Между «атмо» и «турбо». Какой выбрать двигатель?

Как говорилось в советской кинокомедии «Берегись автомобиля»: «Каждый, у кого нет машины, мечтает еe купить. И каждый, у кого есть машина, мечтает еe продать».

Со времени выхода фильма прошло больше пятидесяти лет, машины стали во много раз сложнее в техническом плане, модельный ряд расширился на несколько порядков. Но личный автомобиль — это по-прежнему серьeзная покупка для семьи, и никто не хочет прогадать с выбором.

Итак, у вас на руках заветная сумма, вы уже определились с маркой и моделью будущего автомобиля. И тут встаeт важный вопрос: с каким двигателем брать машину? Если вопрос о выборе дизельного или бензинового двигателя для вашего автомобиля решeн в пользу последнего, возникает ещe одна дилемма: атмосферный или с турбонаддувом.

В нашей стране большинство популярных моделей, будь то бюджетные седаны или сверхпопулярные кроссоверы, предлагаются как с турбированными, так и с атмосферными моторами. При этом, чем выше класс автомобиля и его цена, тем шире линейка именно турбированных агрегатов. Это общемировая тенденция: турбомоторы постепенно вытесняют атмосферные двигатели.

Прежде чем сделать выбор, стоит разобраться в главных отличиях атмосферных и турбированных силовых агрегатов, а также выявить их сильные и слабые стороны.

Как это работает

Основное отличие двух моторов заключается в способе подачи воздуха в цилиндры. В атмосферном двигателе воздух идeт под действием впуска разрежения, который создаeтся на такте, — поршень просто опускается и втягивает воздух. В турбированном моторе работает принудительный наддув — в цилиндры нагнетается больше воздуха с помощью турбокомпрессора.

По сути, турбированный двигатель является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Основная цель этого изобретения — увеличение мощности без увеличения объeма цилиндров. Турбированный бензиновый двигатель позволяет получить в камерах сгорания более высокую степень сжатия. Благодаря тому, что воздух подаeтся в камеры сгорания под давлением, достигается более полное сгорание топливно-воздушной смеси.

Турбина состоит из двух частей: ротора и компрессора. Двигатель в процессе работы производит выхлопные газы. Эти раскалeнные газы, поступая под давлением в ротор, раскручивают турбонагнетатель, воздействуя на лопатки турбины. Только после этого они поступают в глушитель. Вал ротора, вращаясь, приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеры сгорания, образуя дополнительную степень сжатия.

Воспользуемся простым примером для иллюстрации: если объeм мотора составляет 1,6 литра, то мощность классического атмосферника не превысит 100-110 л.с. В свою очередь, турбированный двигатель при том же объeме сможет выдать до 180 л.с.

Кстати, турбированные двигатели имеют свою небольшую классификацию.

1. Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора.
2. Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Принципы его работы мы рассмотрели выше. 

Немного истории

Готтлиб Даймлер, один из создателей первого двигателя внутреннего сгорания, экспериментировал с нагнетателем, приводимым от коленвала, ещe в 1885 году. Несколькими годами позже Луи Рено — отец одноимeнной марки автомобилей — получил патент на аналогичную конструкцию для ДВС в 1902-м. Причeм само устройство для промышленного применения братья Рутс изобрели ещe в 1859-м.

Примерно тогда же опыты с турбиной, работающей от выхлопных газов, ставил швейцарец Альфред Бюши. Именно ему приписывают создание турбонаддува, функционирующего по такому принципу, в 1905 году. Правда, установить истинного первого изобретателя сейчас сложно, ведь Бюши лишь получил патент.

Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, которая стала устанавливать наддувные компрессоры в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х и на серийные машины.

Из Германии мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд, а оттуда на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах.

Сразу после Второй мировой войны использование компрессоров продолжилось в основном на моторах Формулы-1. Турбонаддува на гражданских машинах автопроизводители побаивались из-за детонации возросшего давления и температуры. Технологии производства подшипников оставляли желать лучшего, охлаждение и смазка тоже была малоэффективной, из-за этого турбины быстро приходили в негодность.

Окончательно и бесповоротно на путь «турбинификации» мировые производители встали после топливного кризиса конца 70-х.

Победа за турбокомпрессором?

Не углубляясь в технические подробности, скажем, что механические нагнетатели можно считать частью эволюционного пути, а массовое распространение в итоге получили турбокомпрессоры. Для раскрутки нагнетателя требуется мощность с вала двигателя, турбина же раскручивается просто за счeт выхлопных газов. Первый путь технически сложнее и дороже в массовом производстве.

Тем не менее механические компрессоры до сих пор устанавливают! С одной стороны, это премиальные модели британских Jaguar и Land Rover, некоторые двигатели у Mercedes, а с другой — традиционные масл-кары в духе Dodge Challenger Hellcat, которые продолжают специфически «подвизгивать» именно из-за своего механического нагнетателя.

Главное преимущество этой конструкции — приводной компрессор любой конструкции, будучи привязанным к коленвалу, не имеет инерционности. Связь «по педали» с ним прямая, и разгон остаeтся ровным практически во всeм диапазоне.
Как говорится, каждому своe. Но вернeмся к массовым автомобилям.

Преимущества

Если на рынке продаются оба вида двигателей, значит, у каждого есть ряд неоспоримых преимуществ. Рассмотрим их.

Атмосферный двигатель:

• проще в обслуживании;
• имеет более высокий ресурс;
• меньший расход масла;
• невысокие требования к качеству топлива и масла.

Турбированный двигатель:

• высокая мощность и увеличенный крутящий момент при равных объeмах двигателя;
• меньший расход топлива.

Недостатки

Равно как плюсы, у каждого из двух типов двигателей есть свои недостатки.

Атмосферный двигатель:

• имеет большой вес;
• при одинаковом объeме с турбомотором мощность ниже;
• сниженная динамика — в сравнении с турбомотором того же объeма;
• сложности при езде в горах.

Большинство минусов атмосферного двигателя всплывают при сравнении с турбированными агрегатами. Отдельно стоит сказать о последнем пункте: воздух в горах слишком разреженный, его количества не хватает для стабильной работы мотора, поэтому двигатель попросту «задыхается».

Турбированный двигатель:

• высокие требования к качеству смазки и топлива;
• дорогостоящий ремонт;
• долгий прогрев зимой;
• меньший интервал замены масла.

Трудности выбора

Автолюбителям, которые сомневаются, какой двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится. Например, ценителям мощности и динамики имеет смысл присмотреться к турбированному мотору. Однако он же влечeт за собой значительные денежные траты на приобретение бензина и масла высокого качества.

Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может служить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек с невысоким достатком.

Какое масло нужно турбомоторам, а какое — атмосферным?

У турбомотора наибольшая отдача, то есть максимум выработки тепла приходится на диапазон оборотов в районе 3000-4000 об/мин, когда турбина подаeт повышенное количество воздуха в цилиндры. После того как поток выхлопных газов станет достаточным для полноценной работы турбины, происходит скачок вырабатываемой энергии, сопровождаемый скачком температуры.

Моторное масло в таких условиях обязано сохранять свои свойства как при низких, так и при повышенных температурах. В случае турбированного двигателя это особенно важно, поскольку ось, на которой установлены турбинное и насосное колeса турбонаддува, работает в подшипниках скольжения. В случае если смазочный материал не обеспечит необходимую защиту данного узла, турбина может преждевременно выйти из строя, не выработав свой ресурс, который обычно составляет 30–70% ресурса двигателя.

Для машин с турбокомпрессорами лучше всего подходят синтетические масла, так как они лучше противостоят окислению по сравнению с минеральными и полусинтетическими. К тому же их вязкость в меньшей степени зависит от изменений температуры, что необходимо для обеспечения защиты подшипников турбины на всех режимах работы двигателя.

Что касается самих характеристик вязкости моторного масла, то турбированные моторы «предпочитают» всесезонные масла

с низкотемпературным показателем вязкости SAE 0W и высокотемпературным SAE от 20 до 40. Моторные масла с низким показателем высокотемпературной вязкости следует выбирать для повышения топливной экономичности, высокие показатели вязкости — для лучшей защиты двигателя и турбины. В любом случае, подбор смазочного материала следует проводить в полном соответствии с руководством по эксплуатации конкретного автомобиля.

Кроме того, есть пара важных нюансов относительно использования автомобилей с турбированными двигателями:
важно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем;
необходимо регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.

Атмосферные двигатели

, в отличие от турбированных, менее требовательны к специфическим характеристикам масла. В данном случае подойдут общие рекомендации, которые мы давали в одной из предыдущих статей.

Стоит лишь напомнить о том, что мы предлагаем простой способ найти подходящее масло, — воспользоваться удобным онлайн-подборщиком. Просто задайте параметры «вид техники — марка — модель» или воспользуйтесь строкой поиска, и вам будут предложены все подходящие виды масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.

Выбор, как всегда, за вами!

чьи лошади сильнее? — журнал За рулем

Кто лучше тянет? Кто быстрее разгоняется? Сравниваем бензиновый и дизельные двигатели.

До сих пор встречаются чудаки, свято верящие в то, будто бы 100 лошадиных сил дизеля соответствуют примерно 140 «бензиновым» силам. Дело, как они полагают, в крутящем моменте, который у дизеля гораздо выше.

Материалы по теме

Грамотно прояснить ситуацию оказалось не так-то просто. Пришлось то и дело консультироваться в самых различных местах — на ВАЗе и УАЗе, ГАЗе и ЯМЗе. В итоге трактат получил всеобщее «одобрям-с», но автору посоветовали заранее спрятаться от потока помидоров, запущенного недовольными апологетами того или иного двигателя. Мол, будет та же реакция, как если бы спартаковский фанат в своих красно-белых тонах забрался на зенитовскую трибуну…

В общем, разбираемся, чьи силы сильнее. А попутно, чтобы стало веселее, попытаемся ответить на простейший, казалось бы, вопрос:

«Даны два автомобиля, максимально близких по конструкции, — бензиновый и дизельный. Исходные условия: современные моторы одинаковой мощности, идеально подобранные для каждого коробки передач, образцовые водители (почти роботы!), отличное сцепление с дорогой. Какой автомобиль окажется на трассе быстрее?»

Простой вопрос? Оказалось, что не очень…

Лошадиный момент

Для разгона машины нужна энергия. Чем больше энергии можно потратить в единицу времени, тем быстрее машина разгонится. Иными словами, речь идет о мощности. Чем выше мощность, тем быстрее машина: всё, казалось бы, просто. Но…

Материалы по теме

Но на практике картина другая. Максимальная мощность мотора, как бензинового, так и дизельного, достигается им только при полной подаче топлива — понятно, что это соответствует положению «педаль в пол». А вот основная жизнь автомобиля протекает в режимах частичной подачи топлива, при которых развиваемая мотором мощность явно ниже максимальной.

Напомним, что крутящий момент и мощность — это почти что близнецы-братья, как у Маяковского. Друг без друга они не существуют: ведь мощность — это крутящий момент, помноженный на частоту вращения коленчатого вала. И если на какой-то частоте вращения ДВС способен выдать более высокий крутящий момент, чем его конкурент, то и мощность его в этот момент также должна быть выше. Одно без другого просто немыслимо. Поэтому разговоры о том, что у кого-то при равной мощности момент на тех же оборотах выше, сразу пресекаем: это несерьезно.

Материалы по теме

Пару слов о коробках передач. Очень часто споры вокруг двигателей упираются именно в коробку, а потому уходят в сторону от основной темы. Понятно, что коробка способна изменять момент на ведущих колесах в широких пределах, но одновременно она меняет и частоту вращения колес: изменять мощность она, естественно, не может. Поэтому в дальнейшем условно считаем коробку на бензиновой и дизельной машинах неким идеальным атрибутом и больше к ней не возвращаемся. Для ясности также не принимаем во внимание тот факт, что дизельный двигатель априори тяжелее бензинового той же мощности.

