Атмосферный дизельный двигатель
Атмосферный дизельный двигатель — простой и надежный агрегат, хорошо зарекомендовавший себя на легковых автомобилях. Воздух в камеру сгорания поступает за счет разрежения, возникающего в цилиндрах при работе мотора.
Двигатель
История создания атмосферного дизельного двигателя
Первые двигатели с воспламенением от сжатия, фамилия изобретателя которых и дала название этому семейству силовых агрегатов, увидели свет в 1897 году. Воздух для образования топливно-воздушной смеси подавался традиционным компрессором в те времена, так же происходит и в современных «атмосферниках».
Устройство и принцип работы атмосферного дизельного двигателя
По конструкции атмосферный дизельный двигатель мало отличается от бензинового. Та же система цилиндр-поршень-шатун-коленвал, трансформирующая расширение сгорающей топливно-воздушной смеси (ТВС) в крутящий момент. Основное отличие дизеля – в принципе воспламенения ТВС. Если в бензиновых моторах топливо смешивается с воздухом до попадания в цилиндры и поджигается принудительно электрической искрой, то в дизелях топливо и воздух поступают в цилиндры раздельно. Фазу сжатия проходит только воздух, при уплотнении нагревающийся до 700-900 градусов. В точке максимального сжатия в цилиндр под большим давлением через специальные форсунки впрыскивается топливо. Из-за высокой температуры происходит его самовозгорание, после чего следует цикл процессов, идентичных для всех двигателей внутреннего сгорания – расширение и выхлоп.
Виды камер сгорания дизельных двигателей
Абсолютное большинство атмосферных дизельных моторов различаются только конструкцией камеры сгорания. В классических дизелях применена неразделенная камера сгорания — топливо подается в надпоршневое пространство. До последнего времени такой тип камеры сгорания применялся, в основном, на низкооборотных двигателях большого объема для грузовых машин, так как именно эти дизели отличаются высоким уровнем шума и вибрации. Однако в наше время, при появлении топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и стабилизации процесса сгорания топливно-воздушной смеси эти проблемы на автомобильных дизелях практически удалось изжить.
Самыми распространенными в легковых автомобилях сегодня стали дизели с раздельной камерой сгорания – вихрекамерные и форкамерные. В них впрыск топлива осуществляется не напрямую в цилиндр, а в соединенную с ним дополнительную камеру в головке блока цилиндров. Вихревая камера соединяется с цилиндром одним каналом с таким расчетом, чтобы при попадании в нее воздух интенсивно закручивался. Это улучшает процесс смесеобразования и самовоспламенения. Топливно-воздушная смесь в этом случае воспламеняется в два этапа – процесс начинается в вихревой камере и переходит в камеру сгорания. Таким образом давление в цилиндре нарастает более плавно, что дает снижение шумности и повышение максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели в настоящее время составляют около 90% силовых агрегатов этого типа на легковых авто и внедорожниках. Более сложными, и от того менее распространенными являются форкамерные дизели. Возгорание топливно-воздушной смеси происходит в специальной вставной форкамере, соединенной с цилиндром несколькими каналами малого сечения. Их форма и диаметр подбираются так, чтобы между цилиндром и форкамерой возникал перепад давления, увеличивающий скорость течения газов. Эта технология позволяет обеспечить большой ресурс, дополнительное снижение уровня шума и токсичности, а также максимально плавную динамику крутящего момента.
Атмосферный двигатель – специфика такого мотора и модернизация + видео » АвтоНоватор
Атмосферный двигатель: что значит это понятие и стоит ли применять его в модернизации своей машины? Ведь многие слышали о том, что оптимальный способ увеличить мощность автомобиля – это изменить конструкцию мотора, но тот ли это вариант? Давайте разберемся.
Что такое атмосферный двигатель и в чем его особенность работы?
Под атмосферным двигателем понимают самый первый мотор, созданный руками человека. Его название связывают с атмосферой, находящейся вокруг нас, она-то и участвует в сжигании двигательных смесей, которые появляются в результате непосредственного проникновения воздуха в поршень. На следующем этапе работы движка он смешивается с горючим (дизельное топливо или бензин). Из всего этого можно сделать вывод о том, что такой вид двигателя является наиболее простым по своему механическому устройству. Также важно отметить, что в современном производстве используется установка турбины на атмосферный двигатель, так как она обладает способностью делать смеси более сбалансированными.
У этого вида двигателей есть ряд особенностей, которые необходимо учитывать при его эксплуатации. Основной из них является необходимость правильного расчета питания, где нужно учитывать соотношение между горючими жидкостями и воздухом из атмосферы, причем делать это необходимо с учетом их оптимального типа. Если двигатели были произведены в соответствии со всеми нормами, то баланс смесей для атмосферных двигателей равен отношению одного к четырнадцати.
Стоит отметить, что этот показатель одинаков для всех двигателей внутреннего сгорания. Таким образом, при создании и эксплуатации такого вида устройства следует учитывать оптимальное соотношение всех вышеперечисленных элементов.
Чем грешит конструкция атмосферного двигателя?
Неудобство в использовании такого мотора возникает тогда, когда происходит осуществление оборотов различной степени интенсивности, это может спровоцировать резкое изменение способности затягивать атмосферный воздух, и требуемый баланс 1:14 пропадает. При небольших оборотах не будет поступать нужный объем воздуха. Ведь частота и вращательные движения деталей в цилиндрах не могут обеспечить появления нужного количества этого компонента в системе. Со временем эти сбои станут заметны водителю и приведут к ремонту двигателя.
