İstilik mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi
-
Upload
trinhtuyen -
Category
Documents
-
view
340 -
download
41
Transcript of İstilik mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi
AZƏRBAYCAN RESPUBLİKASI TƏHSİL NAZİRLİYİ
AZƏRBAYCAN TEXNİKİ UNİVERSİTETİ
―AVTOMOBİL TEXNİKASI‖ KAFEDRASI
ĠSTĠLĠK MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN EKOLOJĠ TƏHLÜKƏSĠZLĠYĠ
MÜHAZİRƏ KONSPEKTİ
Müəllim: dos. Həmidov M.M., dos. Fərzəliyev M.N., ass. Qocayev Q.M.
BAKI-2016
2
UOT 621.43.01(013)
Rəyçilər:
Həmidov M.M., Fərzəliyev M.N., Qocayev Q.M. İstilik mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi.
Mühazirə konspekti. Bakı, 2016,-141 səh.
Mühazirə konspekti ixtisas 050622 – ―Yerüstü nəqliyyat vasitələrinin mühəndisliyi‖ istiqaməti üzrə
"Daxili yana mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi" və ixtisas 050610 – "Enerji maşınqayırması
mühəndisliyi" istiqaməti üzrə "İstilik mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi" fənlərinin proqramına
müvafiq olaraq tərtib edilmişdir.
Mühazirə konspektində ―İstilik mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyi‖ fənninin proqramına uyğun
olaraq porşenli daxili yanma mühərriklərinin ekoloji təhlükəsizliyinin əsas elementləri olan işlənmiş
qazların zəhərliliyi, mühərrikin yaratdığı səs-küyün səviyyəsi haqqında, onların mövcud dünya
standartlarına cavab verməsi üçün tətbiq edilən mütərəqqi üsullar və qurğular, habelə ətraf mühitin
zərərli təsirlərdən qorunmasında daha əhəmiyyətli olan alternativ enerji mənbələri barədə ən müxtəlif
məlumatlar verilmişdir.
Mühazirə konspekti tədris planlarında istilik mühərrikləri üçün nəzərdə tutulan digər istiqamətlər
üzrə bakalavr təhsili alan, habelə texniki alı məktəblərin magistr pilləsinin tələbələri, habelə
avtomobilqayırma və nəqliyyatın istismarı sahələrində çalışan mühəndis-texniki işçilər və elmi-tədqiqat
işləri ilə məşğul olan mütəxəssislər üçün də faydalı ola bilər.
Mühazirə konspekti ―Avtomobil texnikası‖ kafedrasında tərtib edilmişdir.
© Bakı 2016
3
MÜNDƏRİCAT
1. Daxili yanma mühərriklərinin ətraf mühitə təsiri haqda məlumatlar və anlayislar......................... 5
1.1. İstilik mühərrikləri haqqinda........................................................................................................ 5
1.2. Daxili yanma mühərriklərinin xüsusiyyətləri............................................................................... 7
1.3. Daxili yanma mühərriklərinin inkişaf tarixi................................................................................. 8 2. Daxili yanma mühərriklərində istifadə olunan yanacaqlar............................................................ 12
2.1. Daxili yanma mühərriklərində istifadə olunan yanacaqlar haqqında məlumat.......................... 12
2.2. Daxili yanma mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibi.......................................................... 14 3. Daxili yanma mühərriklərində yaranan zəhərli maddələr.............................................................. 16
3.1. Daxili yanma mühərriklərin yanma məhsullarinin və onlarin tərkibindəki zəhərli
maddələrin ətraf mühitə təsiri............................................................................................................ 16
4. Yanacaqlarin mühərrikdə yanması................................................................................................ 20
4.1. Yanmanın kimyəvi reaksiyaları.................................................................................................. 20
5. Zərərli maddələrin yaranması və parçalanması............................................................................. 30
5.1. ―Dəm qazi‖ – karbon-2-oksidin yaranmasi................................................................................ 30
5.2.Qurumun (hisin) əmələ gəlməsi.................................................................................................. 30
5.3. Karbohidrogenlərin yaranması................................................................................................... 31
5.4. Azot-oksidinin yaranması........................................................................................................... 32
5.5.Dispers hissəciklərin yaranması.................................................................................................. 34
6. Zərərli maddələrin normalaşdirilmasi............................................................................................ 36
6.1. Normalaşdirmanin növləri.......................................................................................................... 36
6.2. Normalaşdirilan maddələr.......................................................................................................... 37
6.3. Normalaşdirilmayan maddələr.................................................................................................... 38
6.4. Normativ tələbatlar..................................................................................................................... 38
7. İşlənmiş qazlarin tərkibinin qiymətləndirilməsi............................................................................ 41
7.1. Ümumi qaydalar......................................................................................................................... 41
7.2. Standartlaşdirilmiş sinaqlar. Normativ sənədlər......................................................................... 42
7.3. Sınaq metodları........................................................................................................................... 43
8. Tədqiqat sinaqları.......................................................................................................................... 47
8.1. Elmi-tədqiqat sinaqları, ölçmə metodları və vasitələri............................................................... 47
8.2. Qazşəkilli maddələrin tərkibinin ölçülməsi................................................................................ 48
9. Dispers hissəciklər və işlənmiş qazlarin tüstülülüyü..................................................................... 52
9.1. Dispers hissəciklərin konsentrasiyası......................................................................................... 52
9.2. İşlənmiş qazlarin tüstülülüyünün ölçülməsi............................................................................... 55
10. Dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının zəhərliliyinin azaldılması yolları.............................. 58
10.1. İşçi prosesə təsir göstərməklə işlənmiş qazlarin zəhərliliyinin azaldilmasi............................. 58
10.2. Dizel mühərriklərində tənzimləmə parametrlərinin işlənmiş qazlarin zəhərliliyinə təsiri....... 58
10.3. Dizellərdə konstruktiv dəyişikliklərin işlənmiş qazlarin zəhərliliyinə təsiri............................ 62
10.4. Dizellərdə istifadə olunan yanacaqlarin fiziki-kimyəvi göstəricilərinin işlənmiş
qazlarin zəhərliliyinə təsiri................................................................................................................ 66
11. Məcburi alişdirmali mühərriklərin işlənmiş qazlarinin zəhərliliyinin azaldilmasi yolları.......... 70
11.1. Məcburi alişdirmali mühərriklərdə tənzimləmə parametrlərinin və konstruktiv
dəyişikliklərin işlənmiş qazlarin zəhərliliyinə təsiri.......................................................................... 70
11.2.Mməcburi alişdirmali mühərriklərdə istifadə olunan yanacaqlarin
fiziki-kimyəvi göstəricilərinin işlənmiş qazlarin zəhərliliyinə təsiri................................................. 76
12. İşlənmiş qazlarlarin zəhərliliyini azaldan neytralizatorlar........................................................... 80
12.1. Əsas anlayişlar və qiymətləndirmə parametrləri....................................................................... 80
12.2. Neytralizatorlarin növləri......................................................................................................... 82
12.3. İşlənmiş qazlarin termiki neytralizatorlari................................................................................ 87
12.4. İşlənmiş qazlarin mayeli neytralizatorlari................................................................................. 88
12.5. Bərk hissəcikləri neytrallaşdiran süzgəclər............................................................................... 89
13. İstismar şəraitində mühərriklərin zərərli tullantılarının artmasının səbəbləri və onların ətraf
4
mühitə zərərli təsirlərinin azaldılması yolları: iş rejimləri, mühərrikin texniki vəziyyəti................ 92 13.1. İstismar şəraitində d.y.m-nin zərərli tullantilarinin artmasinin səbəbləri................................ 93
13.2. D.y.m-li nəqliyyat vasitəsinin hərəkət rejimləri....................................................................... 94
13.3. Mühərrikin texniki vəziyyətinin işlənmiş qazlarin zəhərliliyinə təsiri..................................... 97
13.4. Mühərrikin temperatur rejiminin, texniki qulluq və təmiri keyfiyyətinin zərərli
tullantilarin ətraf mühitə ziyanli təsirinin azaldilmasinda rolu.........................................................100
13.5. Daxili yanma mühərrikinin texniki qulluq (TQ) və cari təmiri (CT) keyfiyyəti.....................100
13.6. Ətraf mühitin çirklənməsinə görə vəsait ödəmələri................................................................ 101
14. DYM-də yaranan səs-küy və titrəyişlər..................................................................................... 102
14.1. DYM-nin yaratdiği səs-küy.................................................................................................... 102
14.2. Səs-küy və titrəyişlərin yaranma səbəbləri və mənbələri........................................................ 104
14.3. Səs-küy və titrəyişlərin insan orqanizminə təsiri.................................................................... 104
14.4. DYM-nin səs-küy və titrəyişlərə görə sinaği, səs-küy və titrəyiş
səviyyələrinin normalaşdirilması..................................................................................................... 105
14.5. Mühərrikin səs-küyünün və titrəyişlərinin azaldılması üçün tədbirlər................................... 107
14.6. Sorma zamanı yaranan səs-küyün azaldılması sistemi........................................................... 110
14.7. Xaricetmə səs-küyünün səsazaltma sistemi............................................................................ 112
15. Zəhərliliyi az olan perspektiv mühərriklər……………………………………………………. 113
15.1.Elektrik mühərrikləri və elektromobillər……………………………………………………. 114
15.2. Hibrid güc qurğuları və hibridomobillər…………………………………………………..... 117
15.3. Yanacaq elementli («Fuel cells») güc qurğuları……………………………………………. 122
15.4. Xarici yanma mühərriklərı………………………………………………………………….. 129
15.5. Qazturbinli mühərriklər…………………………………………………………………….. 134
15.6. Digər energetik-güc qurğuları………………………………………………………………. 136
5
1-ci mühazirə
1. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN ƏTRAF MÜHĠTƏ TƏSĠRĠ HAQQINDA
MƏLUMATLAR VƏ ANLAYIġLAR.
Dünya ölkələri arasındakı əlaqələrin sürətlə genişlənməsi müxtəlif təyinatlı nəqliyyat
vasitələrinin sayının artmasına səbəb olur. Bu nəqliyyat vasitələrinin arasında avtomobil nəqliyyatı
illik yük dövriyyəsinə görə liderlərdəndir.
Avtomobillərin dünya üzrə sayı da çox sürətlə artmaqdadır. Belə ki, 2001-ci ilin statistik
məlumatlarına görə Yer kürəsində olan yalnız minik avtomobillərinin sayı 550 milyondan çox
olmuşdur və son 5 il ərzində onların illik artımı 40 milyondan artıqdır. Bunlara müxtəlif tipli və
təyinatlı yük avtomobillərinin sayını əlavə etdikdə aydın olur ki, dünya üzrə avtomobillərin sayının 2
milyard ədəddən çoxdur.
Əksər nəqliyyat vasitələrində olduğu kimi avtonəqliyyat vasitələrində də enerji mənbəyi kimi
istilik mühərriklərindən, ən çox da onların əsas növü olan daxili yanma mühərriklərindən istifadə
olunur.
1.1. ĠSTĠLĠK MÜHƏRRĠKLƏRĠ HAQQINDA.
Məlumdur ki, istənilən maşın və ya mexanizmi hərəkətə gətirmək, elektrik enerjisi əldə etmək
üçün mexaniki enerji tələb olunur. Bu enerjini istilik, hidravlik, Günəş və külək enerjilərindən istifadə
etməklə almaq olar. Hidravlik enerjidən elektrik enerjisi almaq üçün geniş istifadə olunsa da, onun Yer
üzündəki resursları məhduddur. Günəş və külək enerjiləri isə əksinə, bəşəriyyətin tələbatından qat-qat
çoxdur. Lakin mövcud texnologiya bu enerji növlərinin arzuolunan həcmdə reallaşdırılmasına hələlik
imkan vermir. Çağdaş dövrdə ən çox istifadə olunan üzvi və nüvə yanacaqlarından alınan istilik
enerjisidir. Yanacağın tərkibindəki karbohidrogenlərlə oksigenin birləşməsi zamanı ayrılan istiliyin bir
hissəsindən mexaniki enerjinin alınması kifayət qədər əlverişlidir.
Hər hansı enerji növünü mexaniki enerjiyə çevirən maşın və ya qurğuya mühərrik deyilir. Sərf
etdiyi enerji növünə görə mühərriklər müxtəlif olurlar: elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən
mühərriklərə elektrik mühərrikləri, külək enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən mühərriklərə külək
mühərrikləri, nüvə enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən mühərriklərə nüvə mühərrikləri və ya
reaktorları, istilik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən mühərriklərə isə istilik mühərrikləri deyilir.
İstilik mühərriklərində mexaniki enerji yanacağın yanmasından alınan istiliyin hesabına əldə
edilir. Bu mühərriklər öz növbəsində iki əsas qrupa bölünürlər: yanacağı kənarda yandırıb, onun
verdiyi istilikdən istifadə etməklə mexaniki enerji istehsal edən xarici yanma mühərrikləri (buxar
maşınları və turbinləri, Stirlinq və Eriksson mühərrikləri və s.) (şək.1.1) və yanacağın bilavasitə
mühərrikin daxilində yanmasından alınan istiliyin müəyyən hissəsini mexaniki enerjiyə çevirən daxili
yanma mühərrikləri (porşenli, qaz turbinli və mayeli reaktiv mühərriklər) (şək.1.2).
Şək.1.1. Xarici yanma mühərriki olan buxar maşınında enerjinin çevrilmə mexanizmi.
6
Şək.1.2. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikində enerjinin çevrilmə mexanizmi.
Xarici yanma mühərrikləri aşağıdakı xarakterik xüsusiyyətlərə malikdir:
- işçi cismə istilik mühərrikdən kənarda, adətən istilik mübadiləedicidə verilir;
- işçi cisim hər dəfə yenilənmir, o qapalı kontur üzrə müxtəlif aqreqat halında dövr edir;
- iş ya genişləndirici silindrdə, ya da turbində görülür.
Axırıncı tip istilik mühərriklərinə nümunə kimi göstərilən buxar mühərriki və buxar turbininin
sxemləri müvafiq olaraq şək.1.3 və şək.1.4-də göstərilmişdir. Hər ikisində işçi cisim rolunu su oynayır.
Buxar generatorunda qızdırılaraq nəm buxara çevrilən işçi cisim buxar qızdırıcısında daha yüksək
temperatura qədər qızdıqdan sonra ya porşenli kompressora, ya da buxar turbininə daxil olaraq iş
görür. Bundan sonra kompressordan və ya turbindən çıxan işlənmiş buxar kondensatora daxil olaraq
yenidən suya çevrilir və nasos tərəfindən buxar generatoruna göndərilir.
Şəkil. 1.3. Buxar mühərrikinin prinsipial iş sxemi:
1-buxar generatoru (qazan); 2-buxar qızdırıcısı;
3-xaric klapanı; 4-doldurma klapanı; 5-silindr;
6-porşen; 7-kondensator; 8-su nasosu.
Şəkil. 1.4. Buxar turbininin prinsipial iş sxemi:
1-buxar generatoru (qazan); 2-buxar qızdırıcısı;
3-turbin; 4-kondensator; 5-su nasosu.
Daxili yanma mühərrikləri isə aşağıdakı xarakterik əlamətlərə malikdir:
- yanacağın yandırılması, istiliyin ayrılması və onun işə çevrilməsi bilavasitə mühərrikin
daxilində baş verir;
- işçi cisim mühərrikin iş prosesi zamanı daim yenilənir.
7
1.2. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN XÜSUSĠYYƏTLƏRĠ.
Daxili yanma mühərrikləri istilik mühərriklərinin ən geniş yayılmış növüdür. Onların prinsipial
sxemləri şək.1.5-də göstərilmişdir.
Porşenli mühərrikin (şək.1.5, a) əsas hissələri silindr (2), silindrlər başlığı (5), yağ çənbəri
(karter) (1), porşen (6), şatun (7), dirsəkli val (8), sorma (3) və xaric (4) klapanlarıdır. Yanacaq və
onun yandırılması üçün zəruri olan hava silindrə verilir. Silindrin yanma gedən qapalı həcmini silindrin
divarları, porşenin təpəsi və silindrlər başlığının daxili səthi təşkil edir. Yanma nəticəsində yaranan,
yüksək temperatur və təzyiqə malik qazlar porşenə (6) təsir göstərərək onu silindr (2) daxilində aşağıya
doğru itələyir. Porşenin düzxətli hərəkəti şatunun (7) köməyi ilə karterdə yerləşdirilmiş dirsəkli valın
(8) fırlanma hərəkətinə çevrilir. Porşenin düzxətli hərəkəti növbə ilə həm irəli, həm də geriyə
istiqamətləndiyi üçün porşenli mühərrikdə yanacağı periodik olaraq ardıcıl dozalarla yandırmaq
mümkün olur. Hər bir yanacaq dozasının yandırılmasından qabaq isə bir neçə hazırlıq proseslərinin
həyata keçirilməsi vacibdir.
Qazturbinli mühərriklərdə (şək.1.5, b) yanacaq xüsusi yanma kamerində (10) yandırılır. Kamerə
yanacaq nasosun (9) və forsunkanın köməyi ilə verilir. Yanma üçün zəruri olan hava isə qaz turbininin
(12) işçi çarxı ilə eyni val üzərində yerləşən kompressor (13) vasitəsilə vurulur. Yanma məhsulları
istiqamətləndirici aparatdan (11) keçməklə qaz turbininə daxil olur. İşçi orqanları disk üzərində yerləşdirilmiş xüsusi profilli pərləri olan qaz turbinləri disklə bir yerdə
fırlanaraq işçi çarxı təşkil edir. Qaz turbini yüksək dövrlər sayı ilə işləyə bilir. Ardıcıl olaraq yerləşdirilən pərlər cərgəsi turbinin pillələrini təşkil edir. Belə turbinlər çoxpilləli turbinlər adlanır və qızmış qazların enerjisindən daha yaxşı istifadə etməyə imkan verir. Lakin qaz turbinləri qənaətliliyinə görə hələ ki, porşenli mühərriklərdən geri qalırlar.
Mayeli reaktiv mühərriklərdə (şək.1.5, c) maye yanacaq və oksidləşdirici yanma kamerinə (10) nasosun (16) köməyi ilə təzyiq altında 14 və 15 çənlərindən vurulur. Yanma məhsulları ucluq (soplo) deşiyindən (17) keçməklə genişlənərək böyük sürətlə ətraf mühitə axır. Qazların ucluq deşiyindən axması mühərrikin reaktiv dartqı qüvvəsinin yaranmasına səbəb olur. Reaktiv dartqı qüvvəsi qurğunun hərəkət sürətindən asılı deyil, güc isə mühərrikə daxil olan hava axınının sürəti böyüdükcə artır. Bu xüsusiyyətdən turboreaktiv mühərriklərin aviasiyada tətbiqi zamanı istifadə edirlər. Reaktiv mühərriklər də qənaətliliyə görə porşenli mühərriklərdən geri qalırlar.
a)
8
b)
c)
Şək.1.5. Daxili yanma mühərriklərinin sxemləri:
a) porşenli d.y.m; b) qazturbinli mühərrik; c) mayeli reaktiv mühərrik. Qənaətlilik baxımından porşenli daxili yanma mühərrikləri istilik mühərriklərinin hamısından
üstündür. Bundan başqa onların istismarı asan və istismar müddəti uzundur, qabarit ölçüləri və kütlələri nisbətən azdır, onların xarakteristikaları istehlakçının xarakteristikası ilə yaxşı uyğunlaşır. Məhz bunlara görə porşenli daxili yanma mühərrikləri nəqliyyat və stasionar energetikada geniş tətbiq olunur.
1.3. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN ĠNKĠġAF TARĠXĠ.
Porşenli daxili yanma mühərriklərinin inkişafı XIX əsrin ikinci yarısından başlansa da, onların
yaradılmasına ilk cəhdlər hələ XVII əsrin sonlarında edilmişdir. Belə ki, hələ 1680-ci ildə holland fizik
Kristian Hüygens (Christian Huygens) ilk dəfə qara barıtla işləyən daxili yanma mühərrikini layihə
etdi. Lakin o, belə bir mühərriki yarada bilmədi. Hərçənd ki, həm o, həm də fransız alimi Deni Papen
(Denis Papin) barıtla işləyən belə mühərrikin təkmilləşdirilməsi üçün xeyli çalışdılar.
Porşenli daxili yanma mühərriki üçün ilk patenti 1794-cü ildə ingilis Robert Strit (Robert Street)
aldı. Mühərrik silindr və hərəkət edən porşendən ibarət idi. Porşenin hərəkətinin ilkin mərhələsində
silindrə uçucu mayenin (spirtin) və havanın daxil olması nəzərdə tutulurdu. Maye və maye buxarları
hava ilə qarışdıqdan sonra porşenin gedişinin ortasında qarışıq alışdırılırdı və porşeni itələyirdi. 1799-cu ildə ingilis ixtiraçısı Con Barber (John Barber) oduncağın distillə olunmasından alınan
qaz və havanın qarışığı ilə işləyən porşenli daxili yanma mühərriki yaratmaq üçün cəhd göstərmişdi. 1801-ci ildə isə fransız ixtiraçısı Filipp Lebon (Phillipe Lebon) qazla işləyən daxili yanma
mühərrikinin layihəsini təklif etmişdi. Bu mühərrikdə hava və qazın bir-birindən asılı olmayan iki nasosla ayrılıqda sıxılıb qarışdırıcı kamerə, oradan isə mühərrikin silindrinə verilməsi və qaz-hava qarışığının elektrik qığılcımı vasitəsilə alışdırılması nəzərdə tutulmuşdu. Qeyd etmək lazımdır ki, bu
9
layihə yanacaq-hava qarışığının elektrik qığılcımının köməyi ilə alışdırılması ideyasının əsasını qoydu.
1806-cı ildə fransız ixtiraçısı Nisefor Nyeps (Nisefor Neps) qardaşı Klodla birgə Fransa Milli
İnstitutuna (indiki Fransa Elmlər Akademiyası) gücünə görə buxar maşınları ilə müqayisə oluna
biləcək, lakin onlardan xeyli az yanacaq işlədəcək yeni qurğu – daxili yanma mühərrikinin prototipi
haqda elmi məruzə təqdim etdilər. Onlar öz ixtiralarını ―pireolofor‖ (yunanca ―odlu küləklə hərəkətə
gətirilən‖ deməkdir) adlandırmışdılar. Bu qurğu elə 1806-cı ildə yaradılaraq uzunluğu 3 metr olan
qayıqda qoyuldu və Sena çayı sularında axına əks istiqamətdə sınaqdan keçirildi. ―Pireolofor‖ daş
kömür tozu ilə işləyirdi və onun alışdırılması atmosfer təzyiqi şəraitində həyata keçirilirdi. Bu qurğu
qayığa axın sürətindən iki dəfə artıq sürətlə üzməyə imkan verirdi. Lakin öz ixtiralarını geniş istehsal
məqsədi ilə satmaq qardaşlara nəsib olmadı.
1807-ci ildə isveçrəli Fransua Ġsaak de Rivaz (François Isaac de Rivaz) yanacaq kimi
hidrogenlə oksigen qarışığından istifadəni nəzərdə tutan daxili yanma mühərriki icad etdi.
1824-cü ildə ingilis mühəndis Samuel Braun (Samuel Brown) köhnə buxar mühərrikini qazla
işləmək üçün rekonstruksiya etdi.
Nisbətən kompakt daxili yanma mühərriklərinin yaradılmasında baza rolunu italyan ixtiraçı Luici
Kristoforisin 1841-ci ildə yaratdığı və ―sıxma-alışdırma‖ prinsipi ilə işləyən mühərrik oldu. Bu
mühərrikdə alışdırılan maye yanacaq rolunu kerosin oynayırdı və onun mühərrikə verilməsini xüsusi
nasos təmin edirdi.
İtalyan ixtiraçılar Eugenio Barzanti (Eugenio Barsanti) və Felis Mattoççi (Felice Matteucci)
Kristoforisin təklif etdiyi ideyanı inkişaf etdirərək yeni daxili yanma mühərriki layihə edib, 1854-cü
ildə ona ingilis patenti aldılar. 1856-cı ildə isə onlar bu ixtira əsasında ilk əsil daxili yanma mühərrikini
yaratdılar. Bu mühərrik üç taktlı iş sikli ilə (sıxma gedişi olmadan) işləyirdi və su ilə soyutma
sisteminə malik idi. Yanacaq kimi daş kömür qazı ilə havanın qarışığından istifadə edilən mühərrik 5
a.q. güc almağa imkan verirdi.
1858-ci ildə fransız mühəndisi Jan Jozef Etyen Lenuar (Jan Joseph Etienne Lenoir)
işıqlandırma üçün istifadə olunan təbii qazla işləyən, elektrik qığılcımı ilə alışdırmalı 2 taktlı daxili
yanma mühərrikini icad etdi və 24 yanvar 1860-cı ildə bu ixtiraya patent aldı. Sənaye əhəmiyyətli ilk
daxili yanma mühərriki hesab olunan bu qurğu 2-taktlı, qazla işləyən, zolotnikli paylayıcıya malik
mühərrik idi. Lenuarın mühərrikində qaz-hava qarışığı sorma taktının ortalarında elektrik qığılcımının
köməyi ilə alışdırılırdı. Yanma prosesi nəticəsində silindrdəki təzyiq artdığından porşen özünün
aşağıya doğru hərəkətini sürətləndirərək iş görürdü. İkinci taktda isə porşen əks istiqamətdə hərəkət
edərək yanma məhsullarını silindrdən xaric edirdi. Bu mühərrikin faydalı iş əmsalı çox aşağı (35%)
olduğundan o zamankı buxar maşınları ilə rəqabətə girə bilməzdi. 1862-ci ildə fransız mühəndisi Alfons Bo de RoĢa (Alphonse Beau de Roxhas) alışdırmadan
qabaq qaz-hava qarışığının sıxılması ideyasını irəli sürdü və 4 taktlı mühərrik üçün patent aldı. Lakin işləyən mühərrik yaradılmadı.
1864-cü ildə avstriyalı mühəndis Ziqfrid Markus (Siegfried Marcus) xam neftlə işləyən bir
silindrli karbüratorlu mühərrik yaratdı və onu avtokartda sınaqdan keçirdi. Bo de Roşanın ideyasını 2-taktlı işçi proses üçün 1866-cı ildə alman texnikləri Eugen Langen
(Eugen Langen) və Nikolaus Avqust Otto (Nicolaus August Otto) həyata keçirdi. Onlar I.Rivaz və E.Lenuar tərəfindən təklif edilən və qazla işləyən təkmilləşdirilmiş, 2 taktlı daxili yanma mühərriki yaratdılar.
1873-cü ildə amerikalı mühəndis Corc Brayton (George Brayton) kerosinlə işləyən 2 taktlı
mühərrik layihə etdi.
1876-cı ildə isə N.Otto qarışığın qabaqcadan sıxılıb sabit həcmdə yandırılması ideyasına əsaslanan
ilk 4-taktlı qaz mühərrikini yaratdı və 1878-ci ildə onu patentləşdirdi. O vaxtdan yüngül yanacaqlarla
işləyən məcburi alışdırmalı mühərriklərə Otto mühərrikləri də deyilir.
1876-cı ildə ingilis mühəndisi ser Duqald Klerk (Dougald Clerk)) birinci olaraq işlək 2 taktlı
daxili yanma mühərrikini yaratmağa müvəffəq oldu.
1878-ci ildə alman ixtiraçıları Vittinq və Hess tərəfindən ixtira edilmiş 2 taktlı daxili yanma
mühərriklərinin istehsalına başlandı.
1882-ci ildə ingilis mühəndis Ceyms Atkinson (James Atkinson) Otto siklindən fərqli sikl üzrə
işləyən, daha yüksək genişlənmə dərəcəsinə və f.i.ə-na malik mühərrik təklif etdi.
10
1883-cü ildə fransız mühəndis Eduard Delamar-Debutvil (Edouard Delamere-Debouteville)
soba qazı ilə işləyən bir silindrli 4 taktlı daxili yanma mühərrikini yaratdı.
XIX əsrin sonlarına yaxın neftin sənaye emalının inkişafı ilə əlaqədar benzin, kerosin və s. maye
yanacaqlarla işləyən məcburi alışdırmalı mühərriklər də meydana gəldi. Rusiyada ilk belə mühərrik
1879-cu ildə rus dəniz mühəndisi İ.Kostoviç tərəfindən layihələndirildi. Kiçik kütləyə və xeyli gücə
malik olan 8 silindrli, benzinlə işləyən bu mühərrik 1885-ci ildə yaradıldı və müvəffəqiyyətlə sınaqdan
keçirildi. Qeyd etmək lazımdır ki, bu mühərrik uçuş aparatları üçün nəzərdə tutulmuşdu.
Hələ 1890-cı ildə alman mühəndisi Rudolf Dizel (Rudolph Diesel) ilk dəfə yanacağın silindr
daxilində sıxılmış hava ilə alışdırılması ideyasını irəli sürmüş və belə mühərrik üçün ilk patentin sahibi
olmuşdu. O, bu mühərrik üçün ideal yanacaq kimi daş kömür tozunu təklif etmişdi. Lakin aparılan
təcrübələr belə yanacaqdan istifadənin mümkünsüz olduğunu göstərdi.
Elə həmin 1890-cı ildə Kanada əsilli ingilis mühəndis Herbert Akroyd Styuart (Herbert Akroyd
Stuart) Çarlz Riçard Banni (Charles Richard Binney) ilə birlikdə dünyada ilk sıxma ilə alışdırmalı
daxili yanma mühərrikinə patent verilməsinə icazə aldılar. Onların təklif etdiyi mühərrikdə silindrə
təmiz hava sorulur, sıxılır və sonra yanacağın püskürüldüyü həcmə vurulurdu. Belə mühərrikin işə
salınması üçün sıxılmış havanın vurulduğu həcm əvvəlcə xaricdən lampa vasitəsilə qızdırılırdı.
Mühərrik işə düşdükdən sonra isə xaricdən istiliyin verilməsi kəsilirdi.
H.Styuart yüksək sıxma dərəcəsi ilə işin üstünlüklərini nəzərdən keçirmirdi. Onun məqsədi o
zaman mövcud olan daxili yanma mühərriklərindəki məcburi alışdırma sisteminin aradan çıxarılması
imkanlarını araşdırmaq idi. Bu səbəbdən o, belə mühərrikin ən böyük üstünlüyü olan yüksək yanacaq
qənaətliliyini nəzərdən qaçırdı.
1897-ci ildə R.Dizel öz ideyasını H.Styuartın etdiyi təklifi nəzərə almaqla həyata keçirdi. Bu
mühərrikdə kerosin, solyar yağı və ya xam neft silindrə xüsusi kompressorda sıxılmış havanın köməyi
ilə verilirdi. Belə mühərrik qənaətliliyi ilə seçilsə də, yanacağın püskürülməsi üçün iri ölçülü
kompressorun vacibliyi onun tətbiqini (xüsusilə də, nəqliyyatda) ləngidirdi. Öz ixtiraçısının adı ilə
dizel adlandırılan mühərriklərin konstruksiyasının təkmilləşdirilməsi və kompressorsuz dizellərin
yaradılması üçün bir sıra ixtiraçılar çoxlu cəhdlər göstərməyə başladılar.
1899-cu ildə rus-alman ixtiraçısı və alimi Qustav Trinkler Rusiyada ilk kompressorsuz dizeli
yaratdı və 1904-cü ildə bu mühərrik üçün patent aldı.
XX əsrin 20-ci illərində alman mühəndisi Robert Bosch (Robert Bosch) yanacağın mühərrikin
silindrinə püskürülməsi üçün nəzərdə tutulan yüksək təzyiqli nasosun kompakt və təkmil modelini
yaratdı. Bundan sonra dizel mühərrikləri sənaye və nəqliyyatın müxtəlif sahələrində geniş yayılmağa
başladı.
Dünyada xam neftin emalının maye fraksiyaları ilə işləyən nəqliyyat mühərriklərinin ilk rəsmi
ixtiraçıları isə 29 avqust 1885-ci ildə aldığı patentə əsasən motosikl üçün silindrləri şaquli yerləşən,
benzinlə işləyən 4 taktlı karbüratorlu mühərriki yaratmış alman konstruktoru Qotlib Daymler
(Gottlieb Daimler), 3 iyul 1886-cı ildə aldığı patentlə 3 təkərli sərnişin ekipajı üçün qazla işləyən 2
silindrli, 4 taktlı mühərriki yaratmış alman Karl Bents (Karl Benz) və yuxarıda qeyd etdiyimiz
Rudolf Dizel hesab olunurlar.
1889-cu ildə Q.Daymler təkmilləşdirilmiş V şəkilli, 2 silindrli, 4 taktlı mühərrik yaratdı, 1890-cı
ildə isə alman Vilhelm Maybax (Wilhelm Maybach) ilk 4 silindrli, 4 taktlı mühərrik yaratdı.
1962-ci ildə alman mühəndisi-ixtiraçısı Venkel dünyada ilk dəfə rotor-porşenli DYM-nin
patentini aldı.
Daxili yanma mühərriklərində müxtəlif yanacaqların kimyəvi enerjisi istilik enerjisinə, daha sonra
isə mexaniki enerjiyə çevrilir. Çevrilmələr yanacağın yanması nəticəsində baş verir. Yanma prosesi
nəticəsində bir sıra zərərli maddələr də yaranır və onlar mühərrikin işlənmiş qazları ilə birgə ətraf
mühitə atılır. Bu maddələr atmosferə, torpağa, suya, bitkilərə, heyvanat aləminə və xüsusilə də
insanlara zərərli təsir göstərirlər. Bəzi statistik məlumatlara görə hər bir orta sinifli minik avtomobilinin
məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərriki tərəfindən il ərzində ətraf mühitə 60 kq-dan çox ―dəm
qazı‖ və 40 kq-a yaxın azot oksidləri atılır. Bu rəqəmləri avtomobillərin ümumi sayına vurduqda
məlum olur ki, avtomobillər tərəfindən il ərzində ətraf mühitə atılan zərərli maddələrin miqdarı milyon
tonlarla ölçülür.
11
Müasir dövrün inkişaf intensivliyi avtomobil nəqliyyatı vasitələrinin istehsalından və
istismarından imtina olunmasını mümkünsüz edir. Odur ki, hazırkı durumda ətraf mühitin
çirklənməsinin qarşısını almaq üçün müxtəlif tədbirlərin işlənib hazırlanması çox böyük əhəmiyyət
kəsb edir. Bu tədbirlər ekoloji vəziyyətin pisləşməsinə səbəb olmadan həyata keçirilməlidir.
İnsan fəaliyyətini istənilən sahəsində olduğu kimi, mühərrik və avtomobil nəqliyyatının ekoloji
xarakteristikalarının təkmilləşdirilməsi sahəsində də mövcud problemin mahiyyətini yığcam şərh
etməyə imkan verən ümumiləşdirilmiş təriflər qəbul edilmişdir. Onlardan bəziləri ilə tanış olaq.
Daxili yanma mühərrikinin zəhərliliyi dedikdə onların işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli
maddələrin ətraf mühitə göstərdiyi neqativ (mənfi) təsir nəzərdə tutulur. Bu zəhərli maddələr yanacağın
daxili yanma mühərrikinin yanma kamerində yanması nəticəsində yaranır. Onların ətraf mühitə təsiri
maddələrin bitki və canlı orqanizmlərin hüceyrələrinə göstərdiyi kimyəvi təsirlə ifadə olunur.
Ətraf mühit, həmçinin karter qazları ilə də çirkləndirilir. Bu qazlar da işlənmiş qazlar olub,
onların yanma kamerindən mühərrikin karterinə keçmiş hissəsini təşkil edir.
Ətraf mühiti çirkləndirən mənbələrdən biri də benzinlə işləyən avtonəqliyyat vasitələrinin benzin
buxarlarıdır. Bu buxarların tərkibindəki karbohidrogenlərin miqdarı işlənmiş qazların tərkibindəki
karbohidrogenlərin 4÷12 %-ni təşkil edir.
Xüsusi tədbirlərin görülmədiyi halda işlənmiş qazların ətraf mühitə neqativ təsiri getdikcə
güclənər, insan və canlı orqanizmlərin ömrünü qısaldan xəstəliklərin sayı artar.
Zərərli maddələrin ətraf mühitə mənfi təsirinin qarşısının alınmasına yönəldilmiş xüsusi
tədbirlər dedikdə aşağıdakılar nəzərdə tutulur:
1) daxili yanma mühərrikləri və avtonəqliyyat vasitələrinin konstruktiv tənzimləmə
parametrlərinin optimallaşdırılmasına yönəldilmiş tədbirlər;
2) işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin neytrallaşdırılmasına yönəldilmiş üsul və
vasitələrin hazırlanması;
3) istifadə edilən yanacağın fiziki-kimyəvi tərkibinin dəyişdirilməsinə yönəldilmiş tədbirlər;
4) daxili yanma mühərrikləri və avtonəqliyyat vasitələrinin normal texniki vəziyyətinin
saxlanmasına yönəldilmiş tədbirlər;
5) müəssisələrin nəqliyyat parkının strukturunun optimallaşdırılması üzrə tədbirlər;
6) yaşayış məntəqələrində nəqliyyat axınlarının tənzimlənməsi üzrə tədbirlər.
Daxili yanma mühərrikləri və avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji xarakteristikaları dedikdə
işlənmiş qazların tərkibindəki normalaşdırılmış zərərli maddələrin tərkib səviyyəsi və işlənmiş qazların
tüstülülüyü başa düşülür.
İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarına normaların qoyulması həm daxili
yanma mühərrikləri və avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji göstəricilərinin yaxşılaşdırılmasını
stimullaşdırır, həm də istehlak bazarını keyfiyyətsiz məhsullardan müdafiə edir.
Avtonəqliyyat vasitələrinin və onların mühərriklərinin ətraf mühitə göstərdiyi zərərli təsirlərin
azaldılmasına yönəldilmiş tədbirlər sisteminə avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji təhlükəsizliyi deyilir.
12
2-ci mühazirə
2. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNDƏ ĠSTĠFADƏ OLUNAN YANACAQLAR.
2.1. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNDƏ ĠSTĠFADƏ OLUNAN
YANACAQLAR HAQQINDA MƏLUMAT.
Mövcud enerji qurğularının hamısında olduğu kimi daxili yanma mühərriklərində də işlənmiş
qazların tərkibi əsas etibarilə istifadə olunan yanacağın tipi ilə müəyyən edilir. Bu zaman yanacağın
zəhərliliyi dedikdə həmin yanacağın özünün, onun yanmasından və ya parçalanmasından alınan məhsulların insana və ətraf mühitə təsirini xarakterizə edən istismar xüsusiyyətləri nəzərdə tutulur.
Avtonəqliyyat vasitələrində qoyulan daxili yanma mühərriklərində maye və qaz şəklində olan
yanacaqlardan istifadə olunur. Maye şəklində olan yanacaqlardan əsas etibarilə benzindən və dizel
yanacağından geniş istifadə olunur. Onlardan başqa bir sıra spirtlər, habelə raps, soya, araxis,
günəbaxan, portağal, evkalipt, pambıq kimi bitkilərin emalından alınan yağlar da mühərrik yanacağı
kimi işlədilir. Qaz şəklində olan yanacaqlardan ən geniş istifadə olunanları təbii qaz və neft qazlarıdır.