Если бы крутящий момент был постоянным во всем диапазоне частот вращения коленвала, то внешняя скоростная характеристика, показывающая зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения, превратилась бы в прямую линию, а мощность была бы прямо пропорциональна показаниям тахометра. Тогда разницы в поведении бензинового и дизельного моторов равной мощности не было бы вообще. Однако именно своеобразность протекания момента по дизельной кривой и породила неодинаковость их поведения.

Дело в том, что в массовом сознании дизельные моторы всегда отличала их способность выдавать относительно высокие значения мощности и крутящего момента на низах. Субъективно это воспринималось так, что в этом диапазоне частот дизель откликался на правую педаль охотнее, чем бензиновый коллега. Даже атмосферные дизели за счет более высокого эффективного давления в цилиндрах могли развить более высокий момент, чем бензиновые. Однако без наддува ширина «полки» крутящего момента была при этом практически такой же, то есть практически отсутствовала. А вот с применением наддува полка сразу появилась, причем в левой части характеристики — «на низах».

Материалы по теме

Что это дало? Именно то, чем любят хвалиться приверженцы дизелей — «тягу на низах». В этом диапазоне дизельный двигатель способен развить большую мощность, чем бензиновый, а его момент на ведущих колесах действительно может быть выше.

На всякий случай напоминаю: момент существует только там, где есть сопротивление — без него он равен нулю. Грубо говоря, мотор бульдозера готов его выдать, но только в том случае, если встретит кучу щебня перед своим отвалом. Поэтому до тех пор, пока дорога гладкая и ровная, бензиновая и дизельная машины будут примерно в равных условиях. Но как только дорога пойдет в гору или, скажем, подует встречный ветер, то машина, у которой в данном диапазоне оборотов есть запас мощности (или момента — это не важно), сможет за его счет выйти вперед.

А если раскрутить бензиновый мотор до более высоких оборотов? Тогда ситуация выровняется. Мало того, поскольку диапазон частот вращения коленвала у «бензинок» заведомо шире, чем у дизелей, то и отыграться за все обиды они могут именно там, «на верхах». Дизель, быстрее достигнув пика мощности, «заткнется» — его ВСХ пойдет на спад, а вот бензиновый мотор будет продолжать раскручиваться дальше, так как пик его мощности достигается при более высоких частотах вращения.

Впрочем, на этом этапе рассуждений мы упираемся в особенности конкретных моторов. Строго говоря, бензиновый двигатель тоже может быть «низовым». И если у двух моторов, низового и верхового, заявленная максимальная мощность одинакова, то поначалу вперед вырвется именно машина с «низовым» мотором. Как справедливо указал один из наиболее грамотных форумчан, при установке на автомобиль движков от «эмочки» и Таврии, мощность которых примерно одинакова, с «эмочным» мотором разгон будет интенсивнее.

У кого шире?

Материалы по теме

Между прочим, широкая полка момента, которой так любят хвастаться дизелеводы, сегодня уже не является их козырной картой. У бензинового движка с непосредственным впрыском и турбонаддувом она ни в чем не уступает дизельной, а то и превосходит. Более того, как подсказали нам на ЯМЗе, при построениях ВСХ заметно, что по мере снижения частоты вращения турбокомпрессоры «бензинок» держатся дольше, чем их дизельные коллеги. И это объяснимо: дизелю нужно больше воздуха, а потому турбокомпрессоры начинают задыхаться раньше. А с учетом широкого диапазона частот вращения бензиновый мотор вполне может оставить дизель позади.

Пора посмотреть на картинки. Из широкой гаммы вольвовских моторов нам любезно предоставили внешние скоростные характеристики тех, кто имеет воплощение в дизельном и бензиновом вариантах при равных или почти равных заявленных мощностях. Из них видно, что «полка» крутящего момента у бензиновых движков вовсе не уже, а шире, чем у дизельных собратьев по внутреннему сгоранию.

Слева на графиках — ВСХ 190-сильного бензинового мотора B4204T19 (V40 Cross Country, S60). Справа — ВСХ дизельного мотора D4204T5 той же мощности (S60, V 60 Cross Country, S80, XC60, XC70)

Слева показана ВСХ бензинового мотора B4204T36 мощностью 249 л.с. (XC40). Справа — ВСХ дизельного движка D4204T23 в 240 л.с. (Polestar XC60 New, V90 Cross Country, XC90)

Материалы по теме

Что касается вопроса, какой из автомобилей окажется быстрее в гонках с общего старта и чей разгон динамичнее, то теоретические рассуждения дают только один верный ответ: надо посмотреть на ВСХ их моторов. Решение подсказывает площадь под кривой крутящего момента — математики вспомнят слово «интеграл». Фактически эта площадь и есть мерило динамики машины. Чем характеристика «прямоугольнее», тем лучше. Чем равномернее «размазан» по оборотам крутящий момент, тем проще угодить и экологам, и мотористам. Лучше других выглядят бензиновые моторы с непосредственным впрыском и турбонаддувом, хуже — высокофорсированные безнаддувные «бензинки» с пиком мощности под 8000 об/мин и момента на 6000. Высокофорсированный наддувный дизель будет гораздо ближе к первому варианту, чем ко второму.

Надо отметить, что свою лепту в путаницу вносят «электронные педали газа». На пальцах это выглядит так: вы вдавили педаль в пол, а компьютер начинает советоваться с партией зеленых, оценивая предстоящие выбросы вредностей. Поэтому в любой современной машине всё определяется программным обеспечением и скоростью процессора, который порой может и не поспевать отслеживать меняющиеся условия работы. Можно привести и другой пример по части экологии: современные дизели имеют электронные ограничители времени работы на оборотах максимальной мощности, поскольку в таком режиме дизельный двигатель изрыгает сажу.

Всем, кто имеет свое суждение о превосходствах того или иного двигателя, предлагаю высказаться. Аргументы типа «„Зенит“ — чемпион»» прошу не употреблять: хочется услышать технически обоснованную аргументацию.

А вообще-то…

А, вообще-то, подобные споры скоро прекратятся. Одна компания за другой заявляют о полном прекращении новых разработок дизелей. А потом и ДВС в целом… Впереди эпоха гибридов различных мастей и, конечно же, электромобилей. Впрочем, недавно прозвучала команда вспомнить про метан, так что — посмотрим…

Я никогда не любил дизели. Но мне их жалко.

Фото: depositphotos

Газойль — Что такое Газойль?

Газойль – это смесь жидких углеводородов различного строения, преимущественно С12-С35, и примесей (главным образом серо-, азот- и кислородсодержащих) с пределами выкипания 200-500 °C и молекулярной массой 50-500 г/моль.

Состав газойля зависит от природы нефти и изменяется в широких пределах.
Он содержит парафиновые углеводороды (алканы) и нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – 60-70 %, ароматические углеводороды (арены) – до 20-30 % и примеси серо-, азот- и кислородсодержащих органических соединений – до 5-7 %.

Газойль – это один видов дешевого дизельного топлива.
Из-за своей дешевизны он имеет низкие потребительские свойства.
Поэтому его нельзя использовать в двигателях обычных автомобилей.
Его используют в качестве добавки.

Горюч и огнеопасен.

Газойль производят перегонкой (дистилляцией) нефти или продуктов ее переработки (если он не был отделен в процессе перегонки).

В зависимости от способа производства различают 2 вида газойля:

• атмосферный,
• вакуумный.

Атмосферный газойль получают путем прямой перегонки нефти в условиях атмосферного давления.
Вакуумный – путем перегонки нефти и продуктов ее переработки (например, мазута) – при давлении 10-15 кПа (0,09-0,15 Атм).
Предел выкипания атмосферного газойля – 180-360 °С, вакуумного – 350-540 °С.
Атмосферный газойль служит одним из компонентов дизельного топлива (до 15% в составе дизтоплива), вакуумный – сырье каталитического и гидрокрекинга для получения легкого (t_кип = 200-350 °С) и тяжелого (t_кип = 350-500 °С) газойля.

Легкий газойль по своему физическому состоянию – жидкий, легко текуч, не вязкий, тяжелый газойль – слабовязкий, в больших пропорциях обладает свойством сгущать смеси.
Температура вспышки легкого газойля – 80 °C, температура застывания – от -22 до +34 °C.
Температура вспышки тяжелого газойля – 100-150 °C, температура застывания – от -15 до +22 °C.

Легкий каталитический газойль (после облагораживания, в процессе которого происходит снижение содержания примесей гетероатомных соединений) также служит компонентом дизельного топлива.
Тяжелый каталитический газойль является компонентом котельного топлива, а тяжелый газойль гидрокрекинга – компонентом котельного топлива или масляного сырья.

Турбированные моторы & атмосферные: устройства и принцип работы | Справочная информация

Классические бензиновые и дизельные силовые агрегаты в последние несколько лет стали сдавать позиции лидеров в автомобилестроении. На смену им и в дополнение приходят турбированные и атмосферные двигатели, которые всего пару десятилетий назад можно было встретить только на гоночных болидах.

Сегодня очень часто при выборе современных моделей транспортных средств, автолюбители не знают, на каком силовом агрегате лучше всего остановиться — купить автомобиль с «атмосферником» или турбиной? У каждого из этих механизмов есть свои специфические особенности, а также плюсы и минусы в эксплуатации.

Устройство и принцип работы турбированного двигателя

Турбированный силовой агрегат считается одним из самых старых среди двигателей внутреннего сгорания, так как был придуман почти столетие назад. Принцип его работы заключается в том, в цилиндры подается увеличенное количество воздуха, для этого используется нагнетающее устройство – турбокомпрессор («турбина»). Это создает лучшие условия для сгорания топлива и, соответственно, увеличивает мощность двигателя.

По принципу работы турбированный двигатель не отличается от обычного атмосферного двигателя. А нагнетание дополнительного воздуха позволяет эффективнее использовать полный объем поступающей горючей смеси, что положительно сказывается на динамических характеристиках автомобиля.

Турбокомпрессор использует для работы энергию выхлопных газов. Он подсоединяется к выхлопной системе, в результате чего часть отработанных газов поступает на лопасти турбины и вращает крыльчатку компрессора.

Для охлаждения силового агрегата с турбокомпрессором используют интеркуллер. Это обычный радиатор, но вместо охлаждающей жидкости в нем циркулирует воздух.

Достоинства турбодвигателя

Главный козырь турбированных силовых агрегатов — это, конечно же, их высокая мощность. Двигатели с турбокомпрессором по динамике разгона значительно превосходят своих атмосферных «собратьев» при одинаковом объеме. При этом потребление топлива увеличивается ненамного, так как турбина использует энергию уже отработавших газов, а не тратит горючее на создание новых.

Еще одно достоинство турбированного агрегата – снижение содержания вредных газов в выхлопе, поскольку топливовоздушная смесь сгорает значительно эффективнее. Кроме того, мотор с турбокомпрессором работает менее шумно, чем «атмосферник».

Недостатки турбодвигателя

В отличие от атмосферного двигателя, турбодвигатель очень привередлив к качеству потребляемого горючего. Если не контролировать этот вопрос, то турбина очень скоро может выйти из строя. Кроме того, из-за специфики конструкции двигатели с турбонаддувом следует прогревать в любое время года.

Этот тип силовых агрегатов нуждается в особой заботе в вопросах использования смазочных материалов. Обычные минеральные и синтетические масла категорически запрещается заливать в двигатель с турбиной. Для них предназначаются специальные виды масел, которые достаточно дорого стоят. Кроме того, как отмечают специалисты автосервиса Favorit Motors, замена масла рекомендуется каждые 10 тысяч километров (при эксплуатации в городских условиях).