Атмосферный мотор является одним из популярнейших устройств среди устанавливаемых в современные автомобили, даже несмотря на подверженность проблемам с насыщаемостью воздухом. Благо, инженеры свели эту проблему к минимуму. К тому же, такие моторы по показателям конструкции питания, пригодности к различным видам ремонтных работ, по уровню надежности и своей предсказуемости значительно превосходят все остальные типы.
Как увеличить мощность атмосферного двигателя и чем это обернется?
Если вас интересует, как увеличить мощность атмосферного двигателя, то мы приоткроем некоторые технологические решения заводов автопрома. Для увеличения этого показателя проводятся следующие действия:
- увеличивают объем цилиндра;
- заменяют кулачковый вал и клапан стандартного типа;
- используют патрубок;
- устанавливают усовершенствованные воздушные фильтры.
Время показало, что если правильно произвести процедуры по данным изменениям, то атмосферный дизельный двигатель сможет увеличить показатель своей мощности в среднем на 30%. Но, зачастую, бывают случаи, когда и этот достигнутый результат не устраивает, тогда рекомендуется провести установку механического нагнетателя (одного или нескольких), обладающего таким типом передачи, как турбо. В гаражах многие любители экспериментируют со своими автомобилями именно таким образом.
- Автор: Егор
- Распечатать
Оцените статью:
(1 голос, среднее: 5 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Выбросы частиц современным дизельным двигателем большой мощности в виде ядер льда в режиме иммерсионной заморозки: лабораторное исследование ископаемого и возобновляемого топлива Салливан Д.
, Харрисон А.Д., Куи З., Вергара-Темпрадо Дж., Каротенуто Ф., Холден М.А., Дэйли М.И., Кит Т.Ф., Сикора С.Н.Ф., Берк И.Т., Шим Дж. -У., Маккуэйд, Дж. Б., и Мюррей, Б. Дж.: Крупное событие, связанное с горением аэрозоля, оказало незначительное влияние на популяцию частиц, образующих ядра атмосферного льда, J. Geophys. рез.-атм., 125, e2020JD032938, https://doi.org/10.1029/2020JD032938, 2020.Альтхаузен, Д., Энгельманн, Р., Баарс, Х., Хиз, Б., Ансманн, А., Мюллер, Д., и Комппула , М.: Портативный рамановский лидар Polly XT для автоматизированного профилирования аэрозольного обратного рассеяния, поглощения и деполяризации, J. Atmos. Океан. Тех., 26, оф. 2366–2378, https://doi.org/10.1175/2009JTECHA1304.1, 2009.
Бендтсен, К. М., Грен, Л., Мальмборг, В. Б., Шукла, П. К., Тюнер, М., Эссиг, Ю. Дж., Крайс, А. М., Клаузен П. А., Бертинг Т., Лешнер К., Якобсен Н. Р., Вольф Х., Пейджелс Дж. и Фогель У. Б.: Характеристика частиц и токсичность у мышей C57BL/6 после закапывания пяти различных дизельных топлив.
Bond, T.C., Doherty, SJ, Fahey, D.W., Forster, P.M., Berntsen, T., DeAngelo, B.J., Flanner, M.G., Ghan, S., Kärcher, B. , Кох Д., Кинне С., Кондо Ю., Куинн П.К., Сарофирм М.С., Шульц М.Г., Шульц М., Венкатараман С., Чжан Х., Чжан С., Беллоуэн, Н., Гуттикунда С.К., Хопке П.К., Якобсон М.З., Кайзер Дж.В., Климонт З., Лохманн У., Шварц Дж.П., Шинделл Д., Сторлевмо Т., Уоррен С.Г. и Цендер, CS: Ограничивающая роль черного углерода в климатической системе: научная оценка, J. Geophys. Рез.-Атмос., 118, 5380–5552, https://doi.org/10.1002/jgrd.50171, 2013.
Буше О., Рэндалл Д., Артаксо П., Бретертон К., Фейнгольд Г., Форстер П., Керминен В.-М., Кондо Ю., Ляо Х., Ломанн У. ., Раш П., Сатиш С. К., Шервуд С., Стивенс Б. и Чжан X. Y.: Облака и аэрозоли, в: Изменение климата, 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата, под редакцией: Стокер, Т.
Ф., Цинь, Д., Платтнер, Г.-К., Тигнор, М., Аллен, С. К., Бошунг, Дж. ., Науэльс, А., Ся, Ю., Бекс, В., и Миджли, П.М., издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 571–657, ISBN 978-1-107-66182-0, 2013.Бове Х., Бонгертс Э., Слендерс Э., Бийненс Э. М., Саенен Н. Д., Гизеларс В., Эйкен П. В., Плюсквин М. , Roeffaers, M.B.J., Ameloot, M., и Nawrot, T.S.: Окружающие частицы черного углерода достигают эмбриональной стороны плаценты человека, Nat. Commun, 10, 1–7, https://doi.org/10.1038/s41467-019-11654-3, 2019.