Neft emalı zavodlarında gedən texnoloji proseslər nəticəsində alınan sənaye qazlarından da mühərrik yanacağı kimi istifadə olunur. Bunlar neftin birbaşa emalından, termiki və katalitik krekinqindən, mazut və qudronun kokslaşmasından, benzinin pirolizindən və katalitik reforminqindən alınan qazlardır. Bitki və heyvan mənşəli məhsulların, habelə çirkab və kanalizasiya sularının emalından
alınan bioqazlar da mühərrik yanacağı kimi işlədilir. Oduncaq tullantılarının, daş kömürün və torfun
termoqazogenerasiyasından alınan generator qazlarından da istifadə olunur. Dizel mühərriklərində istifadə olunmaq üçün adi dizel yanacağına neftin emalının digər
fraksiyalarını qatmaqla yeni yanacaqlar da almaq mümkündür. Dizel yanacağına neftin emalının dizel
yanacağından yüngül fraksiyaları qatıldıqda alınan yanacaq geniş fraksiya tərkibli dizel yanacağı
adlanır. Neftin emalının dizel yanacağından ağır fraksiyalarından qatqı kimi istifadə olunduqda alınan
yanacağa ağırlaşdırılmış fraksiya tərkibli dizel yanacağı deyilir. Qatqı kimi neft emalının həm
yüngül, həm də ağır fraksiyalarından istifadə olunduqda belə yanacaq genişləndirilmiş fraksiya
tərkibli dizel yanacağı adlanır. Yavaş sürətli dizellərdə daha ağır yanacaq növlərindən də istifadə olunur. Bunlara misal olaraq
əmtəəlik nefti və xam neftin emalının son məhsullarından olan mazutu, habelə orimulsiyanı göstərmək olar.
Yerin təkindən çıxarılan xam neft elə mədənin özündə ilkin emala uğradılır. Belə ki, separasiya yolu ilə xam neft qaz kondensatından ayrılır, sudan və duzlardan təmizlənir, stabilləşdirilir, yəni ən uçucu yüngül fraksiyalar seçilib götürülür. Bu yolla xam neft əmtəəlik neftə çevrilir. Belə neftin karbohidrogen tərkibi konkret dizel mühərrikinin konstruktiv-tənzimləmə parametrlərinə uyğun gələrsə ondan mühərrik yanacağı kimi istifadə oluna bilər. Dizel yanacağından fərqli olaraq əmtəəlik neftin yanması zamanı bərk hissəciklərin əmələ gəlmə mənbəyi olan qurum xeyli az miqdarda yaranır.
Bundan başqa neftin tərkibində koksşəkilli maddələr olan karben və karboidlərin miqdarı da az olduğundan yanma məhsulları tərkibində bərk hissəciklərin yaranması ehtimalı daha da azalır.
Son zamanlar istilik-elektrik stansiyalarının iri ölçülü dizel mühərriklərində daha bir yanacaq
növündən geniş istifadə olunmasına başlanılıb. Bu yanacaq növü orimulsiya adlanır. Orimulsiya —
tərkibinin 28÷30 %-i təbii bitum dənəciklərindən (onların ölçüsü 15÷20 mkm təşkil edir) ibarət olan şirin su şəklində olur. Çay hövzəsində sudakı təbii bitum dənəcikləri çox asan emal üsulu ilə maye şəklinə düşür və iri dizellərdə problemsiz olaraq yandırıla bilir. Orimulsiyanın dünya bazarındakı mazutun qiymətindən xeyli ucuz olması, onun təbii ehtiyatlarının şoxluğu, çıxarılmasının, emalının və nəql edilməsinin iqtisadi cəhətdən sərfəli olması bu yanacaq növünün perspektivini xeyli yüksəldir.
Ənənəvi yanacaq növlərindən başqa avtomobil mühərriklərində alternativ yanacaqlardan da istifadə olunur. Onlara misal olaraq tərkibində spirt olan yanacaqları göstərmək olar. Bunlardan ən
geniş yayılanları etil spirti olan etanol C2H5OH və metil spirti olan metanoldur CH3OH. Metanol əsəb-damar sisteminə təsir edən çox güclü zəhərdir və orqanizmdə yığılıb qalmaq qabiliyyətinə malikdir. Bu səbəbdən metanoldan mühərrik yanacağı kimi istifadə olunması xeyli çətindir.
Spirtlərdən yanacaq kimi istifadə olunması onların detonasiyaya davamlılığının yüksəkliyi ilə izah olunur (metanolda 104÷115 vahid, etanolda 106 vahid). Onların benzinlə qarışığından da istifadə olu-
13
na bilər. Detonasiyaya davamlılığı nəzərəçarpacaq qədər artırmaq üçün benzinə qatılan spirtin yana-
caqdakı payı 25÷50 % hədlərində olmalıdır. Lakin belə qarışıqlardan o qədər də geniş istifadə olun-mur. Çünki belə yanacağın gizli buxarlanma istiliyi benzinə nisbətən xeyli çoxdur. Bu, yanacağın bu-xarlanmasını çətinləşdirdiyindən mühərriklərin xüsusilə də qış mövsümündə işə salınmasında problem-lər yaranır. Dizellərdə belə yanacaqdan istifadə etdikdə məqbul özüalışmanı təmin etmək üçün mütləq müəyyən dozada dizel yanacağının verilməsi tələb olunur. Qeyd edək ki, spirtlərin istiliktörətmə qabi-liyyəti o qədər də yüksək deyil, çünki onların tərkibində oksigen molekulu var. Digər tərəfdən isə spirt-lər hiqroskopikdirlər, yəni onlar suyu çox intensiv olaraq udurlar. Bu isə onların istiliktörətmə qabiliy-yətini daha da aşağı salır.
Alternativ yanacaq kimi avtomobil mühərriklərində bir sıra qaz və maye yanacaqlarından da
istifadə olunur. Onlardan ammonyak NH3 və hidrogen H2 daha perspektivlidirlər, çünki onların molekulunda karbon yoxdur. Ammonyakdan yanacaq kimi istifadə olunmasına əngəl törədən amil onun yanma temperaturunun ənənəvi yanacaqlarla müqayisədə az olmasıdır. Hidrogen isə öz enerji tutumuna görə karbohidrogenli yanacaqları 2.5÷3.0 dəfə, spirtləri 5.0÷6.0 dəfə, ammonyakı isə 7.0 dəfə üstələyir. Özü də hidrogen tamamilə zəhərsiz qazdır.
Ənənəvi dizel və benzin yanacaqlarından başqa geniş istifadə olunan yanacaqlar qaz
yanacaqlarıdır: sıxılmış təbii qaz (PNG) və mayeləşdirilmiş neft qazıdır. Sıxılmış təbii qaz metan CH4 və ondan daha ağır olan karbohidrogenlərin, habelə azot, karbon qazı və kükürd birləşmələri kimi ballast maddələrin qarışığından ibarətdir. Mayeləşdirilmiş neft qazı isə propan C3H8 və butanın C4H8
qarışığından ibarətdir. Quru sıxılmış təbii qazın istiliktörətmə qabiliyyəti 30÷35 3mMC , qaz
kondensatınınkı 38÷44 3mMC , mayeləşdirilmiş neft qazınınkı isə 47 3mMC -dır.
Quru təbii qaz yer qatının 1300 m-ə qədər olan dərinliyindən çıxarılır. Tərkibinin 90÷99 %-ə
qədəri metandan ibarətdir. Yerin daha dərin qatlarından çıxarılan qaz kondensatının tərkibi isə 80-90
% metandan ibarətdir. Qaz kondensatı maye şəklində olduğundan onun həcmi yanma istiliyi quru təbii qazınkından çoxdur.
Neft yataqlarından çıxarılan səmt qazlarının tərkibindəki metanın miqdarı quru təbii qazlarda və qaz kondensatlarında olduğundan 2÷4 dəfə azdır. Bu qazlar havadan ağır olurlar, halbuki quru təbii qazlar və qaz kondensatı havadan 1.5 dəfəyədək yüngül olurlar. Səmt qazlarının istiliktörətmə qabiliyyəti onları tərkibindəki ballast qazların — karbon qazını CO2 və azotun N2 miqdarından çox
asılı olur. Qeyd edək ki, səmt qazlarının tərkibindəki ballast azotun miqdarı 30÷45 %-ə qədər ola bilir. Son zamanlar yanacaq kimi bioloji kütlənin emalından alınan məhsullardan da istifadə olunur.
Bioloji kütlədən yanacağın alınması iki istiqamətdə gedir:
1) mikroorqanizmlərin qıcqırdıcı təsiri nəticəsində baş verən bioloji konversiya üsulu ilə yanacağın alınması;
2) yüksək temperaturun nəticəsində baş verən termokimyəvi konversiya üsulu ilə yanacağın alınması.
Bioloji kütlənin emalından alınan məhsullardan biri anaerob (yəni havasız şəraitdə) qıcqırtma
məhsulu olan bioqazdır. Onun tərkibi 50÷80 % metandan, 20÷50 % karbon qazından, kükürd
birləşmələrindən və azotdan ibarət olur. 1 ton üzvi maddənin qıcqırdılması nəticəsində 350÷600 3m
bioqaz almaq mümkündür. Üzvi maddələrin bioqaza çevrilməsinin f.i.ə 80÷90 %-ə çatır. Heyvanat
mənşəli tullantılardan alınan bioqazların istiliktörətmə qabiliyyəti 15.5÷24.0 3mMC , bitki mənşəli
tullantılardan alınan bioqazlarınkı isə 5.0÷6.7 3mMC olur. Hava artıqlıq əmsalının 0.66÷1.95
qiymətlərində bioqaz-hava qarışığı alışa bilir. Bioqazın oktan 136-dır.
Bioloji kütlənin emalının məhsullarından biri də generator qazlarıdır. Onları almaq üçün digər yanacaq növlərini oksigen çatışmazlığı şəraitində, yüksək temperaturun təsiri ilə termokimyəvi konversiyaya uğradırlar. İlkin xammal kimi oduncaq tullantıları, daş kömür, torf, küləş kimi bərk yanacaq növlərindən istifadə olunur. Bərk yanacaqların qazlaşdırılması prosesi elə təşkil edilməlidir ki, yanma natamam olsun. Çünki yalnız bu halda alınan generator qazlarının tərkibində kifayət qədər dəm qazı, hidrogen və metan qalır və belə yanacaqdan mühərrikdə istifadə etmək olur. Generator qazının tərkibinə yuxarıda sadalananlardan başqa ballast maddələr olan oksigen, karbon qazı, azot, kükürd birləşmələri, su buxarı, habelə kül və qatranlar da daxil olur.
Bərk yanacaq növlərinin qazlaşdırılması xüsusi qurğularda — qazogeneratorlarda həyata keçirilir.
14
Qazogeneratorlar ya bilavasitə nəqliyyat vasitələrinin özündə yerləşdirilir, ya da stasionar qurğu şək-
lində olur. Generator qazlarının istiliktörətmə qabiliyyəti 4400÷4500 kqkal hədlərində olur. İlkin
xammal olaraq oduncaq tullantılarından istifadə olunduqda alınan generator qazının kütləsi ilkin xam-
malın kütləsinin 15÷20 % -i qədər olur. Generator qazının oktan ədədi də kifayət qədər yüksəkdir (95÷110 vahid)
Beləliklə, nəqliyyat vasitələrinin mühərriklərində istifadə olunan bir sıra yanacaq növləri nəzərdən keçirildi. Qeyd etmək lazımdır ki, nəqliyyat vasitələri arasında ən böyük yanacaq istehlakçısı avtomobil nəqliyyatıdır və ətraf mühiti çirklənməsində də ən böyük pay sahibi elə avtomobil nəqliyyatı vasitələridir. Bunu aşağıdakı cədvəldə verilmiş statistik göstəricilər də təsdiq edir (cədvəl 1.1).
Nəqliyyat vasitələrinin ətraf mühitə zərərli təsirinin azaldılması üçün dövlət və beynəlxalq proqramlar hazırlanarkən istifadə olunan yanacağın keyfiyyətinə xüsusi əhəmiyyət verilir. Bir sıra ölkələrdə ―Avtomobil və yanacaq‖ adlı xüsusi proqramlar mövcuddur.
Cədvəl 2.1
Nəqliyyatın növü
Ümumi güc
İstifadə olunan yanacaq
Atmosferə atılan tullantılar
% % mln. t % mln. t
Avtomobil nəqliyyatı 50 56.5 65.0 71.3 21.7
Dəmiryol nəqliyyatı 16 11.0 12.6 6.3 1.9
Çay donanması 8 5.9 6.8 2.6 0.8
İnşaat-yol maşınları 4 1.9 2.2 1.3 0.4
Kənd və meşə təsərrüfatı maşınları 20 23.5 27.0 17.8 5.4
Aviasiya 2 1.2 1.5 0.7 0.2
CƏMİ: 100 100 115.0 100 30.4
2.2. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN ĠġLƏNMĠġ QAZLARININ TƏRKĠBĠ.
DYM-nin silindrində yanacağın kimyəvi enerjisinin istilik enerjisinə çevrilməsi yanma prosesi
nəticəsində baş verir. Yanma — yanacağın tərkibindəki elementlərin oksidləşmə reaksiyasıdır. İdeal halda, yəni oksidləşmə reaksiyasının getməsi üçün kifayət qədər oksigen olduqda, yanma prosesi tam gedə bilər və bu halda yanma məhsulları karbon qazından (CO2) və su buxarından (H2O) ibarət olar. Lakin mühərrikin iş rejimindən asılı olaraq bir sıra hallarda, yəni yanıcı qarışığın tərkibi zəngin olduqda ( 1 ) oksidləşmə reaksiyasının getməsi üçün lazım olan oksigenin migdarı az olduğundan, yanma məhsullarının tərkibində natam yanma məhsulları olan karbon oksidi (―dəm qazı‖ — CO) və sərbəst hidrogen (H2) də olur. Qeyd edək ki, natamam yanma məhsullarının tərkibinə, həmçinin CnHm tərkibli karbohidrogenlər də daxildir. Onlar yüksək temperaturun təsiri və oksigen çatışmazlığı üzündən yanacağın tərkibindəki yüksək molekullu karbohidrogenlərin parçalanması nəticəsində yaranırlar. Buraya yanma kamerinə keçərək yanan sürtgü yağı da öz ―payını‖ əlavə edir.
Daxili yanma mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zəhərli karbohidrogenlərin sayı bir neçə yüzə çatır.
Yanma məhsulları olan zəhərli karbohidrogenlərin içində tərkibində oksigen olan aldehidlər və
kanserogen xəstəliklərin yaranmasına səbəb olan benz(a)piren də olur. Aldehidlər yanacağın oksidləşməsinin aralıq məhsullarıdır və çox zəhərlidirlər. Benz(a)piren (qısaca BaP) isə kanserogen xassəli polisiklik aromatik karbohidrogenlərdən olub,
yüksək bioloji aktivliyi ilə fərqlənir.
Benz(a)piren kristallik maddə olub, zahirən naftalinə oxşayır. O, 179C-də əriyir və 310C-də qaynayır.
Benz(a)piren (C20H12) motor yanacaqlarının ağır fraksiyalarının və sürtgü yağlarının temperatu-
run nisbətən aşağı olduğu (400÷700C) və hədsiz oksigen çatışmazlığı şəraitində termiki parçalanması
(krekinq) nəticəsində yaranır. 1000 C-dən yuxarı olan temperaturda benz(a)piren hidrogenə və karbo-na (qurum şəklində) parçalanır. Bu səbəbdən benz(a)pirenin əmələ gəlməsi və saxlanması yalnız nisbə-tən soyuq olan divarətrafı təbəqələrdə mümkündür. Benz(a)piren qurum hissəciklərinin məsamələri tə-rəfindən yaxşı udulur və saxlanılır. Onlarla birgə tüstü şəklində atmosferə atılır və elə bu şəkildə də ağ ciyərə daxil olaraq bəd xassəli şişlərin əmələ gəlməsinə səbəb olur. Qurum danəciklərinə adsorbsiya
15
olunmuş benz(a)pirenin miqdarı mühərriklərin tipin-dən və onların iş rejimindən asılı olaraq çox geniş hədlərdə dəyişə bilər. Benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki qurumun miqdarı dizel-lərə nisbətən az olsa da, onların qurum tullantılarının adsorbsiya etdiyi benz(a)pirenin miqdarı xeyli çox olur.
Qurum özü də yanacağın tərkibindəki karbohidrogenlərin krekinqinin məhsuludur.
Yuxarıda sadalananlardan başqa mühərrikin işlənmiş qazlarında sərbəst azot (N2), havanın qalıq
oksigeni (O2) (o kasıb qarışığın yanması zamanı əmələ gəlir), kükürdün oksidləşməsinin qaz şəklin-
də olan məhsulları (SOx) və azot oksidləri (NOx) də olur. Əsasən NO-dan ibarət olan azot-oksidləri havanın tərkibindəki azot və oksigenin oksidləşmə reaksiyasının məhsuludur. Azot-oksidi (NO) atmos-ferə düşdükdə azot-2-oksidə (NO2) qədər oksidləşir. Bu zaman oksidləşmənin dərəcəsi temperaturdan asılı olur. İşlənmiş qazların temperaturu aşağı olduqca NO-nun daha çox hissəsi NO2-yə çevrilir. Azot oksidlərinin yaranmasında ağır yanacaqların, məsələn mazutun tərkibindəki azot da müəyyən rol oynayır.
İşlənmiş qazların tərkibində yuxarıda adları çəkilən qaz şəkilli komponentlərdən əlavə dispers
hissəciklər də olur. Dispers hissəciklər həll oluna bilən və həll oluna bilməyən olmaqla 2 qrupa bölünürlər.
Həll oluna bilən dispers hissəciklər yanacağın və yağın tərkibindəki yüksək molekullu karbohidro-genlərdən ibarətdir. Onları yalnız müvafiq temperaturlarda kondensasiya olunan zaman ayırd etmək mümkündür.
Həll olunmayan dispers hissəciklərə qurum (yanacağin bərk karbonu), sulfatlar (yanacağın
tərkibindəki kükürddən yaranan bərk kükürd oksidləri), metal oksidləri (aşqar kimi yanacağa
qatılırlar) və abraziv hissəciklər (mühərrikin hissələrinin yeyilmə məhsulları) aiddirlər. İşlənmiş qazların tərkibindəki dispers hissəciklərin təxminən 90 %-i həll olunmayan hissəcıklərdən
ibarətdir. Lakin bu rəqəm təxminidir və mühərrikin iş rejimindən, konstruktiv xüsusiyyətlərindən asılı olur.
Məcburi alışdırmalı və dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkiblərini müqayisə etdikdə aşağıdakıları görmək olar:
- işlənmiş qazlardakı sərbəst azotun (N2) miqdarı məcburi alışdırmalı mühərriklərdə 74÷77 %, dizellərdə isə 74÷78 % təşkil edə bilər;
- sərbəst oksigenin (O2) miqdarı birincilərdə 0.3÷10 %-ə, ikincilərdə isə 2÷18 %-ə qədər ola bilər. Buna səbəb dizellərin daha kasıb qarışıqlarla işləməsidir;
-su buxarının (H2O) miqdarı məcburi alışdırmalı mühərriklərdə 3÷5.5 %, dizellərdə isə 0.5÷9% hədlərində olur;
- karbon qazı (CO2) məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarının 5÷12 %-ni, dizellərdə isə 1÷12 %-ni təşkil edə bilər;
- dəm qazı (CO) üçün bu rəqəmlər müvafiq olaraq 0.5÷12 % və 0.005÷0.4 % -dir; - azot oksidlərinin (NOx) miqdarı məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarında daha
çoxdur — 0.01÷0.8 %. Dizellər üçün bu rəqəm 0.004÷0.5 %-dir; - məcburi alışdırmalı mühərriklərdə karbohidrogenlərin (CnHm) miqdarı 0.2÷3 % hədlərində,
dizellərdə isə 0.009÷0.3 % hədlərində olur; - aldehidlər (RCHO) məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarının 0.2 %-ə, dizellərdə isə
0.001÷0.009 %-ə qədərini təşkil edir;
- məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarındakı qurumun (C) miqdarı 0.004 3mq -na
qədər, dizellərdə isə 0.01÷1.1 3mq ola bilər;
- benz(a)pirenin (C20H12) miqdarı məcburi alışdırmalı mühərriklərdə 25 3mmkq -a, dizellərdə isə
10 3mmkq -a qədər çata bilər;
- kükürd oksidləri (SOx) üçün bu rəqəmlər müvafiq olaraq 0.008 %-ə və 0.002÷0.02 %-ə qədər ola bilər;
- məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki qurğuşun oksidinin (PbO) miqdarı 0.02 %-ə qədər çatsa da, dizellərdə belə yanma məhsuluna rast gəlinmir.
Avtomobil mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibində qurğuşuna, silisiuma, misə, kalsiuma, sinkə,
fosfora, manqana, xroma, natriuma, bariuma, dəmirə, nikelə və s. elementlərə də rast gəlinir. Bu
elementlər ya sürtkü yağına qatılmış aşqarların tərkibində olur, ya da mühərrikin hissələrinin yeyilmə
16
məhsulları kimi sürtkü yağı ilə birgə yanma kamerinə keçir.
3-cü mühazirə
3. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠNDƏ YARANAN ZƏHƏRLĠ MADDƏLƏR.
3.1. DAXĠLĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠN YANMA MƏHSULLARININ VƏ ONLARIN
TƏRKĠBĠNDƏKĠ ZƏHƏRLĠ MADDƏLƏRĠN ƏTRAF MÜHĠTƏ TƏSĠRĠ.
Daxili yanma mühərriklərinin işlənmiş qazlarının təxminən 99÷99.9 %-ni tam yanma məhsulları
olan karbon qazı və su buxarı, istifadə olunmamış oksigen və azot təşkil edir. Yerdə qalan 1 %-dən də
az qazlar isə mühərriklərin ekoloji səviyyəsini, yəni onların ətraf mühitə zərərli təsirinin dərəcəsini
müəyyən edir.
İşlənmiş qazların bəzi komponentlərinin zərərli təsirini araşdıraq.
Azot-oksidləri NOx. Daxili yanma mühərrikinin işlənmiş qazlarının tərkibində azotla oksigenin
10-a yaxın birləşməsi olur. Lakin mütləq üstünlük azot-oksidinə (NO) məxsusdur. Dizellərin işlənmiş
qazlarının tərkibindəki azot oksidlərinin 95÷98 %-i, məcburi alışdırmalı mühərriklərdə isə 98÷99.5 %-
i məhz NO-dur. Qalan 2÷5 % isə NO2-nin payına düşür. İşlənmiş qazların temperaturu aşağı
düşdükcə NO oksidləşərək NO2-yə çevrilir. 21÷135 C temperatur diapazonunda NO2 N2O4 -lə
qarışıq halda olur. 21C-dən aşağı temperaturda isə NO2 tamamilə N2O4-ə çevrilir.
NO — rəngsiz qazdır, suda pis həll olur.
NO2 — qonur rəngli qazdır, boğucu iyə malikdir. O su ilə reaksiyaya girərək azotlu (HNO2) və
azot (HNO3) turşularını əmələ gətirir. Bu turşuların hər ikisi ağ ciyər toxumalarını dağıdaraq xroniki
xəstəliklərə və ürək-damar sistemində mənfi dəyişikliklərə səbəb olur.
Karbohidrogenlərlə birləşən azot-oksidləri zəhərli maddələr olan nitroolefinləri əmələ gətirir.
Nitroolefinlər yuxarı nəfəs yollarının selikli qişalarında müxtəlif xəstəliklərin, xroniki bronxitlərin,
əsəb pozuntularının yaranmasına səbəb olur.
Karbon-oksidi CO. İyi və dadı olmayan rəngsiz qazdır, suda pis həll olur, yanar qazdır – hava
ılə qarışığı partlayış təhlükəlidir. İnsanın ağ ciyərinə keçən karbon oksidi (buna dəm qazı da deyilir)
oradan qana daxil olur. Dəm qazı qandakı oksiğeni sıxışdırıb çıxarır, çünki o qanda oksigendən 200
dəfə yaxşı həll olur. Qanda oksigenin miqdarının aşağı düşməsi isə boğulmaya səbəb olur.
Havadakı dəm qazının nisbətən az konsentrasiyası baş gicəllənməsinə və ürək bulanmasına səbəb
olur.
Hava ilə təxminən eyni sıxlığa malik olduğundan otağa dolmuş dəm qazı oradan çox çətin uçub
çıxır.
Karbohidrogenlər CnHm . Karbohidrogenlər ən çoxsaylı birləşmələr qrupudur. Pis iyə
malikdirlər, bir sıra xroniki xəstəliklərə səbəb olurlar, ümumi toksiki və qıcıqlandırıcı təsirə
malikdirlər. Karbohidrogenlər qrupunun nümayəndələrindən biri olan benz(a)piren isə kanserogen
təsirə malik olub, onkoloji xəstəliklərin inkişafına yardımçı olurlar.
Aldehidlər RCHO. Aldehidlər, xüsusilə formaldehid kəskin iylidirlər. Müəyyən dozalarda nəfəs
yollarının, burun və gözün selikli qişalarının qıcıqlanmasına səbəb olur. İnsan orqanizminə təsiri
mərkəzi sinir sisteminə qıcıqlandırıcı və ümumi toksiki effekti, daxili orqanların zədələnməsi ilə
xarakterizə olunur.
Kükürd oksidləri SO2 və SO3. Suda yaxşı həll olurlar. Kəskin iyə malikdirlər, yuxarı nəfəs
yollarının qıcıqlanmasına, orqanizmdə zülal mübadiləsinin pozulmasına səbəb olurlar.
Qurum C. Ölçüsü mikrondan bir neçə tərtib kiçikdən tutmuş onlarla mikrona qədər ölçüsü olan
bərk karbon danələrindən ibarətdir. Ən xırda hissəcikləri günlərlə atmosfer havasında dolaşmaq
qabiliyyətinə malikdirlər. Ağ ciyərə daxil olub qıcıqlanmalara və xəstəliklərə səbəb olur. Mühərrikdən
ayrılan qurum danələri özləri ilə birgə benz(a)piren də daxil olmaqla yanacaq və yağların yanmamış
17
karbohidrogenlərinin hissəciklərini daşıya bilirlər.
Qurğuşun oksidləri PbO. Bu maddələr orqanizmdə yığılmaq qabiliyyətinə malikdirlər. İnsanın
dərrakəsinə, ağlına neqativ təsir göstərir, daxili orqanlara sirayət edərək mutagen dəyişikliklərə səbəb
olurlar.
Dispers hissəciklər PM. Onların insan orqanizminə təsir dərəcəsi ölçüləri ilə müəyyən edilir. Ən
zərərliləri diametral ölçüləri 10 mkm-dən az olanlarıdır (PM10). Onlar hava ilə birlikdə çox asanlıqla
insan orqanizminə daxil ola bilirlər. Dispers hissəciklərdən insan orqanizmi üçün ən təhlükəlisi
diametri 0.1 mkm-dən kiçik olanlarıdır. Hərçənd ki, PM10 sinfindən olan hissəciklər arasında onların
payı çox azdır.
Ümumiyyətlə götürdükdə, insanın fəaliyyəti nəticəsində ətraf mühitə atılan PM10 sinifli dispers
hissəciklərin 10÷17 %-i mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki dispers hissəciklərdir. İri sənaye
obyektləri olmayan şəhərlərdə bu rəqəm 75 %-ə qədər ola bilər.
Qurumdan qeyri, yuxarıda adları çəkilən maddələrin havadakı konsentrasiyası müəyyən həddən
çox olarsa, bu ölümlə nəticələnə bilər. Qeyd edək ki, bu maddələrin zəhərlilik dərəcəsi müxtəlifdir və
onların havadakı buraxılabilən konsentrasiyaları da bir-birindən xeyli fərqlənir. Bunu cədvəl 2-dən də
görmək olar.
Zərərli maddələrin insan, heyvan və bitki aləminə daimi təsiri onların genetik səviyyədə
mutasiyasına, organizmlərin kəskin nəsil dəyişməsinə, yəni onların xarici və daxili quruluşlarının
dəyişilməsinə gətirib çıxara bilər.
Avtomobil mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli komponentlərin nisbi
aqressivliyini müqayisə etsək və dəm qazının aqressivliyini vahid qəbul etsək aşağıdakı nəticəni almaq
olar:
CO : CnHm : SOx : NOx : C : RCHO : C20H12 = 1 : 3.16 : 16.5 : 41.1 : 41.1 :41.5 : 1260000.
Avtomobil mühərriklərinin işlənmiş qazlarının bitki aləminə təsiri onların bitkilərin həm
səthlərilə təmasda olması, həm də hüceyrələrinə daxil ola bilməsi ilə əlaqədardır. Bitkilər xüsusilə
kükürd və azot oksidlərinə, karbohidrogenlərlə azot oksidlərinin birləşmələrinə qarşı çox həssasdırlar.
Cədvəl 2
Sıra
№si Təsirin xarakteri
Həcmcə konsentrasiyası,
%-lə
Azot oksidləri
1. Təsirin mütləq həddi 0.00001
2. İyi bilinən hədd 0.0001÷0.0003
3. Burun və gözün selikli qişasının qıcıqlanması həddi 0.0013
4. Methemoqlobinin əmələ gəlməsi 0.001÷0.002
5. Ciyərlərin şişməsi 0.004÷0.008
Dəm qazı
6. Zərərsizdir 0.0016
7. Üzun müddətli nəfəs alma zamanı xroniki zəhərlənmə 0.01
8. 1 saatdan sonra zəif zəhərlənmə 0.05
9. Bir neçə dəfə nəfəs aldıqdan sonra huşun itirilməsi 1.0
Kükürd oksidləri
10. Gözün acışması, öskürək tutma 0.0017
11. Boğazın qıcıqlanması 0.0007÷0.001
12. 3 dəqiqədən sonra zəhərlənmə 0.004
13. 1 dəqiqədən sonra zəhərlənmə 0.01
Formaldehid
14. Zərərsizdir 0.00037
15. İyi bilinən hədd 0.0002
16. Nəfəs yollarının, burun və gözün selikli qişasının yüngül qıcıqlanması 0.007
17. Ağırlaşma 0.018
18. Güclü qıcıqlanma 0.18
18
Avtomobil mühərriklərinin işlənmiş qazlarının müxtəlif tikinti və qurğulara təsiri azot və kükürd
oksidlərinin su buxarı ilə qarışığının, habelə qurumun yağlı hissəciklərinin onların səthində yaratdığı
çöküntü ilə müəyyən edilir.
Nəqliyyat vasitələrinin ətraf mühitə neqativ təsirinin nümunələrindən biri də “smoq” adlanır. Bu
termindən havanın istənilən xarakterli, görünən çirklənməsini göstərmək üçün istifadə olunur. “Smoq”
ingiliscə ―smoke‖- tüstü və ―fog‖ – duman sözlərinin birləşməsindən əmələ gəlib, mənaca ―tüstünün
yaratdığı duman‖ deməkdir.
―Smoq‖un üç növü var:
- sadə “smoq” (―London‖ tipli) – əsasən kükürdlü anhidridlərdən ibarət olan qaz şəkilli
çirkləndiricilərin, toz hissəciklərinin və duman damlalarının qarışığı;
- buzlu “smoq” (―Alyaska‖ tipli) - qaz şəkilli çirkləndiricilərin, toz hissəciklərinin, duman
damlalarının, habelə istilik sistemlərinin buxarlarının donmasından yaranan buz kristallarının qarışığı;
- fotokimyəvi “smoq”(―Los-Anjeles‖ tipli) – çirkləndirici maddələrin Günəş şüalarının,
xüsusən də ultrabənövşəyi şüaların təsiri altında parçalanmasından yaranan təkrar hava çirklənməsidir.
Burada əsas zəhərli komponent ozondur (O3). Smoqun digər tərkib hissəsini dəm qazı, azot oksidləri,
asetilnitrat hidroksili, azot turşusu və s. Təşkil edir. Məhz fotokimyəvi smoqun əsas mənbəyi nəqliyyat
vasitələridir.
Nəqliyyat vasitələrinin zərərli təsirinin digər növü "stim" (―parnik‖) effektidir. ―Stim‖ effekti
— Yer planeti səthinin orta temperaturu ilə onun kosmosdakı radiasiya temperaturu arasındakı
fərqdir. Yerin orta temperaturu +15C-dir, onun kosmosdakı radiasiya temperaturu isə -18C-dir.
Deməli normal şəraitdə ―parnik effekti‖ +33C-dir.
Qeyd etmək lazımdır ki, Yerin kosmosdakı radiasiya temperaturu sabitdir. Deməli, ―parnik‖
effektinin artması Yer səthinin orta temperaturunun yüksəlməsi deməkdir. ―Parnik‖ effekti onunla
əlaqədardır ki, Yer səthi Günəşin radiaktiv şüalanması nəticəsində qızır. İstənilən qızmış cisim
infraqırmızı spektrdə şüalanma verir, yəni atmosfer Yerin səthindən infraqırmızı şüalanmanın təsiri ilə
qızır. İnfraqırmızı şüalanma dalğası ultrabənövşəyi şüalanma dalğasından uzun olduğundan Yer
səthindən qayıdan bu şüalar buludların səthindən əks olunaraq geri qayıdır və planetin səthini yenidən
qızdırır.
Bu effekt atmosferdə su buxarının, karbon qazının, metanın, ozonun, azot acımalarının (закись
азота) və freonların olması ilə əlaqədardır.
Deməli, işlənmiş qazların tərkibindəki karbon qazı (CO2) ―parnik‖ effektinin artmasına səbəb
olur. Karbon qazının işlənmiş qazlardakı miqdarını azaltmaq üçün mühərrikin qənaətliliyi
yaxşılaşdırılmalı, yanacaqların molekulunda karbonun nisbi payı azaldılmalı və ya ümumiyyətlə
tərkibində karbon olmayan yanacaqlardan (məs.: ammiak, hidrogen) istifadə olunmalıdır.
Qeyd olunmalıdır ki, müxtəlif yanacaqların tam yanması nəticəsində alınan karbon qazının
miqdarı da müxtəlif olur. Karbon qazı ən çox kömürün, ən az isə təbii qazın yanması zamanı alınır.
Hazırda mövcud olan digər bir hipotezə görə atmosferdə karbon qazının olması nəinki ―parnik‖
effektini artırır, əksinə, azalmasına səbəb olur. Bu onunla izah edilir ki, karbon qazının atmosferdəki
konsentrasiyasının artması əvvəlcə Yer səthinin temperaturunu artırır. Bu temperatur artımı nəmliyin
buxarlanmasını və buludların yaranmasını sürətləndirir. Nəticədə Günəş şüalarının buludların üst
səthindən əks olunması artır, Yer səthinə çatan istiliyin miqdarı isə azalır. Nəticədə Yer səthinin
temperaturu aşağı düşür. Beləliklə, atmosferdə karbon qazının payının artması stabilləşdirici amil
rolunu oynayır. Bundan başqa , karbon qazının atmosferdəki payının artması bitki aləminin, xüsusilə
meşələrin effektiv bərpa olunmasına kömək edir.
Metan qazı barədə də birmənalı qəti qərar yoxdur. Belə ki, bir tərəfdən bu qaz zərərsiz sayılır və
karbohidrogen tullantılarının normalaşdırılması zamanı normalaşdırılan maddələrin siyahısına daxil
edilmir. Digər tərəfdən isə metan da ―parnik‖ effektinin artmasına kömək edir və bu işdə karbon
qazından sonra ikincidir.
İnsan fəaliyyətinin ziyanlı təzahürlərindən biri də turşulu yağışlardır. Turşulu yağışlar azot və
kükürd oksidləri kimi yanma məhsullarının atmosferdəki nəmlikdə həll olunmasından yaranır.
Turşulu yağışların əsas mənbəyi əlbəttə ki, sənaye müəssisələridir. Çünki, onların fəaliyyəti zamanı
atmosferə atılan tullantıların tərkibində çoxlu kükürd oksidləri olur və onlar Yer səthindən xeyli
19
yüksəkliyə atılırlar. Lakin avtomobil mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibində olan azot və
kükürd oksidləri də turşulu yağışların yaranmasında müəyyən qədər rol oynayırlar.
Turşulu yağışlar öz zərərli təsirini bitki aləmini məhv etməklə və metal konstruksiyaların
korroziyasını sürətləndirməklə göstərir. Özü də bu yağışlar atmosferdəki hava axını ilə birgə sürətlə
hərəkət edərək, yüzlərlə, minlərlə kilometr məsafəni qət etmək qabiliyyətinə malikdirlər.
Ətraf mühitə zərərli təsir göstərən amillərdən biri də temperatur inversiyalarıdır. Temperatur
inversiyası atmosferin xüsusi halıdır və bu zaman yüksəklik artdıqca havanın temperaturu azalmaq
əvəzinə, artır. Yerüstü temperatur inversiyaları istiliyin torpaq səthi tərəfindən intensiv şüalanmasının
nəticəsidir. Bu zaman həm Yer səthi, həm də yerüstü hava təbəqələri soyuyur. Atmosferin belə halı
havanın şaquli hərəkətlərinin inkişafına maneçilik törədir. Nəticədə atmosferin alt qatlarında su buxarı,
toz, qaz şəklində olan maddələr yığılaraq tüstü və duman qatlarının, o cümlədən ―smoq‖un
yaranmasına yardımçı olur.
20
4-cü mühazirə
4. YANACAQLARIN MÜHƏRRĠKDƏ YANMASI.
4.1. YANMANIN KĠMYƏVĠ REAKSIYALARI.
Yanma prosesləri kimyəvi proseslərin bir növüdür. Kimyəvi proseslər haqqında olan nəzəriyyə iki
əsas bölmədən ibarətdir: kimyəvi statika və kimyəvi dinamika. Kimyəvi dinamika bəzən kimyəvi kinetika da adlanır.
Kimyəvi statika bu və ya digər başlanğıc maddələrin hansı nisbətlərdə birləşmə reaksiyalarına girmələri, reaksiya məhsullarının tərkibi, kimyəvi birləşmələrin enerji balansları ilə əlaqədar məsələləri öyrənir. Kimyəvi statikanın qanunlarına misal olaraq kütlənin saxlanması (və ya itməməsi) qanununu, kimyəvi tarazlıq haqqında nəzəriyyəni və s. göstərmək olar.
Kimyəvi statikanın qanunları reagentlərin başlanğıc nisbəti və reaksiyaların başlanğıc temperaturu məlum olduqda yanma məhsullarının yekun tərkibini və yanmanın nəzəri temperaturunu hesablamağa imkan verir.
Kimyəvi reaksiyanın sürəti adətən sonsuz böyük hesab olunur. Lakin istənilən prosesin baş verməsinin sonlu sürəti var və bu sürət ancaq yanaşı olaraq baş verən proseslərin sürəti ilə müqayisə oluna bilər. Kimyəvi reaksiyaların sürəti haqqında olan elm kimyəvi kinetika və ya kimyəvi termodinamika adlanır.