Устройство и принцип работы атмосферного двигателя

Система запитывания атмосферного двигателя основана на инжекторном или карбюраторном механизме. Топливовоздушная смесь формируется в строгой пропорции: 1 часть бензина + 14 частей воздуха.

Принцип работы «атмосферника» заключается в том, что топливо впрыскивается в цилиндр без сопротивления. Это стало возможным благодаря сложным и тонким настройкам в распределительном валу, который открывает впускающий клапан. После впрыска смесь сгорает, а выделившиеся газы приводят в движение поршни.

Атмосферный двигательный аппарат назван так потому, что давление воздуха при попадании в мотор, равняется одной атмосфере. В его конструкции не используются турбонагнетатели, он функционирует при стандартном атмосферном давлении.

Преимущество в использовании атмосферного двигателя заключается в том, что на каких бы оборотах он не работал в данный момент, у него всегда будет определенный запас мощности. Это позволяет максимально быстро ускоряться при любой начальной скорости движения. До максимально возможного количества оборотов атмосферный силовой агрегат «раскрутится» за считанные секунды.

Достоинства атмосферного двигателя

Рано или поздно даже самый надежный мотор может потребовать вложений и качественного ремонта. Атмосферный агрегат имеет более простое строение, чем турбированный мотор, а потому и проведение ремонтных работ обойдется дешевле.

Срок службы атмосферника гораздо выше, чем у турбированного мотора. Это обусловлено более мягкими условиями эксплуатации и отсутствием повышенных нагрузок. Поэтому рабочий ресурс атмосферного двигателя в среднем вдвое выше, чем у турбины.

В качестве приятного бонуса для автовладельцев специалисты ГК Favorit Motors могут привести следующий факт. Атмосферные агрегаты не требуют постоянно контроля смазки и менее требовательны к качеству используемых масел. В их конструкции отсутствуют устройства, которые нуждаются в дополнительной смазке. Это же касается и выбора топлива: атмосферный двигательный агрегат менее требователен к качеству горючего. Кроме того, замена смазочной жидкости производится реже — каждые 15-20 тысяч километров пробега.

И еще один плюс «атмосферника». Российские водители уже смогли убедиться, что атмосферный силовой агрегат даже зимой прогревается быстрее, чем его турбированный собрат.

Недостатки атмосферного двигателя

Самым главным минусом такого двигателя можно считать отсутствие высоких крутящих моментов. Атмосферный агрегат проигрывает турбированному в плане мощности. Такой автомобиль будет идеальным для неспешных поездок по городу, но в качестве трассового авто для молодежных гонок явно не подойдет.

Расход топлива для такого двигателя будет достаточно высок. Как отмечают специалисты ГК Favorit Motors, в среднем автомобиль с атмосферным двигателем потребляет не менее 11-12 литров горючего на 100 километров пути.

Итоги

Выбирать автомобиль с турбированным или атмосферным агрегатом стоит, исходя из своих личных предпочтений и возможностей. У каждого из этих типов моторов есть свои плюсы и минусы. Турбодвигатель будет мощнее и динамичнее, однако требователен в уходе и обходится дороже. Атмосферный двигатель не такой мощный, зато гораздо дешевле в плане эксплуатации и ремонта.

В наличии в компании Favorit Motors имеется множество разных моделей автомобилей как с атмосферными двигателями, так и с турбированными. Компетентный персонал поможет подобрать автомобиль, исходя из пожеланий и предпочтений каждого клиента.

Как турбированный, так и атмосферный силовой агрегат со временем может начать работать с перебоями или вообще отказать. Современные модели автомобилей оснащены высокотехнологичными электронными системами управления двигателем, поэтому диагностику и ремонт моторов следует выполнять только в специализированных автосервисах.

Автосервис Favorit Motors оснащен полным комплексом диагностического и ремонтного оборудования для диагностики и устранения неисправностей турбированных и атмосферных силовых агрегатов. Для обслуживания и ремонта здесь используются только качественные сертифицированные запчасти, а мастера техцентра обладают многолетним опытом работ. Все операции выполняются в соответствии с технологическими картами заводов-изготовителей, что обеспечивает высокое качество и сжатые сроки ремонта. На все детали и ремонтно-восстановительные работы предоставляется гарантия.

Специалисты компании Favorit Motors напоминают, что своевременное регламентное обслуживание способно значительно продлить срок эксплуатации силового агрегата. Необходимо регулярно менять масло в соответствии с пробегом и устранять выявленные неисправности.

Подборка б/у автомобилей Skoda Octavia

---

Турбированный и атмосферный двигатели

ДВИГАТЕЛЬ

ТУРБИРОВАННЫЙ Турбированный двигатель – ДВС, который отличается наличием систтемы турбонадува (состоит из турбины, турбокомпрессора и промежуточного охладителя). Она создает принудительное давление с помощью выхлопных газов. В результате в цилиндры через инжектор закачивается большее количество воздуха, который смешиваясь с топливом, сгорает более эффективно. Как результат — выделяется больше энергии, приводящей в движение рабочие части двигателя

АТМОСФЕРНЫЙ Атмосферный двигатель — это классический ДВС, в котором подаваемый через инжектор (или карбюратор) воздух участвует в образовании топливной смеси в цилиндрах. Топливная смесь, воспламеняясь, создает энергию, приводящую в движение рабочие части двигателя.

1,0 л. Чтобы развить максимальную мощность 125 л.с., условному турбированному двигателю может быть достаточно объема 1,0 л

1,6 л. Чтобы развить максимальную мощность, например, 125 л.с., условный двигатель должен иметь рабочий объем не менее 1,6 л.

При одной и той же мощности турбомоторы отличаются чуть лучшей динамикой и несколько меньшим расходом топлива.

Помимо, того что двигатель весит больше, он не способен поддерживать высокую мощность при езде в гористой местности с разреженным воздухом.

150 000 километров Турбированный двигатель подвергается большим нагрузкам и потому изнашивается быстрее. При его правильной эксплуатации пробег до капитального ремонта может составлять 150 тыс. километров.

от 300 000 до 500 000 километров Из-за простой конструкции срок ресурсной эксплуатации «атмосферников» может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Известны случаи, когда некоторые американские атмосферные двигатели «выхаживали» по 300-500 тыс. километров без капитального ремонта.

Нужно заправляться только качественным топливом, правильно запускать и останавливать мотор, следить за уровнем и качеством заливаемого масла. Смазка в турбодвигателе имеет большое значение, благодаря ему эффективно работают подшипники и другие важные элементы. Если уровень масла падает, он ибыстрее изнашиваются и выходят из строя. Поэтому масло необходимо своевременно доливать, а при его слишком быстром расходе — оперативно устранять неполадку, из-за которой это происходит.

Атмосферные двигатели более «лояльны» к качеству топлива и моторного масла. Хотя этими особенностями не стоит злоупотреблять, стоит отметить, что «атмосферники» отличаются высокой ремонтоспособностью, устранение возникающих неполакдок к них обойдется гораздо дешевле.

Моторное масло QUARTZ 9000 5W-40 Высококачественное универсальное моторное масло, производимое по синтетической технологи, подходит как для атмосферных, так и для турбированных двигателей. API SN. Самая последняя спецификация по API — уровень SN. Характеризуется улучшенной защитой от высокотемпературных отложений на поршнях, более жесткими требованиями к контролю сажи и совместимости с уплотнителями. QUARTZ 9000 5W-40 обладает исключительными антиокислительными свойствамии особенно рекомендуется к применению в турбированных и мультиклапанных двигателях, а ткже в двигателях с непосредственным впрыском.

---

Подбор масла

Дизельные двигатели японских автомобилей

Многие ведущие японские автомобилестроительные фирмы традиционно производят и устанавливают на свои автомобили дизели собственной разработки. Исключение составляют фирмы Honda, Subaru и Suzuki, выпускающие только бензиновые моторы.

Вообще, дизели японского производства весьма разнообразны по конструкции и интересны по техническим и технологическим решениям. Можно даже сказать, что японская техника имеет свой собственный «стиль», отличающий ее от конкурентов из Европы. В одной из статей мы отметили. например, меньшие запасы прочности отдельных деталей японских дизелей. Но «меньшие» — это не значит «недостаточные». Просто японские дизели технически более совершенны, спроектированы рациональнее и в эксплуатации демонстируют высокие надежность и моторесурс. Правда, когда они попадают в неумелые руки, то нередко быстро выходят из строя. Но, как известно, неумелые руки — зло даже для их обладателя. В то же время, как это ни покажется странным, японские инженеры по части конструкторских решений дизельных моторов довольно консервативны. К примеру, некоторые модели дизелей выпускаются в течение 15 и более лет без серьезных изменений, а последние новинки в дизелестроении. такие как электронное управление топливоподачей, иногда внедряются на несколько лет позже, чем в Европе. Да и не стоит забывать, что топливная аппаратура японских дизелей выпускается тремя фирмами — Diesel Kiki Nippon Densel и Zexel по лицензии фирмы Bosch. Правда,при сохранении ряда общих узлов и деталей она все же заметно отличается от немецкого «оригинала». Например, форсунки и распылители японских моторов обычно раза в полтора меньше европейских аналогов.

Многообразие дизелей японских автомобилей не позволяет в рамках одной статьи рассмотреть те или иные особенности всех моторов. Поэтому мы остановимся только на самых распространенных в России, исключив, к примеру, редкие экземпляры фирм Toyota (дизели 12Н, В, 1KZ) и Daihatsu, а также дизели фирмы Isuzu, о которых мы уже рассказывали ранее. Не забудем при этом, что, в отличие от европейских, японские дизели, как и автомобили, имеют разные модификации для внутреннего рынка и для экспорта.

Дизели фирмы Toyota

Двигатели моделей 1С (1.8 л) атмосферный и 2С (2.0 л) атмосферный и с турбонаддувом устанавливались на модели малого класса Corsa, Corolla, Carina, Sprinter и микроавтобусы Lite Асе, Town Асе. Эти моторы — верхневальиые, с непосредственным приводом клапанов через толкатели с регулируемым шайбами зазорои (такая конструкция наиболее часто встречается у дизелей всех японских фирм). Привод гаэораспределительного механизма и ТНВД у моторов 1С и 2C осуществляется зубчатым ремнем. Топливная аппаратура Diesel Kiki. Из интересных особенностей топливной системы не только их двигателей, но и вообще всех японских автомобилей, можно отметить необычную конструкцию форсунок. Они не имеют штуцеров для присоединения резиновых шлангов обратного слива излишков топлива (на жаргоне механиков — «обраток»), а соединены между собой единой металлической трубкой, уплотняемой алюминиевыми кольцами и крепящейся к форсункам гайками. При правильном и своевременном техобслуживании такая система герметичнее и надежнее традиционной «европейской», а сама форсунка намного проще и дешевле в производстве. Однако если металлическая трубка «обратки» давно не снималась, то почти наверняка она будет сломана при демонтаже из-за «прикипания» к форсунке. Из эксплуатационных особенностей двигателей 1С и 2С можно отметить довольно высокую надежность механизма газораспределения — случаи разрушения зубчатого ремня редки и связаны обычно с грубым нарушением сроков его замены. Результат печален: гнутся клапаны, почти всегда ломается распредвал, а направляющие втулки клапанов получают трещины.

Двигатели 2L (2.4 л) атмосферный, 2LT (2.4 л) турбодизель и 3L (2.8 л) атмосферный и турбодизель — одни из наиболее распространенных. Эти моторы устанавливаются на автомобили Hi-Асe, Hi-Lux, Camri, 4-Ranner, Landcruiser. Кстати, известны мелкосерийные образцы российских УАЗ, ГАЗ-31092, 3110 с двигателем 3L, который устанавливается на них одной из нижегородских фирм. Двигатели этой серии, как и предыдущей, тоже вихрекамерные верхневальные с непосредственным приводом клапанов цилиндрическими толкателями с регулировкой зазора шайбами. Отметим также простоту их конструкции, надежность, отсутствие конструктивных дефектов, доступность для обслуживания и ремонта специалистами даже не слишком высокой квалифиции. Пожалуй, это действительно оптимальный выбор для российских автомобилей, особенно атмосферные модификации.