Кавалли, Ф., Виана, М., Иттри, К. Э., Генберг, Дж., и Путо, Ж.-П.: На пути к стандартизированному термооптическому протоколу для измерения атмосферного органического и элементарного углерода: протокол EUSAAR, Atmos. Изм. Тех., 3, 79–89, https://doi.org/10.5194/amt-3-79-2010, 2010.
Чоу, К., Штетцер, О., Вайнгартнер, Э., Джураньи, З., Канджи, З.А., и Ломанн, У.: Свойства ядер льда во время выброса пыли в Сахаре в Юнгфрауйох в швейцарских Альпах, Atmos. хим. Phys., 11, 4725–4738, https://doi.org/10.5194/acp-11-4725-2011, 2011. Кирико Р., Херинга М. Ф., Вайнгартнер Э., Прево А. С. Х., Балтеншпергер У. и Ломанн У.: Влияние фотохимического старения на свойства образования кристаллов льда дизельных и дровяных частиц, Atmos. хим. Phys., 13, 761–772, https://doi.org/10.5194/acp-13-761-2013, 2013.
Козич, Дж., Мертес, С., Верхегген, Б., Чицо, Д. Дж., Галлавардин, С. Дж., Вальтер, С., Балтеншпергер, У., и Вайнгартнер, E.: Обогащение черным углеродом остатков атмосферных частиц льда, наблюдаемое в облаках смешанной фазы нижней тропосферы, J. Geophys. Res., 113, D15209, https://doi.org/10.1029/2007JD009266, 2008.
Davis, S.C., Williams, S.E., and Boundy, R.G.: Сборник данных по транспортной энергии, выпуск 36, ORNL/TM-2017/ 513, Ок-Ридж, Теннесси: подготовлено Национальной лабораторией Ок-Риджа для Министерства энергетики США, http://cta.ornl.gov/data/tedb36/Edition_36_Full_Doc.pdf (последний доступ: 14 октября 2021 г.), 2017 г.
DeMott, P.: Исследовательское исследование образования кристаллов льда аэрозолями сажи, J. Appl. Meteorol., 29, 1072–1079, 1990.
DeMott, P.J., Prenni, A.J., Liu, X., Kreidenweis, S.M., Petters M.D., Twohy, C.H., Richardson, M.S., Eidhammer, T., and Rogers, D.C. : Прогнозирование глобального распределения ядер льда в атмосфере и их воздействия на климат, P. Natl. акад. науч. USA, 107, 11217–11222, https://doi.org/10.1073/pnas.0910818107, 2010.
Després, V., Huffman, J., Burrows, S., Hoose, C., Safatov, A. , Буряк Г., Фрелих-Новойски Дж., Эльберт В., Андреэ М., Пёшль У. и Йенике Р.: Первичные биологические аэрозольные частицы в атмосфере: обзор, Tellus B, 64, 15598, https://doi.org/10.3402/tellusb.v64i0.15598, 2012.
ДеВитт, Х.Л., Хеллебуст, С., Темим-Руссель, Б., Равье, С., Поло, Л., Джейкоб, В., Буиссон, К., Чаррон, А., Андре, М., Паскье, А., Безомбес, Дж. Л., Джаффрезо, Дж. Л., Уортам, Х., и Маршан, Н.: Аэрозоль и газовая фаза вблизи шоссе измерения в среде с высоким содержанием дизельного топлива, атм. хим. Phys., 15, 4373–4387, https://doi.org/10.5194/acp-15-4373-2015, 2015.
Диль, К. и Митра, С.К.: Лабораторное исследование эффектов выхлопы керосиновых горелок о зарождении льда и скорости испарения льда кристаллы, Атмос. Окружающая, д. 32, 3145–3151, д. 1998.
Димитриадис А., Нациос И., Димаратос А., Катсаунис Д., Самарас З., Безергианни С. и Лехто К.: Оценка гидроочищенного растительного масла (HVO) и Влияние на выбросы дизельного двигателя легкового автомобиля, вид спереди. мех. Eng., 4, 1–19, https://doi.org/10.3389/fmech.2018.00007, 2018.
Эберт М., Ворринген А., Бенкер Н., Мертес С., Вайнгартнер Э. ., и Weinbruch, S.: Химический состав и состояние смешивания остатков льда, отобранных в облаках смешанной фазы, Atmos. хим. Phys., 11, 2805–2816, https://doi.org/10.5194/acp-11-2805-2011, 2011.
Фальк, Дж., Корхонен, К., Мальмборг, В.Б., Грен, Л., Эрикссон, А.С., Карьялайнен, П., Марккула, Л., Бенгтссон, П. .-E., Виртанен, А., Свеннингссон, Б., Пейджелс, Дж.
Гаримелла, С., Кристенсен, Т.Б., Игнатиус, К., Велти, А., Фойгтлендер, Дж., Кулкарни, Г.Р., Саган, Ф., Кок, Г.Л., Дорси, Дж., Нихман Л., Ротенберг Д.А., Рёш М., Кирхгесснер А.К.Р., Ладкин Р., Векс Х., Уилсон Т.В., Ладино Л.А., Аббатт Д.П.Д., Штетцер О., Ломанн, У., Стратманн Ф. и Чицо Д. Дж.: Спектрометр для зародышей льда (СПИН): прибор для исследования образования зародышей льда, Atmos. Изм. Тех., 9, 2781–2795, https://doi.org/10.5194/amt-9-2781-2016, 2016.