Formal kinetikanın qanunları kimyəvi çevrilmələrin mexanizminə reaksiyaya girən başlanğıc komponent molekullarının birbaşa qarşılıqlı təsiri kimi baxır. Lakin müasir təsəvvürlərə görə bütün reaksiyalar son nəticəyə çatmazdan qabaq çoxlu aralıq mərhələlərdən keçir. Özü də bu aralıq mərhələlər həm paralel, həm də ardıcıl olaraq baş verə bilərlər. Bütövlükdə reaksiyanın getmə sürəti isə bircə mərhələyə — limitləyici reaksiya adlanan və ən yavaş gedən mərhələyə görə müəyyənləşdirilir.
İstənilən kimyəvi reaksiyanın sürətinə reaksiyaya girən maddələrin və ya yaranan reaksiya məhsullarının konsentrasiyasının müəyyən zaman ərzində dəyişməsi kimi baxılır. Birinci halda reaksiyaya girən maddələrin konsentrasiyasının azalması, ikinci halda isə yaranan reaksiya məhsulları konsentrasiyasının artması müşahidə olunur.
Yanma proseslərinin öyrənilməsi zamanı reaksiyanın sürəti yanacağın sərf edilmə sürətinə bərabər, istilik ayrılması sürətinə isə mütənasib qəbul edilir. Zəngin qarışıqların yanması zamanı isə reaksiya sürəti sərf olunmuş hava dozasına görə müəyyən edilir. Yanma prosesinin riyazi ifadə olunmasını asanlaşdırmaq üçün qəbul edilir ki, sürət ancaq yanıcı qarışığın xassələrindən, temperaturundan və reaksiyaya girən başlanğıc maddələrin konsentrasiyasından asılı olur. Reaksiyanın aralıq və son məhsullarının konsentrasiyasının sürətə təsiri nəzərə alınmır. Bir sıra digər amillərin, məsələn, yanma kameri divarlarının istilik vəziyyətinin, prosesin gedişini sürətləndirən və ya ləngidən aşqarların olmasının təsiri də nəzərə alınmır.
Sabit temperatur şəraitində reaksiya sürətinin reaksiyaya girən ilkin maddələrin konsentrasiyalarından asılılığı hərəkət edən kütlələr qanununa əsasən müəyyən edilir. Bu zaman reaksiyanın tərtibi onda iştirak edən ilkin komponentlərin sayına görə təyin edilir. Hər hansı bir maddənin bir neçə sadə maddəyə parçalanması reaksiyası birinci tərtib reaksiya və ya monomolekulyar reaksiya adlanır. Əgər reaksiyada iki ilkin komponent iştirak edərsə, belə reaksiya ikinci tərtib və ya bimolekulyar reaksiya adlanır. İlkin komponentlərin sayı üç olduqda reaksiya üçüncü tərtib və ya trimolekulyar reaksiya adlanır. Daha yüksək tərtibli reaksiyaların baş vermə ehtimalı çox azdır, belə ki, üçdən artıq molekulun eyni zamanda toqquşma ehtimalı hədsiz kiçikdir.
Sabit temperatur şəraitində müəyyən həcmdəki komponentlərin konsentrasiyası qarışığın ümumi təzyiqinin başlanğıc qiyməti ilə mütənasib olduğundan reaksiya sürəti də qarışığın təzyiqindən asılı olur. Bimolekulyar reaksiyanın sürəti birinci tərtib təzyiqlə, trimolekulyar reaksiyanın sürəti isə təzyiqin kvadratı ilə mütənasibdir. Monomolekulyar reaksiyanın sürəti isə təzyiqdən asılı olmur. Əksər hallarda reaksiyanın eksperimental olaraq təyin edilən formal sürəti isə kəsr üstlü təzyiqdən asılı olur.
İstənilən elementar kimyəvi reaksiyanın sürəti temperaturdan asılı olaraq Arrenius qanununa görə artır:
RT
EekpAK ,
21
burada: E — aktivləşmə enerjisi adlanır və o verilən reaksiyaya girən sistem üçün sabitdir; R — qaz sabitidir; T — qarışığın temperaturudur; exp – natural loqarifmin əsasıdır; A — sabit vuruq olub, reaksiya sürətinin qarışığın xassələrindən, habelə qarışıqdakı reagentlərin nisbi konsentasiyalarından asılılığını xarakterizə edir.
Alovlanmadan əvvəl oksidləşmə prosesləri üçün göstərilən asılılıq düzgün olmaya bilər. Aktivləşmə enerjisi anlayışının fiziki mahiyyəti molekullar arası əlaqənin əhəmiyyətli dərəcədə
zəiflədilməsi və ya qırılması üçün tələb olunan minimal enerji deməkdir. Düz və əks istiqamətlərdə gedən reaksiyalar üçün E-nin qiymətləri müxtəlif olur. E düz reaksiyalar üçün nisbətən kiçik qiymətlərə malik olur. Məhz bu səbəbdən istənilən reaksiyanın gedişində əvvəlcə başlanğıc komponentlərin konsentrasiyalarının azalması və reaksiya məhsullarının yığılması müşahidə olunur. Yəni, düz reaksiyanın sürəti əks reaksiyanın sürətini üstələyir. Müəyyən temperatur həddinə çatdıqdan sonra isə əks reaksiyanın sürəti düz reaksiyanın sürətini üstələməyə başlayır. Bu isə reaksiya məhsullarının başlanğıc maddələrə parçalanması ilə müşayət olunur. Müəyyən anda isə tarazlıq yaranır: başlanğıc komponentlərin və reaksiya məhsullarının konsentrasiyası zaman ərzində dəyişməz qalırlar. Başlanğıc reagentlərlə reaksiya məhsulları konsentrasiyalarının reaksiya temperaturunun hər qiymətinə uyğun nisbəti mövcuddur. Yəni, hər temperatur üçün tarazlıq halı mövcuddur.
Aktivləşmə enerjisinin (E) qiyməti molekulların qiymətcə ideal qazın daxili kinetik enerjisinə — (3/2)RT-yə bərabər istilik hərəkətinin orta enerjisindən xeyli böyük olur. Belə izafi enerjiyə malik
olan aktiv molekulların payı E/RT nisbəti ilə müəyyən olunur. Məsələn, 20E molkC və
1000T K olduğu halda 1018
molekuldan yalnız biri belə izafi enerjiyə malik olur. Bu o deməkdir ki, 1 qrammol maddənin tərkibində cəmi 10
5 belə aktiv molekul ola bilər. Aktivləşmə enerjisi (E)
böyüdükcə, temperaturun artması aktiv molekulların sayını və reaksiya sürətini artırır. Məsələn,
335E molkC olanda temperaturun 1000 K-dən 2000 K-ə qədər artması nəticəsində aktiv
molekulların sayı 109 dəfə çoxalır. Molekulların istilik hərəkətinin orta enerjisi isə temperatura mütənasib olaraq cəmi 2 dəfə artır.
Orta temperaturlarda molekulların istilik hərəkətinin orta enerjisi aktivləşmə enerjisindən az olur. İstiliyin kənardan verildiyi şəraitdə (elektrik qığılcımının və ya porşenlə sıxmanın sayəsində) qarışığın temperaturu artaraq molekulların istilik hərəkətinin enerjisini yüksəldir. Əlbəttə, qarışığın normal sayıla biləcək temperaturlarında da molekulların toqquşması baş verir. Lakin bu toqquşmaların çox az hissəsi molekullararası əlaqənin pozulması ilə nəticələnir və istilik itkilərinin böyük olması üzündən belə hallarda ayrılan enerji (və ya istilik) reaksiyanın sonrakı inkişafına səbəb olmur.
Qarışığın temperaturu artdıqca, enerjisi molekulların istilik hərəkətinin orta enerjisinindən çox olan molekulların sayı kəskin artır. Bu zaman ayrılan istiliyin miqdarı da artır. Müəyyən anda ən aktiv molekulların enerjilərinin cəmi qarışığın aktivləşmə enerjisi ilə bərabarləşərək onu üstələyir. Nəticədə ayrılan istiliyin miqdarı itirilən istilik miqdarından böyük olur və qarışığın tutduğu bütün həcm üzrə reaksiya start götürür, yəni həcmi partlayış baş verir.
Əgər yeni yaranmış molekullararası əlaqə enerjisi ilkin molekullardakından böyük olarsa, o zaman reaksiya nəticəsində istilik ayrılır. Belə reaksiyalara ekzotermik reaksiyalar deyilir. Əks halda istiliyin udulması baş verir. Belə reaksiyalara endotermik reaksiyalar deyilir. Ilkin molekullar arasındakı əlaqələrin qırılmasına sərf olunan istiliyin miqdarı ilə yeni molekulların yaranmasına sərf
edilən istiliyin miqdarı arasındakı fərqə reaksiyanın istilik effekti rQ deyilir.
Yanma prosesinin gedişində hər iki tip reaksiyanın eyni zamanda baş verməsi mümkündür. Yanma prosesi zamanı baş verən kimyəvi çevrilmələrin demək olar ki, hamısı mürəkkəb reaksiyalardır. Belə reaksiyaların orta sürəti onların ən elementar mərhələlərinin aktivləşmə enerjisindən asılı olur. Bu halda hesablamalar zamanı effektiv aktivləşmə enerjisini nəzərə almaq vacibdir. Beləliklə, yanma reaksiyası zamanı temperatur dəyişdikcə, əsas rolu müxtəlif aktivləşmə enerjisinə (E) malik elementar mərhələlər oynayır. Elementar mərhələlərin aktivləşmə enerjisi mənfi qiymət də ala bilər. Bu o deməkdir ki, temperatur artsa da, reaksiya sürəti azalır.
Oksidləşmə və yanacağın yandırılması məhsullarının bərpası reaksiyalarının gedişinin sürətini dəyişmək üçün xüsusi kimyəvi maddələrdən istifadə olunur. Belə maddələrə katalizator, onların iştirakı ilə baş verən proseslərə isə kataliz deyilir. Katalizatorlar bərk, maye və qaz halında ola bilərlər. Katalizatorlar aralıq kimyəvi reaksiyalarda dəfələrlə iştirak edə bilmək qabiliyyətinə malikdirlər və hər qarşılıqlı əlaqə siklindən sonra öz kimyəvi potensiallarını bərpa edə bilirlər. Bu o deməkdir ki,
22
katalizatorlar nəzəri olaraq sərf olunmurlar. Müsbət katalizatorlar olan promotorlar reaksiyanı sürətləndirirlər. Mənfi katalizatorlar olan
inqibitorlar isə əksinə, reaksiyanı yavaşıdırlar. Promotorların sürətləndirici təsiri onunla əlaqədardır ki, belə katalizatorlar iştirak etdikləri reaksiyanın aktivləşmə enerjisini azaldırlar. Katalizın homogen və heterogen adlanan 2 növü mövcuddur. Homogen kataliz zamanı həm katalizator, həm də reaksiyaya girən maddələr eyni aqreqat halında olurlar. Heterogen kataliz zamanı isə katalizatorla reaksiyaya girən maddələr müxtəlif aqreqat halında olurlar. Heterogen kataliz zamanı yenidən reaksiyaya girmək qabiliyyətinə malik aralıq birləşmələr katalizatorun səthində yaranır. Bu, reaksiyada iştirak edən bir və ya bir neçə maddənin katalizator səthində adsorbsiyası nəticəsində baş verir. Katalizatorun aktivliyi onun səthinin sahəsindən və xassələrindən asılı olur. Katalizin effektivliyi həmçinin reaksiyanın temperaturundan və onun getməsinə ayrılan vaxtdan da asılıdır.
Qeyd etmək lazımdır ki, bərk katalizatorlardan istifadə olunan bəzi hallarda onun sərf olunduğu da müşahidə olunur. Buna misal olaraq avtonəqliyyat vasitələrində geniş istifadə olunan zərərli maddələrin neytralizatorlarını göstərmək olar. Belə neytralizatorların bərk katalizatorlarının səthi müəyyən müddətdən sonra dağılır və ya aşınır. Buna səbəb mühərrikin işlənmiş qazlarının tərkibindəki bərk hissəciklərin yüksək temperatur şəraitində katalizatorun səthinə mexaniki təsir etməsidir.
Kimyəvi reaksiyaların sürəti temperaturdan daha çox asılı olduğundan reaksiyanın maksimal sürəti də temperturun ən yüksək olduğu zonada alınır. Bu zona alov cəbhəsi adlanır.
Şək.4.1-də təzə qarışığın ( tqT ), yanma məhsullarının ( ymT ) və alovun ( alT ) temperaturlarının alov
cəbhəsinə nəzərən paylanması göstərilmişdir. Göründüyü kimi təzə qarışığın temperaturu ani olaraq yox, tədricən, özü də ancaq qızdırılma zonasında artmağa başlayır. Yanma reaksiyasında iştirak edən maddələrin konsentrasiyası da eynilə, yəni tədricən dəyişir (şək.4.2).
Şək.4.1 Reaksiya zonasında temperaturun dəyişməsi.
Qızdırılma zonasının eni qarışığın 718.2e dəfə qıza biləcəyi məsafəyə bərabərdir. Bu məsafə
0.6 mm-dən 0.003 mm-ə qədər ola bilər. Göstərilən qiymətlər ən aşağı sürətlə ( 5yU ssm ) yanan
qarışığın (6 % metan + 94 % hava) və ən böyük sürətlə ( 1000yU ssm ) yanan qarışığın (hidrogen
+ oksigen) yanması halları üçün hesablama yolu ilə alınmışdır. Bu qiymətlərdən istifadə etməklə, yəni qızdırılma zonasının enini alovun sürətinə bölməklə reaksiyaya girən maddənin alovda olduğu müddət
hesablanmışdır: birinci hal üçün bu müddət 410-3
s, ikinci hal üçünsə 10-7
s təşkil edir.
Şək.4.2. Reaksiya zonasında iştirak edən maddələrin konsentrasiyasının dəyişməsi.
Reaksiya gedən həcmin və ya başlanğıc temperatur şəraitinin azacıq dəyişməsi kimyəvi reaksiyaların, yəni yanma prosesinin xarakterini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir. Buna müvafiq olaraq yanma məhsullarının, o cümlədən zərərli maddələrin yaranma xarakteri də dəyişir.
Kimyəvi reaksiyaların demək olar hamısı istiqamətcə geri dönə bilmək xassəsinə malikdirlər. Yəni, reaksiyalar müəyyən temperatur həddinə qədər bir istiqamətdə gedirsə, göstərilən həddən sonra onlar
23
tam əks istiqamətdə gedirlər. Məsələn, dəm qazı ilə su buxarları arasındakı reaksiya aşağıdakı ifadə üzrə baş verir:
CO + H2O = CO2 + H2. Lakin müəyyən temperatur həddindən sonra göstərilən reaksiya əks istiqamətdə baş verir:
CO2 + H2 = CO + H2O. Deməli, reaksiya ümumilikdə aşağıdakı şəkil alır:
CO + H2O CO2 + H2. Beləliklə, hərəkətli tarazlıq yaranır və bu zaman düz istiqamətli reaksiyanın sürəti əks istiqamətdə
gedən reaksiyanın sürətinə bərabər olur. Qeyd edək ki, göstərilən temperatur həddi müxtəlif xarici amillərdən asılı olur. Temperatur
həddinin qiymətindən asılı olaraq xaric olunan qazların tərkibində ya CO ilə H2O, ya da CO2 ilə H2 üstünlük təşkil edir. Birinci halda xaric qazları tərkibcə demək olar ki, generator qazlarından ibarət olur və onları müxtəlif istilik qurğularında yenidən yandırmaq mümkündür. İkinci halda isə xaric qazlarının temperaturu yüksək olduğundan, onlardan qızdırma prosesində istilikdaşıyıcı kimi istifadə etmək olar.
Ayrı-ayrı molekulların (məsələn, karbon qazı və su molekullarının) tərkib hissələrinə parçalanma reaksiyaları da dönən reaksiyalara aiddirlər. Bu reaksiyalara dissosiasiya reaksiyaları da deyilir:
2CO2 2CO + O2
2H2O 2H2 + O2. Dissosiasiya reaksiyaları temperaturun 2000 K-dən yuxarı olduğu halda, özü də yalnız sağ
istiqamətdə gedir. Daha aşağı olan temperaturlarda reaksiyalar ancaq əks, yəni sol istiqamətdə baş verir. Reaksiya zonasındakı temperatur yuxarı olduqca, dissosiasiya reaksiyalarının intensivliyi artır və karbon qazı ilə su buxarlarının parçalanma məhsulları daha çox yaranır.
Tam yanma məhsulları olan karbon qazı (CO2) və su buxarının (H2O) dissosiasiya reaksiyaları nəticəsində alınan məhsullar natamam yanma məhsulları olan dəm qazı (CO) və hidrogen (H2) olduğundan istiliyin müəyyən qədəri ayrılmır. Yəni, həm ümumi istiliyin ayrılması, həm reaksiya gedən həcmdəki temperatur, həm də dissosiasiya zonasındakı temperatur az olur. Beləliklə, demək olar ki, dissosiasiya reaksiyaları endotermik reaksiyalardır, yəni onlar istiliyin udulması ilə müşayət olunur. Bununla əlaqədar olaraq yanma prosesinin elə temperatur həddi var ki, temperatur bu həddən yüksək ola bilməz və alov cəbhəsindəki temperaturun həqiqi qiyməti həmişə yanmanın adiabatik temperaturundan az olur.
Karbohidrogenli yanacaqların daxili yanma mühərrikləri şəraitində yanması zamanı temperaturun yüksəlmə həddi 3100 K-dir.
DYM-də yanma məhsullarının orta temperaturunun ən böyük qiymətləri 18002600 K hədlərində olur. Yuxarı hədlər benzin mühərriklərinə, aşağı hədlər isə dizellərə aiddir. Alov cəbhəsindəki və onun
ətrafındakı zonalarda temperaturlar 25003100 K hədlərində olur. Qeyd etmək lazımdır ki, yanma prosesi zamanı gedən reaksiyaların heç də hamısı dönən deyil.
Məsələn, karbohidrogenlərin oksidləşmə reaksiyaları dönməyən reaksiyalardır. Yanacağın yanmış karbohidrogenləri heç bir şəraitdə yenidən yanacağa çevrilə bilməz.
İstilik ayrılması, bəzi hallarda isə işıqsaçma ilə müşayiət olunan, intensiv baş verən kimyəvi
reaksiyalara yanma deyilir. Bu tip reaksiyaların əksəriyyəti oksidləşdirici reaksiyalardır. Oksidləşən
maddəyə yanacaq deyilir. ―İntensiv‖ termini yanma reaksiyalarını çox kiçik miqdarda istiliyin
ayrılması ilə gedən oksidləşmə reaksiyalarından fərqləndirmək üçün işlədilir. Qeyd etmək yerinə düşər
ki, çürümə və korroziya kimi proseslər də oksidləşmə reaksiyalarıdır və onların gedişində ümumiyyətlə
istilik ayrılmır. Oksidləşdirici kimi çox vaxt ya təmiz, ya da ki, havanın tərkibindəki oksigendən (O2)
istifadə olunur. Lakin oksidləşdirici rolunu ozon (O3), azot oksidləri (NO2, NO, N2O, N2O4), flor (F2),
xlor (Cl2) brom (Br2), yod (İ2) və s. maddələr də oynaya bilər. Özü də onlardan bəziləri, məsələn flor,
oksidləşdirici kimi iştirak etdikdə yanma reaksiyaları digər oksidləşdiricilərin iştirakı ilə gedən yanma
reaksiyalarından daha intensiv gedir.
Maddənin oksidləşmə reaksiyasının zahiri təzahürünə alov deyilir. Alovun soyuq alov və qızmar
alov kimi iki müxtəlif tipi var. Soyuq alovun meydana gəlməsi reaksiyaya girən reagentlərin öz
enerjilərinin müəyyən hissəsindən azad olması deməkdir. Bu zaman yanıcı qarışığın ümumi enerjisinin
20 %-ə qədəri ayrılır və nəticədə temperatur 200250 K artır. Soyuq alov çox zəif işıqsaçma və istilik
ayrılması ilə müşayət olunur. Yanıcı qarışığın enerjisinin əksər hissəsi qızmar alovun yaranması ilə
24
ayrılmağa başlayır. Qızmar alovu sadəcə alov da adlandırırlar. Oksidləşmə reaksiyalarının
məhsullarına isə yanma məhsulları deyilir.
Karbohidrogenlərin alovu parlaq işıq saçan olur. Bu alovda C, CH, CHO kimi radikallar
şəklində olan molekul qəlpələrinin yaranması ilə izah edilir. Göstərilən radikalların həyəcanlanma
potensialı xeyli aşağı olduğundan onların buraxdığı şüalar spektrin görünən hissəsində müşahidə
olunur. Oksigenlə hidrogenin reaksiyası zamanı isə alov demək olar ki, şəffaf olur. Bu, reaksiya
zamanı yaranan OH radikallarının şüalanmasının spektrin görünən hissəsində, amma nisbətən fərqli
hissəsində olması ilə izah edilir. Alov özü qarışığın alışması nəticəsində yaranır. Alışma məcburi və ya porşenlə sıxma
(özüalışma) nəticəsində baş verir. Məcburi alışma qarışığın qığılcım, qızdırılmış səth və ya məşəllə alışdırılması nəticəsində baş tutur. Özü də alışdırma anı ilə yanıcı qarışığın alışması arasında müəyyən zaman intervalı olur ki, buna da induksiya periodu və ya alışmanın gecikmə periodu deyilir. İnduksiya periodu həm fiziki, həm də kimyəvi proseslərin gedişindən asılı olur. Deməli, induksiya
periodu müvafiq olaraq iki həddən, alışmanın fiziki ( f ) və kimyəvi ( k ) gecikməsindən ibarətdir.
Alışmanın kimyəvi gecikməsi özü iki rejimin xarakteristikasından asılı olur. Bunlardan biri oksidləşmə
reaksiyasının başlanma anından soyuq alovun meydana gəlməsi anınadək davam edən 1k periodu,
ikincisi isə soyuq alovun meydana gəldiyi andan qızmar alovun yarandığı anadək olan 2k periodudur.
Yanma zamanı baş verən kimyəvi və fiziki proseslərin intensivliklərinin nisbəti müxtəlif
amillərdən, o cümlədən yanıcı qarışığın hazırlanma üsulundan da asılıdır.
Əgər reagentlər eyni aqreqat halındadırsa və bir-birilə əvvəlcədən qarışdırılırsa, belə qarışığa
homogen qarışıq deyilir. Belə qarışıqda yanacaqla oksidləşdiricinin biri-birilə qarışdırılmasının fiziki
prosesləri əvvəlcədən baş verdiyindən və reagentlər arasında molekulyar təmas təmin olunduğundan
yanma sürəti kinetika ilə, yəni kimyəvi reaksiyaların sürəti ilə müəyyən edilir. Belə yanma prosesi
kinetik yanma adlanır.
Reagentlər biri-birilə əvvəlcədən qarışdırılmadıqda, kimyəvi reaksiyaların başlanmasından əvvəl
yanacaqla oksidləşdiricinin biri-birilə qarışdırılması üçün vaxt tələb olunur. Qarışdırma prosesi
kimyəvi proseslərdən daha uzun çəkir və bütövlükdə yanma prosesinin sürəti qarışdırılma sürəti və ya
diffuziya müəyyən edilir. Bu cür yanmaya diffuziyalı yanma deyilir. Özü də əgər yanacaq maye,
oksidləşdirici isə qaz şəklində olduqda qarışdırma prosesindən qabaq buxarlanma prosesi olmalıdır,
çünki yanma prosesi yalnız yanacaq qaz halına keçdikdən sonra baş verə bilər. Deyilənlərlə əlaqədar
dizellərdə induksiya periodu məhz fiziki hədlə müəyyən edilir.
Lakin təmiz diffuziyalı rejim yalnız yanacağın bilavasitə yanma zonasına verildiyi qaz turbinli
mühərrıklərdə müşahidə olunur. Dizellərdə hər bir işçi sikl periodik olduğundan müvafiq olaraq
qarışdırma, buxarlanma, alışma və yanma prosesləri də periodikdir və bu səbəbdən dizellərdə həm
kinetik, həm də diffuziyalı yanma reallaşdırılır. Reaksiyanın sürəti ilə limitlənən kinetik yanma
alışmanın gecikmə periodu ərzində yanacağın oksidləşdirici ilə qarışmış hissəsinin yanması zamanı
reallaşdırılır. Reagentlərin yanma zonasında qarışma sürəti ilə limitlənən diffuziyalı yanma isə
yanacağın qalan hissəsinin yanması zamanı reallaşdırılır.
Porşenin mühərrikin silindrində a.ö.n-dən y.ö.n-yə doğru hərəkəti sıxma dalğası yaradır. Porşen
müəyyən təcillə hərəkət etdiyindən belə dalğalar daim yaranır, özü də təcilin müsbət qiymətlərində
yaranan hər yeni dalğa əvvəlkindən daha yüksək sürətə malik olur. Nəticədə, belə sıxma dalğaları bir-
birini üstünə qalaqlandığından onların cəm gücü artaraq zərbə dalğası yaradır. Porşen y.ö.n-də
dayanan zaman isə onun təpə səthi yaxınlığında seyrəkləşmə dalğası yaranır və bu dalğa zərbə
dalğasının ardınca yayılaraq ona çatır. Hər iki dalğa birgə yayılaraq tədricən zəifləyir və itir. Lakin
yanma prosesi davam etdiyindən yeni sıxma dalğaları yaranaraq onları sönməyə qoymur.
Alovun yayılması dedikdə alovun qaz qarışığındakı hərəkəti nəzərdə tutulur. Bu zaman qaz
qarışığı özü iki hıssəyə bölünür (şəkil 4.3). Bunlardan biri alovun artıq keçib getdiyi yanma
məhsulları, digəri isə
25
Şəkil 4.3. Alov cəbhəsinin yayılma sxemi.
alovun daxil olmağa hazırlaşdığı təzə qarışıqdır. Bu iki hissə arasındakı sərhəd alov cəbhəsi adlanır.
―Alovun yayılması‖ anlayışı özündə müxtəlif şəkilli bir sıra hadisələri birləşdirir ki, onlara görə də
alovu iki əsas sinifə bölmək olar: deflaqrasiyalı, yəni yayılma sürəti səsin yayılma sürətinə qədər olan
alov və detonasiyalı, yəni yayılma sürəti səsin yayılma sürətindən çox olan alov. Bununla əlaqədar
alovun yayılması iki cür, yanma və detonasiya dalğaları şəklində olur.
Yanma dalğası onunla xarakterizə olunur ki, alov istilikötürmə və aktiv molekulların alov
cəbhəsindən diffuziyası vasitəsilə yayılır və hələ yanmamış təzə qaz qarışığını ardıcıl olaraq yanma
məhsullarına çevirir. Yanma dalğasının mühərrikin yanma kamerində yayılma sürəti səsin yayılma
sürətindən (300 sm ) xeyli aşağı olur. Bu halda alov dalğası cəbhəsindən qabaqda və onun
arxasındakı təzyiqlər arasındakı fərq cüzi olur.
Yanma prosesinin və zərbə dalğasının inkişaf şəraitindən asılı olaraq müəyyən anda zərbə dalğası
detonasiya yarada bilər, yəni detonasiya dalğasına çevrilə bilər. Detonasiya dalğasının yayılması alov
cəbhəsində gedən kimyəvi reaksiyalar nəticəsində istilik ayrılmasının sayəsində baş verir (şəkil 4.4).
Bu zaman alov dalğası cəbhəsindən qabaqda və onun arxasındakı təzyiqlər arasındakı fərq kifayət
qədər böyük olur. Detonasiya dalğasının yayılma sürəti isə səsin yayılma sürətindən xeyli böyük olur
(karbohidrogen yanacaqların mühərrikdə yanması halında 25003000 sm ).
Şəkil 4.4. Detonasiya dalğasının inkişaf sxemi.
Detonasiya — sıxma (və ya zərbə) dalğasının səs sürətindən yüksək sürətlə yayılması
prosesidir. Partlayışlı parçalanma reaksiyasının bilavasitə detonasiya dalğası cəbhəsinə bitişik zonada baş
verməsi detonasiyanın hidrodinamiki nəzəriyyəsi üçün başlanğıc şərtdir. Detonasiya dalğası cəbhəsi
ona perpendikulyar istiqamətdə çox böyük sürətlə hərəkət edir. Bilavasitə cəbhədən sonra temperatur
və təzyiq sıçrayışlarla artır. Bununla əlaqədar bütün reaksiyalar detonasiya dalğası cəbhəsinə bitişik
olan çox dar bir qatda baş verir. Bu qat dalğa cəbhəsinin ardınca və onunla eyni sürətlə hərəkət edərək,
özündən sonra yüksək temperatura və təzyiqə malik yanma məhsullarının qalmasına səbəb olurlar.
Alışmadan qabaqkı periodda aldehid və peroksidlərin yığılıb toplanması, habelə yanma
kamerində təzə qarışığın sıxılması nəticəsində yaranan temperatur qradientinin yaranması hesabına
detonasiyanın inkişafı asanlaşır. Hətta 1000 K-lik temperatur fonunda 1020 K-lik qradientin olması
detonasiyanın yaranmasını xeyli asanlaşdırır.
DYM-də yanmanın kinetik və diffuziyalı rejimləri reallaşdırılır. Benzin mühərriklərində
yanacağın hamısı, dizellərdə isə alışdırmanın gecikmə periodu ərzində hazırlanmış yanıcı qarışıq
kinetik yanma mexanizmi ilə yanır. Dizel mühərriklərində yanıcı qarışığın qalan, yəni əsas hissəsi, qaz
turbinli mühərriklərdə isə bütün yanacaq diffuziyalı yanma mexanizmi ilə yanır. Qaz turbinli
mühərriklərdə stasionar alov, porşenli mühərriklərdə isə qeyri-stasionar alov olur.
26
Özüalışma hadisəsi adətən dizel mühərriklərində reallaşdırılır. Lakin yanma kamerinin ayrı-ayrı
zonalarnda temperatur və qarışığın konsentrasiyası üzrə lazımı şərait yarandıqda benzin
mühərriklərində də özüalışma hadisəsi baş verə bilər. Bu detonasiya adlanır.
Yanıcı qarışığı mühərrikin silindri xaricində hazırlanan və məcburi alışdırmalı mühərriklərdə
yanıcı qarışıq homogen, yəni yekcins olur və onun hamısı yanma dalğasının yayılması hesabına yanır.
Yanma dalğası isə kənar alışma mənbəyi olan alışdırma şamının sayəsində yaranır (şək.4.5).
Lakin bu tip mühərriklərdə detonasiya dalğasının sayəsində də yanma baş verə bilər. Texniki
ədəbiyyatda bu sadəcə olaraq ―detonasiya‖ adlandırılır. Detonasiya, yanma kamerininin hələ yanma
dalğasının gəlib çatmadığı zonalarda yanacaq-hava qarışığının təzyiq dalğaları tərəfindən sıxılması
nəticəsində qarışığın özüalışması şəklində yaranır.
Məcburi alışdırmalı mühərriklərdə detonasiyanın olması arzuolunmazdır. Çünki, detonasiya
birinci növbədə sıxma dərəcəsinin və üstəlik üfürmə təzyiqinin artırılmasına mane olur. Belə ki, onların
qiymətlərinin artırılması detonasiyaya səbəb olur, bu isə silindr-porşen qrupu hissələrinin dağılması ilə
nəticələnə bilir. Digər tərəfdən, detonasiya nəticəsində yanma məhsullarının turbulentliyi artır və bu,
yanma kamerinin divarları yaxınlığındakı izoləedici sərhəd təbəqəsinin qalınlığını kəskin azaltdığından
istilikvermənin sürətinin xeyli artmasına səbəb olur. Adətən, detonasiya gücün azalmasına, mühərrikin
işindəki səs-küyün artmasına səbəb olur. Lakin ayrı-ayrı hallarda porşenin əriməsinə və çatlamasına,
şatunun əyilməsinə və dirsəkli valın qırılmasına da səbəb olur.
Şəkil 4.5. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərriklərində yanacaq-hava
qarışığının yanma prosesinin inkişaf sxemi.
Detonasiyalı yanma həddi həm yanacağın xarakteristikaları, həm də mühərrikin sürət rejimi,
alışdırmanın qabaqlama bucağı və yanıcı qarışığın tərkibi ilə müəyyən edilir. Orta effektiv təzyiqin
detonasiyaya görə minimal qiyməti yanıcı qarışığın 1 tərkibində alınır. Stexiometrik tərkibli
qarışığın böyük genişlənmə dərəcəsi olduğundan qarışığın son hissələrinin temperaturu daha çox artir.
Üstəlik üfürmə təzyiqinin, sıxma dərəcəsinin və alışdırmanın qabaqlama bucağının artırılması
detonasiyanın yaranmasına səbəb olur. Alovun alışdırma nöqtəsindən yanma kamerinin əks tərəfdəki
divarına qədər olan yolu qısaldıqca, qarışığın burulğanlılığı və turbulentliyi atrdıqca, qığılcımım
verilməsi gecikdirildikcə, yanıcı qarışığın tərkibi kasıb olduqca və yanma kamerinin səthinin onun
həcminə olan nisbəti böyüdükcə detonasiya ehtimalı azalır.
Alışdırmanın qabaqlama bucağını böyütdükdə porşenin y.ö.n vəziyyətinə çatmasına hələ çox
qaldığından alovun qət etdiyi yol uzun olur və qarışığın yanmamış hissəsi daha çox sıxılır. Nəticədə
yanmanın maksimal təzyiqi böyüyür. Turbulentlik hədsiz yüksək səviyyədə olduqda yanma da çox
sürətlənir və mühərrikin işi ―sərt‖ alınır. Qığılcımın verilməsi gecikdikdə isə qarışığın yanmamış
hissəsinin sıxılması azalır, yanma prosesinin çox hissəsi y.ö.n-dən sonra baş verir. Detonasiyanın baş
verməsinə və inkişafına yanacağın kimyəvi tərkibi, qarışıqdakı oksigenin miqdarı, antidetonatorların
tətbiqi kimi amillər də təsir edir.
Sıxmanın təsiri ilə özüalışmalı mühərriklərdə, yəni dizel mühərriklərində yanacağın alışması və
27
yanması prosesləri məcburi alışdırmalı mühərrıkdəkilərdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Dizellərdə
yanacaq hərəkət edən hava qarışığına forsunka vasitəsilə ilə yüksək təzyiq altında püskürülür.
Püskürülən yanacağın narın tozlandırılmasında mühərrikin silindri ilə yanacaqvermə sistemini
arasındakı təzyiq düşgüsü mühüm rol oynayır. Dizellərin bəzilərində yanacaqvermə sistemindəki
təzyiq 4080 MPa, bəzilərində isə 150200 MPa hədlərində olur. Üstəlik üfürməsiz dizellərdə
silindrdəki təzyiq 3.54.0 MPa, üstəlik üfürməli dizellərdə isə 7.012.0 MPa hədlərində olur. Maye
yanacağın hava qarışığında tozlandırılması zamanı ikifazalı, reaksiyaya girməyə hazır şırnaq — maye
yanacaq məşəli yaranır. Dizellərdə özüalışma ayrı-ayrı yanacaq şırnaqlarının sərhəddində, kiçik
həcmlərdə başlanır (şək.4.6).
Şəkildə göstərilən yanacaq məşəlinin yanması yanacaq damlalarının qızdırılması və
buxarlanması, buxarlanmış yanacağın qazşəkilli oksidləşdirici ilə qarışdırılması, qaz şəkilli
reagentlərin yüksək temperaturun təsiri altında kimyəvi qarşılıqlı əlaqəsi və yanma məhsullarının ilkin
reagentlərlə qarışması hesabına təmin olunur. Yanacaqla havanın qarışığı tərəfindən istiliyin udulması
nəticəsində məşəldəki temperatur sıxılmış havanın temperaturundan 100300˚ C az olur (500˚ C).
Sıxılmış havanın yüksək temperaturu və təzyiqi dizellərdə alışmanın az gecikməsini (təxminən
0.710.0 ms hədlərində) təmin edir. Alışmanın gecikmə periodu artdıqca, alışmağa hazır olan
yanacağın miqdarı da çoxalır və həcmi partlayışın enerjisi daha böyük olur.
Şəkil 4.6. Dizellərdə alışma prosesinin inkişaf sxemi.
Dizeldəki yanma periodik olduğundan onun silindrində gedən yanma rejimi təmiz diffuziyalı
yanma rejimindən fərqlənir. Fərq dizeldəki yanma zamanı alışmanın gecikmə periodunun
olmasındadır. Bu period ərzində yanacağın bir hissəsi buxarlanmağa və oksidləşdirici ilə qarışıb
homogen yanıcı qarışıq yaratmağa imkan tapır. Yaranmış homogen yanıcı qarışıq zonasında alışmanın
ilkin mərkəzləri yaranmağa başlayır. Alışma mərkəzləri daha sonra bütöv alov cəbhəsini təşkil edirlər
və hələ yanmamış yanacaqla oksidləşdirici bu cəbhəyə daxil olmağa başlayırlar. Beləliklə, dizellərdə
yanma məhsullarının və işlənmiş qazların tərkibi kinetik və diffuziyalı yanma rejimində yanan yanacaq
miqdarlarının nısbətindən və göstərilən yanma rejimlərinin xarakteristikasından asılı olur.
Nisbətən yüngül yanacaqlar üçün alışmanın gecikməsi əsasən yanacağın kimyəvi xassələrindən
asılı olur. Ağır yanacaqlar üçünsə alışmanın gecikməsi yanacağın özlülüyü, buxarlanma sürəti kimi
fiziki xassələrindən asılıdır. Yanacaq şırnağının yanma kamerinin bütün həcminə nüfuz edə bilməməsi
yanacaq buxarlarının bir yerə toplaşaraq yanacağın lokal zənginləşməsinə gətirib çıxarır. Nəticədə
qurum əmələ gəlir. Bunu aradan qaldırmaq üçün hava qarışığının burulğan hərəkətini
intensivləşdirmək lazımdır. Lakin burulğanlığın hədsiz gücləndirilməsi yanmanın pisləşməsinə, habelə
yanacaq damcılarının yanma kamerinin divarlarına sıxışdırılmasına səbəb ola bilər.
Dizellərdə yanma prosesinin inkişaf xarakteri məcburi alışdırmalı mühərriklərdəkindən fərqlənir.
Belə ki, dizellərdə yanma prosesi həcmi alışma prosesləri ilə alovun alışmaya hazırlanmış yanıcı
qarışıq üzrə yayılması proseslərinin birləşməsindən ibarətdir. Bundan sonra qalan yanacaq alov
cəbhəsinə daxil olduqca yanır.
28
Dizelin işçi prosesi yüksək turbulentlikli periodik heterogen yanma prosesinə malikdir. Özü də,
başlanğıcda yanacaqla oksidləşdirici müxtəlif aqreqat halında olurlar, yəni yanacaq maye halında,
oksidləşdirici isə qaz şəklində olur. Periodik heterogen yanma prosesinin fərqli xüsusiyyətləri
aşağıdakılardan ibarətdir:
1. Periodiklik yanma prosesinin gedişini zaman üzrə məhdudlaşdırır. Bu səbəbdən daimi yanma
rejimindən fərqli olaraq belə rejimdə yanmanın kimyəvi reaksiyalarının vaxtından qabaq kəsilməsi
halları olur ki, bu da öz növbəsində alınan yanma məhsullarının fərqlənməsinə səbəb olur.