На автомобилях Landcruiser устанавливают также рядные шестицилиндровые диэели объемом 4.2 л. Такие моторы имеют несколько принципиально разных модификаций, среди которых самый простой и надежный — вихрекамерный дизель 1HZ без турбонаддува. Этот двигатель — верхневальный с непосредственным приводом клапанов толкателями и регулировкой зазора шайбами. Привод механизма газораспределения и ТНВД выполнен несколько необычно: от шестерни коленчатого вала через паразитную шестерню приводится ТНВД, а от последнего зубчатым ремнем осуществляется привод распредвала. Такая конструкция существенно снижает нагрузку на зубчатый ремень за счет исключения из его функции привода ТНВД. Правда, при этом повышаются нагрузки на шестерни и их оси, что при использовании низкокачественного масла приводит к быстрому износу этих деталей. Для увеличения жесткости блока цилиндров коренные крышки подшипников коленвала диэеля 1HZ выполнены в виде единой «плиты», представляющей собой нижнюю часть блока. Еще одной особенностью моторов 1НZ является наличие у стандартных вкладышей нескольких размерных групп (5 для шатунных и 5 для коренных вкладышей). При замене стандартных вкладышей надо устанавливать новые той же группы, чтобы точно выдержать оптимальный зазор в подшипниках.

Двигатели 1HD-T и 1HD-FT аналогичны по конструкции блока цилиндров двигателю 1НZ но имеют непосредственный впрыск топлива, а двигатель 1HD-FT — еще и четырехклапанное газораспределение. Оба двигателя — с турбонаддувом, топливные насосы — обычные, с механическим управлением подачей. Двигатели очень требовательны к качеству топлива и масла: несмотря на большой ресурс, нередки случаи попадания в капитальный ремонт моторов этой серии с небольшим пробегом из-за задиров в поршневой группе. Атмосферным вихрекамерным двигателям 1НZ это свойственно в гораздо меньшей степени. Кстати, отсюда следует наша однозначная рекомендация: при покупке автомобилей Landcruiser для России простой мотор намного предпочтительнее турбонаддувного и особенно 24- клапанного с точки зрения надежности и долговечности.

Дизели фирмы Nissan

Эта фирма, так же как и Toyota, выпускает полную гамму двигателей — от 1.7 л до рядных «шестерок» 4.2 л (есть и большего объема, но это уже не для легковых автомобилей). Дизели СD17и СD20 объемом 1.7л и 2.0л соответственно применяются на автомобилях малого класса Sunny, Almera, Primera. Двигатель СD17 в настоящее время не выпускается. Оба мотора вихрекамерные верхневальные с прямым приводом клапанов и регулируемыми шайбами клапанными зазорами. Привод ГРМ зубчатым ремнем, а ТНВД приводится отдельным зубчатым ремнем. Моторы этой серии не имеют выраженных конструктивных особенностей и недостатков. Средний ресурс их около 200 тыс. км. У двигателя CD20 разных лет выпуска имеются отличия в головке блока, приносящие большие проблемы при поиске нужных запчастей. Особенно это относится к прокладкам головки блока — их легко перепутать и даже установить не ту, которую надо.

Двигатель LD20 — довольно «древний » агрегат, устанавливавшийся в разные годы на автомобили Bluebird и микроавтобусы Vanette Это верхневальный вихрекамерный двигатель с ременным приводом распредвала и ТНВД. На части моторов применен привод распредвала двухрядной цепью, а привод ТНВД — зубчатым ремнем. Такая конструкция дороже, но надежнее. На моделях Bluebird устанавливалась также модификация с наддувом. Из регулировочных особенностей дизелей Nissan надо отметить следующее. У двигателей с единым ремнем привода ТНВД и ГРМ меткам на шкивах соответствуют метки не на корпусных деталях, а на зубчатом ремне. На старом ремне эти метки, естественно, стерты, поэтому без применения нового ремня осуществить правильную установку фаз газораспределения и впрыска может только очень опытный механик. Цена ошибки велика — чаще всего это будет поврежденная головка блока.

Дизель LD28 — рядная «шестерка», аналогичная по конструкции LD20, но с цепным приводом ГРМ и ременным приводом ТНВД. Этот мотор выпускается как с турбонаддувом, так и без него. Особенность двигателя — рядный ТНВД фирмы Nippon Denso, обычно не применяемый японцами на легковых автомобилях. А устанавливался этот дизель в основном на легковые Laurel и Cedric. Семейство двигателей TD23, TD25 и TD277 объединяет моторы, аналогичные по конструкции, но различающиеся по объему (соответственно 2.3, 2.5 и 2.7 л). Эти дизели устанавливались на микроавтобусы Urvan, джипы Теггапо, Теггапо II, Pathfinder. Двигатели данной серии — вихрекамерные, с чугунной головкой блока, нижним расположением распредвала (OHV) и приводом клапанов штангами и коромыслами. Привод распредвала и ТНВД — шестернями. Двигатели довольно надежные, хотя тяжелые и шумные. На последних модификациях Terrano // механический ТНВД заменен на электронный. При этом электронным стало также управление турбокомпрессором и клапаном рециркуляции (EGR). Двигатель RD28T — рядный вихрекамерный шестицилиндровый объемом 2.8 л, устанавливался в основном на Patrol. В большинстве случаев выпускался с турбонаддувом, атмосферные модификации встречаются очень редко. Двигатель верхневальный (ОНС), с прямым приводом клапанов через гидротолкатели. Привод ТНВД и распредвала — зубчатым ремнем. Вообще это хорошо уравновешенный «тихий» мотор. Топливный насос фирмы Zexel до 1997 года механический, а с 1997 года — с электронным управлением. Метки ТНВД и ГРМ нанесены аналогично двигателю LD20 — на ремне ГРМ. Основные проблемы этого дизеля обычно связаны с головкой блока цилиндров, которая не отличается надежностью. В эксплуатации известны даже случаи, когда из-за сильного износа фасок клапанов и последующей посадки на упор плунжеров гидротолкателей «зависали» клапаны, и происходило резкое падение компрессии. Тем не менее, надо заметить, что повреждения головки нередко вызываются неисправностями топливной системы, охлаждения или несвоевременным техобслуживанием.

Двигатель SD33T — вихрекамерный турбодизель объемом 3.3 л, устанавливался на старые джипы Patrol до 1989 г. Реже встречаются безнаддувные модификации этого мотора. Дизель данной серии нижневальный (OHV) с приводом распредвала и ТНВД шестернями. Применен рядный ТНВД Diesel Kiki. В целом SD33T — надежный неприхотливый силовой агрегат, не имеющий явных недостатков. Дальнейшим развитием модели является TD42 — рядный вихрекамерный шестицилиндровый атмосферный двигатель объемом 4.2 л. По конструкции он аналогичен: шестеренчатый привод ГРМ и ТНВД, нижнее расположение распредвала (OHV), ТНВД Diesel Kiki распределительного типа. Дизель ТD42 устанавливается на Patrol с 1987г. Дизели фирмы Nissan

Дизели фирмы Mitsubishi

На автомобилях Lancer, Galant, Space и Delica ставится дизель 4D65 объемом 1.8 атмосферный и турбодизель. Этот двиг верхневальный, с приводом ТНВД и ГРМ: тым ремнем, а клапанов — коромыслами. Для повышения уравновешенности и снижения вибраций на нем, как и на других двигателях Mitsubishi (в том числе, бензиновых) применены два балансирных вала, приводимых во вращение отдельным зубчатым ремнем. Несмотря на очень сложную конструкцию, трудно отметить их преимущества по шумности и вибронагруженности по сравнению, например, с двигателями Toyota или Nissan аналогичного объема.

Дизели 4D55, 4D56 — двигатели объемом 2.3л и 2.5л турбодизели и атмосферные. Устанавливались на микроавтобусы L200, L300 и джипы Pajero, а по лицензии — на корейские Hyundai. По конструкции они похожи на 4065, но, естественно, значительно больших размеров. Это, пожалуй, самый распространенный у нас двигатель Mitsubishi, который при грамотном и своевременном техобслуживании достаточно надежен и долговечен. Основные его неисправности — обрыв ремня ГРМ вследствие несвоевременной замены или разрушения подшипника натяжного ролика. «Ломающиеся» коромысла привода клапанов при этом не предохраняют сами клапаны от повреждений. Частой неисправностью этого мотора является заклинивание одного из балансирных валов (чаще верхнего) из-за недостатка смазки. Правда, это обычно проявляется после некачественного ремонта. Вообще же замена втулок балансирных валов с проверкой их посадочных мест при капремонте обязательна. Часто встречаются у этих дизелей трещины и прогары форкамер из-за нарушений регулировок топливной аппаратуры (применена топливная аппаратура фирмы Nippon Denso с ТНВД распределительного типа и механическим управлением). Одна из последних разработок Mitsubishi — турбодизель 4M40 объемом 2.8 л, с 1993 года устанавливается на микроавтобусы и джипы Pajero. Это вихрекамерный верхневальный двигатель, имеющий шестеренчатый привод ТНВД и привод распредвала цепью от ТНВД. Топливная аппаратура фирмы Zexel, ТНВД распределительного типа с механическим управлением. По надежности дизель 4М40 превосходит 4D56, причем явных недостатков не имеет.

Дизели фирмы Mazda

Самый маленький из них имеет шифр PN. Этот атмосферный вихрекамерный дизель объемом 1.7 л устанавливался на легковые автомобили Mazda 323. Двигатель имеет верхнее расположение распредвала, привод ГРМ и ТНВД зубчатым ремнем, привод клапанов непосредственно через толкатели с регулируемым зазором. Топливный насос Diesel Kiki распределительного типа.

На автомобили среднего класса Mazda 626 ставился двигатель RF — вихрекамерный дизель объемом 2.0 л. Это тоже верхневальный двигатель с прямым приводом клапанов и регулируемыми шайбами зазорами. Привод ТНВД и ГРМ — зубчатым ремнем, причем до 1987 г. ТНВД приводился отдельным ремнем, после — общим. Интересной особенностью этих моторов, правда, для моделей внутреннего рынка Японии является применение компрессора наддува с принудительным ременным приводом. Такое решение на дизелях нигде больше не встречается.

Другой атмосферный дизель модели R2, имеет объем 2.2 л и является одним из самых распространенных, правда, не на автомобилях Mazda, а на корейских, куда он устанавливался по лицензии. А вообще R2 ставился иа микроавтобусы Mazda E2200 и Kia Besta, джипы Kia Sportrage и Asia Rocsta. R2, как и RF, вихрекамерный дизель с верх ним расположением распредвала, прямым приводом клапанов и с регулировкой зазора шайбами. Привод ГРМ и ТНВД зубчатым ремнем, топливный насос DieselKiki распределительного типа с механическим управлением, правда, на некоторые Kia Sportrage устанавливались ТНВД с электронным управлением. В целом это надежный мотор, хотя и чуть шумноватый.