Гаримелла, С., Ротенберг, Д. А., Вольф, М. Дж., Дэвид, Р. О., Канджи, З. А., Ван, C., Rösch, M. и Cziczo, D.J.: Неопределенность при подсчете зародышевых частиц льда с помощью диффузионных камер с непрерывным потоком, Atmos. хим. Phys., 17, 10855–10864, https://doi.org/10.5194/acp-17-10855-2017, 2017. Вудс, Т. В.
: Композиционные и минералогические эффекты вулканического пепла, образующего лед, атмосфера, стр. 9, 238, https://doi.org/10.3390/atmos9070238, 2018.Гиакумис, Э. Г., Ракопулос, К. Д., Димаратос, А. М., и Ракопулос, Д. К.: Выбросы выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в переходных условиях на смесях биодизельного топлива, прог. Энерг. Combust., 38, 691–715, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2012.05.002, 2012.
Gierens, R., Kneifel, S., Shupe, M.D., Ebell, K., Матурилли, М., и Лёнерт, У.: Низкоуровневые облака смешанной фазы в сложной арктической среде, Atmos. хим. физ., 20, 3459–3481, https://doi.org/10.5194/acp-20-3459-2020, 2020.
Горбунов Б., Бакланов А., Какуткина Н., Виндзор Х. Л. и Туми Р.: Зарождение льда на частицах сажи, J. Aerosol Sci., 32, 199–215, https://doi.org/10.1016/S0021-8502(00)00077-X, 2001.
Gren, L., Malmborg, V.B. , Якобсен, Н.Р., Шукла, П.С., Бендтсен, К.М., Эрикссон, А.С., Эссиг, Ю.Дж., Крайс, А.М., Лешнер, К., Шамун, С. , Страндберг, Б., Тюнер, М., Фогель, У., и Пейджелс, Дж.: Влияние возобновляемых видов топлива и потребления O 2 концентрация на характеристиках выбросов дизельных двигателей и образовании активных форм кислорода (АФК), Атмосфера-Базель, 11, 641, https://doi.org/10.3390/atmos11060641, 2020.
Gren, L., Malmborg, V.B. , Фальк Дж., Марккула Л., Новакович М., Шамун С., Эрикссон А., Кристенсен Т.Б., Свеннингссон Б., Тюнер М., Карьялайнен П. и Пейджелс Дж. : Влияние возобновляемого топлива и дополнительной обработки выхлопных газов на первичные и вторичные выбросы современного дизельного двигателя большой мощности, J. Aerosol Sci., 156, 105781, https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2021.105781, 2021.
Хан Дж., Байк Дж. и Хаин А. П.: Численное исследование воздействия городских аэрозолей на облака и осадки, J. Atmos. Sci., 69, 504–520, https://doi.org/10.1175/JAS-D-11-071.1, 2012.
Хан, Дж.-Ю., Байк, Дж.-Дж., и Ли, H.: Воздействие городов на осадки, Азиатско-Тихоокеанский регион. Дж. Атмос. Sci., 50, 17–30, https://doi.org/10.1007/s13143-014-0016-7, 2014.
Hoose, C. and Möhler, O.: Гетерогенное образование кристаллов льда на атмосферных аэрозолях: обзор результатов лабораторных экспериментов, Атмос. хим. физ., 12, 9817–9854, https://doi.org/10.5194/acp-12-9817-2012, 2012.
Хойслер, Т., Гебхардт, П., Иглесиас, Д., Рамешан, К., Маркесан, С. , Eder, D. и Grothe, H.: Ледяная активность графена и оксидов графена, J. Phys. хим. C, 122, 8182–190, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b10675, 2018.
Ихеназен, Р., Пирим, К., Ноубл, Дж. А., Иримия, К., Карпентье, Ю. ., Ortega, I.K., Ouf, F.-X., Focsa, C., и Chazallon, B.: Ледяная активность углеродсодержащих материалов в режиме осаждения: от графита до заменителей сажи самолета, J. Phys. хим. С, 124, 489–503, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b08715, 2020.
Канджи, З. А., Велти, А., Корбин, Дж. К., и Менса, А. А.: Частицы черного углерода не имеют значения для иммерсионного режима. зарождение льда // Геофиз. Рез. Lett., 46, e2019GL086764, https://doi.org/10.1029/2019GL086764, 2020.
Каравалакис Г., Гизель Н., Шмитц Д. А., Чо А. К., Сиутас К., Шауэр Дж. Дж., Кокер, Д. Р., и Дурбин, Т. Д.: Влияние биодизеля на регулируемые и нерегулируемые выбросы, а также на окислительно-восстановительные и провоспалительные процессы. свойства ТЧ, выбрасываемых большегрузными автомобилями, научн. Total Environ., 584–585, 1230–1238, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.187, 2017.
Климонт, З., Купиайнен, К., Хейес, К., Пурохит, П., Кофала, Дж., Рафай, П., Боркен-Клефельд, Дж. и Шёпп, В.: Глобальные антропогенные выбросы твердых частиц вещество, в том числе черный углерод, атмос. хим. Phys., 17, 8681–8723, https://doi.org/10.5194/acp-17-8681-2017, 2017.