2. Diffuziyalı yanma rejimi yanacaq və oksidləşdirici hissəciklərinin molekulyar səviyyədə
təmasının təmin edilməsi üçün onların əvvəlcədən biri-birilə qarışdırılmasına müəyyən vaxt tələb edir,
çünki əks halda yanma reaksiyasının davam etməsi mümkün olmaz. Bu amil natamam yanmanın
payını artırır.
3. Yanacaq və oksidləşdiricinin müxtəlif aqreqat halında olması reagentlərin molekulyar
qarışması üçün də müəyyən vaxt tələb edir. Bu da öz növbəsində natamam yanmanı artırır.
Yuxarıda sadalanan üç xüsusiyyət yanacağın tez və tam yanmasının təmin olunması üçün yanma
prosesinin təşkilinin çətinliyini göstərir.
Hər iki tip mühərriklərdə yanma prosesinin reallaşdırılması əlavə amillərin təsiri ilə də
mürəkkəbləşir. İlk növbədə ―sıxma-genişlənmə‖ amili, yəni reaksiya gedən həcmin qiymətcə daim
dəyişən olması yanma məhsullarının soyudulma sürətinə öz təsirini göstərir. Bu da öz növbəsində
baxılan zonada gedən kimyəvi reaksiyaların sürətinə təsir edir. İkinci amil isə, qapalı həcmdə alov
cəbhəsinin yayılması ilə əlaqədar təzyiqin fasiləsiz olaraq yüksəlməsi yanma kamerinin müxtəlif
zonalarındakı yanma məhsullarının temperaturları arasında əhəmiyyətli fərqin (500 K-ə qədər)
yaranmasıdır (―Maxe-effekt‖). ―Maxe-effektin‖ məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikləri üçün
daha xarakterik olduğunu da qeyd edək.
Yanma kamerində yanacaq-hava qarışığının yaranması yanıcı qarışığın hazırlanmasının iki
üsulundan, xarici və daxili qarışdırma üsullarından asılıdır.
Xarici qarışdırma üsulu ilə işləyən mühərriklərə karbüratorlu, sorma borusuna yanacaq
püskürməli və qaz mühərrikləri aiddirlər. Belə mühərriklərdə yanacaqla oksidləşdirici (hava) biri-birilə
əvvəlcədən, mühərrikin silindrindən xaricdə qarışdırılır. Silindrə isə hazır yanıcı qarışıq daxil olur. Bu
zaman yanma kamerinin həcmini tutan reagentlərin konsentrsiyalarının qeyri-bərabərliyi nəzərə
alınmır və reaksiya gedən həcmdə hava artıqlıq əmsalının () sabit olduğu qəbul edilir.
Yanacaq-hava qarışığının alışdırılma prosesi qarışığın həm tərkibindən, həm də temperaturundan
asılıdır. Temperaturu elektrik şamına verilən cərəyanın şiddətini və gərginliyini dəyişməklə və ya
qarışığın divarları yüksək temperatura malik reaksiya zonasına verilməsini təmin etməklə tənzimləmək
olar. Temperaturun belə məcburi şəkildə yüksəldilməsi yanma hədlərini genişləndirməyə imkan verir.
Yanma kamerinin divarlarının istilikkeçirməsi və materialı da yanma hədlərinə təsir göstərir. Yanıcı
qarışığın yanma hədlərinin genişlənməsi qarışığın tərkibinin faktiki dəyişdiyi hallarda daxili yanma
mühərrikinin işinin müntəzəmliyini artırır. Bununla əlaqədar alışma, yanma və zərərli maddələrin
yaranması proseslərinin xarakteristikaları da dəyişə bilər.
Daxili qarışdırma üsulu ilə işləyən mühərriklərə dizellər, qazodizellər, qaz turbimli mühərriklər
və yanacağı birbaşa silindrə püskürülən benzin mühərrikləri aiddir. Təkcə sonuncu mühərriklərdə
yanıcı qarışıq məcburi alışdırılır. Adları çəkilən mühərriklərdə yanıcı qarışıq bilavasitə mühərrikin
yanma kamerində hazırlanır. Bu səbəbdən hava artıqlıq əmsalı belə mühərriklərdə nə zaman üzrə, nə
də yanma kamerinin həcmi üzrə sabit ola bilməz. Dizel yanacağı şırnağının yanma kamerində zaman
və həcm üzrə inkişafının ideallaşdırılmış prosesini nəzərdən keçirməklə aşağıdakı zonaları qeyd etmək
olar:
- havanın heç olmadığı maye yanacaq ( 0 );
- reagentlərin qarışma dərəcəsi müxtəlif olan yanacaq-hava qarışığı. Maye yanacaqla sərhəddə
hava demək olar ki, yoxdur, yəni 0 ; bu sərhəddən uzaqlaşdıqca qarışıqdakı havanın miqdarı
artır, yanacağın heç olmadığı yerdə isə . Göstərilən oblastda yuxarı və aşağı yanma hədlərinin
yerləşdiyi zonanı göstərmək olar: ahyh ;
- təmiz hava olan zona .
Zaman keçdikcə oblastın həcmləri arasındakı nisbətlər dəyişir. Yanacaq yüksək təzyiq altında
29
püskürüldüyündən müəyyən qədər vaxtdan sonra alışmanın olmadığı halda yanacaqla hava biri-birilə
bütünlüklə qarışa bilər və diffuziya prosesi nəticəsində yanma kamerinin bütün həcmi boyunca
qarışığın tərkibi bərabərləşər.
Dizelin yanma kamerindəki sıxılmış hava mühitinə düşən yanıcı qarışığın temperaturu kifayət
qədər yüksək olduğundan onun tərkibindəki yanacaq buxarlanmağa başlayır. Müəyyən bir şərait
yaranan kimi özüalışma baş verir. Birinci növbədə yanma həddi zonasında ( ahyh ) yerləşən
yanacaq yanır.
Bu zonadakı yanma sürəti kimyəvi reaksiyaların sürəti ilə müəyyən edildiyindən, qalan yanacaq
alov cəbhəsində hava ilə qarışdıqca yanır. Alov cəbhəsinin həndəsi vəziyyəti olan izostexiometrik
səthdir. Yanıcı qarışığın tərkibi 1 -dən fərqli olduqca yanma reaksiyasının sürəti və yanma
temperaturu azalır, çünki reaksiyaya girən reagentlərdən birinin çatmadığı müşahidə olunur. Beləliklə,
alov cəbhəsi avtomatik olaraq izostexiometrik səthdə qalmaqda davam edir, makroqarışma və yanıb-
qurtarma prosesləri hesabına bu səthlə birlikdə yerini dəyişir.
Nəzəri olaraq 1 olan halda yanma məhsulları karbon qazından və su buxarından ibarət
olmalıdır. Lakin yanma kamerində proses həcmin dəyişdiyi şəraitdə getdiyindən təzyiq və temperatur
da dəyişir. Dizel mühərrikində yanma prosesinə ayrılan vaxt yanacaqla havanın alov cəbhəsində
qarışması və tamamilə yanıb qurtarması üçün tələb olunan vaxtla müqayisədə çox azdır. Ona görə
aşağı temperaturlarda bu proses axıracan getməyə də bilər. Nəticədə natamam yanma məhsulları olan
karbon-2-oksid və karbohidrogenlər, habelə qurum hissəcikləri yaranır.
30
5-ci mühazirə
5. ZƏHƏRLĠ MADDƏLƏRĠN YARANMASI VƏ PARÇALANMASI.
5.1. “DƏM QAZI” – KARBON-2-OKSĠDĠN YARANMASI.
Xarici qarışdırma. Xarici qarışdırmalı mühərriklərdə dəm qazının yaranması əsas etibarilə
yanıcı qarışığın tərkibi ilə müəyyənləşdirilir. Yanıcı qarışıq zəngin olduqca işlənmiş qazların
tərkibindəki dəm qazının konsentrasiyası da artır. Yanıcı qarışığın tərkibi normaldan kasıblaşmağa
doğru dəyişdikcə dəm qazının konsentrasiyası sabit olaraq qalır.
Adətən belə hesab olunur ki, kinetik mexanizm üçün xarakterik olan yanma şəraitində
temperatur və təzyiqin siklin maksimal temperatur və təzyiqinə yaxın qiymətlərində ―karbon-oksigen-
hidrogen‖ sistemi tarazlıqda olur. Ona görə də yanma məhsullarındakı dəm qazı konsentrasiyası
tarazlıq vəziyyətinə yaxın olur. Belə ki, dəm qazı üçün tarazlığın yaranmasının xarakterik vaxtı yanmış
qazların parametrlərinin dəyişməsinin xarakterik vaxtından az olur.
Lakin belə hal porşenin genişlənmə taktı üzrə y.ö.n-dən 60 keçmiş vəziyyətinə kimi sabit qalır.
Bundan sonra
CnHm+O2CO+H2O
və
CO+OH*CO2+H
reaksiyalarının sürətləri yanma məhsullarının temperaturunun aşağı düşməsi üzündən azalmağa
başlayır, nəticədə yanma məhsullarının tərkibində olan dəm qazı konsentrasiyasının tarazlığı pozulur.
Belə demək mümkünsə, dəm qazı konsentrasiyasının ―dondurulması‖ baş verir.
Dəm qazının karbon qazına qədər oksidləşməsi prosesi yalnız karbohidrogenlərin 80 %-nə yaxın
miqdarının yanma reaksiyası zonasında oksidləşməsindən sonra öz inkişafına başlayır. Bunu aşağı
temteraturlar şəraitində neytralizatorlardan istifadə etdikdə nəzərə almaq lazımdır.
Daxili qarışdırma. Dizellərdə dəm qazı həm yanacağın karbohidrogenlərinin, həm də onların
krekinqinin məhsulu olan sərbəst karbonun (C) natamam oksidləşməsi nəticəsində yaranır. Natamam
yanma birbaşa yanacaq və oksidləşdirici konsentrasiyalarının fəza qeyri-yekcinsliyinin və yanma
kamerindəki temperaturun xarakteri ilə əlaqədardır. Diffuziyalı alov cəbhəsinin formalaşdığı fazada
yanma prosesi hava artıqlıq əmsalının aşağı və yuxarı hədləri arasında gedir. Bu halda dəm qazının
yaranması həm lokal (yerli) hava artıqlıq əmsalının paylanma xarakteri, həm də göstərilən zonadakı
yanacaq-hava qarışığının miqdarı ilə əlaqədar olur. Diffuziyalı yanma rejiminə keçiddən sonra alov
cəbhəsinin eni kəskin daralır və alov cəbhəsi faktiki olaraq yanacaqla oksidləşdiricini ayıran səthə
çevrilir. Bu, yanacağın parçalanma intensivliyini artırır və yanacağın oksidləşmə sürəti reaksiya
zonasındakı temperaturdan asılı olur.
Dizellərdə dəm qazı karbon qazının (CO2) 2000 K-dən yuxarı olan temperaturlar zonasındakı
dissosiasiyası, habelə karbonun oksidləşməsi nəticəsində də yarana bilər.
5.2. QURUMUN (HĠSĠN) ƏMƏLƏ GƏLMƏSĠ.
Dəm qazı kimi qurum da yanacağın natamam yanmasının məhsuludur. Qurum yüksək
temperatur şəraitində maye yanacaq zonasındakı yanacağın karbohidrogenlərinin oksidləşməsinin baş
verməməsi və bu səbəbdən yanacaq molekullarının krekinqi (parçalanması) nəticəsində yaranır. Həm
dizellərdə, həm də benzin mühərriklərində qurumun yanma mexanizmi eynidir.
Dizel yanacağı ilə benzinin fraksiya tərkibləri, habelə yanıcı qarışığın hazırlanmasına ayrılan
vaxt fərqli olduqlarından xarici qarışdırmalı mühərriklərdə vahid yanacaq miqdarına düşən qurumun
kütləsi daha az olur. Bu mühərriklərdə yaranan qurumun dispersliyi də dizellərdəkindən fərqlənir:
qurum hissəciklərinin ölçüləri daha kiçik olur. Kiçik ölçülü qurum danələri havada daha uzun müddət
qalıb dolaşa bilirlər. Məhz bu səbəbdən benzin mühərriklərinin qurum danəcikləri ətraf mühitə daha
çox ziyan vururlar.
Qurumun yaranma prosesi ilə birgə onun yanması prosesi də gedir. Bu zaman qurum ən böyük
31
konsentrasiyaya malik olduğu zonadan (alov cəbhəsinin oksidləşdirici olmayan daxili səthindən), alov
cəbhəsindən, keçməklə oksidləşdiricinin bol olduğu zonaya diffuziya edərək yanır. Qurumun maye
yanacaq tərəfə diffuziya edən hissəsi isə yanmır və dizelin işlənmiş qazlarının tərkibində qurumun da
olmasına səbəb olur.
Qurumun, yəni bərk karbonun (C4) yanması heterogen prosesdir: karbon bərk fazanı,
oksidləşdirici isə qaz fazasını təşkil edir. Bu prosesin sürəti həm qurum hissəciklərinin yanma
kinetikası ilə (qurumlu hissəciklərin səthində və daxilində), həm də hissəciklərin səthində baş verən
oksidləşdirici və yanma məhsullarının diffuziyalı ötürülməsi ilə müəyyənləşdirilir.
Karbonlu hissəciklərin səthi hədsiz böyük miqdarda mikroçatlarla, müxtəlif forma və ölçülü
məsamələrlə örtülüdür. Məsamələr bütün hissəcik boyu da ola bilirlər. Özü də məsamələrin daxili
səthlərinin sahəsi qurum hissəciyinin xarici səthinin sahəsindən böyük də ola bilər. Bu səbəbdən karbon
həm xaricdən, həm də daxildən yanır. Nəzəri araşdırmalar zamanı karbonun daxildən də yanmasını
nəzərə almadıqda eksperiment nəticələrinin analizində böyük səhvlərə yol verilə bilər.
Karbon oksigenlə, karbon qazı və su buxarı ilə oksidləşmə reaksiyasına girərək müvafiq olaraq
dəm qazı və karbon qazı əmələ gətirir. Karbonun yanma reaksiyası birinci tərtib reaksiya hesab olunur.
Karbonun oksidləşmə reaksiyaları aşağıda göstərilmişdir:
C + O2 = CO2 – 395
2C+ O2 = 2CO – 219
C + CO2 = 2CO + 173.5
C + H2O = CO + H2 + 130.5
C + 2H2O = CO2 + 2H2 + 132
C + 2H2 = CH4 + 74.9
―+‖ işarəsi reaksiyanın ekzotermik, ―-― işarəsi isə - endotermik olduğunu, rəqəmlər isə molkC -
la ayrılan və ya udulan istiliyin miqdarını göstərir.
5.3. KARBOHĠDROGENLƏRĠN YARANMASI.
DYM-nin işlənmiş qazlarının tərkibində karbohidrogenlərin olması işçi proses ərzində yanacağın
müəyyən hissəsinin natamam oksidləşməsinin və parçalanmasının nəticəsidir. Onların yaranmasında
işlənmiş qazlarla xaric edilən yanacaq buxarları, habelə silindrin divarlarından sıyrılaraq yanma
kamerinə düşən sürtgü yağı da müəyyən rol oynayırlar. Lakin karbohidrogenlərin yaranmasının ən
əsas səbəbi temperaturun aşağı olmasıdır ki, bu da başlanğıc karbohidrogenlərin oksidləşmə
reaksiyasının sürətini azaldır.
Xarici qarışdırma. Xarici qarışdırmalı və məcburi alışdırmalı mühərriklərin işıənmiş qazlarında
olan karbohidrogenlərin harada yarandığını şək.5.1-də verilmiş sxemdən görmək olar.
Şəkil 5.1. Məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki karbohidrogenlərin
mənbəyi:
1-injektor; 2-alışdırma şamı; 3-işlənmiş qazlardakı cəm karbohirogenlər; 4-alovun
divaryanı sönmə zonaları; 5-yağın ―porşen-silindr‖ araboşluğundan yanma kamerinə
keçməsi; 6-sorma klapanının səthi; 7-sorma klapanının divarındakı təbəqə; A-
yanacağın injektor ilə tozlandırılması istiqaməti.
32
Karbohidrogen emissiyasının miqdarı həm kasıb, həm də zəngin qarışıqların yanması zamanı
kifayət qədər olur. Kasıb qarışıqların yanması zamanı karbohidrogen emissiyasının yaranması
natamam yanma üzündən baş verir. Belə ki, genişlənmə taktı ərzində yanma kamerinin carı həcmi
böyüdüyündən yanma prosesi yanma məhsullarının soyumağa başladığı anadək başa çatmır. Daha
kasıb qarışıqdan istifadə olunduqda isə alışmaların ardıcıl baş verməməsi və ya alovun yayılma
sürətinin yavaşıması natamam yanmaya səbəb olur. Zəngin qarışıqlardan istifadə olunduqda isə
natamam yanmaya səbəb oksidləşdiricinin, yəni hava və onun tərkibindəki oksigenin çatışmamasıdır.
Karbohidrogenlərin oksidləşməsi prosesi xaricetmə taktı zamanı xaricetmə borularında da gedir.
İşlənmiş qazların tərkibindəki yanmamış karbohidrogenlərin əsas mənbəyi alovun divaryanı
sönmə zonalarıdır. Bu zonalara bilavasitə silindrin divarlarının yaxınlığında, porşenlə silindr və
porşenlə silindrlər başlığı arasındakı araboşluğunda yerləşən yanıcı qarışıq təbəqələri aiddirlər. Bütün
adı çəkilən zonalarda hissələrin divarına istilikvermə intensiv olduğundan yanma getmir. Sorma
borusunun və sorma klapanının səthinə təbəqə şəklində çökmüş yanacaq, sonra elə bu şəkildə də
yanma kamerinə düşərək yanmamış karbohidrogenlərin yaranmasının daha bir səbəbi olur.
İşlənmiş qazlarda olan yanmamış karbohidrogenlərin bir mənbəyi də silindrə sorulan yanıcı
qarışığın müəyyən hissəsinin sorma və xaric klapanlarının eyni zamanda açıq qalması zamanı xaric
borusuna atılmasıdır.
Mühərrik yanacağı kimi qazdan, xüsusilə metandan istifadə olunduqda işlənmiş qazların
tərkibindəki karbohidrogenlərin konsentrasiyası daha yüksək olur. Bu onunla əlaqədardır ki, yanacaq
və oksidləşdirici eyni fazada olduğundan yanıcı qarışıq hədsiz yekcins alınır və bu səbəbdən alovun
yayılma sürəti azaldığından yanma zonasından istilikvermə artır, yəni alovun sönmə zonasının həcmi
artır.
Daxili qarışdırma. Dizellərdə də, məcburi alışdırmalı mühərriklərdə olduğu kimi,
karbohidrogen emissiyasının əsas mənbəyi yanma kamerinin divaryanı qatlarıdır. Bu qatlarda
istilikötürmə böyük olduğundan alovun sönməsi baş verir. Lakin məcburi alışdırmalı mühərriklərlə
müqayisədə dizellərdəki karbohidrogen emissiyası 57 dəfə az olur. Bu onunla əlaqədardır ki, yanacaq
alışma anınadək yanma kamerində çox az müddətdə qalır. Nəticədə soyuq divaryanı zonada yer tutan
yanacağın miqdarı da az olur. Yanacağın aşağı təzyiq altında verilişi zamanı sikllik dozanın
püskürülməsində təkrar püskürmə də ola bilir. Nəticədə forsunkanın tozlandırıcısından yanacağın
sızması baş verir. Bu və forsunkanın iynəaltı həcmində qalmış yanacaq qalığı da karbohidrogenlərin
mənbəyi rolunu oynaya bilər.
Ümumilikdə, dizellərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki karbohidrogen emissiyası kiçik
olduğundan hazırda normalaşdırılmır.
Yanmanın kinetik fazasında karbohidrogenlərin yaranma mexanizmi dəm qazının yaranma
mexanizmi ilə eynidir. Fərq yanacağın karbohidrogenlərinin parçalanmasının daha aşağı temperatur
qattlarında getməsidir. Yanmanın diffuziyalı fazasında karbohidrogenlərin natamam yanması isə
yanacaqla oksidləşdiricinin alov cəbhəsindəki qarışma sürətinin aşağı olması və genişlənmə taktında
yanma temperaturunun azalması ilə əlaqədardır.
Hal-hazırda daxili yanma mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki karbohidrogen
emissiyası cəm şəklində normalaşdırılır. Ayrı-ayrı hallarda formaldehid və metansız
karbohidrogenlərin emissiyası da normalaşdırılır. Lakin, məlum olduğu kimi işlənmiş qazlardakı
karbohidrogenlərin tərkibi müxtəlif və genişdir. Onların arasında zərərsiz metandan tutmuş hədsiz
zərərli, kanserogen benz(a)pirenədək maddələr yer alır. Bu səbəbdən yaxın gələcəkdə işlənmiş qazların
tərkibindəki normalaşdırılan karbohidrogenlərin sayının artacağını gözləmək olar.
5.4. AZOT OKSĠDĠNĠN YARANMASI.
DYM-nin işlənmiş qazlarının tərkibində azot-2-oksiddən (NO) əlavə NO2, N2O3, N2O4, N2O5
kimi digər azot oksidləri də yer alırlar. Lakin işlənmiş qazlardakı azot oksidlərinin 9599 %-i məhz
azot-2-oksiddən ibarətdir. Azot-2-oksid isə atmosferə düşdükdən sonra digər, daha yüksək oksidlərə
qədər oksidləşir. Benzin mühərriklərində azot-2-oksidin miqdarı daha çox olur, çünki bu mühərriklərdə
33
yanma məhsulları zonasının temperaturu dizellərə nisbətən daha yüksəkdir. Bu hal, benzin
mühərriklərində yanmanın sürətinin daha böyük olması ilə əlaqədar olaraq istilik itkilərinin az olması
ilə izah olunur. Deyilən səbəblərə görə yanma prosesi ərzində azot oksidlərinin yaranması prosesinə
baxıldıqda məhz azot-2-oksid nəzərdə tutulur.
Yanma zamanı azot oksidinin yaranmasi üç yolla mümkündür.
Birinci yol — havanın tərkibindəki azotun və oksigenin yüksək temperaturların (2000 K-dən
yuxarı) təsiri altında reaksiyaya girərək termiki azot oksidinin alınmasıdır. Bu reaksiya yanma
məhsulları zonasında baş verir.
İkinci yol — nisbətən aşağı temperaturlarda yanacağın tərkibində olan azotlu birləşmələrdən
azotun ayrılması nəticəsində yanacaq mənşəli azot oksidinin yaranmasıdır.
Üçüncü yol — karbohidrogen radikallarının alov cəbhəsində, yəni reaksiya zonasında azot
molekulu ilə toqquşmasından ani azot oksidinin yaranmasıdır.
Əsas rolu əlbəttə ki, termiki azot oksidləri oynayır, çünki yanma zamanı temperatur və təzyiq
yüksəldikcə azot oksidinin digər yaranma mexanizmlərinin rolu azalır.
DYM-də yanma prosesi gedərkən orada əsasən karbohidrogen-hava qarışığı (yanacağın
tərkibindəki azotlu birləşmələrin miqdarı hədsiz az olur) yandığından silindrdə kifayət qədər yüksək
temperatur (20003000 K) və təzyiq (6.015.0) alınır və azot oksidinin yaranmasının termiki
mexanizmi həlledici xarakter daşıyır.
Azot oksidinin yaranması iki əsas reaksiya əsasında Zeldoviç mexanizmi adlanan zəncirvari
mexanizm üzrə baş verir:
O* + N2 = NO + N
* - 315 kC/mol;
N* + O2 = NO + O
* + 134 kC/mol.
Azot oksidinin yaranma sürəti birinci endotermik reaksiya ilə limitlənir. Birinci reaksiya
nəticəsində sərf olunan oksigen atomunun (O*) əvəzinə ikinci reaksiya nəticəsində yeni oksigen atomu
yaranır. Bu, birinci reaksiya nəticəsində yaranan azot atomunun (N*) həmin an oksigen molekulu ilə
reaksiyaya girməsi nəticəsində baş verir. Göstərilən reaksiyalar həm düz, həm də əks istiqamətlərdə baş
verə bilərlər. Bu reaksiyaların sürət sabitləri reaksiyaların baş verdikləri temperaturdan asılı olurlar.
Yanma məhsullarının tərkibindəki azot oksidlərinin miqdarı yanma temperaturundan, yanma
məhsullarının tərkibindəki oksigenin miqdarından, effektiv yaranma həcmindən və yaranma
reaksiyasının çevikliyindən aslı olur. Sərbəst azotun yanma məhsullarındakı miqdarı isə demək olar ki,
dəyişməzdir və bu azotun havadakı konsentrasiyası ilə əlaqədardır. Azot oksidlərinin yaranma
reaksiyalarının çevikliyi yanma məhsullarının həm onların yanma zonasından çıxarılması hesabına,
həm də genişlənmə taktında yanma kameri həcminin böyüməsi hesabına soyudulması zamanı xüsüsi
əhəmiyyət kəsb edir.
Effektiv yaranma həcmi — alov cəbhəsinin gətirilmiş səthi və temperaturlar zonası ilə müəyyən
edilən elə yanma məhsulları zonasının həcminə deyilir ki, burada yanma məhsullarının tərkibindəki
qalıq oksigenlə havanın tərkibində olan azotun oksidləşmə reaksiyası gedə bilsin.
Azot oksidlərinin yaranma reaksiyalarının çevikliyi azotun oksidləşmə reaksiyasının tarazlamış
(müvazinətli) tərkibi təqib etmək bacarığıdır. Əgər bu baş verirsə, reaksiya yüksək çevikliyə malik
reaksiya adlanır, baş vermirsə aşağı çevikliyə malik reaksiya adlanır.
Azot oksidləşməsi mexanizmi termiki təbiətli olduğundan porşenli d.y.m-də temperatur sahəsinin
dəyişmə qanunauyğunluğuna təsir göstərən ən ümumi amillər sıxma-genişlənmə və Maxe-effekt
amilləridir. Yanma kamerinin həcminin dəyişməsi yanma məhsullarının soyuması prosesinə öz təsirini
göstərir. Alov cəbhəsinin qapalı həcmdə yayılması zamanı təzyiqin fasiləsiz artması isə yanma
məhsullarının müxtəlif zonalarında temperatur müxtəlifliyinə (500 K-ə qədər) gətirib çıxarır. Buna
Maxe-effekt deyilir.
Maxe-effekt azotun oksidləşmə reaksiyasının orta sürətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Buna
səbəb azot oksidinin yaranma reaksiyasının hətta yanma məhsullarının yanma kamerindəki
dəyişməyən orta temperaturu şəraitində də böyük aktivləşmə enerjisinə malik olmasıdır. Maxe-effektin
təsiri nəticəsində reaksiyanın baxılan həcmdəki orta sürəti bu həcmdəki reaksiya sürətindən xeyli
fərqlənə bilər. Yanma olmayan halda sıxma prosesi özü azot oksidinin yaranmasına səbəb ola bilməz.
Çünki sıxma zamanı yanma kamerindəki havanın və ya qarışığın temperaturu kifyət qədər deyil (1000
34
K-ə yaxın). Cədvəl 5.1-də azot oksidinin müvazinətli miqdarına çatma vaxtının qarışığın yanma
temperaturundan asılılığı göstərilmişdir. Bu , azot oksidinin yaranma reaksiyasının getmə sürətini
xarakterizə edən parametrdir.
Cədvəl 5.1.
T, K 1750 2000 2250 3000 4000
, s 140 1 5.310-3
7.810-5
7.210-7
Genişlənmə prosesi yanma məhsullarının sabit həcmdəki təbii soyumasına nisbətən daha sürətli
soyumasına səbəb olur. Azot oksidinin yaranması prosesinə və parçalanmasına genişlənmənin təsir
dərəcəsini qiymətləndirmək üçün bu proseslərə sərf edilən vaxtları müqayisə etmək olar. Azot
oksidinin maksimal konsentrasiyası zəngin qarışıqlarda orta hesabla 610-4
saniyəyə, kasıb qarışıqlarda
isə 2,510-2
saniyəyə yaranır. Disəkli valının dövrlər sayı 15005000 dəq-1 hədlərində olan
mühərriklərdə bu dirsəkli valın dönmə bucağı üzrə 518˚ təşkil edir. DYM-də görünən yanma
prosesinin dirsəkli valın dönmə bucağı üzrə 60100˚ ərzində baş verdiyini nəzərə alsaq, kasıb
qarışıqlar üçün genişlənmə prosesinin azot oksidlərinin yaranma reaksiyalarına son qoya biləcəyini
söyləmək olar. Bu, reaksiya məhsullarının tablanmasıdır və mənası odur ki, bu andan sonra yanma
məhsullarındakı azot oksidinin konsentrasiyası dəyişməz qalacaq. Zəngin qarışıqlarda isə genişlənmə
prosesi azot oksidinin tablanması prosesini qismən sürətləndirərək yanma məhsullarının tərkibindəki
azot oksidinin konsentrasiyasını artırır. Aparılmış tədqiqatlar göstərir ki, azot oksidinin əsas hissəsi
(miqdarı) 2.210-36.210
-3 saniyə və ya dirsəkli valın dönmə bucağı üzrə 2030˚ ərzində yaranır.
Yanacağın və oksidləşdiricinin əvvəlcədən qarışdırıldığı halda azot oksidinin yaranma prosesi
yanma kamerinin bütün həcmi üzrə baş verir. Çünki həm yanıcı qarışıq, həm də yüksək temperatura
malik yanma məhsulları zonası yanma kameri həcminin hamısını tutur. Daxili qarışdırmalı
mühərriklərdə isə azot oksidinin yaranma prosesinin baş verdiyi həcm alov cəbhəsinin ölçülərindən
asılı olur. Alov cəbhəsi özü yanacaq məşəlinin ölçülərindən, yanacaq məşəlinin ölçüləri isə sikllik
yanacaq verilişindən asılı olur. Daxili qarışdırmalı mühərriklərdə (dizellərdə) alışmanın gecikmə
periodu ərzində yanacağın oksidləşdirici ilə qarışmış hissəsi xarici qarışdırmalı mühərriklərə xas olan
mexanizm üzrə yanır. Yanacağın qalan hissəsi isə alov cəbhəsinə daxil olduqca yanır. Yanacağın bu
hissələrinin nisbəti mühərrikin bir sıra konstruktiv və tənzimləmə parametrlərindən, habelə sorma taktı
ərzində mühərrikin silindrinə daxil olan havanın vəziyyətindən asılıdır.
DYM-nin hər iki tipindəki yanma mexanizmlərinin fərqli olması onların yanma məhsullarındakı
azot oksidinin konsentrasiyasının müxtəlif olmasına gətirib çıxarır. Bu onunla əlaqədardır ki, xarici
qarışdırmalı mühərriklərdə yanacağın yanması daha az vaxt ərzində baş verdiyindən yanma
cəbhəsindən istilik itkiləri də az olur, Maxe-effekt və sıxma-genişlənmə proseslərinin təsiri isə çox olur.
Beləliklə, eyni kütləyə malik yanacağın yandırılması zamanı bu mühərriklərin işlənmiş qazlarındakı
azot oksidinin konsentrsiyası daxili qarışdırmalı mühərriklərə nisbətən yüksək olacaq.
5.5. DĠSPERS HĠSSƏCĠKLƏRĠN YARANMASI.
Dispers hissəciklər işlənmiş qazların tərkibindəki maye və bərk hissəciklərdən ibarətdir. Onlar
həll olunan və həll olunmayan olurlar. Yanacaq və yağın natamam yanmış yüksək molekullu
karbohidrogenləri həll olunan dispers hissəciklərdir. İşlənmiş qazların temperaturu aşağı düşdükcə,
onları hava ilə qarışdırıb kondensasiya etmək və süzgəclərlə tutmaq mümkündür. Həll olunmayan
dispers hissəciklər qurmdan, sulfatlardan, metalların oksidlərindən və hissəciklərindən ibarət olur.
Qurum — yanacağın yanma kamerində, oksigenin olmadığı şəraitdə, yüksək temperaturun təsiri
altında baş verən krekinqinin nəticəsi olan bərk karbondur. Metalların oksidləri yanacağa aşqar kimi
qatılır. Metal hissəcikləri isə mühərrikin hissələrinin yeyilmə məhsuludur. Sulfatlar — yanacağın
tərkibində olan kükürdün yanması zamanı yaranan kükürd oksidinin bərk duzlarıdır. Bərk sulfatların
yaranma mexanizmi aşağıdakı kimidir:
S2 + O2 SO2 + O2 SO3 + H2O H2SO4 + M MSO4.
Göründüyü kimi əvvəlcə yanacağın tərkibindəki kükürd kükürd-4-oksidə qədər oksidləşir.
35
Sonra, temperatur aşağı düşdükcə kükürd-4-oksid kükürd-6-oksidə çevrilir. O işlənmiş qazların
tərkibində olan su buxarları ilə reaksiyaya girərək sulfat turşunu əmələ gətirir. Sulfat turşusu da öz
növbəsində müxtəlif metal oksidləri ilə reaksiyaya girib, sulfatları yaradırlar. Sulfatlar adətən həll
olunan olurlar. Lakin barium və kalsium sulfatlar həll olunmurlar. Barium və kalsium elementlərinin
mənbəyi isə yanacağa qatılan aşqarlardır.
Ətraf mühiti çirkləndirən maddələrin əksəriyyəti sadə kimyəvi birləşmələrdir. Lakin dispers
hissəciklər geniş kimyəvi tərkibləri və müxtəlif fiziki xarakteristikaları ilə fərqlənirlər (şək.5.2).
Dispers hissəciklər birbaşa hava mühitinə daxil ola bilir (onlara ilkin PM deyilir), həm də hava
mühitində müxtəlif maddələrin qarşılıqlı əlaqəsindən yarana bilir (belə dispers hissəciklər təkrar PM
adlanır).
Şəkil 5.2 Dispers hissəciklərin tərkibi.
İlkin dispers hissəciklərin yaranması bir tərəfdən antropogen, digər tərəfdən isə təbii amillərlə
əlaqədardır. Antropogen amillər sırasına nəqliyyat vasitələri, istilik-elektrik stansiyaları, sement
zavodları, inşaat materialları, kömür və filiz karxanaları və s. aiddir. Təbii amillərdən bitki çiçəklərinin
tozlarını, külək tərəfindən havaya qaldırılan tozları və s. göstərmək olar. Bu cür dispers hissəciklərin
havadakı konsentrasiyası yerli mənbələrin olub-olmamasından və bu mənbələrin ölçülərindən asılıdır.
Dispers hissəciklər şərti olaraq bir neçə kateqoriyaya bölünürlər. Dispers hissəciklərin bir hissəsi
həm bilavasitə yanma prosesi zamanı, həm də kimyəvi proseslər nəticəsində qazşəkilli hissəciklərin
bərk hissəciklərə çevrilməsi nəticəsində yaranır. Belə hissəciklər 2 qrupa bölünürlər: 1) aerodinamik
diametrləri 0.05 mkm-ə qədər olan rüşeym hissəciklər; 2) aerodinamik diametrləri 0.050.1 mkm
arasında olan ultrakiçik hissəciklər. Dispers hissəciklərin digər hissəsi isə həm nisbətən xırda
hissəciklərin koaqulyasiyası (yəni, böyüməsi), həm də qazşəkilli birləşmələrin həmin xırda hissəciklərə
adsorbsiya olunması nəticəsində, koaqulyasiya olunmuş hissəciklər şəklində yaranırlar. Bu dispers
hissəciklər də 2 qrupa bölünürlər: 1) ölçüləri 0.12.5 mkm arasında olan xırda dispers hissəciklər.
Bərk sulfatlar məhz bu qrupa aiddirlər; 2) ölçüləri 2.510.0 mkm arasında olan iri dispers hissəciklər.
İri dispers hissəciklər bəzi hallarda koaqulyasiya nəticəsində deyil, ayrı-ayrı hissəciklər nəticəsində də
yarana bilərlər. Koaqulyasiya olunmuş dispers hissəciklər də öz növbəsində daha xırda hissəciklərə
paralana bilərlər.
Aerodinamik diametri 2.5 mkm-dən böyük olmayan dispers hissəciklər PM2,5 kimi, ölçüləri
2.510.0 mkm arasında olanlar isə PM10 kimi işarə edilirlər.
Almaniyanın dövlət standartlarına görə dizellərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki dispers
hissəciklərin ancaq elementar karbondan ibarət olduğu qəbul edilib. Özü də ancaq qurum hissəcikləri
elementar karbon kimi götürülür, karbohidrogenlərin molekul tərkibinə daxil olan üzvi karbonlar isə
bu sıraya aid edilmir. Həll olunan və olunmayan dispers hissəciklərin zərərlilik dərəcəsinin müxtəlif
olduğu da qəbul edildiyindən onlar ayrılıqda normalaşdırılırlar.
İşlənmiş qazların tərkibindəki dispers hissəciklər yekcins və qeyri-yekcins ola bilərlər. Yekcins
dispers hissəciklərin demək olar hamısı eyni ölçüyə malikdirlər. Qeyri-yekcins dispers hissəciklərdə isə
ölçülərin spektri çox böyük olur. Hissəciklərin bu xüsusiyyətlərindən asılı olaraq disperslik
monomodal və bimodal ola bilər.
36
6-cı mühazirə
6. ZƏRƏRLĠ MADDƏLƏRĠN NORMALAġDIRILMASI.
6.1. NORMALAġDIRMANIN NÖVLƏRĠ.
Avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji səviyyəsini onların sanitar-gigiyenik və texniki
göstəricilərinə görə qiymətləndirir və normalaşdırırlar.
Sanitar-gigiyenik norma elə göstəriciyə deyilir ki, ona riayət edilməsi insanın təhlükəsizliyinə və
ya mövcud olması üçün optimal şəraitə təminat verir.
Müxtəlif maddələrin havadakı konsentrasiyası müəyyən həddi aşmamalıdır. Bu o deməkdir ki,
hər bir maddənin havada buraxılabilən konsentrasiya (BBK) həddi var.
Zərərli maddələrin tərkibinin ölçülməsi işçi zonanın havasında aparılır. İşçi zona dedikdə
işçilərin daimi və ya müvəqqəti iş yerlərinin yerləşdiyi döşəmə və ya sahə səthindən 2 m hündürlüyə
qədər olan fəza nəzərdə tutulur. Ölçmə zamanı normalaşdırma zonaları (yəni, iş yerləri, yaşayış
məntəqələri) və zaman intervalları (yəni, orta sutkalıq konsentrasiya, birdəfəlik maksimal
konsentrasiya) fərqləndirilir.
İşçi zonanın havasındakı zərərli maddələrin BBK-sı (yəni, buraxılabilən konsentrasiyası) dedikdə
elə konsentrasiyalar nəzərdə tutulur ki, onlar gündəlik 8 saatlıq iş və ya həftədə 41 saatdan çox
olmayan iş müddətində, insanın bütün əmək fəaliyyəti ərzində müxtəlif xəstəliklərə və ya səhhətin
pisləşməsinə səbəb olmasın.