В заключение — о некоторых общих для всех «японцев» особенностях эксплуатации дизелей. Выше мы отметили, что металлические «обратки» всех японских моторов часто повреждаются при снятии. Если их неудачно запаять (что делают на некоторых СТО), то проходное сечение топливопровода может недопустимо сузиться. В этом случае двигатель перестает нормально работать, начинают плавать обороты, пропадает тяга, появляется дым. Данную неисправность обнаружить непросто, хотя она встречается часто. К таким же последствиям приводит и повторное использование алюминиевых уплотнительных шайб под «обратку», если они недопустимо деформированы. Другой неисправностью, тоже характерной для всех «японцев», является подсос воздуха через насос ручной подкачки топлива — «лягушку». Не стоит ее пытаться ремонтировать — надо сразу менять. При замене распылителей нельзя использовать номера распылителей, не соответствующие каталожным — японские моторы очень чувствительны к правильной регулировке системы топливоподачи. Ну и, конечно, следует соблюдать все рекомендации по срокам замены ремня ГРМ и масла, действующие для любых моторов. Только так можно рассчитывать на высокие надежность и ресурс японского дизеля.

(С) Григорий ЦВЕЛЕВ

Ульяновский автомобильный завод начал выпуск новой модификации автомобиля UAZ Hunter оснащенного дизельным двигателем

На Hunter устанавливается атмосферный дизельный двигатель Andoria мощностью 86 л.с., который будет агрегатироваться с 5-ступенчатой коробкой передач и косозубой раздаточной коробкой. На машине устанавливаются мосты типа Спайсер, спереди — дисковые тормоза и пружинная подвеска. В автосалонах машина появится в ближайшее время.

Согласно исследованиям рынка, проведенным маркетологами УАЗа, потребители за рубежом отдают предпочтение утилитарным внедорожникам оснащенных дизельным двигателем. В последнее время и российские покупатели все чаще интересуются дизельными полноприводными машинами. Это объясняется более гибкой моментной характеристикой мотора, наилучшим образом подходящей для полноприводной машины и существенным снижением расходов на эксплуатацию, поскольку расход и стоимость топлива для дизельного автомобиля заметно ниже.

Дизельный UAZ Hunter сначала будет поставляться только на российский рынок, затем по мере проведения сертификационных испытаний этой модели в зарубежных странах география поставок будет расширяться. По словам директора по маркетингу и продажам УАЗа Андрея Дорофеева: «наиболее перспективным для этой модификации является рынок стран Африки и Латинской Америки, поскольку покупатели из этого региона отдают предпочтение исключительно дизельным внедорожникам».

По мере расширения рынков сбыта будет расти объем производства. На ноябрь ульяновский автозавод уже принял заказы на 110 дизельных внедорожников UAZ Hunter, в декабре планируется отгрузить дилерам 130 машин.

Справка: Выпуск внедорожников UAZ Hunter стартовал 20 ноября 2003 года. Эта машина внешне напоминает предыдущие модели, но построена на принципиально новой платформе, которая включает новую раму, 5-ступенчауюя коробку передач, косозубую раздаточную коробку. На новую платформу устанавливаются мосты Спайсер, спереди — дисковые тормоза, пруженная передняя подвеска, широко используются импортные комплектующие. Первоначально на Hunter устанавливался только впрысковый двигатель ЗМЗ-409 мощностью 128 л.с. В начале 2004 года появилась версия с карбюраторным мотором УМЗ-421 (84 л.с.)

Серьезной модернизации подвергся кузов: вместо поворотных форточек устанавливаются сдвижные стекла, у дверей появилось двойное уплотнение, что сделало салон абсолютно герметичным, а доступ к багажнику открывает распашная задняя дверь, в салоне — новые комфортабельные сиденья, тканевые обшивки дверей и пластиковая панель приборов, дополнительная шумоизоляция и ковровое покрытие на полу.

​

Бензиновые автомобили производят больше углеродистых твердых частиц, чем современные дизельные автомобили, оборудованные фильтрами

Наиболее углеродистые ТЧ из легковых автомобилей — это SOA ^1,2,3,4 , который, как известно, содержит вредные реактивные формы кислорода ⁵ и повреждает ткань легких ⁶ . Однако, несмотря на обширное исследование загрязнения дизельными автомобилями ⁷ , относительный вклад дизельных и бензиновых автомобилей в окружающую среду SOA остается неустановленным. Хотя в настоящее время средний по ЕС коэффициент выбросов ТЧ для парка легковых автомобилей намного выше для дизельного топлива, чем для бензина ⁸ , эти значения искажены по сравнению с более старыми автомобилями и не отражают воздействия устройств последующей обработки последнего поколения.Дизельные легковые автомобили, продаваемые сегодня в ЕС / США, имеют дизельные сажевые фильтры (DPF) ⁹ , пристенный фильтр, часто покрытый или связанный с катализатором окисления. Следовательно, чтобы оценить относительные достоинства различных технологий двигателей и уменьшить загрязнение транспортных средств, необходимы знания о первичных выбросах и образовании SOA от современных легковых автомобилей, оснащенных новейшими технологиями доочистки.

В то время как в предыдущих исследованиях изучались выбросы / образование углеродсодержащих аэрозолей из транспортных средств с помощью восходящего подхода (лабораторная количественная оценка выбросов из выхлопной трубы) ^{1, 10} или подходов к распределению источников сверху вниз ¹¹ , здесь мы объединяем оба подхода.Мы определяем количество углеродсодержащих ТЧ из современных легковых автомобилей (бензин, соответствующий стандарту Euro 5 и дизельное топливо с сажевым фильтром, предельные значения для загрязняющих веществ указаны в таблице S1 дополнительной информации (SI)). Затем мы ограничиваем наши измерения, используя самые современные исследования распределения источников, обеспечивая всестороннюю оценку текущего состояния и будущих тенденций в загрязнении бензином и дизельным двигателем транспортных средств. Кроме того, мы представляем лабораторные измерения образования SOA бензиновых автомобилей при низких температурах (-7 ° C) в дополнение к измерениям при 22 ° C.Низкие температуры значительно увеличивают выбросы транспортных средств ^{12, 13} , включая прекурсоры SOA, и способствуют конденсации газов в аэрозольную фазу ¹⁴ . С помощью этих измерений мы параметризуем образование SOA в транспортных средствах, учитывая полный диапазон соответствующих температур окружающей среды, фоновые концентрации OA и степень атмосферного старения. Этот метод параметризации является новым и, что критически важно, не требует прямых знаний о составе прекурсора (который обычно включает неизвестные и / или не поддающиеся количественному определению газы).

На рис. 1 показана экспериментальная установка, использованная в этом исследовании, а подробные сведения о контрольно-измерительных приборах, испытательном парке и экспериментальных условиях в камере для смога приведены в таблицах SI–5. На рисунке 2a показано сравнение коэффициентов выбросов (EF, г углерода (C), кг ⁻¹ топлива) углеродсодержащего аэрозоля и образования SOA во время Нового европейского ездового цикла (NEDC, SI, рис. S1, от используемого бензина стандарта Euro 5). и легковые автомобили с дизельным сажевым фильтром, измеренные в камере для смога ⁴ . КВ автомобилей с дизельным сажевым фильтром EF на несколько порядков ниже инвентарной стоимости (0.68–2,64 г кг ⁻¹ топлива) ⁸ и намного ниже, чем указано для старых легковых автомобилей без сажевого фильтра ^{3, 15} , в то время как автомобили с бензиновым двигателем сопоставимы с инвентарной стоимостью (0,01–0,04 г кг ^{— 1} топлива). Бензиновые автомобили выбрасывают в среднем в 10 раз больше углеродистого аэрозоля при 22 ° C и в 62 раза больше при -7 ° C по сравнению с дизельными автомобилями, в основном из-за значительно более высокого BC, а EF при -7 ° C сравнимо с выбросами от старого дизельного топлива. Низкие температуры резко увеличили первичные выбросы и образование вторичного углеродистого аэрозоля от бензиновых автомобилей, но не от дизельного топлива.Поразительно, что для одного бензинового автомобиля выбросы ЧУ были как минимум в 400 раз выше, чем у дизелей (по сравнению с пределом обнаружения). Увеличение выбросов при более низких температурах связано с более выраженным эффектом холодного пуска, который, вероятно, является следствием (1) более низкой эффективности сгорания из-за потерь энергии на холодных поверхностях двигателя и повышенного трения из-за слишком вязкости смазочных материалов при низких температурах; и (2) увеличенная задержка перед зажиганием катализатора. Эти факторы имеют тенденцию быть более важными для автомобилей с бензиновым двигателем, чем для автомобилей с дизельным двигателем ^{16, 17} .Дизельные автомобили выделяли в 10 раз больше NO _X при обеих температурах. Выбросы NO _X от транспортных средств в реальном мире имеют тенденцию отличаться от результатов лабораторных исследований ^{18, 19} . Однако важно отметить, что таких смещений не ожидается для других загрязнителей, например ТГК ²⁰ . Если бы SOA было добавлено к первичным выбросам, инвентарные значения для бензиновых автомобилей были бы намного превышены: выбросы от новых бензиновых автомобилей (как в ЕС, так и в США) производят до 6,5 раз больше SOA, чем POA, после 5–10 часов эксплуатации. атмосферное старение ² .Между тем, новые дизельные автомобили не производили обнаруживаемого SOA, в отличие от старых дизелей, для которых производство SOA примерно равно выделенному POA ³ . Отсутствие наблюдаемого SOA в дизелях DPF объясняется химическим составом выбросов THC; в то время как выбросы от дизелей без DPF химически напоминают пары дизельного топлива ²¹ , выхлоп дизельных двигателей с DPF содержит большую долю (> 70%) короткоцепочечных кислородсодержащих соединений, в основном формальдегида и ацетальдегида, которые являются гораздо менее эффективными прекурсорами SOA чем ароматические вещества, содержащиеся в выбросах бензина (рис.3в). Эти результаты ставят под сомнение существующую парадигму, согласно которой автомобили с дизельным двигателем связаны, как правило, с гораздо более высокими уровнями выбросов ТЧ ⁸ , что отражает эффективность недавних средств дополнительной обработки дизельного топлива, соответствующих стандарту Евро 5–6, таких как сажевые фильтры в сочетании с катализаторами окисления дизельного топлива. Кроме того, в то время как Gordon et al . ³ сообщает о первичных выбросах ТЧ (г кг ^-1 топлива) во время регенерации DPF (сжигание накопленных ТЧ), аналогично тем, которые происходят при обычном вождении автомобиля без DPF, регенерация DPF активируется нечасто (каждые несколько сотен км ), длится около одной минуты и, скорее всего, произойдет с высокой скоростью (более вероятно, за пределами густонаселенных районов).Таким образом, чистый результат регенерации вряд ли значительно снизит эффективность DPF. Все коэффициенты выбросов и коэффициенты производства SOA для различных испытаний (в том числе в г / км ⁻¹ ) см. В таблицах SI S6–7.

Рис. 1

Схема (не в масштабе) экспериментальной установки. Испытательный автомобиль и камера для смога работали внутри испытательной камеры с контролируемой температурой с приборами снаружи. Во время испытаний приборы работали на выхлопной трубе и от пробоотборника постоянного объема (CVS), в то время как небольшая часть выбросов отбиралась в камеру для смога через нагретый эжекторный разбавитель (общий коэффициент разбавления ~ 150).Оборудование выхлопной трубы включало инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FTIR), недисперсионный инфракрасный датчик (NDIR), пламенно-ионизационный детектор (FID) и хемилюминесцентный детектор (CLD). В CVS были инструменты NDIR, CLD и FID, а также подогреваемый пробоотборник с гравиметрическим фильтром. После тестирования первичные выбросы были исследованы, а затем выдержаны в камере для смога под УФ-светом. Газофазными приборами были времяпролетный масс-спектрометр реакции переноса протона (PTR-ToF-MS), FID, резонаторный кольцевой спектрометр, детекторы оксида азота (NO _X ), монитор озона (O ₃ ). и датчики относительной влажности и температуры (RH / T).Аэрозольные приборы представляли собой времяпролетный масс-спектрометр аэрозолей высокого разрешения (HR-ToF-AMS), сканирующий измеритель подвижности частиц (SMPS) и эталометр. В таблице S2 подробно перечислены все камерные инструменты, а в таблице Platt и др. . ⁴ дает более полное описание этой установки.