Корхонен, К., Кристенсен, Т.Б., Фальк, Дж., Линдгрен, Р., Андерсен К., Карвалью Р. Л., Мальмборг В., Эрикссон А., Боман К., Пейджелс Дж., Свеннингссон Б., Комппула М., Лехтинен К. Э. Дж. и Виртанен А.: Лед — способность к зародышеобразованию выбросов твердых частиц из кухонных плит, работающих на твердой биомассе: экспериментальное исследование, Atmos. хим. физ., 20, 4951–4968, https://doi.org/10.5194/acp-20-4951-2020, 2020.
Королев А., Макфаркуар Г., Филд П. Р., Франклин К., Лоусон П., Ван З., Уильямс Э., Абель С. Дж., Аксиса Д., Боррманн С., Крозье Дж., Фугал Дж., Кремер М., Ломанн У., Шленчек О., Шнайтер , М., и Вендиш, М.: Облака со смешанной фазой: прогресс и проблемы, Метеор. Mon., 58, 5.1–5.50, https://doi.org/10.1175/amsmonographs-d-17-0001.1, 2017.
Kreidenweis, S.M., Petters, M., and Lohmann, U.: 100 Years of Progress в физике облаков, аэрозолях и исследованиях химии аэрозолей, Meteor. Пн, 59, 11.1–11.72, https://doi.org/10.1175/amsmonographs-d-18-0024.1, 2018.
Кристенсен Т.Б., Фальк Дж., Линдгрен Р., Андерсен К., Мальмборг В.Б., Эрикссон, А.С., Корхонен, К., Карвалью, Р.Л., Боман, К., Пейджелс, Дж., и Свеннингссон, Б.: Свойства и коэффициенты эмиссии ядер конденсации облаков из кухонных плит с биомассой – наблюдения сильной зависимости от содержания калия в топливо, Атмос. хим. Phys., 21, 8023–8044, https://doi. org/10.5194/acp-21-8023-2021, 2021.
Кулкарни Г., Сваруп К., Лю С., Нандасири М., Шарма Н., Уилсон Дж., Айкен А.С., Чанд Д., Ласкин А., Маццолени К., Пекур, М., Шиллинг, Дж., Шуттанадан, В., Зеленюк, А., и Завери, Р. А.: Ледообразующая активность частиц дизельной сажи в соответствующих температурных условиях: эффекты гидратации, вторичное органическое покрытие, морфология сажи и коагуляция, Геофиз. Рез. Lett., 43, 3580–3588, https://doi.org/10.1002/2016GL068707, 2016.
Лапуэрта М., Армас О. и Родригес-Фернандес Дж.: Влияние биодизельного топлива на дизельный двигатель выбросы, прог. Энерг. Гор., 34, 198–223, https://doi.org/10.1016/j.pecs.2007.07.001, 2008.
Левин, Э. Дж. Т., Макмикинг Г. Р., ДеМотт, П. Дж., МакКласки К. С., Каррико К. М., Накао С., Джейратн Т. , Stone E.A., Stockwell C.E., Yokelson R.J. и Kreidenweis S.M.: Выбросы образующих лед частиц при сжигании биомассы и потенциальное значение сажевого аэрозоля, J. Geophys. Res.-Atmos., 121, 5888–5903, https://doi. org/10.1002/2016JD024879, 2016.
Lohmann, U., Lüönd, F., и Mahrt, F.: Введение в облака: From от микромасштаба к климату, 1-е издание, издательство Кембриджского университета, Кембридж, https://doi.org/10.1017/CBO9781139087513, 2016.
Mahrt, F., Alpert, P.A., Dou, J., Gronquist, P., Arroyo, P.C., Ammann, M., Lohmann, U., and Kanji, Z.A.: Изменения, вызванные старением, в образовании кристаллов льда активность горючего аэрозоля, определенная с помощью спектроскопии тонкой структуры с поглощением X ближних лучей (NEXAFS), Environ. Sci.: Processes Impacts, 22, 895–907, https://doi.org/10.1039/c9em00525k, 2020a.
Март, Ф., Килххофер, К., Марколли, К., Гронквист, П., Дэвид, Р. О., Рёш, М., Ломанн, У. и Канджи, З. А.: Влияние обработки облаков на нуклеацию льда Способности частиц сажи при перистых температурах, J. Geophys. Рез.-Атмос., 125, 1–23, https://doi.org/10.1029/2019jd030922, 2020b.
Мальмборг В.Б., Эрикссон А.С., Шен М., Нильссон П., Галло Ю. , Вальдхейм Б., Мартинссон Дж., Андерссон О. и Пейджелс Дж.: Эволюция ин- Характеристики сажи и выбросов цилиндровых дизельных двигателей, изученные с помощью онлайн-аэрозольной масс-спектрометрии, Environ. науч. Technol., 51, 1876–1885, https://doi.org/10.1021/acs.est.6b03391, 2017.
Мальмборг, В.Б., Эрикссон, А.С., Торок, С., Чжан, Ю., Клинг, К. ., Мартинссон Дж., Фортнер Э.С., Грен Л., Кук С., Онаш Т.Б., Бенгтссон П.-Э. и Пейджелс Дж.: Связь масс-спектров аэрозолей с составом и наноструктурой частиц сажи, Углерод, 142, 535–546, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.10.072, 2019 г..