Havada olan zərərli maddələr biristiqamətli və müxtəlif istiqamətli təsirə malik ola bilərlər. İşçi
zonanın havasında eyni zamanda bir neçə müxtəlif istiqamətli təsirə malik zərərli maddələrin BBK-sı
(buraxılabilən konsentrasiyası) onların hər birinin ayrılıqda təsir göstərən zaman malik olduğu BBK
kimi müəyyən edilir.
Daxili yanma mühərriklərinin və avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji səviyyəsi müxtəlif normativ-
texniki sənədlərlə reqlamentləşdirilir. Bu cür normalaşdırma daxili yanma mühərriklərinin və
avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji səviyyəsinin qiymətləndirilməsinə yönəldilib. Normativ-texniki
sənədlərdə işlənmiş qazlarla atmosferə atılan bu və ya digər komponentin xüsusi və yürüş tullantıları
miqdarının buraxılabilən hədləri qəbul edilir.
Xüsusi tullantı miqdarı dedikdə avtomobil mühərrikinin vahid effektiv gücünə düşən tullantı
miqdarı nəzərdə tutulur.
Yürüşdə tullantı miqdarı dedikdə avtonəqliyyat vasitəsinin vahid yürüşünə düşən tullantı
miqdarı nəzərdə tutulur.
Dizel mühərrikləri üçün həmçinin işlənmiş qazların tüstülülüyü də normalaşdırılır.
Obyektin zəhərlilik səviyyəsinin zərərli maddə tullantılarının kütlə miqdarına görə
qiymətləndirilməsi də mümkündür ( saatq ). Tullantıların kütlə miqdarı (iZMG ) hər hansı maddənin
işlənmiş qazlardakı %-lə miqdarının ( iW ) işlənmiş qazların saatlıq sərfinə ( İQG ) olan hasilinə deyilir.
İQG adətən mühərrikin saatlıq hava sərfinə hG bərabər götürülür:
hiİQiZM GWGWG .
Zərərli maddə tullantıları üçün cəm kütlə miqdarı adlı parametrdən də istifadə olunur. Bu
parametr zərərli maddə tullantılarının ayrı-ayrı komponentlərinin kütlə miqdarlarının cəmi ilə hər
maddənin nisbi aqressivlik göstəricisinin hasilinə bərabərdir:
iZMi GRG .
Vahid yanacaq sərfinə düşən zərərli maddə tullantılarının miqdarı kimi göstəricidən də
istifadə olunur. Bu zaman mühərrikin hər hansı bir müəyyən rejimi üçün saatlıq yanacaq sərfi
götürülür, ya da mühərrikin çoxpilləli sikl üzrə sınaqlarına əsasən tapılan saatlıq yanacaq sərfi nəzərdə
tutulur. İkinci halda vahid yanacaq sərfinə düşən zərərli maddə tullantılarının miqdarı
normalaşdırılmış göstərici adını daşıyır.
İstismar şəraiti üçün də avtonəqliyyat vasitəsinin işlənmiş qazlarındakı zərərli maddələrin
miqdarına qoyulan müəyyən tələbatlar mövcuddur. Bu cür normalaşdırma daxili yanma
37
mühərriklərinin və avtonəqliyyat vasitələrinin texniki vəziyyətinin normalaşdırılmasına yönəldilib.
Benzin mühərriki üçün dəm qazı və cəm karbohidrogenlərin miqdarı, dizellər üçünsə işlənmiş qazların
tüstülüyü normalaşdırılır.
Yuxarıda qeyd olunan sanitar-gigiyenik və texniki göstəricilər arasında müəyyən proporsional
asılılıq olsa da, bir-birinə ciddi uyğunluğu yoxdur. Çünki sanitar-gigiyenik tələblər havanın
tərkibindəki müxtəlif maddələrin zərərsizliyinin təmin olunmasına görə qoyulur. Texniki tələblər isə
daxili yanma mühərrikinin işlənmiş qazlarındakı zərərli maddələrin müəyyən səviyyədə olmasını təmin
edilməsinə yönəldilmiş texniki imkanlara əsasən qoyulur. Adları çəkilən bu iki parametr arasında
dəqiq riyazi asılılığın olmaması onların müxtəlif metodların köməyilə müəyyən edilməsidir. Belə ki,
sanitar-gigiyenik normalar zərərli maddələrin konsentrasiyasının götürülən obyektdən 1.52.0 m
hündürlükdə ölçülməsinə görə müəyyən olunur. Texniki normalar isə konsentrasiyaların mühərrikin
xaricetmə borusunda və ya hava ilə qarışdırılmış işlənmiş qazların məhdud həcmdə ölçülməsinə əsasən
müəyyənləşdirilir.
Buradan belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, istənilən yaşayış məntəqəsinin havasındakı zərərli
maddələrin miqdarı həmin məntəqədəki avtonəqliyyat vasitəsinin işlənmiş qazlarının zəhərlilik
göstəricilərinin bütün mövcud standartlara cavab verdiyi halda da buraxılabilən konsentrasiya (BBK)
həddindən çox ola bilər.
6.2. NORMALAġDIRILAN MADDƏLƏR.
Yer üzündə istilik energetikası, o cümlədən mühərrikqayırma inkişaf etdikcə, mühərriklərin və
avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji səviyyəsinə qoyulan tələblər daha da sərtləşdirilir. İlk dəfə ABŞ-ın
Kaliforniya ştatında 1964-cü ildə avtomobillərin işlənmiş qazlarının zəhərliliyinə nəzarət sisteminin
yaradılması qərara alınıb və bu 1966-cı ildən etibarən istehsal olunmağa başlayan avtomobillərə şamil
edilib. Bu sahədə ilk qanunvericilik aktı da 1970-ci ildə ABŞ-da qəbul edilib (―Təmiz hava haqda
akt‖) və elə həmin ildə orada ―Ətraf mühitin müdafiəsi agentliyi‖ (EPA — Environmental Protection
Agency‖) yaradılıb. Bu onunla əlaqədar idi ki, ABŞ-da, xüsusilə Kaliforniya ştatında nəqliyyat
vasitələrinin sayı xeyli artmışdı və onların işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrin əhalinin
sağlamlığına vurduğu ziyan aşkar hiss olunurdu.
Hal-hazırda, demək olar ki, Amerika, Avropa və Asiya qitələrinin əksər ölkələrində bu və ya
digər normativ sənədlərin tələblərinə əməl edilir. Müxtəlif ölkələrin normativ-texniki sənədləri bütün
dünya üçün vahid sənəd şəklində olmasa da, avtonəqliyyat vasitələrində qoyulan daxili yanma
mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki reqlamentləşdirilən maddələrin siyahısı müəyyən
edilib.
1980-ci iləcən sənayecə inkişaf etmiş ölkələrin hamısında benzin və dizel mühərriklərinin
işlənmiş qazlarınında olan 3 qaz şəklində olan zərərli komponentlərin miqdarına nəzarət edilirdi və
onların miqdarı normalaşdırılırdı. Bu komponentlər azot oksidləri, dəm qazı və cəm karbohidrogenlər
idi. Dizel mühərriklərində həmçinin işlənmiş qazların tüstülüyü də normalaşdırılırdı. Bəzi ölkələrdə,
xüsusilə ABŞ-da metanı zərərsiz maddə hesab edirdilər və bu səbəbdən 1990-cı illərdən başlayaraq
cəm karbohidrogenlərdən əlavə qeyri-metan karbohidrogenlərin də normalaşdırılmasına başlandı. Elə
bu vaxtdan etibarən avtonəqliyyat vasitələrinin sınaqları zamanı onların işlənmiş qazlarında olan
formaldehidin də normalaşdırılması lazım bilindi. Birləşmiş Millətlər Təşkilatının (BMT) Avropa
İqtisadi Komissiyasının 101 saylı qərarına əsasən işlənmiş qazların tərkibindəki karbon qazının (CO2)
miqdarının da normalaşdırılmasına başlandı. Bəzi ölkələrin standartlarında hətta azot oksidləri ilə
karbohidrogenlərin cəm tullantılarının miqdarı da normalaşdırılır. Halbuki, belə yanaşma düzgün
hesab edilə bilməz. Çünki, azot oksidləri ilə karbohidrogenlərin nisbi aqressivlik səviyyəsi müxtəlifdir
və onların hər birinin tullantılarının eyni miqdarda azaldılması ətraf mühitə eyni təsiri göstərə bilməz.
İşlənmiş qazların tüstülülüyü onların qeyri-şəffaflığı kimi qəbul edilir. Tüstülülüyün qiyməti
işlənmiş qazların tərkibindəki su buxarlarının, yağ və yanacaqların yanmamış hissəciklərinin, bərk
qurum danələrinin, mühərrikin sürtünən hissələrinin yeyilmə məhsullarının, yağlara və yanacaqlara
qatılan aşqarların miqdarından asılıdır. Bu səbəbdən işlənmiş qazların tüstülük dərəcəsini
normalaşdırmaqla yuxarıda adları çəkilən maddələrin hamısının normalaşdırılması həyata keçirilir.
Dizellərin konstruksiyalarının təkmilləşdirilməsi nəticəsində onların işlənmiş qazlarının
38
tüstülülük səviyyəsi xeyli aşağı salındı və dizellərin ekoloji xarakteristikalarının yüksəldilməsi ancaq
işlənmiş qaz-ların tərkibində atmosferə atılan müxtəlif maddələrin ölçmə dəqiqliyinin artırılması
sayəsində mümkün olurdu. Bununla əlaqədar olaraq 1989-cu ildən ABŞ-da, 1992-ci ildən Qərbi
Avropada və 2000-ci ildən Rusiyada dizellərin işlənmiş qazlarının tərkibində atmosferə atılan dispers
hissəciklərin (PM — Particle Matter) miqdarına da nəzarət qoyulmasına başlandı və onlar da
normalaşdırıldı.
Hal-hazırda məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibində atmosferə atılan
dispers hissəciklərin miqdarının normalaşdırılması məsələsi də gündəmdədir. Bundan başqa ―dispers
hissəciklər‖ məfhumunun özünün də dəyişdirilməsi və ona ancaq qurum, bərk sulfatlar və mühərrik
hissələrinin yeyilmə məhsulları kimi həll olunmayan hissəciklərin aid edilməsi gözlənilir. Belə ki,
hazırda dispers hissəciklər kimi tanınan və həll olunan hissəciklər kondensasiya olunmuş
karbohidrogenlərdən ibarətdir və onlar faktiki olaraq karbohidrogenlər kimi normalaşdırılırlar.
6.3. NORMALAġDIRILMAYAN MADDƏLƏR.
Məlumdur ki, daxili yanma mühərrklərinin işlənmiş qazlarının tərkibi bir neçə yüz adda
maddədən ibarətdir. Halbuki, onlardan yalnız beşi üzrə göstəricilər normalaşdırılır. Əlbəttə, müəyyən
zaman keçdikcə normalaşdırılan maddələrin sayı da artır. Bu maddələrdən bəziləri dolayısı ilə
normalaşdırılır. Belə maddələrə misal olaraq kükürd oksidlərini göstərmək olar. Mühərrik
yanacağının tərkibində kükürd olduqda işlənmiş qazların tərkibində də kükürd oksidləri olur. Benzin
mühərriklərində etil mayesi qarışdırılmış benzinlərdən istifadə olunduqda işlənmiş qazların tərkibində
qurğuşun oksidi olur. Lakin yanacağın tərkibindəki kükürd və etil mayesinin miqdarı
normalaşdırıldığından işlənmiş qazların tərkibindəki kükürd və qurğuşun oksidləri də dolayısı ilə
normalaşdırılmış olur.
İşlənmiş qazların tərkibindəki qalan çoxsaylı maddələr hal-hazırda normalaşdırılmır. Belə
maddələrə limitləşdirilməyən maddələr deyilir. Lakin bu maddələr yalnız texniki göstəricilərə görə
normalaşdırılmayan sayılırlar. Onlardan 30-dan yuxarısı sanitar-gigiyenik göstəricilərə görə
normalaşdırılır. Bu səbəbdən normalaşdırılmayan maddələrin tərkibi işlənmiş qazlarda yox, ətraf
havada müəyyənləşdirilir. Misal üçün avtonəqliyyat vasitələrinin işlənmiş qazlarının tərkibində ətraf
mühitə sianidlər, ammonyak, kükürd-4-oksid, sulfatlar, aldehidlər, fenollar, ən müxtəlif
karbohidrogenlər (metan, etan, etilen, asetilen və s.), polisiklik aromatik karbohidrogenlər (floratan,
pirrol, benzantrasen, xrizen və s.), ketonlar atılır. Onların bəziləri haqda aşağıdakıları söyləmək
mümkündür:
1) sianid tullantılarının miqdarı benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibində daha çox
olur. Bu tip mühərriklərə neytralizator qoyulduqda və ya avtomobildəki benzin mühərriki dizel
mühərrikiılə əvəz edildikdə sianid tullantılarının miqdarı 90-95 % azalır;
2) neytralizatorla təchiz edilmiş benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki
ammonyakın miqdarı daha çoxdur;
3) neytralizatoru olan benzin mühərrikinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki aldehidlərin miqdarı
ən azdır. Dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki aldehidlərin miqdarı bundan 10 dəfə
çoxdur. Neytralizatosuz benzin mühərriklərində isə aldehidlərin miqdarı 20 dəfədən də çoxdur;
4) benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki polisiklik aromatik
karbohidrogenlərin miqdarı neytralizator qoyulduqda 20 dəfəyə qədər az olur. Bu maddənin dizel
mühərrikinin işlənmiş qazlarındakı miqdarı da adi benzin mühərrikindəkindən 10 dəfə az olur.
6.4. NORMATĠV TƏLƏBATLAR.
İşıənmiş qazlarla atılan zərərli maddə tullantıları. Daxili yanma mühərrikləri və avtonəqliyyat
vasitələrinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrin tərkibinə olan normativ tələblər
müxtəlif kriterilərə görə qoyulur. Tam kütləsi 3.5 t-na qədər olan avtonəqliyyat vasitəsi üçün normalar
avtomobilin mühərriklə birgə aparılan sınağının şərtlərinə görə qoyulur. Tam kütləsi 3.5 t-dan yuxarı
olan avtomobillər üçün nəzərdə tutulan mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli
39
maddələrin xüsusi miqdarına qoyulan normalar istifadə olunan sınaq metodikasından asılı olaraq
müxtəlif olur. Bu zaman nisbətən kiçik ölçülü (bir silindrinin işçi həcmi 0.7 l-dən az olan) mühərriklər
üçün ayrıca normalaşdırmanın tətbiqi mümkündür. Kənd təsərrüfatı və meşə sənayesi təyinatlı
avtonəqliyyat vasitələrində qoyulması nəzərdə tutulan mühərriklərdə normalaşdırma əsas etibarilə güc
sinfindən, yəni istismar gücündən asılı olaraq aparılır. Normaların dəyişmə periodikliyi 3-4 il olur. Dəyişmələri təbii ki, sərtləşdirilmə istiqamətində
aparırlar. Lakin hər bir ölkə bu istiqamət üzrə öz dövlət siyasətinə uyğun hərəkət edir. Bəzi ölkələr Avropa, ABŞ və ya Yaponiya standartlarının avtomatik qəbul olunmasına üstünlük verirlər. Digər ölkələr sınaqların vahid metodikasına sadiq qalmaq şərti ilə öz normalarını qəbul edirlər. Bəzi ölkələr isə özlərinin mühərrik və avtomobil istehsal edən zavodlarının texniki hazırlığından asılı olaraq yeni normalardan bir neçə il ―geri qalmağa‖ üstunlük verirlər. Burada həmçinin mövcud dövlət ənənələrinə sadiqlik göstərilməsi də mümkündür. Bu cəhətdən Avropa ölkələrinin və ABŞ-ın dizelləşdirmə probleminə olan münasibəti xüsusilə diqqəti cəlb edir. Ənənəvi olaraq ABŞ-da belə hesab edirlər ki, dizel mühərriki səs-küy və qurum mənbəyidir. Bu fikir tarix boyu formalaşıb. Belə ki, XX əsrin ilk yarısında ABŞ-da istismar olunan dizel mühərrikli yük avtomobillərinin texniki səviyyəsi o qədər də yüksək deyildi. Halbuki, benzin mühərrikli minik avtomobillərinin texniki səviyyəsi kifayət qədər yüksək idi və onlar yüksək dinamikaya malik olmaları ilə fərqlənirdilər. Nəticədə, 2000-ci ildə ABŞ-da satılan minik avtomobillərinin ümumi sayının yalnız 0.26 %-i dizel mühərrikli idi. Halbuki həmin il Avropa ölkələrində satılan minik avtomobillərinin 33 %-i məhz dizel mühərrikli idi və belə avtomobillərin satışının artım tendensiyası son illərdə özünü daha qabarıq göstərməkdədir. Belə ki, 1990-cı ildə Avropada satılmış minik avtomobillərinin yalnız 14 %-i dizel mühərrikli idisə, 1995-ci ildə bu rəqəm 22 %, 1998-ci ildə isə 28 % təşkil etmişdi. 2010-cu ildə bu rəqəmin 50 % həddinə çatması gözlənilir. Ayrı-ayrı Avropa ölkələrində isə dizel mühərrikli minik avtomobillərinin satış faizi daha yüksəkdir — 1999-cu ildə belə avtomobillərin satış faizi Avstriyada 61 %, Belçikada 54 %, Fransada 50 % təşkil etmişdi. ―Lyuks‖ sinifli minik avtomobilləri üzrə bu rəqəm Avropada 44 %, o cümlədən Belçikada 87 %, Fransada 82 %, Avstriyada 77 % və İtaliyada isə 70 % təşkil edir.
Avropa ölkələrində dizel mühərrikli minik avtomobillərinə olan belə xeyirxah münasibət aşağıdakı faktorlara əsaslanır:
1) yanacaq qənaətliliyinin benzin mühərrikli minik avtomobillərilə müqayisədə 30÷60 % yüksək olması;
2) dirsəkli valın aşağı dövrlər sayında daha böyük gücün alınması; 3) yanacağı birbaşa püskürməklə daha kasıb qarışıqların səmərəli yandırılması, quruma qarşı
süzgəclərin və neytralizatorların tətbiqi ilə əlaqədar dizellərin ekoloji cəhətdən daha təmiz olması; 4) qənaətliliyin daha yaxşı olması ilə əlaqədar karbon qazı tullantılarının az olması. Bəllidir ki, Avropa ölkələri özlərinin mühərrik yanacağına olan tələbatlarının böyük bir hissəsini
xam neft idxalı hesabına ödəyirlər. Dizellər daha qənaətli olduqlarından neftçıxaran ölkələrdən mövcud asılılığı nisbətən yüngülləşdirirlər. Buna görə Avropa ölkələrinin hökumətləri hətta proteksionist tədbirlərə də əl atırlar. Məsələn, bu ölkələrdə dizel yanacağının qiyməti benzinə nisbətən ucuz müəyyənləşdirilir, halbuki ABŞ-da dizel yanacağı ilə benzinin qiymətləri praktiki olaraq eynidir. Bundan başqa avropalılar karbon qazının atmosferdəki miqdarına da daha ciddi nəzarət edirlər. Çünki karbon qazının miqdarının artması ―parnik effekt‖ini yüksəldir və nəzərə almaq lazımdır ki, Avropa ölkələrində əhalinin sıxlığı ABŞ-la müqayisədə xeyli yüksəkdir.
Belə vəziyyət zərərli maddə tullantılarının miqdarına qoyulan normaların səviyyəsinə təsir edir (şək.6.1).
40
Şək.6.1. Minik avtomobillərinin dizellərinin ekoloji göstəricilərinə ABŞ və Avropada göstərilən tələblərin
müqayisəsi.
ABŞ-da azot oksidləri və dispers hiccəcik tullantılarına qoyulan normalar Avropaya nisbətən
daha sərtdir. Buna səbəb adı çəkilən tullantılar üçün nəzərdə tutulan normalara riayət etməyin nisbətən
asan olmasıdır. Belə ki, benzin mühərriklərində üçkomponentli neytralizatorların tətbiqi azot oksidləri
tullantılarını xeyli azaltmağa imkan verir. Benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarında isə dispers
hissəciklərin miqdarı onsuz da azdır. Əksinə, ABŞ-da dəm və karbon qazına qoyulan normalar Avropa
normalarına nisbətən ―yumşaq‖dır, çünki, benzin mühərriklərinin işlənmiş qazlarında bu maddələrin
miqdarı dizellərə nisbətən xeyli çox olur. Bundan başqa, ABŞ-da işlənmiş qazların tərkibində olan
karbohidrogenlərin miqdarını da ayrıca normalaşdırmırlar və onların azot oksidləri ilə cəminə norma
qoyulmasına üstünlük verirlər. Belə olan halda azot oksidləri tullantılarının miqdarını azaltmaqla cəm
karbohidrogen tullantıları problemi üstüörtülü şəkildə həlli mümkün olur.
Deyilənlərdən belə nəticə çıxarmaq olar ki, ABŞ standartları benzin mühərrikli avtonəqliyyat
vasitələri üçün ən əlverişli şəraitin yaradılmasına və eyni zamanda minik avtomobilləri bazarında dizel
mühərrikli avtomobillərə süni çətinliklərin yaradılmasına yönəlib. Avropada isə əksinə, dizel
mühərrikli minik avtomobillərinin daha geniş yayılması üçün mümkün olan bütün şəraitlər yaradılır.
İşlənmiş qazların tüstülülüyü. Bu göstərici müəyyən uzunluğa malik işlənmiş qazlar
sütunundan keçən işıq selinin udulma dərəcəsini xarakterizə edir. İşlənmiş qazların tüstülülüyü
aşağıdakı göstəricilərlə qiymətləndirilir:
1) işıq selinin zəifləmə əmsalı.
Bu parametr Hartidge (Hartric) şkalası üzrə faizlə (%) ölçülür və tüstüölçən cihazın işçi
borusundan keçən işıq selinin işlənmiş qazlar tərəfindən udulması və ya səpələnməsi nəticəsində
zəifləmə dərəcəsini göstərir.
2) işıq selinin zəifləməsinin natural göstəricisi.
Bu parametr m-1-lə ölçülür və işlənmiş qazların elə qatının qalınlığına əks olan ədəddir ki,
tüstüölçən cihazın işıq mənbəyindən çıxan şüa axını bu qatdan keçərkən e dəfə zəifləsin.
Yuxarıda göstərilənlərdən əlavə Bosch şkalası üzrə ölçülən tüstülülük dərəcəsindən də istifadə
olunur.
İşlənmiş qazların tüstülülüyünün yuxarı hədləri bu qazların şərti sərfindən asılıdır. İşlənmiş
qazların şərti sərfi isə havanın şərti sərfinə bərabər götürülür və aşağıdakı kimi hesablanır:
30
niVQ h
İQ ,
burada: i — silindrlərin sayı, hV — silindrin işçi həcmi (l-lə), n — dirsəkli valın müvafiq rejimdə
ölçülmüş dövrlər sayı (dəq-1-lə), — mühərrikin taktlıq əmsalıdır.
EPA təşkilatının (ABŞ) tələblərinə görə dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tüstülülüyünün
orta qiyməti sürətlənmə rejimində 20 %-dən, tormozlanma rejimində isə 15 %-dən çox olmamalıdır.
Bütün sınaq rejimlərində tüstülülüyün maksimal qiyməti 50 %-i ötməməlidir. Yaponiyada isə hər bir
rejim üçün daha sərt normalar qoyulub.
Tüstülülüyü müəyyən etmək üçün nəzərdə tutulan nəzarət sınaqları da ətraf mühit göstəricisinin
41
müəyyən qiymətlərində aparılır.
7-ci mühazirə
7. ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN TƏRKĠBĠNĠN QĠYMƏTLƏNDĠRĠLMƏSĠ.
7.1. ÜMUMĠ QAYDALAR.
Lazımi ölçmə vasitələrinə malik olan, avtomobil nəqliyyatı ilə əlaqəli istənilən təşkilat və ya
müəssisənin mühərrikin işlənmiş qazlarının tərkibini müəyyən etmək məqsədi ilə müvafiq sınaqlar
aparmağa ixtiyarı var. Belə sınaqların nəticələrindən də ancaq elə həmin təşkilatın özü istifadə edə bilər.
Müəssisənin apardığı sınaqlardan alınan nəticələrin düzgünlüyü istifadə olunan ölçmə qurğularının
tipindən, sazlıq dərəcəsindən, sınağı aparan işçilərin ustalıq səviyyəsindən asılı olur.
Elə təşkilatlar da vardır ki, onlara digər müəssisələrə və ya fiziki şəxslərə məxsus avtonəqliyyat
vasitələrini və daxili yanma mühərriklərini yoxlayıb sınaqdan keçirmək səlahiyyətləri verilir. Bunlar
Daxili İşlər Nazirliyinin post-patrul xidməti və sınaq mərkəzləridir.
Hər hansı bir məhsulun və ya məmulatın müəyyən göstəricilərini yoxlamaq hüququna malik
olmaq üçün təşkilatın akkreditə olunması və buna əsasən həmin təşkilata lisenziya verilməsi vacib
şərtdir. Akkreditə olunmaq üçün həmin təşkilatda müvafiq avadanlıqların, onun məqbul texniki
səviyyəsinin və mütəxəssislərin lazımi peşə səviyyəsinin olması vacibdir.
Məhsul və ya məmulatın qoyulmuş tələblərə uyğun olmasını təsdiq etmək üçün göstərilən
fəaliyyətə sertifikasiya deyilir. Məcburi sertifikatlaşdırılmalı olan məmulat və xidmətlərin siyahısı
mövcuddur. Bu siyahıya daxil olmayan məmulat və xidmətlər könüllü olaraq sertifikatlaşdırıla bilər.
Sertifikatlaşdırmanın əsas məqsədləri və prinsipləri aşağıdakılardır:
- istehlakçılara məmulatların seçilməsində səriştəli köməyin göstərilməsi;
- məmulatların xarici ölkələrə ixrac edilməsinə kömək göstərilməsi, məmulatların rəqabətə
davamlılığının artırılması;
- istehlakçını istehsalçının, satıcının, icraçının səhlənkarlığından qorumaq;
- məmulatın ətraf mühitə, sağlamlığa və əmlaka zərərli təsirinə nəzarət edilməsi;
- istehsalçı tərəfindən məmulat üçün elan edilmiş keyfiyyətin təsdiq edilməsi.
Sertifikatlaşdırmanın qaydaları hər bir ölkənin Dövlət Standartlaşdırma təşkilatının müvafiq
qərarı ilə təsdiq olunur. Bu qərarla aşağıdakı əsas anlayışlar müəyyən edilir:
- sınaq laboratoriyası və ya mərkəzi — belə laboratoriya və ya mərkəzdə konkret məhsul və ya
məmulatın sınaqları keçirilir;
- akkreditə edilmə — müvafiq ölkənin qanunvericilik orqanının səlahiyyət verdiyi orqanın və ya
təşkilatın sınaq laboratoriyasının və ya məkəzinin hər hansı bir sahədə konkret işləri yerinə yetirə
bilmək imkanı olmasının rəsmi tanınması prosedurudur;
- məhsul və ya məmulatın identifikasiyası — sertifikatlaşdırma üçün təqdim olunmuş məhsulun
belə tip məhsullara qoyulan tələbatlara uyğun olub-olmamasını müəyyənləşdirən prosedurdur.
Konkret olaraq avtomobil mühərrikinin identifikasiyası təqdim olunmuş nümunənin konstruktor
sənədlərinin tələbatlarına uyğun olub-olmamasının analizindən başlayır. Bu mərhələdə aşağıdakı
göstəricilər yoxlanılır:
- işçi prosesin tipi: taktlılıq;
- soyutma sisteminin tipi: hava, maye, yağla soyutma və ya qarışıq soyutma;
- silindlərin işçi həcmi;
- havanın silindrlərə verilmə üsulu: sərbəst doldurma, üstlik üfürməli doldurma
(turbokompressorlu və ya mexaniki üfürmə aqreqatlı);
- istifadə olunan yanacağın tipi;
- yanma kamerinin forması: birbaşa püskürməli, ön və ya burulğan kamerli, forkamerli, porşenin
təpəsində olan yanma kamerinin forması:
- silindrlər başlığının xarakteristikası: sorma və xaric klapanlarının və kanallarının sayı və
ölçüləri;
42
- yanacaqvermə sistemi: yüksək təzyiqli yanacaq nasosunun tipi; forsunka, tozlandırıcı və
injektorların konstruksiyası və tənzimlənməsi; karbürator və ya benzin püskürmə sisteminin tipi;
- mühərrikin işini idarə edən sistemin olub-olmaması (müxtəlif elektron idarəetmə sistemləri
nəzərdə tutulur);
- mühərrikin digər xüsusiyyətləri — işlənmiş qazların neytrallaşdılması və resirkulyasiyası
sistemlərinin olub-olmaması və onların xarakteristikaları və s.
İdentifikasiya prosedurunun sonrakı mərhələsində mühərriklərin motor sınaqları keçirilir.
Texniki-iqtisadi və təbiəti mühafizə (ekoloji, səs-küy, vibrasiya) göstəricilərinin müəyyən edilməsi
zamanı alınan nəticələr müəssisənin təqdim etdiyi ―Texniki şərtlər‖ və ―Reklam prospektlər‖dəki
göstəricilərə uyğun gəlməlidir.
Avtonəqliyyat vasitəsinin texniki xarakteristikalarının hər hansı bir standarta uyğun olub-
olmamasının təsdiqinə zərurət olan hallarda obyekt omoloqasiya adlanan proseduru keçməlidir. Bu və
ya digər standartın tələblərinin yerinə yetirilməsinin təsdiqi omoloqasiya adlanır.
7.2. STANDARTLAġDIRILMIġ SINAQLAR. NORMATĠV SƏNƏDLƏR.
Müxtəlif tipli daxili yanma mühərriklərinin və nəqliyyat vasitələrinin onların ekoloji
göstəricilərinə görə müqayisə edilməsi üçün vahid sınaq şərtlərinin qəbul edilməsi vacibdir. Belə vahid
şərtlər rolunu müvafiq obyektlərin ekoloji göstəricilərinin sınaq və hesabi metodlarının standartları
oynayır.
Dünyanın bir sıra ölkələrində belə standartlar qəbul edilib və mövcuddurlar. Onlara misal olaraq
milli standartları göstərmək olar. Elə beynəlxalq standartlar da vardır ki, onlardan milli standartlar
kimi, və ya onlarla birgə istifadə olunur. Bunlardan dünyada ən çöx istifadə olunanları BMT-nin
Avropa İqtisadi Komissiyasinin (ECE) Qaydaları, Avropa Şurasının Direktivləri, Beynəlxalq
Standartlaşdırma Təşkilatının (İSO) standartları və ABŞ-ın Ətraf Mühitin Müdafiəsi Agentliyinin
(EPA) sərəncamlarıdır.
Müxtəlif yerli standartlar da var. Buna misal olaraq ABŞ-ın Kaliforniya ştatınım (CARB) stan-
dartlarını, Rusiyanın sahə standartlarını (OCT) və s. göstərmək olar. Belə standartlar konkret məkan
və sahə daxilində qüvvədədirlər. Elə standartlar da var ki, onlar hər hansı bir şəhər üçün nəzərdə tutu-
lublar. Bunlara misal olaraq, ağir yük avtomobilləri mühərriklərinin keçid rejimlərindəki sınaq metodi-
kasını reqlamentləşdirən ABŞ-ın Çikaqo standartını (CTA), avtomobil nəqliyyatının şəhər daxilində
aşağı sürətlə hərəkət şərtlərini imitasiya edən ABŞ-ın Nyu-York standartını (NYCC) və s. göstərmək
olar.
ISO standartları əvvəlcədən normativləri müəyyənləşdirmədən sınaqların aparılma metodlarını
reqlamentləşdirir. Müxtəlif ölkələrdə aparılmış sınaqların nəticələrinin bir-biri ilə müqayisə oluna
bilməsini təmin etmək üçün dünyada artıq çoxdandır ki, müxtəlif ölkə və təşkilatların standartlarının
razılaşdırılması (unifikasiyası) prosesi gedir. Gələcəkdə bütün dünya üzrə eyni obyektlər üçün vahid
standartların qəbul olunmasını gözləmək olar. Sınaq obyektləri olan daxili yanma mühərrikləri və
nəqliyyat vasitələri iki əlamətə görə bölünürlər:
1) tətbiq olunduqları sahələrə görə:
a) mopedlər, motosikllər, kvadrisikllər, avtobuslar və avtomobillər;
b) kənd təsərrüfatı təyinatlı, kommunal təsərrüfatı təyinatlı, aviasiya, dəniz və çay gəmiləri,
dəmiryol nəqliyyatı və s.
2) qiymətləndirmə predmetinə görə:
a) layihəçi və istehsalçılar tərəfindən təminatı verilən konstruksiyanın ekolji səviyyəsi;
b) həm konstruksiyadan, həm də obyektə qulluğun vaxtında və düzgün olmasından asılı olan
istismar şəraitindəki texniki vəziyyət.
Hər bir normativ sənəd aşağıdakı əsas müddəaları şərt kimi irəli sürür:
1) təsir dairəsi, yəni hansı obyektlər verilən sənədin təsir dairəsindədir: mühərriklər və ya
nəqliyyat vasitələri, benzin, dizel və ya qaz mühərrikləri, yük və ya sərnişin daşınması üçün nəzərdə
tutulan güc və ya yükgötürmə (sərnişin tutumu) sinfi, kənd təsərrüfatı, sənaye, stasionar, səyyar və s.
təyinatlı maşınlar. Məsələn, nəqliyyat vasitələrinin aşağıdakı kateqoriyalara bölünməsi qəbul edilib:
43
- mopedlər,
buraya tam kütləsi 400 kq-dan, maksimal sürəti 50 saat
km-dan, mühərrikinin işçi həcmi 50 3sm -dən
çox olmayan iki və üç təkərli nəqliyyat vasitələri daxildir,
- motosikllər,
buraya tam kütləsi 400 kq-dan çox olmayan, maksimal sürəti 50 saat
km-dan, mühərrikinin işçi həcmi
50 3sm -dən çox olan iki və üç təkərli nəqliyyat vasitələri daxildir.
- kvadrisikllər,
buraya tam kütləsi sərnişin təyinatlı olduqda 400 kq-dan, yük təyinatlı olduqda 550 kq-dan çox
olmayan, maksimal sürəti 50 saat
km-dan, mühərrikinin işçi həcmi 50 3sm -dən çox olan təkərli
nəqliyyat vasitələri daxildir.
- sərnişin daşınması üçün avtomobillər (PC – passenger cars),
buraya sərnişin tutumu sürücüdən əlavə 8-dən çox olmayan və sərnişin daşınması üçün nəzərdə tutulan
avtomobillər daxildir,
- yüngül yük avtomobilləri (LDV – light duty vehicle),
buraya yük daşınması üçün nəzərdə tutulan və tam kütləsi 3.5 t-dan çox olmayan nəqliyyat vasitələri
daxildir,
- orta sinifli yük avtomobilləri (MDV – medium duty vehicle),
buraya yük daşınması üçün nəzərdə tutulan və tam kütləsi 3.5 t-dan 12 t-a qədər olan nəqliyyat
vasitələri daxildir,
- ağır yük avtomobilləri (HDV – heavy duty vehicle),
buraya tam kütləsi 12 t-dan çox olan nəqliyyat vasitələri daxildir,
- yolsuzluq şəraiti üçün nəzərdə tutulan nəqliyyat vasitələr,
buraya yer səthi ilə yolsuzluq şəraitində hərəkət edə bilən inşaat, kənd və meşə təsərrüfatı, sənaye və s
təyinatlı maşınlar daxildir,
2) sınağın keçirilməsi üçün tələb olunam komplektləşmə, yəni sınağın keçirilməsi üçün vacib
olan aqreqatların siyahısı,
3) sınaq rejimləri, yəni mühərrikin yükünün, dirsəkli valın dövrlər sayının və hər bir rejimdəki
sınaq müddətinin üzlaşdırılması,
4) sınaq obyektinin ekoloji göstəricilərinin hesablama metodikası,
5) ekoloji göstəricilərin siyahısı və ölçülmə metodları,
6) nəzarətdə olan parametrlərin normativ qiymətləri,
7) sənəd və normativlərin qüvvədə olduğu müddət.
Sınaq metodikasından asılı olaraq normativlər daxili yanma nühərrikləri üçün konsentrasiya
[%-lə və mln-1-lə (1/mln və ya ppm)] və ya zərərli maddələrin xüsusi tullantı miqdarı ilə
saatkVt
q,
nəqliyyat vasitələri üçün isə zərərli maddələrin yürüş tullantısı miqdarı ilə ifadə olunurlar.
Hal-hazırda işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarının qiymətləndirilməsi
aşağıdakı kimi aparılır:
- işlənmiş qazların tərkibindəki qazşəkilli zərərli maddələrin miqdarına görə;
- dizellər üçün aparılan əlavə sınaqlarda işlənmiş qazların tərkibindəki dispers hissəciklərin
miqdarının və tüstülük dərəcəsinin müəyyənləşdirilməsinə görə.
7.3. SINAQ METODLARI.
Ekoloji göstəricilərin qiymətləndirilməsi üçün aparılan sınaqlardan əvvəl mühərriklərin
identifikasiya edilməsi üçün sınaqlar keçirilir. Bu sınaqlar zamanı müəyyən edilmiş konstruktiv və
texniki-iqtisadi göstəricilər istehsalçının elan etdiyi göstəticilərə uyğun olduqda mühərrikin ekoloji
səviyyəsinin müəyyənləşdirilməsi üçün sınaqların aparılmasına başlanılır. Bu sınaqların nəticələri
44
yalnız belə sınaqların keçirilmə Qaydalarının tələblərinə tam cavab verildikdə tanınırlar.
İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddə tullantılarının miqdarını və işlənmiş qazların
tüstülüyünü müəyyən edərkən iki müxtəlif üsuldan istifadə olunur:
1) mühərriklərin avtomobilin tərkibində yürüş barabanlarında və ya xüsusi yollarda sınaqdan
keçirilməsi;
2) motor stendində daxili yanma mühərrikinin sınağının aparılması.
Bu zaman hər iki üsul üçün prinsipcə müxtəlif olan iki sınaq metodundan istifadə olunur:
- sınaqların qərarlaşmış rejimlərdə aparılması,
bu zaman ölçmələr sürət və yük rejimlərinin sabit olduğu şəraitdə aparılır. Belə rejimlərin sayı müxtəlif
standartlarda müxtəlifdir,
- sınaqların keçid rejimlərində aparılması,
bu zaman ölçmələr yük və ya sürət rejimlərinin dəyişdirildiyi anda aparılır. Belə rejimlərdən biri, boş
işləmə rejimində mühərrikin dirsəkli valının dövrlər sayının minimal qiymətdən maksimal qiymətədək
dəyişdirilməsi, sərbəst sürətlənmə rejimi adlanır.
Yürüş barabanlarında sınaqlar (şək.7.1). Bu tip sınaqlar daxili yanma mühərriklərinin real
istismar şəraitindəki iş rejimlərini imitasiya edən yürüş siklləri üzrə aparılır.