Рис. 2

Выбросы углерода / образование вторичных органических аэрозолей от современных легковых автомобилей с дизельным и бензиновым двигателем. ( a ) Коэффициенты выбросов аэрозолей (г кг ^-1 топлива), измеренные в этом исследовании.SOA находится при воздействии ОН = 10 ⁷ мол. см ⁻³ ч. Дизельные автомобили не производили измеримого OA, поэтому приводится гравиметрический PM. Для сравнения, среднее и стандартное отклонение коэффициентов выбросов ТЧ от дизелей средней мощности без DPF из Gordon и др. . 2013 ref. 3. ( b ) Среднее соотношение коэффициентов выбросов дизельного топлива / бензина для OA, BC, PM, метана (CH ₄ ), общего количества углеводородов (THC), ароматических углеводородов (Ar. HC), оксидов азота (NO _X ) и окись углерода (CO) при 22 ° C и -7 ° C.Значения Euro 5 получены с использованием NEDC, в то время как автомобили с технологией LEV2 и DPF для США используют унифицированный ездовой цикл США, UC ^{3, 21} . Хотя истинное соотношение не может быть рассчитано для OC и BC, максимальное значение, основанное на пределах обнаружения, может быть выделено красными звездочками (*). В отличие от CO и особенно NO _X , выбросы ТЧ и углеводородов от бензиновых автомобилей выше, чем от дизельных автомобилей. ( c ) Средний состав выхлопных газов, нормированный по ТГК (температура в скобках), в дымовой камере с нехарактерными выбросами серым цветом.Самая большая часть бензина THC состоит из метилбензолов, присутствующих в топливе, тогда как остальная часть, вероятно, состоит из уцелевших линейных / разветвленных, насыщенных / ненасыщенных углеводородов. Между тем, выбросы дизельного топлива в основном состоят из продуктов пиролиза, включая небольшие карбонилы (формальдегид, ацетальдегид) и карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная), которые не являются эффективными прекурсорами SOA. Вспомогательный материал, относящийся к рис. 2, доступен в таблицах SI S3–7, SI.

Рис. 3

Выходы вторичных органических аэрозолей от выбросов бензиновых автомобилей, соответствующих стандарту Евро 5.Смоделированные выходы вторичных органических аэрозолей (SOA) в зависимости от концентрации взвешенных органических аэрозолей (C _OA ) от трех бензиновых автомобилей стандарта Евро 5 при 22 и −7 ° C (оранжевый и синий, соответственно). Планки погрешностей представляют собой одно стандартное отклонение. Также показаны: выходы SOA из легких ароматических углеводородов (выход _Ar ) и паров дизельного топлива и бензина (выход паров дизельного топлива , выход паров бензина ), данные Jathar и др. . ³⁸ . Сравнение ясно показывает, что выход SOA из выбросов бензина выше, чем выход, основанный на содержании ароматических веществ в топливе или ожидаемый из паров бензина, что позволяет предположить наличие неидентифицированных прекурсоров SOA в выхлопных газах.Между тем, выбросы дизельного сажевого фильтра не вызывают какого-либо измеримого SOA, в отличие от окисления паров дизельного топлива. Взятые вместе, оба этих наблюдения показывают, что выход SOA из выбросов бензина и дизельного топлива нельзя предсказать на основе выхода паров топлива. Обратите внимание, что выходы SOA для бензиновых автомобилей не корректируются с учетом потерь на стенках из паровой фазы (см. Методы) для целей взаимного сравнения с предыдущими исследованиями.

Рисунок 3 показывает, что выходы SOA (ΔSOA / ΔTHC) для бензиновых легковых автомобилей выше при -7 по сравнению с 22 ° C и превышают выходы как для сырого бензина, так и для чистых однокольцевых ароматических углеводородов.Эти урожаи были определены с использованием новой методологии, как описано в SI. Мы также оценили эффективную энтальпию испарения (включая эффект неидеального перемешивания) в 19 кДж / моль ^-1 и изменение выхода на 2 ± 0,4% K ^-1 . Выходы SOA в зависимости от температуры и концентраций взвешенных OA см. На SI Рис. S6. Поскольку бензиновые автомобили производили SOA, а дизели с сажевым фильтром — нет, ожидается, что легковые автомобили с бензиновым двигателем будут преобладать в городских транспортных средствах SOA ^{11, 22,23,24} .Однако не все исследования согласны с этим, например Gentner et al . ²⁵ предполагают, что автомобили с дизельным двигателем производят больше SOA, поскольку 1) большая часть THC на шоссе поступает от дизелей и 2) THC в выхлопных газах аналогичен испаренному топливу, для которого выход SOA в дизельном топливе выше (рис. 3). Одно из объяснений этого может заключаться в том, что предположение 1 неверно для более новых автомобилей, поскольку состав ТГК из новых дизелей включает большую долю низкомолекулярных карбонилов, которых нет в неочищенном дизельном топливе (рис.2). Другое объяснение может заключаться в том, что измерения на обочине дороги не фиксируют большие выбросы THC, связанные с холодным запуском бензина, которые, вероятно, происходят до достижения основных автомагистралей (рис.4). Наши результаты показывают, что выбросы от транспортных средств чувствительны к месту отбора проб, возрасту парка и температуре окружающей среды, а это означает, что региональные исследования, представляющие совокупность выбросов, вероятно, дадут более точные оценки относительной важности дизельного топлива по сравнению с бензином для SOA окружающей среды, чем придорожные исследования в одно место.

Рис. 4

Концентрации общего количества углеводородов в выхлопных газах (THC) с временным разрешением для бензиновых автомобилей стандарта Евро 5 (количество автомобилей, n = 11) и дизельных (n = 6) легковых автомобилей. ( a ) Медиана разрешенных во времени концентраций ТГК в выхлопных газах дизельных и бензиновых легковых автомобилей во время ездового цикла NEDC при -7 и 22 ° C (целевая скорость, заштрихованная область) ( b ) Соотношение распределений чьи медианы указаны в A и показаны как функция плотности вероятности (PDF, цветовая шкала) для случая 22 ° C.Хотя соотношение THC в выхлопных газах дизельного топлива и бензина широко распределено (> 10) и варьируется, особенно во время начальных операций на более высоких скоростях, разница все же статистически значима. Серая линия показывает интегрированное по времени медианное значение распределения (то есть от начала испытания до обозначенного времени, меньшее, чем разрешенное по времени отношение для большей части цикла, из-за высоких абсолютных концентраций и низкого содержания THC бензин: дизельное топливо во время холода. start, и ниже единицы, что указывает на то, что общие выбросы THC в выхлопных газах выше).Обратите внимание на логарифмическую шкалу на обеих панелях. В то время как выбросы THC от дизельных автомобилей на порядок выше, чем выбросы бензина в течение почти всего периода вождения, выбросы бензина на два порядка выше, когда катализатор холодный. Из-за эффекта холодного пуска суммарные выбросы бензиновых автомобилей превышают выбросы дизельного топлива даже после поездки на несколько километров (~ 14 км). Этот эффект более выражен при -7 ° C (SI Рис. S3).

Мы также показываем, что SOA для бензиновых транспортных средств может включать большую, иногда доминирующую часть SOA транспортных средств, моделируя SOA окружающей среды из бензиновых и старых дизельных автомобилей в L.A. области (рис. 5a, см. Также материалы SI) и сравнивая результат с наблюдаемым SOA, связанным с ископаемым топливом ( f _SOA ) ^{24, 26, 27} . Мы используем толуол в качестве индикатора для выбросов бензиновых автомобилей и выходов из наших экспериментов со смоговой камерой, начиная с Borbon и др. . ²⁸ демонстрируют, что транспорт является преобладающим источником толуола в Лос-Анджелесе, исходя из соотношения толуола к CO, в то время как наши собственные эксперименты показывают минимальные выбросы толуола из дизельного топлива.Кроме того, Бейкер и др. . ^{6, 29} показывают, что во время кампании CALNEX и с использованием данных инвентаризации выбросов на точечные источники, не являющиеся транспортными средствами, приходится 12% и 6% бензол + толуол + ксилолы (BTEX) в Бейкерсфилде и Пасадене, соответственно.

Рис. 5

Оценки доли дизельных и бензиновых легковых автомобилей в атмосферных городских твердых частицах и углеродистых аэрозолях. ( a ) Вклад бензина (синий, заштрихованный) и дизельных автомобилей (розовый, заштрихованный) в ископаемом SOA (зеленый, заштрихованный) в L.A. в бассейне, включая измерения воздействия OH в окружающей среде, выходы SOA камеры для транспортных средств LEV1 / LEV2 и концентрации индикаторов в окружающей среде (методологию см. В SI). Максимумы-минимумы для полной автомобильной SOA показаны черными пунктирными линиями. Синие маркеры показывают приблизительную доходность по 5 евро для сравнения. Неопределенности в воздействии OH не учитываются, что, возможно, объясняет временной сдвиг между модельными и наблюдаемыми пиковыми концентрациями. Для измеренного SOA ископаемых, диапазон определяется путем распространения наилучшей оценки ошибок в определении SOA из Hayes и др. . ²⁶ и те, которые связаны с определением фракции ископаемых SOA на основе измерений ¹⁴ C в Zotter и др. . ²⁷ . ( b ) Черный углерод (BC), углеводородоподобный органический аэрозоль (HOA) и связанный с ископаемым топливом (f) SOA и национальная доля дизельных дорожных транспортных средств (всех типов) в соответствии с моделью GAINS ³⁹ . Состав ископаемого углеродсодержащего вещества в Европе и США явно различается, с преобладанием ЧУ из выбросов дизельного топлива в Европе и ископаемого SOA из выбросов бензина в США, что согласуется с восходящими расчетами.( c ) Доля дизельных легковых автомобилей в основных автомобильных ТЧ (бензин + дизельное топливо) в зависимости от общего расхода топлива легковых автомобилей и доли дизельных сажевых фильтров при 22 ° C. Пунктирными линиями показано влияние фракции сажевого фильтра на долю дизельных транспортных средств в выбросах ТЧ при любой данной фракции расхода топлива. Прогноз для ЕС показан с данными о доле дизельного топлива Euro 5 из модели TREMOVE ³⁰ . Для текущего парка первичных ТЧ из бензиновых автомобилей будет больше, чем из дизельного топлива, только если 97% дизелей оснащены сажевым фильтром.SOA будет демонстрировать аналогичную, но менее выраженную тенденцию. Дополнительные данные показаны в SI Рис. S5 и SI в Таблице S11.

Смоделированный SOA с погрешностями соответствует измеренным f _SOA при условии выхода из LEV1 / LEV2 / Euro 5, в то время как только выбросы бензина могут объяснить до 82% наблюдаемых f _SOA . Между тем, расчетный вклад дизельного топлива значительно ниже. Хотя мы не достигаем закрытия с помощью данных окружающей среды, важная информация — это разделение между и . _SOA для автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем, показывающий, что бензин составляет большую долю.Этот вывод согласуется с данными наблюдений за аэрозолями, связанными с ископаемым топливом, в европейских городах и США (рис. 5b). POA и BC представляют собой самую большую долю углеродсодержащих ТЧ в Европе, что соответствует более высокой доле дизельных автомобилей. В этих местах: f _SOA , вероятно, в основном связан с выбросами дизельного топлива без DPF, если предположить, что он приблизительно равен выбросам дизельного топлива POA ¹² . В США, где автомобили работают почти исключительно на бензине, SOA является преобладающей долей углеродсодержащих ТЧ, как и следовало ожидать из восходящих оценок на рис.5а. Таким образом, в сочетании лабораторные выходы SOA и измерения в окружающей среде предполагают, что большая и, вероятно, все более доминирующая доля углеродсодержащих аэрозолей приходится на бензиновые легковые автомобили в США, в то время как в Европе старые дизельные двигатели без сажевого фильтра все еще доминируют в углеродсодержащих аэрозолях.

