Trotz technologischer Entwicklungen sind Verbrennungsmotoren nach wie vor weitgehend für die Umweltverschmutzung in Städten verantwortlich
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Die ersten Motoren erschienen im 18. Jahrhundert. Sie wurden durch externe Verbrennung unter Verwendung von Brennholz - den berühmten Dampfmaschinen - angetrieben. Im 19. Jahrhundert erschienen die ersten Verbrennungsmotoren, bei denen der Kraftstoff im Motor selbst verbrannt wird. Verbrennungsmotoren haben gegenüber Dampfmaschinen einen Vorteil aufgrund ihrer Vielseitigkeit, Effizienz und der Möglichkeit, sich an verschiedene Maschinentypen anzupassen. Dennoch sind sie weitgehend für die Entstehung von Autoverschmutzung verantwortlich.
Verbrennungsmotoren wurden untersucht und verbessert und werden heute in großem Umfang in Transportmitteln eingesetzt - Flugzeugen, Autos, Wegen und anderen Kraftfahrzeugen, Schiffen usw. Mit der Zunahme seiner Verwendung gab es Bedenken hinsichtlich Problemen, die Motoren inhärent sind, wie beispielsweise der Emission von Gasen, die Luftverschmutzung erzeugen und Gesundheitsprobleme in der Bevölkerung verursachen.
Im Laufe der Jahre haben sich Verbrennungsmotoren verbessert und verschmutzen immer weniger als ihre Vorgänger. Diese Verbesserungen sind hauptsächlich auf Maßnahmen zurückzuführen wie: den Austausch von Vergasern, die das Luft / Kraftstoff-Gemisch mechanisch in die Motoren einspeisen, in das elektronische Einspritzsystem, das weniger Kraftstoff verbraucht und idealere Gemische erzeugt; die Schaffung von Katalysatoren (oder Katalysatoren), die unter anderem einen Teil der bei der Verbrennung entstehenden Gase in ungiftige Gase umwandeln, bevor sie durch die Abgase des Fahrzeugs ausgestoßen werden. Die Zunahme der Fahrzeugflotte und die Konzentration der Bevölkerung in städtischen Zentren sind jedoch Faktoren, die das Problem der Fahrzeugverschmutzung in der Luft halten - im wahrsten Sinne des Wortes.
Wissen Sie, wie Ihr Automotor funktioniert?
Um zu verstehen, wie sich in Fahrzeugen Schadgase bilden, ist es wichtig zu lernen, wie der Motor funktioniert. Die meisten Autos haben sogenannte Viertaktmotoren: Einlass, Kompression, Expansion-Explosion und Auslass. Das Video enthält eine sehr erklärende Animation zum Betrieb von Benzin- und Dieselmotoren.Kurz gesagt, der Motor des Autos kombiniert Luft aus der Atmosphäre (mit einer hohen Sauerstoffkonzentration) mit Kraftstoff. Dieses Gemisch erzeugt eine exotherme chemische Reaktion (mit Wärmeabgabe), die die Expansion von Gasen in der Brennkammer bewirkt, indem es auf den Kolben drückt, der absteigt und eine Drehbewegung im Motor erzeugt - wodurch Wärme in Arbeit umgewandelt wird - und die bei der Verbrennung entstehenden Gase sind durch Öffnen des Auslassventils beseitigt - dies ist die Verschmutzung von Autos.
Verbrennung
Damit eine Verbrennung stattfinden kann, müssen drei Elemente vorhanden sein:- Kraftstoff: hauptsächlich Kohlenwasserstoffe aus Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) in Verbrennungsmotoren;
- Sauerstoff: oxidierend;
- Wärme: Bei Verbrennungsmotoren wird Wärme durch den Funken (Benzinmotor) oder durch die Kompression der eingelassenen Luft (Dieselmotor) erzeugt.
- Die Verbrennung von Kraftstoffkohlenwasserstoffen kann vollständig oder unvollständig sein.
Das vollständige tritt auf, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Kraftstoff zu verbrauchen. Für Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff (Kohlenwasserstoffe) sind die Produkte der vollständigen Verbrennung: Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und Energie. Eine vollständige Verbrennung ist ideal, da der Kraftstoff besser genutzt wird. Durch die Reaktion entsteht jedoch Kohlendioxid, das, obwohl es kein giftiges Gas ist, nur dann, wenn es in geschlossenen Mengen in großen Mengen ausgetreten ist und erstickt. ist ein bekanntes Treibhausgas.
Eine unvollständige Verbrennung führt zu einer Verschmutzung des Autos, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Kraftstoff zu verbrauchen. Es kann als Produkt Kohlenmonoxid (CO), elementaren Kohlenstoff (C) - Ruß (dunkler Rauch, gebildet durch winzige feste Kohleteilchen) - Aldehyde und teilchenförmige Materialien enthalten.
Es ist auch in der Zusammensetzung von Kraftstoffen enthalten, jedoch in geringerer Menge in Stickstoff und Schwefel, die bei der Verbrennung toxische Verbindungen wie Schwefeldioxid (SO2), Schwefelwasserstoff (H2S) und Stickoxide (NOx) bilden. Die Bildung von Stickoxiden ist ein schwer zu kontrollierender Prozess, da Stickstoff nicht nur im Kraftstoff vorhanden ist, sondern auch in der Luft - in Form von gasförmigem Stickstoff (N2) - vorhanden ist, der bei hohen Temperaturen in der Brennkammer reagieren kann mit Sauerstoff.