Belə sınaqlara iki müxtəlif yanaşma mövcuddur:
a) ABŞ-da təklif edilmiş və istismar şəraitinə maksimal dərəcədə yaxın olan FTP-75 (Federal
Trancient Procedure) yürüş sikli yükün və hərəkət sürətinin kəskin olaraq dəyişdirilməsi ilə fərqlənir.
FTP-75 siklinin xarakteristikası aşağıdakı kimidir:
- tam sınaq vaxtı 2477 s
- siklin uzunluğu 17.87 km
- avtomobilin orta sürəti 31.67 km/saat
- boş işləmə nəzərə alınmadan avtomobilin orta sürəti 38.56 km/saat
- avtomobilin maksimal sürəti 91.2 km/saat
- boş işləmənin payı 17.9 %
FTP-75 sikli 3 bölmədən ibarətdir:
1-ci bölmə 505 saniyə müddətində yerinə yetirilir. Bu vaxt ərzində qızdırılmamış mühərrik sürət
və yüklərin kəskin dəyişdirilməsi şəraitində, dəyişən rejimlərdə işlədilir.
2-ci bölmə 500÷1372 s intervalında yerinə yetirilir. Bu bölmədə mühərrik nisbətən sabit
rejimlərdə işlədilir.
İkinci bölmənin sonunda avtomobilin sınağı 600 saniyə müddətində dayandırılır. Bu müddət
ərzində stenddəki avtomobilin soyudulmasını təmin edən hava pəri dayandırılır və avtomobolin
mühərrik örtüyü (kapotu) qaldırılır (açılır).
3-cü bölmə qızdırılmış mühərriklə 1-ci bölmənin təkrar edilməsidir (1373÷1877 s).
b) Avropada, Rusiyada və Yaponiyada tətbiq edilən sikllərdə isə sabit sürətli ayrı-ayrı hərəkət
intervalları əsas kimi qəbul edilir.
Şək.7.1. Nəqliyyat vasitəsinin yürüş barabanlarında aparılan sınağının sxemi:
45
1-tormoz; 2-nazimçarx; 3-xaricetmə borusu; 4-hava süzgəci; 5-əlavə havanın verişi; 6-
soyuducu; 7-temperatur sensoru; 8-ressiver; 9-qazoanalizator; 10-kompressor; 11-təzyiq
sensoru.
Yeni Avropa yürüş sikli NEDC — New European Drive Cycle iki bölmədən ibarətdir. Birinci
bölmədə avtomobilin şəhər şəraitindəki hərəkəti imitasiya edilir. İkinci bölmədə isə avtomobilin
şəhərətrafı yolla hərəkəti imitasiya edilir. İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddə tullantılarının
ölçülməsinə avtomobil yürüş barabanları üzrə hərəkət etməyə başlayan andan start verilir. Avtomobil
soyuq mühərrik işə salınan andan, yəni mühərrik əvvəlcədən boş işləmə rejimində qızdırılmadan
hərəkətə gətirilir.
NEDC siklinin xarakteristikası
1-ci bölmə:
- tam siklin müddəti 820 s
- siklin uzunluğu 4.052 km
- avtomobilin orta sürəti 18.7 km/saat
- avtomobilin maksimal sürəti 50 km/saat
- boş işləmənin payı 31 %
2-ci bölmə:
- tam siklin müddəti 1220 s
- siklin uzunluğu 11 .007 km
- avtomobilin orta sürəti 32.5 km/saat
- boş işləmə nəzərə alınmadan avtomobilin orta sürəti 44.0 km/saat
- avtomobilin maksimal sürəti 120 km/saat
- boş işləmənin payı 26.2 %
İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddə tullantılarının miqdarı bütün sınaq sikli ərzində
fasiləsiz olaraq ölçülür, sonra isə tullantıların kütlələri vahid keçilmiş yol
km
q və ya bütöv sikl üçün
sik l
q hesablanır.
Motor stendində aparılan sınaqlar (şək.7.2). Məlum olduğu kimi zərərli maddə tullantılarının
mənbəyi konkret nəqliyyat vasitələri yox, onlarn energetik qurğusu olan daxili yanma mühərrikləridir.
Əgər nəqliyyat vasitəsinə energetik qurğu kimi istilik mühərriki yox, məsələn, elektrik mühərriki
qoyularsa, o zaman heç bir işlənmiş qaz və onun tərkibində olan zərərli maddələrin tullantıları mövcud
olmaz. Ona görə də nəqliyyat vasitələrinin yürüş barabanlarındakı sınağına nisbətən daxili yanma
mühərriklərinin motor stendlərindəki sınağı daha əlverişli sayılır. Belə ki, sınağın bu növü həm daha
dəqiqdir, həm də nisbətən ucuz başa gəlir. Bundan başqa, hər hansı nəqliyyat vasitəsi istehsalçısı
texniki-iqtisadi və ekoloji göstəricilərinə görə onun məhsuluna uyğun gələn mühərrik seçmək imkanına
malik olur və onların müxtəlif sınaqlarının aparılmasına əlavə vəsait sərf etmir.
İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddə tullantılarının müəyyənləşdirilməsi üçün daxili
yanma mühərriklərinin motor stendlərində aparılan sınaqlarının əsas növü bir neçə rejimdən ibarət
sikllər üzrə olan sınaqlardır. Bu zaman rejimlər həm qərarlaşmış, həm də keçid rejimləri ola bilərlər.
Sınaqlar zamanı sürət rejimləri içərisində nominal və aralıq rejimlər kimi xarakterik rejimlər də
yer alır. Nominal sürət rejimi (Rated speed) mühərrikin dirsəkli valının dövrlər sayının istehsalçı
tərəfindən bəyan edilmiş elə qiymətidir ki, mühərrikin nominal (netto) və istismar (brutto) güclərinin
alınması təmin olunsun. Nominal güc istehsalçı müəssisə tərəfindən təyin edilmis elə gücdür ki, o, pər,
hava təmizləyicisi, xaricetmə sisteminin səsboğucusu, neytralizator, habelə mühərrikə xidmət etmədən
onun gücündən yararlanan avadanlıqlar olmadan komplektləşdirilən mühərrikin standart atmosfer və
tam yanacaq verilişi şəraitində aparılan sınaqları zamanı alınan gücə uyğun olsun. İstismar gücü elə
gücə deyilir ki, o mühərrikə xidmət etmədən onun gücündən yararlanan avadanlıqlar olmadan
komplektləşdirilən mühərrikin standart atmosfer və tam yanacaq verilişi şəraitində aparılan sınaqları
46
zamanı alınan gücə uyğun olsun.
Şək.7.2. DYM-ni tədqiq etmək üçün məzərdə tutulan motor ctendinin sxemi:
1-yığılan məlumatların işlənməsi və mühərrikin sınağını idarə edilməsi üçün nəzərdə tutulan
kompüter; 2-mühərrik; 3-yükləyici qurğu; 4-işlənmiş qazların tərkibindəki qazşəkilli
komponentlərin və dispers hissəciklərin miqdarının ölçülməsi üçün avtomatlaşdırılmış
kompleks; 5-işlənmiş qazların xaricetmə sistemi; 6-işlənmiş qazların mühərrikdən xaric
edilməsinin baypas sistemi; 7-tədqiq edilən qurğu (katalizator və ya qurum süzgəci; 8-
tüstüölçən; 9-mühərrikin fəaliyyət parametrləri və işlənmiş qazların tərkibi haqda məlumat
yığan kanallar; 10-məlumat yığan qurğu.
Aralıq sürət rejimi (İntermediate speed) — daxili yanma mühərrikinin dirsəkli valının dövrlər
sayının maksimal burucu moment rejiminə uyğun gələn qiymətidir, bu şərtlə ki, rejim dirsəkli valın
nominal dövrlər sayının 60÷75 %-i diapazonunda olsun. Maksimal burucu moment (Maximum
torque) — mühərrikin xarici sürət xarakteristikası üzrə işi zamanı burucu momentin ən böyük
qiymətidir.
47
8-ci mühazirə
8. TƏDQIQAT SINAQLARI.
8.1. ELMĠ-TƏDQĠQAT SINAQLARI, ÖLÇMƏ METODLARI VƏ VASĠTƏLƏRĠ.
Tədqiqat sınaqlarını aparmaqda məqsəd mühərriklərin və nəqliyyat vasitələrinin hər hansı bir
konstruktiv və ya tənzimləmə parametrlərinin, hissələrinin, aqreqatlarının, ayrı-ayrı sistemlərinin
onların ekoloji xarakteristikasına göstərdiyi təsiri müəyyən etməkdir. Bunun üçün sınaqların hansı yük
və sürət rejimlərində aparılacağı, sınaqdan keçirilən obyektdə hansı konstruktiv və tənzimat
dəyişikliklərinin ediləcəyi tədqiqatçıların özləri tərəfindən müəyyənləşdirilir.
Lakin bu zamam normativ-texniki sənədlərin tələbləri nəzərə alınmalıdır. Əgər sınaqda məqsəd
yanacaq qənaətliliyinin yaxşılaşdırılması yollarını aramaqdırsa, avtomobil mühərrikləri üçün əsas
kriteri kimi minimal xüsusi effektiv yanacaq sərfi götürülür. Bu isə maksimal burucu moment rejiminə
ən yaxın rejimlərdir. Mühərrik və nəqliyyat vasitəsinin ekoloji xarakteristikasının
yaxşılaşdırılmasından söhbət gedirsə, nəzərə almaq lazımdır ki, tədqiqat sınaqları qəbul edilmiş
standarlarda göstərilmiş rejimlərdə aparılmalıdır.
Mühərrikin qənaətliliyi və onun xaric qazlarının zəhərliliyi aralıq yük və sürət rejimlərində
pisləşirsə və xarici sürət xarakteristikası rejimlərində yaxşılaşırsa, təklif olunmuş və yoxlanılan
yeniliyin səmərəliliyi haqda son nəticəni bütün standart rejimlərdə yoxlama sınaqları apardıqdan sonra
bəyan etmək olar. Lakin belə yoxlama sınaqları adətən müxtəlif cür tədbirlər məcmusunun təsirini
öyrənmək üçün aparılan tədqiqat işləri kompleksinin başa çatmasından sonra keçirilir. Hər bir yeniliyin
təsiri ayrıca bir rejim üçün qiymətləndirilir. Odur ki, hər bir yeniliyin mövcud normativ sənədlərin
tələblərinə uyğun olaraq tam proqramla yoxlanılması praktiki əhəmiyyət kəsb etmir. Belə ki, bu halda
sınaqlar baha başa gəılir və daha çox vaxt aparır.
Araşdırmalar göstərir ki, işlənmiş qazların tərkibində olan zərərli maddələrin normalaşdırılan hər
üç komponentinin xüsusi tullantı miqdarında ən böyük pay sahibi mühərrikin maksimal burucu
moment və nominal rejimlərdir. Azot oksidləri üzrə maksimal burucu moment rejimi 50 %-lik,
nominal rejim isə 25 %-lik paya malikdirlər. Qalan 11 sınaq rejiminin payına isə azot oksidinin xüsusi
tullantı miqdarının cəmi 25 %-i düşür. Dəm qazı üzrə də cəm tullantı miqdarının 75 %-ə qədəri bu iki
rejimin payına düşür. Özü də həm azot oksidləri, həm də dəm qazı üzrə tullantı miqdarlarının 50 %-ə
qədərini təkcə maksimal burucu moment rejimi verir. Karbohidrogenlər üzrə isə cəm tullantı
miqdarının 50 %-ə qədəri bu iki rejimin payına düşür. Özü də hər bir rejimin payı ayrılıqda 2225 %
təşkil edir.
Sınaq müddətini azaltmaq üçün çoxfaktorlu eksperimentlərdən daha çox istifadə olunur. Bu
halda bir sıra asılı olmayan faktorların müəyyən edilməsi tələb olunur. Yanma və zərərli maddələrin
yaranma prosesləri ilə əlaqədar olan tədqiqatlar üçün belə faktorların müəyyən edilməsi isə kifayət
qədər çətindir.
Məsələn, yanacaq püskürmənin tezləşdirmə bucağı dəyişdirildikdə nəinki yanacağın dizelin
silindrinə verilmə momenti (bununla əlaqədar yanma kamerindəki təzyiq və temperatur, habelə
alışmanın gecikmə periodunun uzunluğu), həm də bu moment ərzində hava ilə qarışan yanacağın
miqdarı dəyişir. Hava ilə qarışan yanacaq miqdarının dəyişməsi isə yanma prosesinin kinetik və
diffuziyalı fazalarında istilik ayrılmasının nisbətinin dəyişməsinə gətirib çıxarır.
Subyektiv faktorlara gəldikdə qeyd etmək yerinə düşər ki, sınaqların aparılmasında,
məlumatların yığılması və işlənməsində avtomatlaşdırılmış sistemlərin tətbiqinin genişləndirilməsi
nəticəsində subyektiv faktorlara görə buraxılan səhvlər ölçmə vasitələrinin xətaları dairəsindən metodik
səhvlər dairəsinə keçir.
Məsələn, ekoloji göstəricilərin müəyyən edilməsində yanacağın tərkibi əhəmiyyətli rol oynayır.
Müvafiq göstəricilərə malik olmayan yanacaqdan istifadə olunması sınaqların son nəticələrinin ciddi
təhrif olunmasına gətirib çıxarır. Özü də bu zaman göstəriciləri standartların tələblərinə uyğun
gəlməyən (məsələn, sıxlığı, özlülüyü tələb olunandan az və ya çox olan) yanacaqlar nəzərdə tutulmur.
Təhriflərə aparılan sınaq növləri üçün tövsiyə olunmayan yanacaqlardan istifadə səbəb ola bilər.
Məsələn, BMT-nin AİK-nın zərərli komponentlər üçün nəzərdə tutulan 24-03 saylı Qaydalarının
48
tələblərinə görə yanacağın tərkibindəki kükürdün miqdarı 0.20.5 % hədlərində olmalıdır. Tüstülük
üçün nəzərdə tutulan 49-02 saylı Qaydaların tələbinə görə isə kükürdün miqdarı 0.3 %-dən çox
olmamalıdır. İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddə tullantıları və tüstülüyü qiymətləndirmək
üçün sınaqlar eyni zamanda keçirildiyindən, tərkibində 0.05 % kükürd olan yanacaqdan istifadə
olunması bu qaydaların ikincisinə uyğun olsa da, birincisinin tələblərinə cavab vermir.
8.2. QAZġƏKĠLLĠ MADDƏLƏRĠN TƏRKĠBĠBĠN ÖLÇÜLMƏSĠ.
İşləmniş qazlarla atılan zərərli maddələrin tərkibi işlənmiş qazlardan götürülmüş müəyyən
miqdarda nümunənin müxtəlif cihazlarda kimyəvi analizinin aparılması yolu ilə müəyyənləşdirilir.
Kimyəvi analizin aparıldığı cıhazlar həm daimi (avtomatik pejimdə), həm də periodik işləyə bilər.
Ölçmə vasitələrinin köməyi ilə reallaşdırılan kimyəvi analız metodu konsentrasiyasının ölçülməsi tələb
olunan maddənin növündən asılıdır. Eyni maddə konsentrasiyası kimyəvi analizin müxtəlif növlərinin
köməyilə ölçüldükdə nəticələr eyni də alına bilər və ya kifayət qədər fərqli ola bilər. Hər hansı bir
maddə konsentrasiyası eyni və ya müxtəlif tipli ölçmə cihazlarına malik təşkilatların
laboratoriyalarında ölçüldükdə alınan nəticələr arasındakı fərq 5 %-dən çox olmamalıdır.
Hal-hazırda ən çox yayılmış kimyəvi analiz metodlarını nəzərdən keçirək (cəd.8.1):
1. Elektrokimyəvi metodlar. Buraya konduktometrik, kulonometrik və elektrokimyəvi
çeviricili metodlar daxildir.
a) Konduktometrik metodların iş prinsipi qaz qarışığının analizə uğradılan komponentinin
müvafiq məhlul tərəfindən udulması və məhlulun elektrik keçiriciliyinin ölçülməsinə əsaslanır.
b) Kulonometrik analizatorlarda müəyyən olunacaq komponentin oksidləşməsinin (bərpasının)
elektrodlu reaksiyasının cərəyanı bu komponentin konsentrasiyası haqda informasiya (məlumat)
daşıyıcısı rolunu oynayır. Kulonometrik metodlar həssas olsalar da, selektiv deyillər. Bu isə maddə
nümunəsinin əvvəlcədən işlənməsini və reaktivlərin periodik olaraq dəyişdirilməsini tələb edir.
c) Elektrokimyəvi çeviricilərdə həssas və hesablayıcı elektrod arasındakı fəzanı dolduran jele
şəkilli elektrolitdən istifadə olunur. Elektrolitin yuxarı qatı nasosla vurulan maddə nümunəsindən
yarımkeçirici membranla ayrılır. Cihazın seçicilik qabiliyyəti membranın və elektrodun materialı,
elektrolitin tərkibi və elektrodlardakı potensialın qiyməti ilə təmin olunur.
2. Fotokolorimetrik analiz metodları absorbsion optik analizin növlərindən biri olub,
şüalanmanın müəyyən ediləcək maddə tərəfindən udulmasına əsaslanır. Udulma nəticəsində müəyyən
ediləcək komponent nümunəsi ilə köməkçi reagentin qarşılıqlı əlaqəsindən yaranan rəngli birləşmənin
rənglənmə intensivliyi maddənin konsentrasiyasına mütənasib olaraq dəyişir. Rənglənmə dərəcəsi
süzgəcli fotometrin köməyilə müəyyən edilir. Bu metoddan mikrokonsentrasiyaların müəyyən
edilməsində və qazanalizatorların yoxlanmasında istifadə olunur. Reaksiyanın baş verdiyi mühitdən
asılı olaraq fotokolorimetrlər lentli və mayeli ola bilərlər:
- lentli fotokolorimetrlər əsas etibarilə zəhərli maddələrin indikatorları və siqnalizatorları kimi
istifadə olunurlar. Onlar kifayət qədər böyük ölçmə xətasına malikdirlər. Bu lentin qeyri-bərabər
hopdurulması və köhnəlməsi, habelə göstəricilərin temperaturdan hədsiz çox asılı olması iıə əlaqədardır.
- mayeli fotokolorimetrlərdə analizə uğradılan maddə nümunəsi köməkçi reagent məhlulundan
keçirilir (barbotaj olunur). Nəticədə rənglənmiş birləşmə yaranır:
a) spektral (absobsion) metodlarda molekulları müxtəlif növ atomlardan ibarət olan maddələr
onların ultrabənövşəyi, görünən və infraqırmızı diapazonlarda udulma spektrlərinin ölçülməsi yolu ilə
müəyyən edilirlər.
b) spektrofotometrik (dispersion) metodların iş prinsipi biri tədqiq olunan nümunədən, digəri
isə etalon nümunədən keçən iki monoxromatik şüa dəstinin udulmasının müqayisəsinə əsaslanır.
Şüaları spektrlərə ayıran element rolunu prizmalar, qəfəslər və interferometrlər oynaya bilər. Maddə
nümunəsi ultrabənövşəyi və infraqırmızı diapazonlarda udulma spektrinə görə ölçülür. Belə cihazların
üstünlüyü müxtəlif dalğa uzunluqlarında bir neçə komponentin eyni zamanda ölçülməsi imkanının
olmasıdır. İnfraqırmızı metod (İQ-metod) karbohidrogenlərin infraqırmızı diapazondakı absorbsion
xarakteristikalarına əsaslanır. Bu metodla radiasiyanın tərkibində karbohidrogenlər olan müəyyən
həcmə malik qazın temperatur və təzyiqinin yüksəlməsi şəklində qeydə alınan udulan hissəsi ölçülür.
49
Belə cihaz detektordan və iki özəkdən (və ya oyuqdan) ibarət olur. Özəyin birində analizə uğradılan
qaz, digərində isə hava olur. Özəklər işıq mənbəyi ilə detektor arasında yerləşdirilirlər. Detektor özü isə
iki kamerdən ibarət olur. Bu kamerlər biri-birindən perforasiya olunmuş membran vasitəsilə ayrılırlar.
Detektorun kamerləri eyni təzyiqdə qazla doldurulur. Membran dəyişən tutumlu kondensatorun
lövhəsi olub, detektorun kamerləri arasındakı təzyiq düşgüsünü ölçən həssas element kimi işləyir.
Özəklərdən detektorun kamerlərinə keçən işığın miqdarı müxtəlif olur. Enerjinin bir hissəsi analiz
olunan qazın doldurulduğu özəkdə udulduğundan detektorun müvafiq kamerindəki udulma azalır.
Nəticədə membrandakı təzyiq düsgüsü də dəyişir. Bu prinsiplə işləyən analizatorun prinsipial sxemi
şək.8.1-də verilmişdir.
Cədvəl 8.1.
Kimyəvi analiz metodlarından istifadə olunma halları
M e t o d l a r M a d d ə l ə r
SO2 CO CO2 NO NO2 CH4 CH O2
1. Elektokimyəvi:
- konduktometrik
- kulonometrik
- elektokimyəvi çeviricili
2. Fotokolorimetrik:
- spektral (absrbsion)
- spektrofotometrik (dispersion)
3. Emissiyalı:
- hemilüminesentli
- alovlu-fotometrik
- flüorosentli
- xromatoqrafik
- kütlə-spektrometrik
4. Lazerli
5. Termokimyəvi
6. Alovlu-ionlaĢdırmalı
7. Paramaqnitli
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Şəkil 8.1. Qeyri-dispers infraqırmızı spektroskopiya prinsipi üzrə işləyən analizatorun prinsipial
sxemi:
1-infraqırmızışüalandırıcı; 2-qırıcı (və ya aralayıcı) diafraqma; 3-ölçmə yuvası; 4-analiz
ediləcək qazın girişi; 5-analiz olunmuş qazın çıxışı; 6-analiz olunan qazın detektoru; 7-ayırıcı
membran; 9-infraqırmızı süalanmalar axını; 10-etalon qaz detektoru; 11-etalon yuva: -
neytral komponentlər; -analiz olunan qazın komponentləri.
50
3. Emissiyalı metodlar. Bu metodlar analiz olunan nümunənin şüalanma intensivliyinin
ölçülməsinə əsaslanır. Analiz üçün istilik şüalanması və molekulyar lüminesensiya spektrlərindən
istifadə olunur. Metodun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, analiz olunan molekullar optik həyəcanlanma
halına gətirilir, sonra isə qərarlaşmış vəziyyətə qaytarılır və bu zaman yaranan intensivlik qeydə alınır.
Hemilüminesent metodun əsasını azot oksidinin atomar oksigen və ya ozonla qarşılıqlı əlaqə
zamanı işıq kvantı ayıra bilməsi xassəsi təşkil edir. İşıq kvantı isə yüksək həssaslığa malik
fotoçoxaldıcı tərəfindən qeydə alınır (şək.8.2). Alınmış siqnal qaz qarışığının analiz olunan
komponentinin konsentrasiyası ilə mütənasibdir. Azot-4-oksidin ölçülməsi üçün onu əvvəlcədən azot-
2-oksidə çevirirlər. Azot-2-oksid ozonla oksidləşmə reaksiyasına girərək azot-4-oksidin həyəcanlamış
molekullarını əmələ gətirir. Azot-4-oksid isə həyəcanlı haldan qərarlaşmış hala keçərək işıq kvantının
ayrılmasına səbəb olur:
NO+O3 NO2+O2
NO2 NO2+h,
burada: h — Plank sabitidir, -tezlikdir, Hz.
Şək.8.2. Hemilüminessensiya metodu prinsipi ilə işləyən analizatorun prinsipial sxemi.
Alovlu-fotometrik metod kükürdlü birləşmələrin atomar kükürdə qədər bərpasına əsaslanır.
Yaranan həyəcanlı kükürd molekulları lüminesensiya effekiti verir. Metodun həssaslığı çox yükcəkdir
– 10-7
%. Bu səbəbdən yüksək konsentrasiyaları ölçərkən nümunə əvvəlcədən müəyyən həddə qədər
təmiz hava ilə qarışdırılır.
Flüorosent metodu isə ultrabənövşəyi şüalar tərəfindən komponentin şüalanma intensivliyinin
ölçülməsinə əsaslanır.
Qaz-adsorbsion xromatoqrafiya metodundan alovlu-ionlaşma detektoru rejimində istifadə
olunduqda müxtəlif sinif karbohidrogenlərinə təxminən eyni həssalıq təmin olunur. Tərkibində tədqiq
olunan karbohidrogenlər olan qaz şəkilli nümunə içərisinə bərk adsorbent (hərəkətsiz faza)
doldurulmuş kolonkaya yeridilir və daşıyıcı qaz axınının sorbsiyaedici qatından (hərəkətli faza)
keçirilir. Karbohidrogenlərin ayrılması prosesi sorbsiya və desorbsiya aktlarının dəfələrlə təkrarı
nəticəsində həyata keçirilir. Bu proseslər fazaların nisbi dəyişməsi ilə müşayət olunur. Qarışığın hər bir
komponentinin fazalar üzrə paylanma əmsalları müxtəlif olurlar. Nəticədə hər bir komponentin
―gecikmə vaxtının‖ qiymətləri müxtəlif olduğundan sorbentin hər bir qatı üzrə hərəkət zamanı qarışıq
ayrılmağa başlayır. Beləliklə, kolonkanın çıxışındakı daşıyıcı qaz axınında ayrılmış komponentlər
müxtəlif zaman fərqi ilə meydana çıxırlar.
Qarışığın komponentləri növbə ilə alovlu-ionlaşma detekteruna daxil olaraq hidrogen-hava
alovunda yandırılırlar. Yanma iki elektrod arasında baş verir. İonlaşma cərəyanı cihaz tərəfindən qeydə
alınır. Nəticə isə qaz xromatoqramı şəklində kağızda çap olunur.
Kütlə-spektrometrik metod müxtəlif maddə qarışıqlarını analiz etmək üçün ən həssas
metodlardan sayılır. Metod maddənin ionlaşması və sonradan həmin ionların kütləsinin yükünə olan
nisbəti müxtəlif olan ionlara parçalanması prinsipinə əsaslanır. İonlaşma zamanı əksər hallarda
atomlararası əlaqənin qırıması üzündən ilkin maddənin parçalanması baş verir. Nəticə zahirən
xromatoqrama bənzəyən kütlə spektri şəklində göstərilir.
4. Lazer metodları. Bu metodlardan əsasən havanın tərkibinin məsafədən ölçülməsi zamanı
istifadə olunur. Onlar kombinasiyalı səpələnmə və rezonanslı udulma kimi iki əsas prinsipə əsaslanırlar.
5. Alovlu-ionlaĢma metodunun mahiyyəti ölçülən komponenti hidrogen alovuna daxil edərkən
elektrodlar arasında yaranan ionlaşma cərəyanının ölçülməsindən ibarətdir (şək.8.3). Cərəyanın
qiyməti qazın konsentrasiyasına və karbohidrogen molekulundakı atomların sayına mütənasibdir.
Bu metod işlənmiş qazlardan götürülmüş nümunənin tərkibində olan bütün növ karbohidrogenlərin
51
cəmini ölçməyə imkan verir. Metanı çıxmaq şərtilə karbohidrogenlərin ölçülməsinə zərurət yarandıqda
katalızatoru və ya xromotoqrafik kolonkaları olan ikikanallı sxemdən istifadə olunur.
Şəkil 8.3. Alovlu-ionlaşma prinsipi üzrə işləyən analizatorun prinsipial sxemi:
1-hidrogenin qorelkaya verişi; 2-havanın qorelkaya verişi; 3-kollektor; 4-
ossiloskop; 5-displey; 6-işlənmiş qaz nümunəsinin verişi; 7-yüksək gərginlik.
6. Paramaqnit metodu. Digər element molekullarından fərqli olaraq oksigen molekulları güclü
paramagnit xassələrə malikdirlər. Qaz qarışığının götürülmüş numunəsindəki oksigenin
konsentrasiyasını ölçmək üçün məhz bu xassələrdən istifadə olunur. Nümunə axını iki həssas elementin
arasından keçdikdə onun tərkibindəki oksigen nümunə axınının hərəkət trayektoriyasının ilkin
istiqamətə nəzərən meyllənməsinə səbəb olur. Nəticədə həssas elementlər müəyyən qədər dönür və bu
dönmə optik sistem tərəfindən qeydə alınır. Həssas elementlərin ilkin vəziyyətə qayıtmasını təmin
etmək üçün lazım olan cərəyan nümunədəki oksigenin konsentrasiyası ilə mütənasibdir.
Müasir avtomatik işləyən qazanalizatorlarda işlənmiş qazların tərkibində olan həm
normalaşdırılan (NO, NO2, CO, CnHm, NMCH), həm də normalaşdırılmayan (CO2, SO2, O2)
maddələtin konsentrasiyasını ölçməyə imkan verən analizatorlar quraşdırılır. Ölçmə qazoanalizatordan
keçirilən işlənmiş qazlar nümunəsində aparılır. Normativ sənədlərdə kimyəvi analiz metodu şərt kimi
mütləq göstərilir. Ölçmələrdə digər metoddan istifadə olunduqda əvvəlcədən bu metodun standartda
göstərilmiş metoda ekvivalent olması sübut olunmalıdır.
Səyyar qazanalizatorlardan fərqli olaraq bütün stasionar qazanalizatorlarda işlənmiş qaz
nümunəsinin termostatlaşdırılması təmin olunur, yəni numunənin temperaturu müəyyən olunmuş
hədlərdə saxlanılır. Bu ilk növbədə karbohidrogenlərə aiddir. Qazgötürən şlanqın qızdırılması
nəticəsində işlənmiş qaz nümunəsinin temperaturu 180200C hədlərində saxlanılır. Temperatur aşağı
düşdükdə ağır karbohidrogenlər kondensasiya olunur və karbohidrogenlərin ölçülən konsentrasiyası bir
neçə dəfə azalır. Azot oksidi ölçülən zaman gazgötürücü borudakı temperatur 70C-dən aşağı
olmamalıdır. Əks halda nümunədəki su buxarları kondensasiya olunar və nəticədə azot oksidlərinin
müəyyən hissəsi udular. Digər qazların (CO, CO2, O2) termostatlaşdırılması +5+70C hədlərində
təmin olunur. Nəticədə su buxarı kondensasiya olunur və ölçülən qazların quruması təmin edilir.
Hər bir ölçülən maddənin analizatoru ölçmədən əvvəl yoxlayıcı qaz qarışıqları ilə köklənir
(arvalanır). Hər bir yoxlayıcı qaz qarışığının pasportu olmalıdır. Pasportda analizə uğradılan qazın
―daşıyıcı‖ qazla qarışığındakı konsentrasiyasının nominal qiymətləri və bu qiymətlər üçün ölçmə
xətaları, habelə yoxlayıcı qaz qarışığının istifadə olunma müddəti, onun saxlandığı balonun həcmi və
balondakı təzyiq əks olunmalıdır. Hər bir qazşəkilli maddənin öz yoxlayıcı qaz qarışığı olur. Azot
oksidləri üçün tərkibində müəyyən konsentrasiyalı azot oksidi olan yoxlayıcı qaz qarışığından istifadə
olunur. Dəm qazı üçün tərkibində müəyyən konsentrasiyalı karbon-2-oksid olan yoxlayıcı qaz
qarışığından istifadə olunur və s.
Analizatorların köklənməsi cihazın bütün ölçmə diapazonlarında aparılır. Bu zaman ölçmə
şkalanın ―0‖ qiymətindən tam qiymətin 80%-nə bərabər qiymətinəcən aparılır.
Daxili yanma mühərriklərinin motor stendlərində aparılan sınağı zamanı işlənmiş qazların
tərkibindəki zərərli maddələrin ölçülməsi bilavasitə işlənmiş qazlardan götürülmüş nümunədə aparılır.
Avtonəqliyyat vasitələrinin sınağı zamanı isə əvvəlcə işlənmiş qazların hamısı xüsusi polietilen kisələrə
doldurulur. Sonra bu kisələrə müəyyən miqdarda hava əlavə edilir. Yalnız bundan sonra qarışdırılmış
52
xaric qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrin ölçülməsi aparılır.
9-cu mühazirə
9. DISPERS HISSƏCIKLƏR VƏ IġLƏNMIġ QAZLARIN TÜSTÜLÜLÜYÜ.
9.1. DĠSPERS HĠSSƏCĠKLƏRĠN KONSENTRASĠYASI.
Hal-hazırda dizel mühərrıklərinin istər motor stendindəki sınağı zamanı, istərsə də nəqliyyat
vasitəsinin tərkibindəki sınağı zamanı dispers hiccəciklər tullantısının kütləsini müəyyən etmək üçün
standart metod kimi qravimetrik metod qəbul edilib. Bu metod işlənmiş qazlarla təmiz hava qarışığının
süzgəcdən keçirilməsinə əsaslanır. Dispers hissəciklərin kütləsi süzgəcin sınaqdan sonrakı və qabaqkı
kütlələrinin fərqi kimi müəyyən edilir. Süzgəc fiberqlasdan hazırlanır.
Sınaqlar texniki ədəbiyyatda ―tunel‖ adlanan ölçmə kompleksinin köməyi ilə aparılır.
Kompleksin belə adlanmasına səbəb onun mərkəzi bloklarından birinin boru şəklində olmasıdır. Məhz
bu blokda qarışığın temperaturunu 52C-yə qədər aşağı salmaq üçün işlənmiş qazlara təmiz hava
qatılır və bu, yüksək molekullu birləşmələrin kondensasiyasına səbəb olur. Daxili yanma
mühərriklərinin müxtəlif sürət və yük rejimlərində işlənmiş qazların sərfi müxtəlif olduğundan istənilən
rejimdə hava ilə işlənmiş qazların nisbətini sabit saxlamaq üçün qatılan havanın miqdarını da dəyişmək
lazım gəlir. Qarışdırmadan sonra işlənmiş qazlarla havanın qarışığından nümunə götürülür və
süzgəcdən keçirilir.
Hal-hazırda ―tunel‖ölçmə kompleksinin 2 tipi mövcuddur: tam axınlı (şək.9.1, a) və natamam
axınlı (şək.9.1, b) tunellər. Natamam axınlı tunellərin ―mini-tunel‖ və ―mikro-tunel‖ adlanan 2 növü
var. Tam axınlı tunel kompleksində mühərrikin işlənmiş qazlarının hamısı, natamam axınlı tunel
kompleksində isə işlənmiş qazların yalnız müəyyən hissəsi tuneldən keçirilir. Bu səbəbdən bir ―mini-
tunel‖ kompleksi ilə müxtəlif gücə malik mühərriklərdə sınaq aparıla bilər. Tam axınlı tunel
kompleksi isə yalnız bir-birinə yaxın güclərə malik mühərrıklərin sınağının aparılmasına imkan verir.
Böyük güclü mühərriklərin hava sərfi də böyük olduğundan ölçmə kompleksinin ―tunel‖i iri həcmli
olmalıdır. Çünki, yalnız bu halda mühərrikin çıxışında işlənmiş qazlara göstərilən müqaviməti
azaltmaq mümkün olur. Tam axınlı ―tunel‖ komplekslərində qarışdırıcı borunun uzunluğu 611 m,
―mini-― və ―mikro-tunel‖ komplekslərində isə 0.63 m hədlərində olur.
Hal-hazırda məhz tam axınlı ölçmə komplksləri etalon hesab edilirlər. Onlardan gücü 25 kVt-dən
çox olmayan mühərriklərin sınağında, xüsusilə də aralıq rejimlərdə istifadə etmək məqsədəuyğundur.
Onların bir üstünlüyü də hava qarışdırma sisteminin lazım olmamasıdır.
Natamam axınlı ölçmə sistemlərinin çatışmayan cəhəti gücü 25 kVt-dən az olan mühərriklərin
sınağı zamanı işlənmiş qazların hava ilə qarışdırılmasının dəqiq xarakteristikalarının təmin oluna
bilməməsidir. Buna səbəb belə mühərriklərin hava sərfinin çox kiçik olmasıdır. Nəzərə almaq lazımdır
ki, işlənmiş qazlara təmiz havanın qarışdırılması prosesi ölçmələr zamanı əlavə xətalar mənbəyidir,
çünki qarışdırma zamanı dispers hissəciklərin tərkibinin keyfiyyətcə və miqdarca dəyişməsi
mümkündür. Ona görə də natamam axınlı komplekslərdə alınan nəticələrin həqiqətə uyğunluğu sübut
olunmalıdır. Bu adətən komplekslərin yaradılması zamanı edilir və sertifikatla təsdiq olunur.
Beynəlxalq Standartlar Təşkilatının (İSO) tələblərinə uyğun olaraq keçirilən ekvivalentlik proseduru
kifayət qədər mürəkkəbdir. Belə ki, bu halda bir neçə mühərrik müxtəlif sınaq laboratoriyalarında
sınaqlara uğradılır. Sınaqlar hamısı eyni yanacaq dəsti ilə aparılmalıdır. Belə sınaqlar ―Robin-test‖
adlanırlar. Qeyd edək ki, natamam axınlı ölçmə metodu işlənmiş qazlarla atılan dispers hissəcik (PM)
tullantılarının həqiqi miqdarını 12 %-ə qədər azaldır.
Natamam axınlı ölçmə sisteminin nöqsanlarından biri də odur ki, işlənmiş qazların yüksək
temperaturunun təsirindən avtomobilin və ya mühərrikin xaricetmə sistemindən nümunəyə düşmüş
üzvü maddələrin dağılması (piroliz) prosesi gedir. Bu isə öıçmələrin xətasını artırır. Bunu aradan
qaldırmaq üçün sınaq zamanı hər bir rejimdə iş müddətini xeyli uzatmaq tələb olunur. Uzatma müddəti
53
boş işləmə rejimindən başlayaraq yük artdıqca böyüməlidir.
İşlənmiş qazlar aerozol, yəni bərk və qazşəkilli hissəciklərin tarazlıq şəklində olduğu qaz mühiti
şəklində olurlar. Aerozol hissəciklərin ölçüsü dispers hissəciklərin yaranmağa başladığı andan ölçmə
üçün nümunə götürüldüyü anadək baş verən kimyəvi və fiziki proseslərin funksiyasıdır. İşlənmiş
qazlara hava qatılması, kondensasiya, koaqulyasiya prosesləri, habelə homogenliyin və heterogenliyin
səviyyəsi hissəciklərin ölçüsünə öz təsirlərini göstərirlər. Son zamanlar aparılmış tədqiqatların
nəticələri göstərir ki, ətraf mühitə əsas zərər vuran dispers hissəciklərin kütləsi deyil, onların ölçüləri və
saylarıdır. Maye və bərk hissəciklərin qaz mühitində paylanması disperslik adlanan parametrlə
xarakterizə olunur. Disperslik vahid həcmə düşən hissəciklərin sayına deyilir və hissəciklərin ölçüsünə
görə paylanmasını göstərir.
a)
b)
Şək.9.1. «Tunel» ölçmə kompleksinin prinsipial sxemi:
a-tam axınlı ölçmə kompleksi; b-natamam axınlı ölçmə kompleksi; 1-mühərrik; 2-işlənmiş
qazlara qarışdırılan hava; 3-hava süzgəci; 4- xaricetmə borusu; 5-qarışdırıcı tunel; 6-
dispers hissəciklərin çökdürülməsi üçün süzgəc; 7-işlənmiş qazların soyuducusu; 8-Venturi
soplosu; 9-işlənmiş qazların çıxışı; 10-hava vurmaq üçün nasos; 11-nümunə götürmək
üçün nasos; 12-sərfölçən; 13-mühərrikin xaric borusu; 14-hava sərfölçəni.