Мы подчеркиваем, что, поскольку выбросы ТЧ намного выше от дизельных автомобилей без сажевого фильтра, выбросы углерода от дизельных легковых автомобилей в течение некоторого времени будут оставаться значительными. На рисунке 5c показана оценка воздействия постепенного введения сажевых фильтров на долю первичных автомобильных ТЧ из дизельного топлива ³⁰ .Прогноз для ЕС, показанный синим цветом, предполагает первоначальное увеличение доли первичных ТЧ из дизельных транспортных средств с последующим снижением по мере широкого распространения сажевых фильтров. Принятие электромобилей не меняет выводов, поскольку они не влияют на относительную долю бензиновых или дизельных легковых автомобилей. Результаты показывают, что при наличии только 3% автомобилей с дизельным двигателем без сажевого фильтра дизельные автомобили по-прежнему будут преобладать в выбросах первичного углерода от автомобилей в ЕС в теплых условиях. Между тем, зимой бензин может уже в настоящее время преобладать над углеродосодержащими ТЧ легковых автомобилей.

Повышенное образование углеродсодержащих аэрозолей современными бензиновыми автомобилями наблюдалось при испытаниях транспортных средств, зарегистрированных в США, а также в этой работе на транспортных средствах Европы. Во всех наших тестах современные бензиновые автомобили производили больше углеродсодержащего аэрозоля, чем современные дизели с сажевым фильтром. Это было верно при рассмотрении только первичных твердых частиц, но разница больше, если учесть дополнительное производство SOA из бензинов, и даже больше, если учесть влияние низких температур на выбросы.Мы также показываем, что эти измерения согласуются с наблюдениями в окружающей среде высоких фракций ископаемого SOA в районах с высокой долей бензиновых автомобилей. Наши результаты показывают, что по мере модернизации автопарка за счет увеличения доли дизельных сажевых фильтров относительный вклад бензиновых легковых автомобилей в углеродсодержащие аэрозоли будет увеличиваться. Обратите внимание, что хотя мы делаем эти выводы из ездовых циклов, предназначенных для представления реального вождения, и из данных об окружающей среде, отражающих совокупность всех выбросов, возможны исключения.Важно отметить, что количество углеродсодержащего аэрозоля в любом регионе от той или иной технологии двигателей будет зависеть от количества транспортных средств с каждым типом двигателей в эксплуатации и возраста транспортных средств (т. Е. Количества старых, не использующих сажевого фильтра сажевых фильтров). по сравнению с современными дизелями с сажевым фильтром), что может зависеть от региона. Конкретные случаи, когда легковые автомобили с дизельным двигателем могут выделять больше углеродсодержащего аэрозоля, чем бензин, могут включать очень длительные поездки (относительная важность холодного запуска ниже), условия эксплуатации здесь не исследованы e.грамм. высокая скорость (> 120 км / ч ⁻¹ ) или экстремальные температуры, а также автомобили с нестандартными значениями (обратите внимание на очень большие диапазоны выбросов, например, на рис. 4). Тем не менее, поскольку выбросы NO _X обычно выше у дизельных автомобилей, существует выбор между новыми легковыми автомобилями, которые обычно выбрасывают меньше PM и производят меньше SOA (дизельное топливо), или новыми легковыми автомобилями, которые выделяют меньше NO _X (бензин ).

Исследование дизельных двигателей как атмосферного источника изоциановой кислоты в городских районах

Исследовательская статья 26 июл 2017

Исследовательская статья | 26 июл 2017

Шантану Х.Джатар ¹ , Кристофер Хеппдинг ¹ , Майкл Ф. Линк ² , Дельфин К. Фармер ² , Али Ахерати ¹ , Майкл Дж. Климан ³ , Джуст А. де Гоу ^4,5 , Патрик Р. Верес ^4,5 и Джеймс М. Робертс ⁴ Shantanu H. Jathar et al. Шантану Х. Джатар ¹ , Кристофер Хеппдинг ¹ , Майкл Ф. Линк ² , Дельфин К. Фармер ² , Али Ахерати ¹ , Майкл Дж.Климан ³ , Йост А. де Гоу ^4,5 , Патрик Р. Верес ^4,5 и Джеймс М. Робертс ⁴

• ¹ Кафедра машиностроения, Университет штата Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
• ² Химический факультет, Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
• ³ Департамент гражданского и Экологическая инженерия, Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния 95616, США
• ⁴ NOAA Earth System Research Laboratory, Chemical Sciences Division, Boulder, CO 80305, USA
• ⁵ Кооперативный институт исследований в области наук об окружающей среде, Университет Колорадо, Боулдер, CO 80305, США

• ¹ Кафедра машиностроения, Университет штата Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
• ² Химический факультет, Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо 80523, США
• ³ Департамент гражданского и Экологическая инженерия, Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния 95616, США
• ⁴ NOAA Earth System Research Laboratory, Chemical Sciences Division, Boulder, CO 80305, USA
• ⁵ Кооперативный институт исследований в области наук об окружающей среде, Университет Колорадо, Боулдер, Колорадо 80305, США

Корреспонденция : Шантану Х.Джатар ([email protected])

Скрыть данные об авторе Получено: 20 января 2017 г. — Начало обсуждения: 22 февраля 2017 г. — Исправлено: 18 мая 2017 г. — Принято: 19 мая 2017 г. — Опубликовано: 26 июля 2017 г.

Изоциановая кислота (HNCO), кислый газ, содержащийся в табачном дыме, городской среде и регионах, затронутых сжиганием биомассы, связана с неблагоприятными последствиями для здоровья. Известно, что бензиновые и дизельные двигатели и сжигание биомассы выделяют HNCO, и предполагается, что они выделяют прекурсоры, такие как амиды, которые могут фотохимически реагировать с образованием HNCO в атмосфере.Все чаще дизельные двигатели в развитых странах, таких как США, должны использовать системы избирательного каталитического восстановления (SCR) для снижения выбросов оксидов азота из выхлопных труб. Известно, что химия СКВ производит HNCO в качестве промежуточного продукта, а системы СКВ считаются атмосферным источником HNCO. В этой работе мы измеряем выбросы HNCO от дизельного двигателя, оборудованного системой SCR, и, в сочетании с более ранними данными, используем трехмерную модель переноса химических веществ (CTM) для моделирования концентраций в окружающей среде и вкладов источников / путей в HNCO в городских условиях. среда.Испытания двигателя проводились при трех различных нагрузках двигателя, использовании двух разных видов топлива и в нескольких рабочих точках. HNCO измеряли с помощью масс-спектрометра с химической ионизацией ацетата. Было обнаружено, что дизельный двигатель выбрасывает первичный HNCO (3–90 мгкг топлива ^-1 ), но мы не нашли никаких доказательств того, что система SCR или другие устройства дополнительной обработки (например, катализатор окисления и фильтр твердых частиц) производили или увеличивали выбросы HNCO. . Прогнозы CTM хорошо сравнивались с единственными доступными наборами данных наблюдений для HNCO в городских районах, но недооценивали вклад вторичных процессов.Сравнение показало, что дизельные двигатели были крупнейшим источником HNCO в городских районах. CTM также предсказал, что среднесуточные концентрации HNCO достигают максимума ∼110pptv, но на порядок ниже уровня 1ppbv, который может быть связан с физиологическими эффектами у людей. Вклад прекурсоров из других источников сжигания (сжигание бензина и биомассы) и зимние условия могут повысить концентрацию HNCO, но это необходимо изучить в будущей работе.

Дизельные выбросы, воздействие на здоровье и окружающую среду

Выхлоп дизеля представляет собой сложную смесь газов и мелких частиц. К основным загрязняющим веществам, выбрасываемым дизельными двигателями, относятся:

Медицинские исследования показывают, что воздействие выхлопных газов дизельного топлива в первую очередь влияет на дыхательную систему и ухудшает астму, аллергию, бронхит и функцию легких. Есть некоторые свидетельства того, что воздействие выхлопных газов дизельных двигателей может увеличить риск сердечных заболеваний, преждевременной смерти и рака легких.

Твердые частицы (ТЧ)
Твердые частицы — это твердые или жидкие частицы. Некоторые частицы достаточно большие или темные, чтобы их можно было увидеть как сажу или дым, но большинство из них представляют собой мелкие твердые частицы. Мелкие твердые частицы состоят из очень мелких объектов, находящихся в воздухе, включая пыль, грязь, сажу, дым и капли жидкости. Девяносто процентов твердых частиц дизельного топлива — это мелкие частицы, которые чаще называются PM2,5 (менее 2,5 микрон в диаметре).

Твердые частицы могут проникать глубоко в легкие, где они могут усугубить астму, хронический бронхит, эмфизему легких и другие заболевания легких.Наша дыхательная система отфильтровывает более крупные частицы, но более мелкие частицы попадают в легкие, а самые маленькие настолько крошечные, что проходят через легкие в кровоток. Частицы могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем, например:

• Кашель и затрудненное или болезненное дыхание

• Обострение астмы, бронхита, эмфиземы

• Снижение функции легких

• Ослабление сердца, инфаркты

• Преждевременная смерть

Окись углерода (CO)
Окись углерода — это ядовитый газ без цвета и запаха, образующийся при неполном сгорании твердого, жидкого и газообразного топлива.Основным источником окиси углерода в нашем воздухе являются выбросы транспортных средств.

Оксиды азота (NOx)
Оксиды азота или NOx — это общий термин для группы высокореактивных газов, каждый из которых содержит азот и кислород в различных количествах. Многие оксиды азота не имеют цвета и запаха. Однако один из распространенных загрязнителей, диоксид азота (NO2), вместе с частицами в воздухе часто можно увидеть как красновато-коричневый слой над многими городскими районами. Оксиды азота образуются при сжигании топлива при высоких температурах, например, в процессе сгорания.Основными искусственными источниками NOx являются автомобили, электроэнергетика и другие промышленные, коммерческие и бытовые источники, сжигающие топливо. NOx также может образовываться естественным путем.

Углеводороды (HC)
Углеводороды — это химические соединения, содержащие водород и углерод. Большинство автомобилей и двигателей работают на углеводородном топливе, таком как бензин и дизельное топливо. Загрязнение углеводородами происходит, когда несгоревшее или частично сгоревшее топливо выбрасывается из двигателя в качестве выхлопных газов, а также когда топливо испаряется непосредственно в атмосферу.Углеводороды включают множество токсичных соединений, вызывающих рак и другие неблагоприятные последствия для здоровья. Углеводороды также реагируют с оксидами азота в присутствии солнечного света с образованием озона. Углеводороды, которые могут принимать форму газов, крошечных частиц или капель, образуются в результате множества промышленных и природных процессов. В типичных городских районах очень значительная доля приходится на автомобили, автобусы, грузовики и внедорожные мобильные источники, такие как строительные машины и лодки.

Летучие органические соединения (ЛОС)
Летучие органические соединения выбрасываются из различных источников, включая автомобили, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы, фабрики, потребительские и коммерческие товары и другие промышленные источники.Летучие органические соединения также выбрасываются из естественных источников, таких как растительность. Углеводороды (УВ) представляют собой большое подмножество ЛОС, и для снижения уровней ЛОС из мобильных источников существуют максимальные пределы выбросов углеводородов, а также твердых частиц.