Мао, Дж., Рен, X., Брюн, У. Х., Олсон, Дж. Р., Кроуфорд, Дж. Х., Фрид, А., Хьюи, Л. Г., Коэн, Р. К., Хейкес, Б., Сингх, Х. Б., Блейк, Д. Р., Сакс Г.В., Дискин Г.С., Холл С.Р. и Шеттер Р.Э.: Измерение реактивности ОН с воздуха во время INTEX-B, Atmos. хим. Phys., 9, 163–173, https://doi.org/10.5194/acp-9-163-2009, 2009.
McCaffery, C., Karavalakis, G., Durbin, T., Jung, H. и Джонсон, К. : Характеристики выбросов при выключенном двигателе автомобиля малой грузоподъемности, работающего на возобновляемом дизельном топливе на гидрогенизированном растительном масле, SAE Tech. Пап., 2020-01-0337, 1–11, https://doi.org/10.4271/2020-01-0337, 2020.
Миллер, Дж. Н. и Миллер, Дж. К.: Статистика и хемометрия для аналитической химии, 6-е изд., Прентис Холл, Нью-Йорк, ISBN 978-0-273-73042-2, 2010.
Мюррей, Б. Дж., О’Салливан, Д., Аткинсон, Дж. Д., и Уэбб, М. Э.: Зарождение льда частицами, погруженными в переохлажденные облачные капли, Chem. соц. Rev., 41, 6519–6554, https://doi.org/10.1039/C2CS35200A, 2012.
Муртонен А. Т., Куронен М., Микконен С., Лехторанта К., Сае С., Журнал , И., и Муртонен, Т.: Выбросы с дизельных двигателей большой мощности и транспортных средств, использующих топливо FAME, HVO и GTL с доочисткой DOC + POC и без нее, SAE. Междунар. Дж. Топливо. любр., 2, 147–166, 2010.
Петтерс, М. Д. и Крайденвейс, С. М.: Однопараметрическое представление гигроскопического роста и активности ядер конденсации облаков, Atmos. хим. Phys., 7, 1961–1971, https://doi.org/10.5194/acp-7-1961-2007, 2007. Осадки, Библиотека атмосферных и океанографических наук, Клювер Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды, ISBN 978-0-7923-4211-3, 1997.
Рисслер, Дж., Мессинг, М.Е., Малик, А.И., Нильссон, П.Т., Нордин, Э.З., Боггард, М., Санати , М., и Пейджелс, Дж.: Характеристика эффективной плотности агломератов сажи из различных источников и сравнение с теорией агрегации, Aerosol Sci. Тех., 47, 792–805, https://doi.org/10.1080/02786826.2013.791381, 2013.
Роджерс, округ Колумбия: Разработка диффузионной камеры непрерывного потока с температурным градиентом для исследований образования кристаллов льда, Atmos. Res., 22, 149–181, 1988.
Russell, A. and Epling, W.S.: Diesel Oxidation Catalysts, Catal. преподобный наук. Eng., 53, 337–423, https://doi.org/10.1080/01614940.2011.596429, 2011. Лейснер Т., Ричес Дж., Гупта Б., Мотта Н. и Ристовски З. Д.: Влияние состава биодизельного топлива на морфологию и микроструктуру частиц, выбрасываемых дизельными двигателями, Углерод, 104, 179–189, https://doi. org/10.1016/j.carbon.2016.03.061, 2016.
Шилл, Г. П., Женаро, К., и Толберт, М. А.: Осаждение и зарождение льда в иммерсионном режиме тремя различными пробы вулканического пепла, Атмос. хим. Phys., 15, 7523–7536, https://doi.org/10.5194/acp-15-7523-2015, 2015.
Schill, G.P., Jathar, S.H., Kodros, J.K., Levin, E.J.T., Galang, A.M. , Friedman, B., Link, MF, Farmer, D.K., Pierce, J.R., Kreidenweis, S.M., and DeMott, P.J.: Выбросы образующих лед частиц из фотохимически состаренных дизельных и биодизельных выхлопов, Geophys. Рез. Письма., 43, 5524–5531, https://doi.org/10.1002/2016GL069.529, 2016.
Schill, G.P., DeMott, P.J., Emerson, E.W., Rauker, A.M.C., Kodros, J.K., Suski, K.J., Hill, T.C.J., Levin, E.J.T., Pierce, J.R., Farmer, D.K., и Kreidenweis, S.M. : Вклад черного углерода в глобальные концентрации кристаллических частиц льда, относящихся к облакам со смешанной фазой, P. Natl. акад. науч. USA, 117, 22705–22711, https://doi.org/10.1073/pnas.2001674117, 2020.
Штетцер О., Башек Б., Люнд Ф. и Ломанн У.: Цюрихский лед Nucleation Chamber (ZINC) — новый прибор для исследования образования льда в атмосфере, Aerosol Sci. Техн., 42, 64–72, 2008.
Storelvmo, T.: Неопределенности в прямом и косвенном воздействии аэрозолей, связанные с неопределенностями в параметризации конвективного переноса, Atmos. Res., 118, 357–369, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2012.06.022, 2012.
Тейлор, Дж. Р.: Введение в анализ ошибок, изучение неопределенностей в физических измерениях, 2-е издание. изд., University Science Books, Sausalito, ISBN 978-0-935702-42-2, 1997.