Dispers hissəcıklərin qiymətləndirilməsi üçün qravimetrik metoddan fərqli ölçmə prinsiplərinə
54
əsaslanan avadanlıqdan istifadə olunur. Belə avadanlıq 2 növ olur:
a) ölçməni real zaman miqyasında təmin edən avadanlıqlar;
b) əvvəlcə işlənmiş qazların nümunəsinin götürülməsini, sonra isə onun analizinin aparılmasını
təmin edən avadanlıqlar.
Əksər hallarda ölçmənin dəqiqliyi nümunənin götürülmə metodu ilə, yəni nümunəgötürmə
sistemi ilə müəyyən edilir.
1953-cü ildə cərəyan keçirən maye mühitli dispers sistemləri analiz etmək üçün Koulter
(W.Coulter) sayğacı icad olunmuşdur. Onun prinsipial sxemi şək.9.2-də verilmişdir.
Şək.9.2. Mühitin dispersliyini ölçən Koulter sayğacı.
1-stəkan şəkilli qab; 2-ampula; 3-civə; 4-anod və katod; 5-çıxış borusu; 6-elektrik sayğacı.
Cihazda, hissəciyin keçiriciliyə malik olmayan arakəsmədəki deşikdən keçərkən yaranan elektrik
gərginliyi impulsu ölçülür. Elektrik gərginliyinin yaranmasına səbəb cərəyankeçirici maye axınına
düşmüş hissəciyin deşikdən keçdiyi anda elektrodlar arasındakı müqavimətin artmasıdır. Yaranan
impulsun amplitudu hissəciyin həcmi ilə mütənasibdir. Xarici seyrəklik mənbəyi (vakuum-nasos)
işləməyən halda manometrin sağ qolundakı civə ağırlıq qüvvəsinin təsiri altında aşağı düşür və analiz
olunan sistem (məsələn, suspenziya) ampulaya sorulur. İmpulsların sayının avtomatik hesablanması
və onların amplituda görə çeşidlənməsi hissəciklərin ölçülərinə görə paylanma əyrisini almağa imkan
verir. Mikrodeşiklərinin diametri müxtəlif olan ampula dəstlərindən istifadə etməklə hissəciklərinin
diametri 0.3800 mkm hədlərində olan mayelərdə suspenziyaların, emulsiyaların və qaz
qabarcıqlarının dispersion analizini aparmaq mümkündür.
Dispers hissəciklərin dispersliyinin standartlaşdırılmış qravimetrik metoddan fərqli prinsiplərə
əsaslanan ölçmə metodlarının geniş yayılması məcburi alışdırmalı mühərriklərə diqqətin artmasına
səbəb olub. İlkin tədqiqatların nəticələri göstərmişdir ki, dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarında olan
dispers hissəciklərin kütləsi daha böyükdür. Lakin məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş
qazlarındakı dispers hissəciklərin ölçüsü daha kiçik, sayı isə daha çoxdur. Bu isə ətraf mühit üçün heç
də az olmayan təhlükə mənbəyidir. Bu səbəbdən beynəlxalq miqyasda benzin mühərriklərinin işlənmiş
qazlarının tərkibindəki dispers hissəciklərin də normalaşdırılması haqqında məsələ qızğın müzakirə
obyektinə çevrilib.
9.2. ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN TÜSTÜLÜLÜYÜNÜN ÖLÇÜLMƏSĠ.
İşlənmiş qazların tüstülülüyü optik və süzgəcləmə kimi iki müxtəlif ölçmə prinsiplərinə
əsaslanan cihazların köməyi ilə qiymətləndirilir.
Optik metod müəyyən uzunluğa malik işlənmiş qazlar sütununun (standartlara görə 0.43 m)
qeyri-şəffaflığının ölçülməsinə əsaslanır. Yəni, işıq selinin işlənmiş qazların göstərilən sütunundan
keçərkən onun udulma intensivliyi ölçülür və o fotoverici vasitəsilə qeydə alınır (şək.9.3). Kalibrləmə
55
müəyyən həddə qədər qaraldılmış standart şüşə süzgəclərdən istifadə olunmaqla aparılır.
Bu ölçmə üsulu ilə yalnız işlənmiş qazlar sütununun sıxlığı ölçülür. Sıxlıq isə təkcə qurumun
tərkibindən yox, həm də işlənmiş qazların tərkibində qazşəkilli komponentlərin və su buxarının olub-
olmamasından asılıdır.
Süzgəcləmə metodu isə işlənmiş qazların qeydə alınmış həcmini (adətən 0.3÷1 l götürülür)
özündən keçirən süzgəcin qaralma dərəcəsinin ölçülməsinə əsaslanır (şək.9.4). Qaralma dərəcəsi
süzgəcin səthinə yönəldilmiş işıq selinin əks olunma intensivliyinin qiymətinə görə müəyyən edilir.
Süzgəc müəyyən məsaməliliyə və sıxlığa malik kağızdan hazırlanır. Kalibrləmə standart süzgəclərin
köməyi ilə təmin olunur.
Qeyd etmək lazımdır ki, süzgəclər qurum hissəciklərinin heç də hamısını tuta bilmir.
Məsamələrin böyüklüyündən asılı olaraq qurum hissəciklərinin 60 %-ə qədəri süzgəcdən keçə bilir.
Şək.9.3. Optik tüstüölçənin prinsipial sxemi:
1-köməkçi kamer; 2-qoruyucu klapan; 3-üfürmə üçün hava; 4-fotoelement; 5-ölçmə kameri;
6-kalibrləyici süzgəc; 7-işlənmiş qaz axını; 8 və 9-əl dəstəyinin kalibrləmə və işçi vəziyyətləri;
10-işlənmiş qazlareın cihazdan çıxışı; 11-qapayıcı klapan; 12-işlənmiş qazların cihaza girişi.
Adı çəkilən hər iki metodda elektik cərəyanının dəyişməsinin müqayisəsi aparılır. Birnici
metodda işıq selinin eyni uzunluğa malik işlənmiş qazlar və təmiz hava sütunundan keçməsi zamanı
elektrik cərəyanının dəyişməsi müqayisə olunur. İkinci metodda isə işıq selinin təmiz və çirklənmiş
süzgəcdən keçməsi zamanı elektrik cərəyanının dəyişməsi müqayisə edilir.
Dizel mühərrıklərinin qərarlaşmış rejimlərdə sınağı aparılan zaman hər iki növ cihazlardan
istifadə oluna bilər. Optik metoda əsaslanan cihazlardan tüstüölçənlərdən, opasimetrlərdən,
nefelometrlərdən, süzgəcləmə metoduna əsaslanan cihazlardan isə qurumölçənlərdən daha çox istifadə
olunur.
Qərarlaşmamış rejimlərdə dizellərin işlənmiş qazlarının tüstülüyünü yalnız optik metodla işləyən
cihazlarla ölçmək olar. Çünki süzgəcləmə metodu ilə işləyən cihazlar rejimdən rejimə keçid zamanı
işlənmiş qazların tüstülüyünün fasiləsiz dəyişməsini izləyə bilmir. Müasir cihazlarda işlənmiş qazların
maksimal qiyməti avtomatik olaraq qeydə alınır.
Tüstülük ya ―Hartridge‖ şkalası üzrə qeyri-şəffaflıq faizi ilə, ya da ―Bosch‖ şkalası üzrə
tüstülük vahidi ilə ölçülür. Bir ölçü vahidindən digərinə keçmək üçün köklənmə cədvəllərindən istifadə
olunur (cəd.9.1). Hər iki metodun bir-birindən prinsipial fərqi ondan ibarətdir ki, qeyri-şəffaflıq
aerozolun (qurumlu hissəciklərin, yanmamış karbohidrogenlərin və su buxarının) dispersliyindən,
süzgəclərin qaralma dərəcəsi isə təkcə dispers hissəciklərin kütləsindən asılıdır.
56
Şək.9.4. Süzgəcləyici qurumölçənin prinsipial və elektrik sxemləri:
1-işlənmiş qazların girişi; 2-süzgəc; 3 və 5-porşenin ilkin və son vəziyyətləri; 4-kamer; 6-yay;
7-cərəyan mənbəyi; 8-işıq mənbəyi; 9-ampermetr; 10-fotoverici.
Cədvəl 9.1.
İşlənmiş qazların tərkibindəki qurumun miqdarı ilə tüstülüyün ölçü vahidi arasındakı nisbətlər
Qurum
q/m3-lə
BOSCH
vahidi ilə
Hartridge
vahidi ilə
% m-1
0
0.025
0.050
0.100
0.1250
0.2125
0.325
0.430
0.650
0.675
0.750
0.950
0
0.9
1.75
2.6
3.3
3.85
4.6
5.15
5.7
6.05
6.35
7.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
85
90
94.5
0
0.245
0.519
0.829
1.188
1.612
2.131
2.800
3.743
4.412
5.355
6.900
Optik tüstüölçənlərin ən vacib xarakteristikası onun effektiv bazasının uzunluğudur. Müxtəlif
effektiv bazaya malik tüstüölçənlərlə aparılmış ölçmələrin nəticələri də müxtəlif olur. Effektiv bazanın
qiyməti böyük olduqca işlənmiş qazların tüstülüyü də böyük olur. Çünki effektiv baza böyük olduqca,
işıq şüasının işıqlanma mənbəyindən qəbulediciyədək keçdiyi yol da böyüyür, işığın udulması güclənir
və qəbulediciyədək gəlib çatan işıq şüası da zəifləyir.
57
Optik tüstüölçənlər üçün işlənmiş qazlardan götürülmüş nümunənin termostatlaşdırılması da
mühüm əhəmiyyət kəsb edir. Bu zaman cihazın ölçmə kamerindəki qaz nümunəsinin temperaturu
müəyyən diapazonda saxlanılır. Çünki, nümunənin temperaturu çox aşağı düşdükdə onun tərkibindəki
su buxarları kondensasiya olunduğundan işlənmiş qazların tüstülüyünün həqiqətə uyğun olmayan
qiymətlərə qədər artımı baş verir.
Nəzərə almaq lazımdır ki, bu və ya digər tədbirlərin mühərrikin ekoloji göstəricilərinin
yaxşılaşdırılmasındakı səmərəliliyi haqqında yekun qərarı ancaq standartlaşdırılmış sınaqların
nəticələrinə əsasən vermək olar. Cəd.9.2-də mühərriklərin konstruksiyasının ekoloji səviyyəsinin
qiymətləndirilməsi zamanı istifadə olunması tövsiyə olunan ölçmə metodları və vasitələrinin siyahısı
verilmişdir.
Cədvəl 9.2.
Normalaşdırılan göstərici
İşarəsi
Ölçmə vasitəsi
Ölçmə metodu
Mühərriklər
Məcburi
alışdırmalı
Özüalış-
dırmalı
1. DYM-nin işlənmiş qazları ilə atılan
zərərli maddələrin xüsusi tullantı
miqdarı, q/(kVt.saat) -la
gi
- azot oksidləri NOx Qazoanali-
zator
Hemilyumi-
nesentli
+
+
- dəm qazı CO Qazoanali-
zator
Qeyri-
dispersion
infraqırmızı
+
+
- karbohidrogenlər CnHm Qazoanali-
zator
Alovlu-
ionlaşma
+
+
- dispers hissəciklər PM Tunel Qravimetrik - +
2. DYM-nin işlənmiş qazlarının
tüstülüyü, %-lə
N
Tüstüölçən,
qurumölçən
- qərarlaşmış rejimlərdə Nmax Tüstüölçən,
qurumölçən
Optik,
süzgəcləyici
-
+
- qərarlaşmamış rejimlərdə Nf Tüstüölçən Optik - +
58
10-cu mühazirə
10. DĠZEL MÜHƏRRĠKLƏRĠNĠN ĠġLƏNMĠġ QAZLARININ ZƏHƏRLĠLĠYĠNĠN
AZALDILMASI YOLLARI.
10.1. ĠġÇĠ PROSESƏ TƏSĠR GÖSTƏRMƏKLƏ ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN ZƏHƏRLĠLIYĠNĠN
AZALDILMASI.
DYM-nin işlənmiş qazları ilə birgə ətraf mühitə atılan zərərli maddə tullantılarının miqdarını həm
onların bilavasitə yaranması zamanı, yəni işçi prosesin gedişində, həm də işlənmiş qazların tərkibində
olan bu maddələrə təsir göstərməklə azaltmaq mümkündür.
Mühərrikin silindrində yanacağın yanması prosesində zərərli maddələrin yaranması reaksiya baş
verən həcmdə temperatur və konsentrasiya sahələrinin fəzada və zaman ərzində qeyri-yekcins olması
ilə əlaqədardır. Bu qeyri-yekcinslik yanacaq, hava və yanıcı qarışıq verilişinin hidroqazodinamiki
xarakteristikalarından, istilik ayrılma və istlikötürmə proseslərindən, habelə reaksiya gedən həcmdə
baş verən kütlə mübadiləsindən asılıdır.
Deyilənlərdən belə çıxır ki, yanacaq verilişi və qaz mübadıləsi xarakteristikalarında, qaz
mübadiləsi və yanacaqvermə sistemlərinin və yanma kamerinin həndəsi ölçülərində, formasında,
materialında və səthində edilən istənilən dəyişikliklər işçi proses ərzində baş verən maddələrin
yaranması və parçalanması proseslərinə təsir edəcək. Bu isə öz növbəsində işlənmiş qazların tərkibinin
dəyişməsinə gətirib çıxarır.
Bununla əlaqədar daxili yanma mühərriklərində konstruktiv-tənzimləmə dəyişikliklərinin
mümkün olan bütün variantlarını nəzərdən keçirmək qeyri-mümkündür. Bu səbəbdən ancaq
mühərrikin konstruksiyasında və tənzimlənməsində, habelə yanacağın fiziki-kimyəvi göstəricilərində
edilən əsas dəyişikliklərə baxaq.
10.2. DĠZEL MÜHƏRRĠKLƏRĠNDƏ TƏNZĠMLƏMƏ PARAMETRLƏRĠNIN
ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN ZƏHƏRLĠLĠYĠNƏ TƏSĠRĠ.
Hava qarıĢığının temperatur və təzyiqinin təsiri. Hava qarışığının temperatur və təzyiqi
silindrə doldurulan havanın miqdarına və oradakı başlanğıc temperatura təsir edir. Son nəticədə bu
soyuq divaryanı zonanın ölçülərini, silindrdəki təzyiqin və yanacağın ilkin porsiyalarının yanma
temperaturunun qiymətlərini müəyyənləşdirir. Azot oksidlərinin yaranması termiki təbiətli olduğundan
hava qarışığının temperaturunun və müvafiq olaraq, silindrə yanacaq verilişinin başlanğıc anında
oradakı temperaturun yüksəlməsi nəticəsində işlənmiş qazlardakı NOx emissiyası artır.
Mühərriklərdə üstəlik üfürmə tətbiq olunduqda sikllik yanacaq verilişinin maksimal miqdarını
artırmaq mümkün olur. Bu isə öz növbəsində mühərrikin gücünün və siklin orta effektiv təzyiqinin
yüksəlməsinə səbəb olur. Üstəlik üfürməli dizellərdə xarici sürət xarakteristikası rejimlərində hava
artıqlıq əmsalının qiyməti 2271 .. -yə çatır. Halbuki, üstəlik üfürməsi olmayan, birbaşa
püskürməli dizellərdə 5131 .. , bölünmüş kamerli dizellərdə isə 351151 .. hədlərində olur.
Üstəlik üfürmənin tətbiqi işlənmiş qazlardakı azot oksidi emissiyasına birmənalı təsir göstərmir. Belə
ki, bir tərəfdən üstəlik üfürmədə hava artıqlıq əmsalı böyüdüyündən (yəni, yanıcı qarışıq
kasıblaşdığından) azot oksidi emissiyası azalır, digər tərəfdən isə sorma zamanı havanın temperaturu
yüksək alındığından azot oksidi emissiyasının artımı müşahidə olunur.
Azot oksidlərinin miqdarını azaltmaq üçün daxil olan işlənmiş qazların istiqamətini tənzimləyən
turbokompressorlardan istifadə olunur (şək.10.1). Üstəlik üfürmə təzyiqi lazım olan həddən yüksək
olduqda belə turbokompressorlarda havanın müəyyən hissəsi kompressor çarxından dolayı kanalla
hava axınının istiqamətini dəyişən klapana tərəf yönəldilir. Təzyiq altında klapan açılır və xaric
olunan qazların bir hissəsini turbin çarxına daxil olmadan birbaşa xaricetmə borusuna yönəldir.
Nəticədə turbin çarxına yönəldilən xaric qazlarının miqdarı azaldığından həm turbin, həm də
kompressor çarxlarının dövlər sayı aşağı düşdüyündən üstəlik üfürmə təzyiqi də azalır. Belə
turbokompressor azot oksidinin ən çox miqdarda yarandığı maksimal burucu moment rejimində hava
artıqlıq əmsalının böyük qiymətini təmin edir və eyni zamanda mühərrikin xarici sürət xarakteristikası
59
üzrə işi zamanı nisbətən yüksək dövrlər sayında üstəlik üfürmə təzyiqinin tələb olunandan çox
olmasının da qarşısı alınır.
Son zamanlar daha dəqiq tənzimləməni təmin etmək üçün kompressor çarxları pərlərinin
meyletmə bucaqlarını və kompressor çarxı tərəfindən sıxılmış havanın silindrədək olan yolunun
uzunluğunu avtomatik dəyişən sistemlərə malik turbokompressorlardan istifadə olunur.
Şək.10.1. Hava axınının istiqamətini dəyişən turbokompressorun prinsipial sxemi:
1-kompressor çarxı; 2-turbin çarxı; 3-işlənmiş qazların çıxışı; 4-işlənmiş qazlar
axınının yolunu dəyişən klapan; 5-dolayı kanal; 6-havanın girişi.
Üstəlik üfürmənin tətbiqi zamanı hava artıqlıq əmsalının () qiyməti böyüsə də alovun divaryanı
sönmə zonalalarının həcmi ümumi temperatur rejiminin yüksəlməsi üzündən kiçilir. Sikllik yanacaq
verilişi azaldıqda, yəni mühərrik aralıq yük rejiminə keçdikdə turbokompressor vurulan havanın
miqdarını avtomatik olaraq azaldır. Bu, həm turbokompressor çarxlarının fırlanma tezliklərinin
azalması, həm də yüksək təzyiqli yanacaq nasosu pnevmokorrektorunun məhdudlaşdırıcı hərəkəti
sayəsində baş verir. Beləliklə, aralıq yük rejimlərində də alovun divarboyu sönmə zonalarının həcmi
artmır. Bütün bunlar karbohidrogenlər emissiyasının azalmasını təmin edir. İşlənmiş qazların
tərkibindəki karbon-2-oksid emissiyasının və işlənmiş qazların tüstülülüyünün azalması
oksidləşdiricinin, yəni havanın konsentrasiyasının verilən yanacağın miqdarı ilə müqayisədə artması ilə
əlaqədardır.
Üstəlik üfürmənin tətbiqi zamanı vurulan hava axınının aralıq soyudulması da təmin edilməlidir.
Bu məqsədlə aralıq soyuduculardan (ingiliscə ―intercooler‖ — interkuler) istifadə olunur. Aralıq
soyuducular kompressordan çıxan havanın temperaturunu 110÷170C-dən 50÷70C-yə qədər
azaltmağa imkan verir. Mühərrikin işçi prosesinin təşkilinin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq hava
qarışığının temperaturunun 10C aşağı salınması azot oksidləri tullantılarının miqdarını 10 %-ə qədər
azaltmağa imkan verir.
Doldurma və iĢlənmiĢ qazların xaricetmə sistemlərinin müqavimətinin təsiri. Məlumdur ki,
havanın kütlə sərfini, silindrdəki qalıq qazların miqdarını və temperaturunu hava doldurma və işlənmiş
qazların xaricetmə sistemlərinin müqaviməti müəyyənləşdirir. Odur ki, hava doldurma və işlənmiş
qazların xaricetmə sistemlərinin müqavimətinin işlənmiş qazların tərkibinə təsiri xarakteri elə silindrin
doldurulması zamanı havanın təzyiq və temperaturunun təsir xarakteri ilə eynidir.
Sürət rejiminin təsiri. Sürət rejimi həm silindrdəki havanın hərəkət xarakterinin, həm də işçi
proses üçün ayrılan vaxtın dəyişməsini müəyyən edir. Burada əsas problem sikllik yanacaq verilişi ilə
hava sərfinin düzgün uzlaşdırılmasıdır.
Dirsəkli valın fırlanma tezliyinin qeyri-müntəzəmliyi də sürət rejiminin təsirinin təzahürüdür. Bu,
həm işçi taktların növbəliliyi, həm də aqreqatların təsirinin periodikliyi üzündən burucu momentin
dirsəkli valın dönmə bucağı üzrə qeyri-müntəzəm alınmasının nəticəsidir. Adı çəkilən qeyri-
müntəzəmlik nazimçarx tərəfindən əsasən aradan qaldırılır. Lakin, ətraf mühitin mühafizəsi üzrə
tədbirlər getdikcə daha da sərtləşdirildiyindən dizelin sürət rejiminin daha dəqiq saxlanması tələb
olunur. Bu tələb isə adətən burucu rəqslərin dempferləri hesabına yerinə yetirilir.
Qərarlaşmış rejimlərdə hava sərfi ilə sikllik yanacaq verilişi arasındakı lazımi asılılıq yanacaq
verilişi və qaz mübadiləsi sistemlərinin müvafiq tənzimləmələrinin seçilməsi hesabına saxlanılır. Lakin
60
keçid rejimlərində yuxarıda göstərilən asılılıq pozula bilər. Buna səbəb qaz mübadiləsi sisteminin
(havatəmizləyici, sorma kollektoru, turbokompressor, aralıq soyuducu, sorma kanalları və klapanları)
ətalətliliyi və müqavimətidir. Sikllik yanacaq verilişi demək olar ki, ani olaraq dəyişir. Nəticədə,
dizelin yükünün və ya dövrlər sayının artması ilə əlaqədar keçid rejimlərində hava artıqlıq əmsalının
zənginləşməsi baş verir. Bu isə işlənmiş qazların tüstülülüyünün artmasına səbəb olur. Aydındır ki,
dizelin yükünün və ya sürət rejiminin yavaş dəyişməsi yanacaq və hava arasındakı optimal nisbətin
mümkün qədər qorunmasına xidmət edər.
Yanacaqvermə sisteminin tənzimləmə xarakteristikaları yanacaq şırnağının yanma
kamerindəki inkişaf xarakterini, yanacağın tozlandırılma intensivliyini, yanacaq damlalarının
dispersliyini, hava ilə yanacağın qarışma prosesinin sürətini müəyyənləşdirir.
Sikllik yanacaq verilişinin miqdarı yanacağın alışmasının gecikməsini, onun alışma hədlərindən
aşağı və yuxarıda yerləşən hissəsinin miqdarını təyin edir. Yəni, sikllik yanacaq verilişinin işlənmiş
qazların tərkibinin dəyişməsinə təsirini birmənalı olaraq qiymətləndirmək mümkün deyil. Çünki, hər
şey digər parametrlərin də qiymətindən asılı olacaq. Lakin bunu qeyd etmək olar ki, sikllik yanacaq
verilişi artdıqca NOx emissiyası və tüstülülük də artacaq, CO və CH tullantıları isə orta yük
zonalarında ən minimal qiymətə malik olacaqlar. Yükə görə forsirə edilmiş dizellərdə isə 90 %-dən
yüksək yük rejimlərində NOx emissiyasının azalması müşahidə edilə bilər.
Yanıcı qarışığın hazırlanması və yanması proseslərinin inkişaf xarakterinə təsir edən əsas
amillərdən biri də yanacağın püskürülməsinin maksimal təzyiqidir (maxyp ). Yanacağın püskürülmə
təzyiqinin yüksəldilmiş (100 MPa-a qədər), yüksək (150 MPa-a qədər) və çox yüksək (150÷250 MPa)
qiymətlərinin tətbiqi akkumulyatorlu yanacaq püskürmə sistemindən və nasos-injektorlardan istifadəni
labüd etdi (şək.10.2, 10.3). Akkumulyatorlu yanacaq püskürmə sistemində yüksək təzyiqli yanacaq
zonası verilən yanacağın püskürülmə momentini və miqdarını idarə edən zonadan ayrı olur. Belə
yanacaq sistemlərindən biri Common Rail, yəni ―ümumi magistral‖ adlanır.
Adi yanacaqvermə sistemlərində maxyp -un yüksəldilməsi sistemin ayrı-ayrı hissələrinin —
yanacaq borularının, injektorların, tozlandırıcıların, yüksək təzyiqli yanacaq nasoslarının yumruqlu
vallarının daha çox yüklənməsinə gətirib çıxarır. Nəticədə sürtünən cütlərin yeyilməsi, hissələrin
dağılması sürətlənir, yüksək təzyiqli yanacaq nasosu intiqalında mexaniki itkilər və dirsəkli valın
fırlanmasının qeyri-müntəzəmliyi artır.
Akkumulyatorlu yanacaq püskürmə sistemləri hələ XX əsrin 20-ci illərində yaradılmışdır. O
vaxtlar bu sistemlər yanacaq püskürmənin idarə olunması prinsipi ilə seçilirdilər. Onların bəzilərində
soplo deşiyi hərəkəti qazpaylama valından alan çiyinliyin təsiri ilə, digərlərində isə injektor yaylarının
seçimi hesabına açılırdı. Son zamanlar yanacağın püskürülməsində elektron idarəetmənin tətbiqi
akkumulyatorlu yanacaq püskürmə sistemlərinin inkişafına yeni təkan verdi. Hаl-hazırda тətbiq edilən
Common Rail yanacaq sistemlərinin böyük əksəriyyətində injektorların açılmasını solenoidlər idarə
edir. Тоyоtа şirkətinin istehsalı olan D-4D Clean Power dizelində isə pyezoelementlər yanacaq
püskürmə prosesini ani olaraq idarə edirlər. Bu dizelin hər bir injektoru keramik pyezoelektrik
elementlər bloku ilə təchiz olunub. Dövrəyə gərginlik verildikdə elementlər ani olaraq genişlənərək
injektoru çox tez açır. Pyezoelementlərin yüksək sürətli təsiri və ümumi magistraldakı yüksək təzyiq
sikllik yanacaq dozasının çox kiçik vaxt ərzində, həm də bir neçə dəfəyə püskürülməsinə imkan
yaradır. Bu, püskürmənin xarakteristikasını yaxşılaşdırır, yanacağın çoх narın tozlanmasına və
yanmanın səmərəli olmasına kömək edir.
Hazırda Common Rail yanacaq sistemləri ilə nasos-injektorlar bərabər səviyyədə rəqabət aparırlar.
Мəlum olduğu kimi, nasos-forsunkalarda püskürmə qanunauyğunluğu kanalların en kəsik sahələri və
yayların sərtliklərindən asılı olaraq birdəfəlik verilir. Bu səbəbdən nasos-forsunkalarda ancaq
püskürmənin başlanğıcını və yanacaq verilişinin miqdarını dəyişmək mümkündür.
Hər iki yanacaqvermə sistemi yanacaq püskürmənin maksimal təzyiqini xeyli yüksəldə
bildiyindən yanacaq daha narın tozlandırılır. Bu isə yanıcı qarışığın daha yaxşı hazırlanmasına,
yanacaq damlalarının tez qızıb buxarlanmasına və daha tam yanmasına səbəb olur. Nəticədə
qurumun əmələ gəlməsi azalır, azot oksidlərinin emissiyası isə artır (şək.10.4). Azot emissiyasının
azaldılması isə yanacaq verişinin gecikdirilməsi hesabına mümkün olur.
61
a)
b)
Şək.10.2. Common Rail yanacaq vermə sisteminin prinsipial sxemi və onun injektoru:
a) 1-akselerator; 2-sərf olunan hava; 3-sorma borusundakı təzyiq; 4-sinxronlaşdırıcı; 5-
temperatur vericisi; 6-yanacaq çəni; 7-yanacaq süzgəci; 8-aşağı təzyiqli yanacaq nasosu
(ATYN); 9-yüksək təzyiqli yanacaq nasosu (YTYN); 10-magistrala daxil olan yanacağın
miqdarını dozalandıran klapan; 11-ümumi magistral; 12-magistraldakı təzyiqi idarə edən klapan;
13-electron idarəetmə bloku; 14-idarə olunan klapanlı forsunka; b) 1-elektromaqnitli klapan; 2-
solenoid; 3-mil; 4-qapayıcı iynə; 5-çoxdeşikli tozlandırıcı
Şək.10.3. Nasos-injektor:
1-plunjer; 2-elektromaqnit klapan; 3-geri qaytarma kanalı; 4-doldurma kanalı; 5-porşen; 6-
yanma kameri; 7-çoxdeşikli tozlandırıcı; 8-qapayıcı iynə; 9-qazpaylayıcı val; 10-diyircək;
11-çiyincik.
Şək.10.4. Yanacağın püskürülməsinin maksimal təzyiqinin (maxyp ) azot oksidlərinin xüsusi tullantısına
62
təsirı.
Yanacağın püskürülməsinin başlanğıc təzyiqinin artırılması yanacaq püskürmənin təzyiqinin
yüksəldilməsi üsullarından biridir. Bu, yanacaq damlalarının ölçülərini kiçiltməyə imkan verir və
yanacaq verilişinin kəskin qurtarmasını təmin edir. Nəticədə püskürmənin sonundakı yanacaq
sızmalarının qarşısı alınır, yanma prosesi xeyli yaxşılaşır, işlənmiş qazların tüstülülüyü azalır, azot
oksidləri emissiyası isə artır.
Azot oksidlərinin yaranmasına ən güclü təsir göstərən amil yanacağın yanma kamerinə
püskürüldüyü momentdir. Bu moment püskürmənin tezləşdirmə bucağı adlanan parametrlə ifadə
olunur () (şək.10.5). bucağı kiçik olduqca, yəni yanacağın yanma kamerinə püskürülməsi
gecikdirildikcə, silindrdəki havanın temperaturu yüksək olur. Bu, alışmanın gecikmə periodunu
azaltdığından həmin müddət ərzində hava ilə qarışan yanacağın miqdarı da azalır. Nəticədə azot
oksidləri emissiyasının maksimal qiymətlər aldığı kinetik mexanizm üzrə yanan yanacaq-hava
qarışığının miqdarı da azalacaq. Yanacağın daha böyük miqdarının diffuziyalı rejimdə yanması isə
işlənmiş qazların tərkibindəki azot oksidlərinin mümkün qədər az olacağını göstərir. Lakin diffuziyalı
yanmanın üstünlük təşkil etməsi eyni zamanda işlənmiş qazların tərkibindəki natamam yanma
məhsullarının və tüstülülük dərəcəsinin artacağından xəbər verir.
Şək.10.5. İşlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin xüsusi tullantılarının və
konsentrasiyalarının yanacaq püskürmənin tezləşdirmə bucağından
asılılığı.
Bu halda iki müxtəlif yanaşmadan istifadə olunur: ya püskürmənin tezləşdirmə bucağının
mühərrikin işinin bütün sürət və yük rejimləri üçün sabit həndəsi qiymətinin (h) təmin edilməsi, ya da
h-ın qiymətini yuxarıda göstərilən iki amildən asılı olaraq dəyişən qurğulardan istifadə olunması.
İkinci hal yanacağın püskürülməsini qabaqlayan avtomat muftaların tətbiqi yolu ilə reallaşa bilər. Belə
muftalar ya yüksək təzyiqli yanacaq nasosu ilə onun intiqalının valı arasında, ya da nasos intiqalının
dişli çarxında quraşdırıla bilər. Bu halda h bucağının dirsəkli valın fırlanma tezliyindən asılı olaraq
dəyişmə xarakteri üç cür ola bilər: 1) h-ın nominal və aralıq sürət rejimləri üçün qeyd edilmiş 2
qiymətinin götürülməsi; 2) h-ın qiymətinin dirsəkli valın fırlanma tezliyinə mütənasıb olaraq
dəyişməsi; 3) h üçün birinci və ikinci variantlar arasında aralıq qiymətin götürülməsi.
Qurumun yaranma prosesinə porşen YÖN vəziyyətini keçdikdən sonra yanacaq verilişinin
müddəti kimi amil çox əhəmiyyətli təsir göstərir. Yanacaq verilişi gec qurtardıqca, porşen genişlənmə
taktı üzrə xeyli yol qət etdiyindən silindrdəki temperatur azaldığı üçün aşağı temperarurlarda yanan
yanacağın miqdarı da artır. Nəticədə yaranmış qurumun oksidləşməsinin kimyəvi reaksiyalarının sürəti
azaldığından qurum və karbohidrogenlərin işlənmiş qazlardakı miqdarı artır.
10.3. DĠZELLƏRDƏ KONSTRUKTĠV DƏYĠġĠKLĠKLƏRĠN ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN
ZƏHƏRLĠLĠYĠNƏ TƏSĠRĠ.
Daxili yanma mühərriklərində yanıcı qarışığın hazırlanma üsülu onun texniki-iqtisadi və ekoloji
göstəricilərinə əhəmiyyətli təsir göstərir (şək.14.6).
Bu hər bir tip üçün yanacaqvermə, yanıcı qarışığın hazırlanması, alışma, alovun inkişafı və yanma
63
prosesləri xarakteristikalarının xüsusiyyətləri ilə özünü biruzə verir. Birbaşa püskürməli daxili yanma
mühərriklərindən fərqli olaraq bölünmüş kamerli (ön və ya burulğan kamerli) dizel mühərrikləri əlavə
kamerdə zənginləşdirilmiş yanıcı qarışığın əmələ gəlməsi, əsas yanma kamerində yanıcı qarışığın
yaranmasının davam etməsi və yanıb qurtarması ilə xarakterizə olunur. Məhz buna görə əlavə kamerdə
çoxlu miqdarda natamam yanma məhsulları yaransa da, onlar yüksək turbulentlik təmin edildikdə əsas
yanma kamerində, demək olar ki, bütünlüklə yanıb qurtarırlar. Digər tərəfdən hava çatışmazlığı
üzündən əlavə kamerdə çox az miqdarda azot oksidləri yaranır. Əsas yanma kamerində yanıb qurtarma
uzandıqda da yanma məhsullarındakı oksigenin konsentrasiyasının artmasına baxmayaraq yanma
temperaturunun aşağı düşməsi azot oksidi emissiyasının artımına mane olur.
Bölünmüş kamerli dizellərin mənfi cəhəti yanma kamerinin səthinin sahəsinin onun həcminə olan
nisbətinin böyük olmasıdır.
a) b) c) d)
Şək.10.6. Dizel mühərriklərinin yanma kamerlərinin sxemləri:
a) ön kamerli: 1-ön kamer; 2-közərtmə şamı; 3-forsunka; b) burulğan kamerli: 1-
burulğan kamer; 2-forsunka; 3-közərtmə şamı; 4-porşen; c) açıq ―Hesselman‖
kamerli: 1-porşen; 2-yanma kameri; 3-forsunka; d) MAN kamerli: 1-porşen; 2-yanma
kameri; 3-forsunka.
Bu, yanma kameri divarlarına verilən istilik itkilərini artırır. Bundan başqa yanıcı qarışığın əlavə
kamerdən əsas yanma kamerinə keçidi zamanı hidravlik itkilər də baş verir. Nəticədə bölünmüş
kamerli dizellərin qənaətliliyi birbaşa püskürməli dizellərinkindən pis olur.
Yanma kamerinin həndəsi forması silindrdəki havanın hərəkətinin xarakteristikasını, yanacaq
şırnağının ilkin inkişaf həcmini və yanıcı qarışığın hazırlanma üsulunu müəyyən edir. Birbaşa
püskürməli, Hesselman tipli açıq yanma kamerli dizellərdə həcmi qarışdırma üsulu həyata keçirilir.
Bu mühərriklərdə bütün sikllik yanacaq yanma kameri həcminə verilir və orada da yanır. Yarımaçıq
tipli (yarımsferik, -şəkilli, ЦНИДИ tipli və s.) yanma kamerinə malik dizellərdə həcmi-təbəqəli
qarışdırma həyata keçirilir. Bu tip dizellərdə sikllik yanacağın az bir hissəsi yanma kamerinin səthinə
verilir və divardan aldığı istiliyin təsiri ilə buxarlanaraq hava ilə qarışır və yanır. Yanacağın əsas
hissəsi isə yanma kameri həcminə verilir və elə orada da yanır. Yarımaçıq tipli yanma kamerinə malik
(MAN tipli) dizellərdə isə təbəqəli qarışdırma həyata keçirilir. Texniki ədəbiyyatda ―M-proses‖lə
işləyən dizellər adlanan bu mühərriklərdə sikllik yanacağın əsas hissəsi yanma kamerinin səthinə
verilir, cəmi 5 %-ə qədəri isə yanma kamerinin həcminə verilərək orada yanır və yanacağın yanma
kamerinin səthinə püskürülmüş hissəsi tədricən buxarlanaraq yanmada iştirak edir. Nəticədə işçi
prosesin ―sərtlik‖ dərəcəsi azalır, mühərrik daha səssiz işləyir.
Yanıcı qarışığın hazırlanma üsullarının hər birinin həm müsbət, həm də mənfi cəhətləri vardır.
Zərərli maddələrin yaranması nöqteyi-nəzərindən həcmi qarışdırma zamanı işlənmiş qazların
64
tərkbindəki natamam yanma məhsullarının miqdarı ən az olur. Təbəqəli qarışdırma zamanı isə azot
oksidi tullantıları minimal miqdarda olur. Həcmi-təbəqəli qarışdırma üsulu aralıq vəziyyətdə qərar
tutur.
Tozlandırıcının həndəsi forması yanacaq şırnağının inkişaf xarakterini, yəni şırnağın sayını,
konusluq bucağını, yanacaq damlalarının dispersliyini, püskürmə uzunluğunu və s. müəyyən edir.
Tozlandırıcının ucluq (soplo) deşiklərinin burğulama, lazer şüasının və ya elektrik qövsünün
köməyilə açılmasının da böyük təsiri var. Belə ki, deşik divarlarının hamar olması yanacaq şırnağına
göstərilən müqaviməti xeyli azaldır və yanacağın tozlandırılması keyfiyyətini yüksəldir. Ucluq
deşiklərinin hidrocilalama üsulu ilə emalı da yanacaq məşəlinin yanma kamerindəki inkişafına müsbət
təsir göstərir və bu natamam yanma məhsulları olan karbohidrogen və qurum tullantılarının
azalmasına səbəb olur.
Yanacaq şırnağı tozlandırıcıda, onun iynəsi ilə gövdəsi arasındakı araboşluğundan keçərkən
formalaşmağa başlayır. Burada əsas rolu iynənin ucunun həndəsi parametrləri — konusların sayı,
hündürlüyü və bucaqları oynayır (şək.10.7). Belə ki, ümumilikdə tozlandırıcının həndəsi forması
yanacaq şırnağının yanma kameri həcmindəki inkişafını müəyyənləşdirir. Qapalı tipli tozlandırıcılarda
hətta iynəaltı quyunun həcmi də müəyyən təsirə malikdir. Belə ki, hər yanacaq dozasının
püskürülməsindən sonra iynəaltı quyuda qalan yanacağın miqdarı az olduqca, karbohidrogen
emissiyası da azalır.
a) b)
Şək.10.7. Dizel injektorları tozlandırıcılarının sxemləri:
a) qapalı ştiftli; b) qapalı iynəli.