Парниковые газы
Некоторые парниковые газы образуются в атмосфере естественным образом, а другие возникают в результате деятельности человека. Встречающиеся в природе парниковые газы включают двуокись углерода, метан, закись азота, озон и водяной пар.Определенная деятельность человека увеличивает уровни большинства этих газов, встречающихся в природе:

• Двуокись углерода (CO ₂ )
  Двуокись углерода выбрасывается в атмосферу при сжигании твердых отходов, ископаемого топлива (нефть, природный газ и уголь), древесины и изделий из древесины.

  
  

• Метан (CH ₄ )
  Метан выделяется при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти

  
  

• Закись азота (N ₂ O)
  Закись азота образуется в сельскохозяйственной и промышленной деятельности, а также при сжигании твердых отходов и ископаемого топлива.

Двуокись углерода (CO ₂ )
Двуокись углерода попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива (нефть, природный газ и уголь), твердых отходов, деревьев и изделий из древесины, а также в результате производственных процессов. CO2 от сжигания ископаемого топлива является причиной почти всех выбросов парниковых газов из мобильных источников, включая как дорожные источники, так и внедорожное оборудование, такое как сельскохозяйственная и строительная техника. Углекислый газ удаляется из атмосферы при поглощении растениями в рамках биологического цикла углерода.

Озон
Приземный озон, основной ингредиент смога, образуется в результате сложных химических реакций летучих органических соединений (ЛОС) и NOx в присутствии тепла и солнечного света. Озон легко образуется в нижних слоях атмосферы, обычно в жаркую летнюю погоду.

Горячая линия для курящих автомобилей
1-866-677-2833
Сообщить о курении автомобиля через Интернет

Дизельное топливо и окружающая среда

Дизельные двигатели становятся чище

Дизельное топливо (очищенное из сырой нефти) при сжигании вызывает множество вредных выбросов, а транспортные средства, работающие на дизельном топливе, являются основными источниками вредных загрязнителей, таких как приземный озон и твердые частицы.Для решения этой проблемы Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило стандарты содержания серы в дизельном топливе и выбросов от новых дизельных двигателей.

Грузовой автомобиль с дизельным двигателем

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Топливные стандарты

EPA требуют значительного снижения содержания серы в дизельном топливе. Чтобы соответствовать стандартам EPA, нефтяная промышленность производит дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), более экологически чистое дизельное топливо, содержащее максимум 15 частей на миллион (ppm) серы.Большая часть дизельного топлива, которое сейчас продается в Соединенных Штатах для использования в транспортных средствах, — это топливо ULSD.

EPA также установило стандарты выбросов для дорожных транспортных средств с дизельным двигателем для модельного года 2007 и позже. Эти двигатели предназначены для работы только с топливом ULSD. Использование топлива ULSD и передовых систем контроля выбросов выхлопных газов может снизить выбросы твердых частиц автомобилями до 90% и выбросы соединений азота (NOx) на 25-50%. Топливо ULSD также помогает снизить выбросы в старых двигателях.

Даже с учетом этих достижений использование дизельного топлива по-прежнему способствует загрязнению воздуха в Соединенных Штатах, поскольку более новым и более чистым автомобилям с дизельным двигателем потребуется много времени, чтобы заменить старые автомобили с дизельным двигателем.

Выбросы углекислого газа

По оценке Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году потребление дизельного (дистиллятного) топлива в транспортном секторе США привело к выбросу 456 миллионов метрических тонн двуокиси углерода (CO2), парникового газа.Эта сумма равнялась примерно 24% от общих выбросов CO2 в транспортном секторе США и почти 9% от общих выбросов CO2 в США, связанных с энергетикой, в 2019 году.

Последнее обновление: 2 декабря 2020 г.

Система рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя с большей компенсацией атмосферного давления при низкой нагрузке двигателя (Патент)

Кавагое, М., и Хишинума, О. Система рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя с большей компенсацией атмосферного давления при низкой нагрузке двигателя .США: Н. П., 1986. Интернет.

Кавагое, М., & Хишинума, О. Система рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя с большей компенсацией атмосферного давления при низкой нагрузке на двигатель . Соединенные Штаты.

Кавагое, М., Хисинума, О.Вт. «Система рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя с большей компенсацией атмосферного давления при низкой нагрузке на двигатель». Соединенные Штаты.

@article {osti_5431175,
title = {Система рециркуляции выхлопных газов дизельного двигателя с большей компенсацией атмосферного давления при низкой нагрузке на двигатель},
author = {Кавагое, М. и Хисинума, О},
abstractNote = {Система рециркуляции выхлопных газов описана для дизельного двигателя транспортного средства, использующего систему впуска воздуха и выхлопную систему, включая: (a) канал рециркуляции выхлопных газов, расположенный ниже по потоку, который соединен с выхлопной системой и выше по потоку. конец которого соединен с системой впуска воздуха, чтобы рециркулировать выхлопные газы из системы выпуска в систему впуска воздуха; (b) регулирующий клапан рециркуляции выхлопных газов, содержащий камеру давления, которая регулирует гидравлическое сопротивление канала рециркуляции выхлопных газов в соответствии с величиной, на которую давление в камере давления ниже, чем окружающее атмосферное давление, чтобы регулировать величину потока. рециркуляции выхлопных газов из выхлопной системы в воздухозаборную систему; (c) средства для подачи низкого давления; (d) клапан регулирования абсолютного давления, содержащий входной порт и выходной порт, который получает подачу низкого давления от средств для обеспечения низкого давления на входном отверстии и который обеспечивает подачу давления в выходном отверстии абсолютного давления. клапан давления, который в основном фиксируется; и (e) клапан регулирования вакуума, содержащий камеру регулирования давления, принимает подачу давления от выходного отверстия клапана регулирования абсолютного давления.},
doi = {},
url = {https://www.osti.gov/biblio/5431175}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1986},
месяц = ​​{7}
}

Выбросы NOx дизельными двигателями

Двумя наиболее значительными загрязнителями, производимыми людьми (антропогенными), являются выбросы NOx и твердые частицы.

В. Что означает термин NOx?
A. Относится к оксидам азота. Пуристы сказали бы, что это относится только к оксиду азота (NO) и диоксиду азота (NO ₂ ), но большинство также включает в это описание закись азота (N ₂ O). Есть и другие варианты, но их концентрация в атмосфере слишком мала.

В. Почему образуются газы NOx?
A. Существует три основных причины выбросов NOx: —

• Высокотемпературное сгорание топлива при достаточно высокой температуре (выше примерно 1300 ° C / 2370 ° F) для окисления части азота в воздухе до газов NOx.Это включает сжигание водорода, так как он горит при очень высокой температуре. Комментарии к дизельным двигателям приведены ниже.
• Сжигание растительного материала выделяет оксиды азота, так как все растения содержат азот.
• Химические и промышленные процессы, в которых используется азотная кислота, нитраты или нитриты, будут выделять газы NOx.

В. В чем разница в сгорании между дизельным двигателем и бензиновым / бензиновым двигателем?
А. В бензиновом / бензиновом двигателе смесь топлива и воздуха впрыскивается в камеру.Он сжимается, а затем воспламеняется свечой зажигания.
В дизельном двигателе воздух впрыскивается в цилиндр и сжимается примерно вдвое сильнее, чем в бензиновом / бензиновом двигателе. Это сжатие генерирует тепло, так что дизельное топливо самопроизвольно сгорает при впрыске.

В. Почему дизельные двигатели производят больше NOx, чем бензиновые?
A. Дизельные двигатели работают при более высоких температуре и давлении, чем бензиновые двигатели. Эти условия способствуют образованию газов NOx.Количество зависит от объема и продолжительности самой горячей части пламени.

В. Почему автомобили с дизельным двигателем более экономичны, чем автомобили с бензиновым / бензиновым двигателем?
A. Дизельное топливо производит больше энергии для данного объема (дизельное топливо имеет более низкую теплотворную способность, но более высокую плотность, чем бензин / бензин). Кроме того, более высокая температура сгорания в дизельном двигателе делает его более эффективным. Тепловые двигатели могут производить более полезную работу, если они работают при более высоких температурах.

Q.Как снизить выбросы NOx от дизельных двигателей?
A. Путем снижения температуры сгорания, обычно за счет рециркуляции выхлопных газов (EGR). Часть выхлопных газов охлаждается и впрыскивается обратно в камеру сгорания. В выхлопных газах меньше кислорода, потому что некоторое количество кислорода было израсходовано при предыдущем сгорании, поэтому не так много кислорода для подпитки пламени. Выхлопной газ также имеет более высокую теплоемкость, чем воздух, поэтому для его нагрева требуется больше времени.

В. Есть ли другие последствия использования системы рециркуляции отработавших газов?
А.Да, есть обратная сторона. По мере того, как температура сгорания падает, снижается мощность и экономия топлива.

В. Как удалить NOx из выхлопных газов?
A. Существуют различные методы, в зависимости от области применения, хотя большие усилия прилагаются к разработке горелок, которые в первую очередь сокращают выбросы NOx.

• Селективное каталитическое восстановление (SCR) — наиболее распространенный метод для выхлопных газов дизельных транспортных средств, но он дорогостоящий, поэтому не используется в небольших дешевых транспортных средствах.Существуют различные патентованные смеси аммиака и мочевины, которые можно впрыскивать в выхлопной поток. Они реагируют с газами NOx через катализатор, который превращает их в безвредные азот и воду.
• Селективное некаталитическое восстановление (SNCR) — происходит в воздуховоде с температурой около 1000 ° C (1800 ° F). Впрыскивается мочевина или аммиак, и газы NOx восстанавливаются до азота без необходимости использования катализатора.
• В промышленных масштабах выхлопные газы можно очищать химическими веществами , такими как гидроксид натрия, пероксид водорода или смесь пероксида водорода и азотной кислоты.Эти химические вещества вступают в реакцию с газами NOx и удаляют их.

В. Почему вредны газы NOx?

A. Двигатели внутреннего сгорания могут производить все три оксида азота.

Закись азота (N ₂ O) , также известный как «веселящий газ».

• Это серьезный парниковый газ, который определяется как в 298 раз хуже, чем CO ₂ , из-за его радиационного эффекта и времени, необходимого для его расщепления.
• Используется как анестетик и обычно считается нетоксичным. Он действительно вступает в реакцию с витамином B12, что может быть проблемой для людей с дефицитом.
• Он распадается в стратосфере и катализирует распад озона. Озон в верхних слоях атмосферы жизненно важен для поглощения УФ-лучей; на поверхности земли это вредно.

Оксид азота (NO) .

• Легко окисляется в атмосфере до диоксида азота.
• Нетоксичен в небольших количествах, фактически он играет жизненно важную роль в качестве регулятора в организме человека.

Двуокись азота (NO ₂ ) .

• Основной загрязнитель и компонент смога. Его коричневые пары могут быть знакомы по школьным химическим экспериментам.
• Он реагирует с водой с образованием азотной кислоты, поэтому так раздражает глаза и дыхательные пути.

Q.Что такое выбросы SOx?
A. При сжигании топлива в двигателе вся сера превращается в газообразный диоксид серы (SO ₂ ). Он легко растворяется в воде с образованием кислоты, которая вызывает раздражение дыхательных путей при ее вдыхании. Это тоже сказывается на экологии. Нефть и газ в земле могут содержать большое количество серы, которую необходимо удалить на нефтеперерабатывающем заводе. В некоторых странах действуют слабые правила в отношении содержания серы в топливе, что приводит к высоким уровням загрязнения.

В. Что такое смог?
A. Туман или дымка, усиленные дымом или другими загрязнителями.

• Традиционный смог был вызван сжиганием угля, особенно угля с высоким содержанием серы.
• Фотохимический смог . Диоксид азота и другие летучие органические соединения (ЛОС), загрязняющие окружающую среду, объединяются в присутствии солнечного света с образованием озона и ряда других соединений. Они плохо влияют на дыхательную систему.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.