Томсон, Э. С., Вебер, Д., Бингемер, Х. JBC: Интенсификация образования кристаллов льда, наблюдаемая в выбросах океанских кораблей, Sci. Респ., 8, 1111, https://doi.org/10.1038/s41598-018-19297-y, 2018.
Толедано, К., Качорро, В.Е., Гауса, М., Стебель, К., Аалтонен, В., Берхон, А., Ортис де Галистео, Х.П., де Фрутос, А. М., Беннуна Ю., Блиндхейм С., Мире К. Л. , Зиборди Г., Верли К., Кратцер С., Хаканссон Б., Карлунд Т., де Леу Г., Гербер А. ., и Торрес, Б.: Обзор измерений аэрозольных свойств солнечными фотометрами в Скандинавии и на Шпицбергене, Atmos. Env., 52, 18–28, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.10.022, 2012.
Tritscher, T., Jurányi, Z., Martin, M., Chirico, R. , Gysel, M., Heringa, M.F., DeCarlo, P.F., Sierau, B., Prevot, A.S.H., Weingartner, E. и Baltensperger, U.: Изменения гигроскопичности и морфологии при старении дизельной сажи, Environ. Рез. Лит., 6, 034026, https://doi.org/10.1088/1748-9326/6/3/034026 2011.
Ульрих Р., Хуз К., Мелер О., Ниманд М., Вагнер Р., Хёлер К., Хиранума Н., Саатхофф Х. и Лейснер, Т.: Параметризация нового активного участка зародышеобразования льда для пустынной пыли и сажи, J. Atmos. Sci., 74, 699–717, https://doi.org/10.1175/JAS-D-16-0074.1, 2017.
Vali, G., DeMott, P.J., Möhler, O., and Whale, T.F.: Техническое примечание: предложение по терминологии образования кристаллов льда, Atmos. хим. Phys., 15, 10263–10270, https://doi.org/10.5194/acp-15-10263-2015, 2015.
Вергара-Темпрадо, Дж., Холден, М.А., Ортон, Т.Р., О’Салливан, Д., Умо, Н.С., Брауз, Дж., Реддингтон, К., Баеза-Ромеро, М.Т., Джонс, Дж.М., Леа- Лэнгтон, А., Уильямс, А., Карслоу, К.С., и Мюррей, Б.Дж.: Является ли черный углерод незначительной частицей, образующей лед, в облаках со смешанной фазой?, J. Geophys. Res., 123, 4273–4283, https://doi.org/10.1002/2017JD027831, 2018.
Wexler, A.S. and Clegg, S.L.: Модели атмосферного аэрозоля для систем, включающих ионы H + , Nh5+, Na + , SO42-, NO3-, Cl — , Br — и H 2 O, J. Geophys. Рез., 107, 4207, г. https://doi.org/10.1029/2001JD000451, 2002.
Wittbom, C., Eriksson, A.C., Rissler, J., Carlsson, J.E., Roldin, P., Nordin, E.Z., Nilsson, P.T., Swietlicki, E. ., Пейджелс, Дж. Х., и Свеннингссон, Б.: Изменения активности облачных капель сажевого аэрозоля при старении камеры смога, Atmos. хим. Phys., 14, 9831–9854, https://doi.org/10.5194/acp-14-9831-2014, 2014. A.W.H., Ruehl, C., Kirchstetter, T.W., Wilson, K.R., Harley, R.A., и Goldstein, A.H.: Смазочное масло доминирует в выбросах первичных органических аэрозолей от автомобилей, Environ. науч. Техн., 48, 3698–3706, https://doi.org/10.1021/es405375j, 2014.
Юн, Ю., Пеннер, Дж. Э., и Поповичева, О.: Влияние гигроскопичности на образование кристаллов льда при сжигании ископаемого топлива в смешанных фазовые облака, Атмос. хим. Phys., 13, 4339–4348, https://doi.org/10.5194/acp-13-4339-2013, 2013.
Zhang, C., Zhang, Y., Wolf, M.J., Nichman, L., Шен, К., Онаш, Т. Б., Чен, Л., и Чицо, Д. Дж.: Влияние морфологии, размера подвижности и вторичного органического аэрозольного покрытия (SOA) на активность зародышеобразования льда сажи в режиме перистых облаков, Atmos . хим. физ., 20, 13957–13984, https://doi.org/10.5194/acp-20-13957-2020, 2020.
Чжун С., Цянь Ю., Чжао С., Люн Р. и Ян Х. .-Q.: Тематическое исследование влияния урбанизации на летние осадки в столичном районе Большого Пекина: городской тепловой остров в сравнении с аэрозольными эффектами, J. Geophys. Res.-Atmos., 120, 10903–10914, https://doi.org/10.1002/2015JD023753, 2015.
Дизельное топливо, полученное из воздуха, может изменить правила игры
Технологии постоянно развиваются. Это действительно захватывающее время для жизни больше, чем когда-либо в истории. Две компании в Германии и Канаде наделали шума чем-то из научной фантастики: производство дизельного топлива из воздуха!
Эти две фирмы улавливают CO2 из воздуха и находят инновационные способы его обработки и продажи.
Немецкая компания Audi/Sunfire в апреле произвела первую пробную партию электронного дизельного топлива, которая прошла без сучка и задоринки. Правительство Германии всецело надеется, что эта технология станет будущим энергетики в Европе. Чтобы доказать, что дизельное топливо работало, федеральный министр образования и науки Йоханна Вака залила пару литров в свою машину, чтобы отпраздновать венчающее достижение. И угадайте, что!? Автомобиль с дизельным двигателем завелся без происшествий.
