlı motorları vardır: emme, sıkıştırma, genişleme-patlama ve egzoz. Video, benzinli ve dizel motorların çalışması hakkında oldukça açıklayıcı bir animasyona sahiptir.

Kısacası, bir araba motorunun yaptığı, atmosferik havayı (yüksek oksijen konsantrasyonuna sahip) yakıtla birleştirmek. Bu karışım, yanma odasındaki gazların genleşmesine neden olan ekzotermik bir kimyasal reaksiyon (ısı salınımı ile) üretir, pistona bastırarak aşağı iner ve motorda bir dönme hareketi oluşturur - böylece ısıyı işe dönüştürür - ve yanmadan kaynaklanan gazlar tahliye vanasını açarak ortadan kaldırılır - bu, arabalardan kaynaklanan kirliliktir.

yanma

Yanmanın gerçekleşmesi için üç unsur olmalıdır:

• Yakıt: içten yanmalı motorlarda esas olarak hidrojen (H) ve karbondan (C) oluşan hidrokarbonlar;
• Oksijen: oksitleyici;
• Isı: içten yanmalı motorlarda, kıvılcım (benzinli motor) veya emme havasının sıkıştırılması (dizel motor) tarafından ısı üretilir.
• Yakıttan hidrokarbonların yanması tam veya eksik olabilir.

Bütün yakıtı tüketmek için yeterli oksijen olduğunda tamlık oluşur. Karbon ve hidrojenden (hidrokarbonlar) yapılan bileşikler için tam yanma ürünleri: karbon dioksit (CO2), su (H2O) ve enerjidir. Tam yanma idealdir, çünkü yakıtı daha iyi kullanır, ancak reaksiyon sonucunda karbondioksit üretir, zehirli bir gaz olmamasına rağmen - yalnızca büyük miktarlarda iç mekanlara sızdığında boğucu yapar - bilinen bir seradır. gaz.

Eksik yanma, tüm yakıtı tüketmek için yeterli oksijen olmadığında, arabalarda kirliliğe neden olur. Ürün olarak karbon monoksit (CO), elementel karbon (C) - kurum (küçük katı kömür parçacıklarından oluşan koyu duman) - aldehitler ve parçacıklı malzemeler olabilir.

Azot ve kükürt de yakıtların bileşiminde bulunur, ancak daha küçük miktarlarda yanma sürecinden geçtiklerinde kükürt dioksit (SO2), hidrojen sülfür (H2S) ve azot oksitler (NOx) gibi toksik bileşikler oluştururlar. Azot oksitlerin oluşumunun kontrol edilmesi zor bir işlemdir, çünkü yakıtta bulunmasına ek olarak, havada da - gaz halinde azot (N2) şeklinde - bulunur ve yanma odasında yüksek sıcaklıklarda olabilir. oksijenle reaksiyona girer.

Halk sağlığı ve çevre sorunu

Otomobillerin kirliliğini oluşturan içten yanmalı motorlarda oluşan gazlar, insan sağlığı ve çevre için çeşitli sorunlara neden olabilir. Oksitler SO2 ve NOx solunum sistemini etkiler ve asit yağmuruna neden olur, CO kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltır ve partikül madde solunum alerjilerine neden olur ve diğer kirleticilerin (ağır metaller, kanserojen organik bileşikler) vektörleridir (taşır).

Şehirlerde büyük kirlilik emisyonu olduğunda, bu gazların dağılımını zorlaştırdığı ve nüfusu onlara daha uzun süre maruz bıraktığı için, kirlilik senaryosunu kötüleştiren termal inversiyon gibi doğal fenomenler hala vardır.

2002 yılında, Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA), dizel yağı buharlarına uzun süre maruz kalma riskleri konusunda uyardığı bir rapor yayınladı. Rapora göre, bu partikül maddelerin, kükürt ve nitrojen oksitlerin uzun süreli solunması insanlarda kansere neden olabilir. 2013 yılında Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC), dizel motorlardan kaynaklanan emisyonların gerçekten akciğer kanserine ve muhtemelen mesane kanserine de neden olduğu sonucuna varmıştır. Londra'da arabalardan kaynaklanan hava kirliliğinden kaynaklanan bir ölüm vakası bile oldu.

İçten yanmalı motorlar arasındaki fark

Benzinli ve Dizel Motorlar

Benzinli ve dizel motorların çalışması yukarıda açıklandığı gibi benzerdir. Bu motorlar arasındaki temel fark, benzinli motorda yanma odasına girenin hava ve yakıt karışımı olması ve bu motorun ateşlemesinin (yanmanın başlaması/başlaması) buji tarafından sağlanan bir kıvılcımdan oluşmasıdır. ateşleme. Dizel motorda ise yanma odasına önce sadece hava girilir, bu hava daha sonra piston tarafından sıkıştırılır ve dizelin bu havaya yüksek basınçta püskürtülmesiyle ateşleme gerçekleşir.

Benzin, araca yüksek güç ve dönüşte hızlı tepki veren oldukça patlayıcı bir yakıttır (videoda gösterildiği gibi). Dizel motor daha yavaş ve daha sürekli bir yakıt yanmasına sahiptir, bu da pistonu daha kalıcı bir şekilde aşağı "ittirir" ve daha yavaş devirlerde daha fazla tork (dönme eforu) sağlar. Bu, onu daha güçlü ve dolayısıyla büyük yüklerle taşıma araçlarında kullanım için daha uygun hale getirir. Bu avantaj ayrıca dizel motora, motor kranklarına (krank miline) daha az etki ettiği için daha dayanıklı olma özelliği kazandırır.

Dizel motorda yakıt enjeksiyonu, dizelin yoğun şekilde sıkıştırılmış havaya enjekte edildiği geleneksel kendiliğinden yanma işlemi sırasında gerçekleşir. Bu, sıcaklıkta ani bir artışla sonuçlanır, NOx oluşumunu destekleyen seviyelere ulaşır ve partiküllü malzemenin üretildiği piroliz işlemine (yüksek sıcaklıkların etkisiyle meydana gelen analiz reaksiyonu veya ayrışma) katkıda bulunur. Bu yakıt daha az uçucudur. Doğrudan sıkıştırılmış havaya (yanmanın başladığı yere) enjekte edildiğinden, karışımı benzinde oluşandan daha az homojen olur. Reaksiyona giren karışımda fazla hava olmaması, eksik yanmaya, kurum, karbon monoksit (CO) ve hidrokarbonlar (HC) yayar. Bu faktörlerden dolayı dizel motorlar, benzinli motorlara göre partikül madde emisyonları açısından atmosfere yedi kat daha fazla kirletici yayma eğilimindedir. Benzin ise daha yüksek oranda karbondioksit (CO2) yayar.

esnek motor

Esnek motor, birden fazla yakıt türüyle çalışan motordur. Brezilya'da en yaygın esnek yakıtlı araç, benzin ve etanol kullanan araçtır.

Bu esnek arabaların motoru birdir. Hem benzin hem de etanol ile çalışmasını sağlamak için çalışmasına müdahale eden bazı değişkenlere sahiptir. Bu değişkenler arasında, yakıt karakteristiğine göre değişen motorun stokiyometrik oranından (hava/yakıt karışımı), motorun yakıt tüketimini de değiştiren, daha fazla veya daha az kalorifik değerden söz edebiliriz. Esnek yakıtlı araç, depoya giren yakıt karışımını algılayan ve buna göre enjeksiyonu ayarlayan bir sensöre sahiptir.

---