Problem der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt
Die Gase, die die Verschmutzung von Autos in Verbrennungsmotoren verursachen, können verschiedene Probleme für die menschliche Gesundheit und die Umwelt verursachen. SO2- und NOx-Oxide beeinflussen die Atemwege und verursachen sauren Regen, CO verringert die Sauerstofftransportkapazität im Blut und Partikel verursachen Atemwegsallergien und sind Vektoren (Carry) anderer Schadstoffe (Schwermetalle, organische krebserregende Verbindungen). ).
Wenn in Städten eine hohe Emissionsemission auftritt, gibt es immer noch natürliche Phänomene wie die thermische Inversion, die das Verschmutzungsszenario verschlechtern, da es schwierig ist, diese Gase zu dispergieren und die Bevölkerung länger ihnen ausgesetzt zu halten.
Im Jahr 2002 veröffentlichte die US-Umweltschutzbehörde (EPA) einen Bericht, in dem sie vor den Risiken einer längeren Exposition gegenüber Dieselöldämpfen warnte. Dem Bericht zufolge kann das langfristige Einatmen dieser teilchenförmigen Materialien, Schwefel und Stickoxide, beim Menschen Krebs verursachen. 2013 kam die Internationale Agentur für Krebsforschung (Iarc) zu dem Schluss, dass Emissionen von Dieselmotoren tatsächlich Lungenkrebs und wahrscheinlich auch Blasenkrebs verursachen. In London gab es sogar einen Todesfall durch Luftverschmutzung durch Autos.
Unterschied zwischen Verbrennungsmotoren
Benzin- und Dieselmotoren
Der Betrieb von Benzin- und Dieselmotoren ist ähnlich, wie bereits erläutert. Der Hauptunterschied zwischen diesen Motoren besteht darin, dass beim Benzinmotor ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in den Brennraum gelangt und die Zündung (Start / Start der Verbrennung) dieses Motors durch einen von der Zündkerze bereitgestellten Funken erfolgt. Zündung. Beim Dieselmotor wird zunächst nur Luft in den Brennraum eingeführt, die dann vom Kolben komprimiert wird, und die Zündung erfolgt durch Einspritzen von Diesel in diese Luft mit hohem Druck.
Benzin ist ein hochexplosiver Kraftstoff (wie im Video gezeigt), der dem Auto eine hohe Leistung bei schneller Reaktion in der Rotation garantiert. Der Dieselmotor hat eine langsamere und kontinuierlichere Kraftstoffverbrennung, "drückt" den Kolben nachhaltiger nach unten und bietet ein größeres Drehmoment (Rotationskraft) bei langsameren Drehzahlen. Dies macht es stärker und daher besser für den Einsatz in Transportmitteln mit großen Lasten geeignet. Dieser Vorteil verleiht dem Dieselmotor auch die Eigenschaft, langlebiger zu sein, da er die Kurbeln (Kurbelwelle) des Motors weniger belastet.
Beim Dieselmotor erfolgt die Kraftstoffeinspritzung während des herkömmlichen Selbstentzündungsprozesses, bei dem der Diesel in stark komprimierte Luft eingespritzt wird. Dies führt zu einem abrupten Temperaturanstieg, der Werte erreicht, die die Bildung von NOx bewirken und zum Pyrolyseprozess (Analyse oder Zersetzungsreaktion, die durch Einwirkung hoher Temperaturen auftritt) beitragen, bei dem Partikelmaterial erzeugt wird. Dieser Kraftstoff ist weniger flüchtig. Wenn es direkt in Druckluft eingespritzt wird (wo die Verbrennung beginnt), ist sein Gemisch weniger homogen als das in Benzin. Der Mangel an überschüssiger Luft im Reaktionsgemisch führt zu einer unvollständigen Verbrennung, wobei Ruß, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) freigesetzt werden. Für diese Faktoren, Dieselmotoren, im Vergleich zu Benzinmotoren,In der Regel emittieren sie siebenmal mehr Schadstoffe in Bezug auf die Partikelemissionen in die Atmosphäre. Benzin stößt einen höheren Anteil an Kohlendioxid (CO2) aus.
Flex Motor
Der Flex-Motor ist der Motor, der mit mehr als einer Kraftstoffart arbeitet. In Brasilien wird am häufigsten Benzin und Ethanol mit flexiblem Kraftstoff verwendet.
Der Motor dieser Flex-Autos ist einer. Damit es sowohl mit Benzin als auch mit Ethanol funktioniert, gibt es einige Variablen, die den Betrieb beeinträchtigen. Unter diesen Variablen können wir das stöchiometrische Verhältnis des Motors (Luft / Kraftstoff-Gemisch) erwähnen, das mit der Kraftstoffcharakteristik variiert, mit mehr oder weniger Heizwert, das auch den Kraftstoffverbrauch des Motors variiert. Das Fahrzeug mit flexiblem Kraftstoff verfügt über einen Sensor, der das Gemisch des in den Tank eingebrachten Kraftstoffs erfasst und die Einspritzung entsprechend dem Gemisch anpasst.