Канадская компания Carbon Engineering также делает ставку на эту технологию в будущем. Фирма только что построила завод, который ежедневно извлекает из воздуха от одной до двух тонн углекислого газа. Это количество CO2 можно превратить в 500 литров дизельного топлива.
Концепция дизельной вытяжной установки
Теоретически процесс довольно прост. Химия, стоящая за подвигом, выглядит следующим образом: расщепить воду на атомы водорода и кислорода с помощью электролиза, добавить отделенный водород к CO2, чтобы получить монооксид углерода и воду, а затем, наконец, создать больше атомов водорода для создания углеводородных цепей. Химический процесс извлечения CO2 из атмосферы не совсем нов, и последняя часть уравнения восходит к 19 веку.20-х годов и получил название «процесс Фишера-Тропша». Однако только сейчас эта технология стала эффективной и доступной для широкого применения. Системе действительно требуется электричество, но если заводы используют возобновляемую электроэнергию, они могут производить дизельное топливо с нулевым выбросом углерода. Когда топливо сгорает в двигателе, в атмосферу возвращается только тот CO2, который был взят в первую очередь. Вся система представляет собой замкнутый цикл. Ископаемое топливо, с другой стороны, добавляет избыточное количество CO2 обратно в атмосферу.
По словам Адриана Корлесса, генерального директора Carbon Engineering, самой большой технологической проблемой является поддержание работы высокотемпературных печей на долгосрочной основе. Тем не менее, эти проблемы решаются по одной проблеме за один раз.
Испытательный завод Carbon Engineering
Самой большой победой компании Carbon Engineering стала инновационная разработка твердых гранул карбоната кальция, которые можно легко мыть и сушить. Гранулы нагреваются до 800-900°С в печи, где они выделяют чистый поток СО2. Выгорание оксида кальция может быть возвращено на первую ступень улавливания воздуха, что делает эффективную и рентабельную систему. Это впечатляющая технология, которая, как надеется компания Carbon Engineering, сделает их лидером в области альтернативной энергетики.
По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) самая высокая концентрация CO2 в воздухе достигала 400 частей на миллион в 2012-2013 годах, а июнь 2014 — июнь 2015 года был самым теплым годом за всю историю наблюдений.
Помимо дизельного топлива, есть и другие варианты продажи уловленного СО2 на открытом рынке. Швейцарская компания Climeworks видит потенциал в продаже уловленного CO2 производителям газированных напитков в Африке, Японии и на различных труднодоступных островах. Установка местных заводов по нагнетанию воздуха в бутылки может снизить транспортные расходы. Затраты на сжатие, сжижение и транспортировку CO2 в отдаленных уголках земного шара до 10 раз дороже.
Уже сейчас производятся большие потоки концентрированного CO2 на электростанциях, работающих на природном газе и угле, которые содержат от 2,5% до 15% CO2 соответственно. Вопрос в том, зачем проходить процесс создания CO2 из воды, когда он уже существует в больших количествах и его легче извлечь? Ответ заключается в том, что это нерентабельно. В котельном газе много серы и других молекул, которые трудно очистить. Просто проще и проще начать с чистой формы CO2, чем со множеством других газов.
Climeworks Технология извлечения CO2
E-Diesel когда-нибудь сможет конкурировать с обычным дизельным топливом. По оценкам Sunfire, электронное дизельное топливо будет продаваться по цене 1,5 евро за литр. Однако в Соединенных Штатах это составляет 6,38 доллара за галлон, что делает его экономически нецелесообразным при использовании обычного дизельного топлива. Текущая цена дизельного топлива в Великобритании составляет 1,19 евро за литр. Многое из того, что устанавливает цену на топливо, зависит от государственной политики. Фактическая цена топлива может составлять всего 35% от того, что мы фактически платим на заправке. Остальное, что составляет затраты на топливо, включает налог на топливо, налог на добавленную стоимость и норму прибыли розничного продавца.
До сих пор неясно, будут ли определенные налоги на топливо применяться к альтернативным видам топлива или будут ли различные правительства стимулировать развитие альтернативных источников энергии. В настоящее время в США и Великобритании существуют инициативы по сокращению выбросов парниковых газов с помощью более чистых технологий.
В целом, это действительно стоимость электроэнергии, которая сделает или сломает электронный дизель. Сначала требуется много энергии, чтобы расщепить воду на водород и углерод. Предполагая, что это электричество будет поступать от солнечной или ветровой энергии; этот процесс в настоящее время нежизнеспособен в широком масштабе, пока цены на солнечные панели не снизятся. За последние два-три года стоимость технологий возобновляемых источников энергии резко снизилась, особенно солнечных панелей, но еще есть куда двигаться.
Доктор Пол Феннелл из Имперского колледжа Лондона заявил, что вы можете преобразовать топливо для своего автомобиля с эффективностью около 13%. Если вы сравните это с потреблением электроэнергии и питанием электромобиля, то это можно сделать с КПД около 80%.
В настоящее время на дорогах уже находятся сотни миллионов автомобилей с дизельным двигателем, которые могут быть очень благоприятны для электронного дизельного топлива, как только стоимость солнечных технологий снизится.