Yanacaqvermə sisteminin bütün parametrləri bir-birilə əla-qəlidirlər. Bu parametrlərdən biri də
tozlandırıcının hidravlik xarakteristikasıdır. O tozlandırıcının effektiv keçid sahəsinin (μf) (və ya
yanacaq sərfinin – Q) iynənin qalxma hündürlüyündən asılılığını göstərir. Tozlandırıcının effektiv
keçid sahəsi böyüdükcə yanacağın püskürülməsinə ayrılan vaxtı azaltmaq imkanı yaranır. Bu isə o
deməkdir ki, yanacaq püskürmənin tezləşdirmə bucağını kiçiltmək olar. Nəticədə işlənmiş qazların
tərkibində olan azot oksidləri tullantısının miqdarı xeyli azalır.
Tozlandırıcının ucundan porşenin təpəsinə qədər olan məsafə yanacaq məşəlinin zirvəsi ilə
porşen təpəsi səthinin təmas nöqtəsini müəyyən edir. Bu, yanmanın səmərəli təşkili nöqteyi nəzərindən,
xüsusilə də yarımaçıq tipli yanma kamerinə malik dizellər üçün mühüm əhəmiyyət kəsb edir.
Sorma və xaric kanalları və klapanlarının həndəsi forması və sayı hava axınının
aerodinamikasını, yəni onun burulğanlığını və ona göstərilən müqaviməti müəyyən edir. Tangensial və
vintvari sorma kanallarından istifadə etməklə hava axınının lazımi formalı hərəkətini təşkil etmək
mümkündür.
Sorma kanalları və klapanlarının profilləşdirilməsi silindrin doldurma əmsalını yüksəltməyə və
yanma kamerinin qalıq qazlardan təmizlənməsini yaxşılaşdırmağa imkan verir. Bütün bunlar
yanacağın tam yanmasını təmin etdiyindən natamam yanma məhsulları tullantılarının miqdarı azalır.
Lakin paralel olaraq azot oksidi emissiyası da artır. Buna baxmayaraq müasir dövrdə iki klapanlı
silindlər başlığından üç, dörd, beş və altı klapanlı silindrlər başlığına keçid tendensiyası hökm sürür.
Porşen və porşen üzüklərinin yan səthlərinin həndəsi forması silindr divarlarından yanma
kamerinə keçən yağın miqdarını müəyyənləşdirir. İşlənmiş qazlardakı karbohidrogenlərin, dəm
qazının, qurumun və dispers hissəciklərin miqdarı isə adı çəkilən parametrdən birbaşa asılıdır.
Porşenüstü araboşluğu porşenin y.ö.n. vəziyyətində alovun sönmə zonasının həcmini müəyyən
edir. Yanacaq şırnağının müəyyən hissəsi porşenüstü araboşluğuna düşdükdə işlənmiş qazların
tərkibindəki natamam yanma məhsulları tullantılarının miqdarı, xüsusilə də karbohidrogen emissiyası
kəskin artır.
65
İşlənmiş qazların resirkulyasiyası işlənmiş qazların müəyyən hissəsinin sorma kollektoruna
qaytarılmasıdır. Bu, dizelin işçi prosesinə təsir göstərməklə onun ekoloji xarakteristikasının
yaxşılaşdırılmasının ən geniş yayılmış üsullarından biridir.
İşlənmiş qazların resirkulyasiyasının tətbiqi nəticəsində:
- işlənmiş qazlarla hava qarışığının istilik tutumu böyüdüyündən maksimal temperatur azalır;
- oksigenin qarışıqdakı konsentrasiyası azaldığından azotun oksidləşmə reaksiyasının sürəti kiçilir.
Son nəticədə işlənmiş qazların tərkibindəki azot oksidləri emissiyası nəzərəçarpacaq dərəcədə
azalır.
Qarışığın istilik tutumunu və qarışıqdakı oksigenin konsentrasiyasını aşağıdakı üsullarla dəyişmək
olar:
1) daxili resirkulyasiya təşkil etməklə. Bunun üçün sorma və xaricetmə klapanlarının eyni
zamanda açıq qaldığı vaxtı artırmaq tələb olunur;
2) qalıq qazlar əmsalını artırmaqla. Buna sıxma dərəcəsini azaltmaqla nail olmaq olar;
3) işlənmiş qazların resirkulyasiyasını təşkil etməklə;
4) hava qarışığını azotla zənginləşdirməklə.
Üstəlik üfürməli dizellərdə resirkulyasiya sisteminin iki müxtəlif sxeminin tətbiqi mümkündür:
1) işlənmiş qazların turbin çarxından sonra götürülüb kompressor çarxından əvvəl sorma
kollektoruna verilməsi;
2) işlənmiş qazların turbin çarxından qabaq götürülüb kompressor çarxından sonra sorma
kollektoruna verilməsi.
İkinci halda resirkulyasiya edilən qaz sorma kollektoruna ya aralıq soyuducudan əvvəl, ya da
sonra verilə bilər. Özü də sorma kollektoruna yönəldilən işlənmiş qazlar qurumtutucu süzgəcdən
keçirilə bilər.
Birinci sxemin ikinci ilə müqayisədə üstünlüyü resirkulyasiya edilən qazların temperaturunun
100÷150˚C az olmasıdır. Bu hava qarışığının nisbətən az qızmasını təmin edir. Bu sxemdə
qurumtutucu süzgəcdən istifadə məqsədəuyğundur, çünki hava qarışığının qurum hissəcikləri ilə
çirklənməsinin qarşısı alınır. Resirkulyasiya edilən qazların sorma kollektoruna kompressor çarxından
əvvəl verilməsi onun aralıq soyuducu vasitəsilə soyudulmasını da təmin edir.
İşlənmiş qazların resirkulyasiyası azot oksidləri emissiyasını azaltsa da, dəm qazı və dispers
hissəciklər kimi natamam yanma məhsulları tullantılarının miqdarını, işlənmiş qazların tüstülülüyünü
artırır, dizelin qənaətliliyini pisləşdirir. Cəm karbohidrogenlərin emissiyası isə resirkulyasıya sisteminin
təşkilindən və dizelin işçi prosesindən asılı olaraq arta və ya azala bilər. Bu səbəbdən dizelin ekoloji
göstəricilərini yaxşılaşdırmaq üçün işlənmiş qazların resirkulyasıyası ilə birgə yanacaq püskürmənin
tezləşdirmə bucağının tənzimlənməsindən də istifadə olunur.
Resirkulyasiya əmsalının real qiyməti 120080 ..Kr hədlərində olur. Yəni işçi qarışığın yalnız
8÷12 %-i işlənmiş qazlardan ibarət ola bilər. İşlənmiş qazlar bu həddən yuxarı olduqda natamam
yanma məhsulları emissiyası və işlənmiş qazların tüstülülüyü artır, dizelin gücü və qənaətliliyi azalır.
Bu özünü xüsusilə də 200.K r qiymətlərində büruzə verir.
Resirkulyasiya əmsalını müxtəlif üsullarla hesablamaq mümkündür. Bunlardan biri silindrə
verilən havanın sərfinin dəyişməsinə əsaslanır. Bu halda faktiki olaraq həcmcə işlənmiş qazlarla əvəz
olunan havanın miqdarı qiymətləndirilir:
1000
resHHr VVK , %,
burada: 0HV -işlənmiş qazların resirkulyasiyası olmadıqda mühərrikə verilən havanın həcmcə
miqdarıdır; resHV -işlənmiş qazların resirkulyasiyası tətbiq olunan zaman mühərrikə verilən havanın
həcmcə miqdarıdır.
Resirkulyasiya olunan işlənmiş qazlar hava sərfini ölçən qurğudan sonra sorma kollektoruna
verilir.
Resirkulyasiya əmsalının hesablanmasının digər üsulunda karbon qazının konsentrasiyasından
istifadə olunur:
66
10022
22
atmxar
atmsor
rCOCO
COCOK , %,
burada: sor
CO2-mühərrikə girişdə hava ilə işlənmiş qazların qarışığının tərkibindəki karbon qazının
konsentrasiyasıdir; xar
CO2-mühərrikin çıxışında işlənmiş qazların tərkibindəki karbon qazının
konsentrasiyasıdir; atm
CO2 -ətraf mühitdəki havanın tərkibindəki karbon qazının konsentrasiyasıdır.
Yanma kameri hissələrinin (əsasən porşenin) səthlərinə nəcib metallardan olan katalizator
örtüyü çəkməklə zərərli maddələrin yaranması və parçalanması proseslərinə təsir etmək mümkündür
(şək.10.8). Lakin dizel mühərriklərində bu az səmərə verir. Belə ki, yanma kamerinin səthi çox tezliklə
qurum qatı ilə örtülür və yanma məhsullarının katalizatorla təmasına son qoyulur.
Porşenin materialı isə dizeldə işçi prosesin gedişinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Çuqundan
hazırlanmış porşenin səthinin temperaturu alüminium ərintisindən hazırlanmış porşenlə müqayisədə
yüksəkdir, çünki, alüminiumun istilikkeçirməsi daha yüksəkdir. Deməli, çuqun porşenli dizelin yanma
kamerindəki havanın temperaturu da yüksək olur. Nəticədə çuqun porşendən istifadə etdikdə eyni
rejimlərdə alışmanın gecikmə periodu qısa alınacaq. Onda yanacaq qənaətliliyinə görə yanacaq
püskürmənin tezləşdirmə bucağının optimal qiyməti də 6÷8˚ kiçik olacaq və bu azot oksidləri
emissiyasının azalmasına gətirib çıxaracaq.
Şək.10.8. Yanma kamerini təşkil edən səthlərin katalizator qatı ilə örtülməsi sxemi:
1-örtük çəkilmiş səthlər.
Sıxma dərəcəsinin artması yanma məhsullarının temperaturunun yüksəlməsi ilə müşahidə olunur.
Nəticədə azot oksidi tullantılarının miqdarı artır, karbohidrogen emissiyası isə azalır. CnHm
emissiyasının azalmasına səbəb isə yanma kameri səthinin sahəsinin onun həcminə olan nisbətinin
kiçilməsidir. Digər tərəfdən sıxma temperaturunun artması alışmanın gecikmə periodunun kiçilməsinə
gətirib çıxarır. Nəticədə bu period ərzində hazırlanan yanacaq-hava qarışığının miqdarı da azalır.
Az miqdarda yanacağın kinetik yanması nəticəsində yaranan azot oksidinin miqdarı da azalır. Ona
görə də son nəticələri birmənalı olaraq qiymətləndirmək çətindir. Bir halda NOx emissiyası azala bilər,
digər halda isə artar. Ona görə də bir sıra hallarda hər şey digər amillərlə birgə təsirin cəmindən
müəyyən-ləşə bilər.
Mühərrikin mexaniki itkilərinin azaldılması daha az yanacaq sərf etməklə lazımi gücün
alınmasını təmin edir. Nəticədə işlənmiş qazların tərkibində olan həm natamam yanma məhsulu, həm
də azot oksidi tullantılarının miqdarı, habelə işlənmiş qazların tüstülülüyü azalır. Mexaniki itkiləri
azaltmaq üçün həm köməkçi aqreqatların hərəkətə gətirilməsinə sərf olunan gücün azaldılması, həm də
sürtünməyə işləyən cütlər arasında sürtünmə əmsalının kiçildilməsi ilə əlaqədar tədbirlərdən istifadə
olunur.
10.4. DĠZELLƏRDƏ ĠSTĠFADƏ OLUNAN YANACAQLARIN FĠZĠKĠ-KĠMYƏVĠ
GÖSTƏRĠCĠLƏRĠNĠN ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN ZƏHƏRLĠLĠYĠNƏ TƏSĠRĠ.
Ənənəvi yanacaqların fiziki-kimyəvi xarakteristikaları işlənmiş qazların tərkibinə əhəmiyyətli
67
dərəcədə təsir göstərir.
Məlum olduğu kimi dispers hissəciklərin 65 %-ni metal oksidləri və sulfatlar təşkil edir. Sulfatlar
yanacağın tərkibindəki kükürdün 3 %-nin yanmasından alınır. Qalan kükürdün yanmasından isə
qazşəkilli kükürd oksidləri alınır. Yanacağın tərkibindəki kükürdün miqdarının 0.33 %-dən 0.05 %-ə
qədər azaldılması sulfatların xüsusi tullantı miqdarını 0.05÷0.07 q/(kVtsaat)-dan 0.015 q/(kVtsaat)-a
qədər azaltmağa imkan verir (şək.10.9). Beləliklə, yanacağın tərkibindəki kükürdün miqdarının
azaldılması ilə dispers hissəciklər problemini daha az xərc hesabına həll etmək mümükün olur.
Halbuki, yeni bərk hissəciklər süzgəclərinin layiləndirilməsi və yaradılması daha çox vəsait tələb edir
və bu süzgəclər həm də xaricetmə traktının müqavimətini artırırlar.
Şək.10.9. Yanacağın tərkibindəki kükürdün dispers Şək.10.10. Dizel yanacağının setan
ədədinin
hissəcik tullantılarnın miqdarına təsiri. işlənmiş qazların tüstülüyünə təsiri:
1-yüksək dövrlər sayı və yüklərdə;
2-orta dövrlər sayı və yüklərdə.
Dizel yanacağının setan ədədinin işlənmiş qazların tüstülülüyünə təsiri mühərrikin müxtəlif yük
rejimləri üçün eynidir. Yalnız mütləq qiymətlər fərqlidirlər ki, bu da verilən yanacaq miqdarının
təsirinin güclü olmasının təzahürüdür (10.10).
GeniĢ, ağır və geniĢləndirilmiĢ fraksiya tərkibinə malik yanacaqlar və əmtəəlik neftdən
istifadə olunması əsasən iqtisadi səbəblərdən irəli gəlir. Belə ki, 1 t xam neftdən dizel mühərriki üçün
yanacağın çıxışı xeyli artır. Ağır yanacaqlardan istifadə olunduqda püskürmə təzyiqi yüksəlir,
yanacağın verilmə müddəti artır. Yanacağın özlülüyü artdıqca bu artımlar da böyüyür. Ağır
yanacaqların setan ədədi dizel yanacağınınkına nisbətən azdır. Deməli, belə yanacaqlarla işlədikdə
alışmanın gecikmə periodu böyük olacaq. Bu səbəbdən alışmadan qabaq verilən yanacağın miqdarı
çoxalır və bunun nəticəsi kimi dizelin işinin sərtliyi artır. Ağır yanacaq yavaş sürətlə yandığından
yanma prosesi uzanır, işlənmiş qazların temperaturu yüksək alınır. Dizel yanacağına benzin və kerosin
kimi yüngül fraksiyaları qatmaqla ondan daha aşağı temperaturlarda istifadə imkanı yaranır. Lakin bu
halda işlənmiş qazların tərkibindəki cəm karbohidrogenlərin miqdarı artır. Azot oksidləri emissiyası isə
demək olar ki, dəyişməz qalır. Tərkibindəki yüngül karbohidrogenlərin miqdarı artırılmış yanacaqdan
istifadə olunduqda onun setan ədədi azalır, özüalışma pisləşir.
QazĢəkilli yanacaqlardan dizellərdə yalnız qazodizel prosesi həyata keçirildikdə istifadə oluna
bilər. Belə ki, nə sıxılmış təbii qazı, nə də ki, mayeləşdirilmiş qazı sıxmanın köməyi ilə alışdırmaq
mümkün deyil. Dizelin silindrinə doldurulmuş qazşəkilli yanacağı yalnız ilkin dizel yanacağı dozasının
köməyi ilə alışdırmaq olar. Sıxılmış qaz dizelin sorma kollektoruna verilməklə xarici qarışdırma
üsulunu tətbiq etmək olar. Bu zaman sıxılmış qazın vaxtından qabaq özüalışma təhlükəsi də demək
olar ki, yoxdur, çünki sıxılmış qazın oktan ədədi 136 vahiddir. Mayeləşdirilmiş qazı da dizelin sorma
kollektoruna vermək olar. Bu halda da xarici qarışdırma üsulu tətbiq olunur. Lakin mayeləşdirilmiş
qazı dizel yanacağı ilə birgə birbaşa silindrə vermək də mümkündür. Bu halda daxili qarışdırma həyata
keçirilir. Xarici qarışdırma sıxma dərəcəsi nisbətən aşağı olan mühərriklər üçün məqbul hesab edilir,
çünki mayeləşdirilmiş qazın oktan ədədi 90÷95 vahiddən çox olmur. Daxili qarışdırmanı təşkil etmək
üçün mayeləşdirilmiş qazı dizel yanacağının püskürülmə siklləri arasındakı periodda yüksək təzyiqli
yanacaq boruları vasitəsilə silindrə verilməsi təmin olunur. Bundan ötrü yüksək təzyiqli yanacaq
nasosunun əks klapanının yüksüzləşdirici həcminin seçilməsi hesabına yanacaq borularında müvafiq
seyrəkliyin yaradılması tələb olunur. DYM-də mayeləşdirilmiş qazın verilməsinin hər iki üsulunun
eyni zamanda tətbiqi də mümkündür — bu yanıcı qarışığın hazırlanmasının kombinə edilmiş üsulu
adlanır. Qazşəkilli yanacağın xüsusi forsunka və ya əlavə klapanın köməyi ilə birbaşa yanma kamerinə
püskürülməsi üsulları da mümkündür.
68
Hal-hazırda sıxılmış təbii qazın iştirakı ilə qazodizel prosesinin təşkili dizel yanacağı dozasının
sabit miqdarının təmin edilməsi yolu ilə həyata keçirilir. Bu miqdar mühərrikin nominal iş rejimindəki
sikllik dizel yanacağı verilişinin 18÷20 %-ini təşkil edir. Bu yolla qazodizel prosesini həyata keçirmək
üçün yüksək təzyiqli yanacaq nasosu üzərində elektromaqnit tipli qurğu quraşdırılır. Bu qurğu
mühərrikin qazodizel rejimində işi zamanı yüksək təzyiqli yanacaq nasosu tamasasının yerdəyişməsini
məhdudlaşdırır. Lakin belə sxem dizel yanacağından rasional istifadə etməyə imkan vermir. Çünki
müvafiq dizel yanacağı dozası mühərrikin aşağı yük rejimlərindəki sabit iş şəraitinə görə seçilir. Bu
rejimlər isə yüksək olmayan istilik ayrılması və müvafiq olaraq kasıb qaz-hava qarışıqlarının qeyri-
sabit yanması ilə xarakterizə olunur. Tam yük rejimlərində isə mühərrik dizel yanacağı dozasının daha
az qiymətlərində ( 5 % civarında) də çox sabit işləyə bilir və bununla dizel yanacağının sıxılmış qazla
əvəz olunma əmsalı 95 %-ə qədər yüksəlir.
Qazın dizel mühərrikinin silindrləri üzrə qeyri-bərabər paylanması problemi isə havanın silindrlər
üzrə analoji olaraq qeyri-bərabər paylanması ilə əlaqədardır. Xarici qarışdırma üsulu tətbiq olunduqda
belə qeyri-bərabərlik sorma kanalı və kollektorlarının həndəsi formasından, qazpaylama fazalarının
həqiqi qiymətlərindən, hər bir silindrdəki kompressiyanın qiymətindən, xaricetmə kanallarının
müqavimətindən asılı olur. Göstərilən qeyri-bərabərlik V-şəkilli mühərriklərdə özünü daha bariz
şəkildə ğöstərir. Belə ki, işçi prosesin gedişindəki qeyri-bərabərlik nəinki ayrı-ayrı silindrlərdə, habelə
ayrı-ayrı sıralarda da özünü biruzə verir. Nəticədə həm işlənmiş qazların temperaturunda, həm də
zərərli maddələrin əmələ gəlməsində fərqlər yaranır.
Dizellərdə sıxılmış və mayeləşdirilmiş qazlardan istifadə olunduqda işlənmiş qazların tüstülülüyü
xeyli azalır. Buna səbəb sikl ərzində silindrə verilən və hava ilə nisbətən pis qarışan dizel yanacağının
miqdarının az olmasıdır. Dizel yanacağı həmçinin qurum və bərk sulfatların yaranma mənbəyi
olduğundan qaz yanacaqlarından istifadə olunması adı çəkilən hissəciklərin işlənmiş qazların
tərkibindəki emissiyasının azalmasına səbəb olur. Əsas mənbəyi dizel yanacağının tərkibindəki ağır
molekullu karbohidrogenlər olan qeyri-metan karbohidrogenlərinin miqdarı da azalır. İşlənmiş qazların
tərkibindəki NOx və CO emissiyaları isə həm arta, həm də azala bilər.
Ətraf mühitin mühafizəsi nöqteyi-nəzərindən avtonəqliyyat vasitələrinin ekoloji göstəricilərinə
olan tələblər günü-gündən sərtləşdiyindən tədqiqatçılar işlənmiş qazlarının tərkibində daha az miqdarda
zərərli maddələr olan alternativ yanacaq növləri axtarmaq məcburiyyətindədirlər. Bununla əlaqədar
tərkibi oksigenlə zənginləşdirilmiş yanacaqlardan istifadə müəyyən maraq kəsb edir. Belə yanacaqlara
spirtlər və tərkibində oksigen olan digər alternativ yanacaqlar aiddir.
Yanma məhsullarının və müvafiq olaraq işlənmiş qazların tərkibi ―karbon-hidrogen-oksigen‖
nisbətindən asılıdır. Yanacağın tərkibində oksigen (O2) molekulunun olması natamam yanma
məhsulları tullantılarının və işlənmiş qazların tüstülülüyünün kəskin azaldılmasına imkan yaradır.
Oksigenin yanacaqdakı kütlə konsentrasiyası 30 % təşkil etdikdə tüstülülük dərəcəsi və bərk
hissəcikləri əmələ gətirən karbonun migdarı sıfıra qədər azalır. Karbonun bu qədər azalmasına səbəb
onun dəm qazına (CO) qədər tamamilə oksidləşə bilməsidir. Azot oksidi (NOx) tullantıları da azalır.
Buna səbəb isə spirt və digər bu tipli yanacaqların istiliktörətmə qabiliyyətlərinin aşağı olması ilə
əlaqədar yanma temperaturlarının aşağı alınmasıdır. Bioyanacaqlar da tərkibində oksigen olan
yanacaqlara aiddir. Lakin onların xarakteristikaları bir-birindən çox fərqlənir. Ona görə də
bioyanacaqların zərərli maddə tullantılarına təsiri də müxtəlifdir. Məsələn, dizel yanacağı əvəzinə
günəbaxan yağından istifadə olunduqda işlənmiş qazların tərkibindəki dəm qazının miqdarı 1.2 dəfə,
azot oksidinin miqdarı 2.6 dəfə artır, cəm karbohidrogenlərin miqdarı isə dizel yanacağı ilə eyni olur.
Pambıq yağından istifadə olunduqda azot oksidi tullantılatının miqdarı 2.35 dəfə artır, cəm
karbohidrogenlər 0.9 dəfə azalır, dəm qazının miqdarı isə dizel yanacağı ilə eyni olur. Təmiz
bioyanacağın və onun dizel yanacağı ilə 20 %-li qarışığının dizel mühərrikinin işlənmiş qazlarının
tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarına təsiri cəd.10.1-də verilmişdir.
Dizellərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki azot oksidləri emissiyasını azaltmaq məqsədi ilə suyun
püskürülməsi tətbiq edilir. Lakin suyun verilmə üsulundan asılı olaraq natamam yanma məhsullarının
tullantıları arta bilər.
Suyu iki üsulla püskürmək mümkündür:
1) suyu sorma kollektorundakı hava qarışığında tozlandırmaq hesabına;
69
2) suyun dizel yanacağı ilə qarışığını su-yanacaq emulsiyası şəklində birbaşa silinrə püskürmək
yolu ilə.
Birinci üsul üçün tələb olunan su püskürmə aparaturu daha sadə və etibarlıdır. Suyun mühərrikin
bütün silindrləri üzrə bərabər paylanmasını təmin etmək üçün hər bir silindrin qarşısındakı sorma
borusunda xüsusi forsunkaların quraşdırılması məqsədəuyğundur. Suyun buxarlanması sorma
kollektorunda başlanır və mühərrikin silindrində başa çatır. Sıxma prosesinin sonunda su buxarları
yanma kamerində hava ilə homogen qarışıq əmələ gətirir. Bu halda hava qarışığının temperaturu aşağı
düşdüyündən sıxma və yanmanın sonundakı temperaturlar da azalır, alışmanın gecikmə periodu
böyüyür və natamam yanma məhsullarının emissiyası artır.
Cədvəl 10.1
Bioyanacaqdan istifadə olunduqda ağır yük avtomobili dizelinin iĢlənmiĢ qazlarının tərkibindəki zərərli
maddələrin xüsusi tullantı miqdarının dəyiĢməsi, %-lə
Maddə
Bioyanacağın (20 %)
dizel yanacağı ilə
qarışığı
100 %
bioyanacaq
Azot oksidləri (NOx) +2 +10
Dəm qazı (CO) - 10 - 47
Cəm karbohidrogenlər (CH) - 11 - 48
Dispers hissəciklər (PM) - 21 - 67
Qeyd: ‖+‖ — xüsusi tullantı miqdarının artması; ―-― — xüsusi tullantı miqdarının azalması.
Suyun su-yanacaq emulsiyası şəklində birbaşa silindrə püskürülməsi zamanı yanma kamerindəki
yüksək temperatura malik (600 K) hava mühitinə düşən su zərrəcikləri ani olaraq qaynayır, su
damcıları partlayaraq yanacağın əlavə olaraq tozlanmasını və müvafiq olaraq yanacaq-hava qarışığının
homogenləşməsini təmin edir. Nəticədə yanıcı qarışığın temperaturu aşağı düşür, alışmanın gecikmə
periodu isə artır. Bu üsulun tətbiqi zamanı natamam yanma məhsullarının emissiyası artmır.
Su-yanacaq emulsiyası həm əvvəlcədən, həm də bilavasitə dizelin özündə hazırlana bilər. Bu halda
su yüksək təzyiqli yanacaq borusuna verilir. Bunun üçün yanacaq borusunda sikllik yanacaq verilişləri
arasında yaranan seyrəklikdən istifadə olunur. Su ilə yanacağın qarışdırılması yanacaq borusunda
quraşdırılmış qarışdırıcıda baş verir — boruda yaranan seyrəklik suyun oraya sorulmasını təmin edir.
Yanacaq verilişinin növbəti sikli baş verərkən təzyiq kəskin artdıqda yüksək dərəcəli homogenliyə
müvafiq qarışma baş verir. Belə olan halda su-yanacaq emulsiyasının sabitliyi ilə əlaqədar heç bir
problem yaranmır.
Əvvəlcədən hazırlandıqda isə su-yanacaq emulsiyası zaman keçdikcə təbəqələşməyə başlayır.
Bunun qarşısını almaq üçün kimyəvi aktiv maddələrdən hazırlanmış stabilizatorlardan istifadə
olunmalıdır.
Yanma zamanı qurumun əmələ gəlməsinin qarşısını almağın perspektiv istiqamətlərindən biri də
yanacaqlara aşqarların əlavə edilməsidir. Bu aşqarların miqdarı yanacağın kütləcə miqdarının
0.01÷0.025%-i qədər ola bilər. Onlar kimyəvi üzvi-metal birləşmələri olub, yanacağın yanması zamanı
əmələ gələn qurumun yanıb qurtarmasını təmin edirlər. Hal-hazırda isə yanacağa elə kimyəvi
birləşmələrin əlavə edilməsi nəzərdə tutulur ki, onlar qazşəkilli maddələrin də emissiyasının azalmasını
təmin edə bilsin. Bunlar tərkibində oksigen olan kimyəvi birləşmələrdir.
Yanacağın tərkibinə təsir etmək üçün konversiya üsulundan da istifadə olunur: mühərrikin
silindrinə verilməzdən əvvəl yanacaq yüksək temperaturların təsirinə uğradılır. Bu məqsədlə
mühərrikin qida sisteminə miniatür yanacaq distillə edən qurğu qoşulur (şək.10.11). Nəticədə
yanacağın tərkibindəki ağır molekullu karbohidrogenlər daha yüngül molekullu karbohidrogenlərə
parçalanır, habelə sərbəst hidrogen molekulları (H2) ayrılır. Yanacağın konversiya hesabına ilkin
hazırlanması neytralizatorların start keyfiyyətlərini yaxşılaşdırır və mühərrikin işə salındığı ilk
saniyələrdə yanma məhsullarının tərkibindəki natamam yanma məhsulları tullantılarının azalmasına
səbəb olur. Nəticədə yanacağın daha tam yandırılması təmin olunur: mühərrikin soyuq startı zamanı
onun işlənmiş qazlarının tərkibindəki karbohidrogenlərin (CH) və dəm qazının (CO) konsentrasıyaları
müvafiq olaraq 80 və 40 % aşağı düşür.
70
Şək.10.11. Yanacaq distillə edən qurğulu qida sisteminin sxemi:
1-əsas benzin çəni; 2-tənzimləyici; 3-əks klapanlar; 4-üçgedişli kran; 5-mühərrik; 6-
distillə qurğusu; 7-ağır fraksiyalar üçün nasos; 8-yüngül fraksiyalar üçün nasos; 9-
yüngül fraksiyalar üçün çən.
11-ci mühazirə
11. MƏCBURĠ ALIġDIRMALI MÜHƏRRĠKLƏRĠN ĠġLƏNMĠġ QAZLARININ
ZƏHƏRLĠLĠYĠNĠN AZALDILMASI YOLLARI
11.1. MƏCBURI ALIġDIRMALI MÜHƏRRĠKLƏRDƏ TƏNZĠMLƏMƏ
PARAMETRLƏRĠNĠN VƏ KONSTRUKTĠV DƏYĠġĠKLĠKLƏRIN ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN
ZƏHƏRLĠLĠYĠNƏ TƏSĠRĠ.
Dizel mühərriklərindən fərqli olaraq məcburi alışdırmalı mühərriklərdə yanıcı qarışığın tərkibi
xarici sürət xarakteristikası üzrə 251600 .. hədlərində dəyişir. Nisbətən kasıb qarışıqlarla
( 11051 .. ) iş zamanı dəm qazı (CO) və cəm karbohidrogenlərin (CH) konsentrasiyası minim
olsa da, azot oksidləri (NOx) konsentrasiyası maksimal həddə olur.
Qığılcım verilməsinin tezləşdirmə bucağının və mühərrikin sürət rejiminin işlənmiş qazların
zəhərliliyinə təsiri dizel mühərriklərində yanacaq püskürmənin tezləşdirmə bucağının və sürət rejiminin
təsirinə oxşardır.
Mühərrikin taktlılığı da işlənmiş qazların zəhərliliyinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Məlumdur ki, 2
taktlı mühərriklərdə silindri yanma məhsullarından qənaətbəxş şəkildə təmizləmək mümkün olmur,
xaricetmə pəncərələrini tez açmaq lazım gəlir. Nəticədə işlənmiş qazların tərkibindəki
karbohidrogenlərin konsentrasıyası xeyli böyük olur. Silindr-porşen cütünün yağlanması üçün
yanacağa yağın əlavə edilməsi karbohidrogenlərin miqdarının bir qədər də artmasına səbəb olur.
Lakin son zamanlar 2 taktlı mühərriklərə olan maraq artmaqdadır. Belə ki, mühərrikqayırmadakı
son elmi-texniki nailiyyətləri, o cümlədən yüngül yanacağın birbaşa silindrə püskürülməsini təmin
etməklə 2 taktlı mühərriklərin bir sıra nöqsanlarını aradan qaldırmaq mümkündür. 2 taktlı
mühərriklərin iş müntə-zəmliyinin daha yüksək olduğunu nəzərə alsaq, onların 1, 2, 3 və 4 silindrli
variantlarının minik və yüngül yük avtomobillərində istifadə olunmasının əlverişliliyi şübhə doğurmaz.
Eyni gücə malik 4 taktlı mühərrikə nisbətən 2 taktlı mühərrikin kütləsinin xeyli az olduğunu da nəzərə
almaq lazımdır. Adı çəkilənlər hamısı bir yerdə yanacağın istismar sərfinin və zərərli maddə
tullantılarının, o cümlədən dəm qazı tullantılarının xeyli azaldılmasına imkan yaradır.
Yanıcı qarışığı kasıblaşdırdıqda onun vahid həcmindən ayrılan istilik də azalır. Bu isə alovun
vaxtından qabaq sönməsinə və ya alışmanın başvermə ardıcıllığının pozulmasına səbəb olur. Yanıcı
71
qarışığın sabit alışdırılmasını təmin etmək üçün qığılcımın hesabına verilən enerjinin artırılması tələb
olunur. Lakin kasıb qarışıqların yandırılmasının tətbiqinin üstün cəhətləri daha çoxdur: dəm qazı
tullantılarının miqdarı azalır, detonasiyasız yanma həddləri genişlənir, mühərrikin işçi həcmini
böyütmədən onun gücünün artırılması imkanı yaranır.
Kasıblaşdırılmış yanıcı qarışıqların yanma prosesini sabitləşdirmək üçün yanıcı qarışığın
hazırlanma prosesini yanma kamerinin həndəsi forması və ya hava axınının hərəkəti hesabına idarə
edən sistemlərdən istifadə olunur (şək.11.1).
Havanın və ya yanacaq-hava qarışığının silindrə doldurulması vaxtının sorma klapanlarının
sayının artırılması (şək.11.2) hesabına azaldılması məqbul variantlardan biridir. Bu, dirsəkli valın
dövrlər sayına görə forsirə edilmiş mühərriklər üçün daha əlverişli sayılır.
A
B
Şək.11.1. Yanacaq-hava qarışığının hərəkətinin idarə olunma sxemləri:
A-yanma kamerinin həndəsi forması hesabına idarə olunma;
B-hava axınının hərəkəti hesabına idarə olunma.
a)
b)
c)
d)
e)
Şək.11.2. 3, 4, 5 və 6 klapanlı mühərriklərin sorma və xaric klapanlarının yerləşmə sxemləri:
1-alışdırma şamı; 2-sıxışdırıcı səth; ―S‖-sorma klapanı; ―X‖-xaricetmə klapanı
Elektrik qığılcımının enerjisinin artırılması nəticəsində yanıcı qarışığa verilən enerji artır,
nəticədə alışma zonasındakı temperatur yüksəlir və kasıb qarışıqların sabit alışdırılması təmin edilir.
Bu məqsədlə ya elektrik qığılcımının verilmə müddəti dəyişdirilir, ya da sikl ərzində verilən
qığılcımların sayı artırılır. İkinci halda bir neçə periferik elektrodu olan şamlardan istifadə olunur
(şək.11.3).
Kasıb yanıcı qarışıqların sabit alışdırılmasını təmin etmək məqsədi ilə hər silindrdəki şamların sayı
da çoxaldıla bilər (şək.11.2 a, e).
72
Şək.11.3. Üç periferk elektrodlu alışdırma şamları.
Mühərrikin həm ekoloji, həm də texniki-iqtisadi göstəricilərinin əhəmiyyətli dərəcədə
yaxşılaşdırılmasına yönəldilmiş üsullardan biri də elektrik şamının plazmalı alışdırma ilə əvəz
olunmasıdır. ABŞ-ın Milli fizika laboratoriyasında təklif olunmuş bu üsula görə yanma kamerində 2
elektrod yerləşdirilir. Yüksək gərginlik verildikdə elektrodlar arasında plazma qaytanı yaranır.
Nəticədə boşalma qaytanına düşən karbohidrogen molekulları ayrı-ayrı atomlara parçalanır. Alınan
atomar qarışı-ğın daha tez və səmərəli alışması və yanması nəticəsində həm zərərli tullantıların
miqdarı və yanacaq sərfi azalır, həm də effektiv güc xeyli artır.
Son illərdə benzin mühərriklərinin yanacaq püskürmə sistemləri bir sira əhəmiyyətli dəyişikliklərə
məruz qalmışdır. Artıq yanıcı qarışığın karbüratorda hazırlanıb mühərrikin silindrlərinə verilmə sistemi
(şək.11.4) tarixə qovuşmaqdadır. Bu sistemin əsas mənfi cəhəti yanıcı qarışığın silindrlər üzrə qeyri-
bərabər paylanmasıdır. Bundan başqa yanacağın xeyli hissəsi nazik təbəqə şəklində sorma
kollektorunun daxili divarlarına çökür və tədricən hava axınının təsiri ilə sorma klapanı tərəfə aparılır.
Bu, silindrlərə periodik olaraq əlavə yanacağın daxil olması deməkdir. Nəticədə işlənmiş qazların
tərkibində olan natamam yanma məhsullarının — dəm qazının və karbohidrogenlərin konsentrasiyası
kəskin olaraq artır. Bu səbəbdən karbüratorlu yanacaq sistemi işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli
maddə tullantılarının miqdarına qoyulan sərt tələbatlara cavab vermək iqtidarında deyil.
Şək.11.4. Yanacağın karbüratorla verilmə sisteminin sxemi:
1-sorma kollektoru; 2-karbüratorun üzgəc kameri; 3-yanacaq; 4-hava; 5-drossel qapağı; 6-yanıcı
qarışıq.
Yanacaq-hava qarışığının verilmə sistemlərinin inkişafındakı növbəti addım yanacağın sorma
borusuna püskürülməsidir. Əvvəlcə yanacağın sorma borusuna bir nöqtəli püskürülməsi — mərkəzi
püskürmə (şək.11.5, a), sonradan isə çoxnöqtəli püskürülməsi — fazalar üzrə paylanmış püskürmə
(şək.11.5, b) tətbiq edilməyə başlandı. Birinci halda yanacaq sorma kollektorunun girişində qoyulmuş
tək injektor, ikinci halda isə hər silindrin sorma klapanı qarşısında qoyulmuş injektorlar vasitəsilə
püskürülür.
Daha sonra yanacağın birbaşa yanma kamerinə püskürülməsi sistemi işlənib hazırlandı (şək.11.6).
Adı çəkilən yanacaq püskürmə sistemləri karbüratorlu yanacaq sistemlərinə xas olan nöqsanlardan
yaxa qurtarmağa imkan verdi. Eyni zamanda bu yeni yanacaq sistemləri yanacaq verilişinin elektron
tənzim-lənməsinə çox uyğun gəldiyindən həm mühərrikin yanacaq qənaətliliyinin yaxşılaşmasına, həm
də natamam yanma məhsulları emissiyasının nəzərə çarpacaq dərəcədə azalmasına şərait yaradır. Qeyd
73
etmək lazımdır ki, benzinin birbaşa silindrə püskürülməsi ideyası lap çoxdan mövcud olub və müxtəlif
illərdə müxtəlif müəlliflər (o cümlədən keçən əsrin 60-cı illərində AzTU-nun əməkdaşları — görkəmli
alim prof. N.Kərimovun rəhbərlik etdiyi kollektiv tərəfindən çox səmərəli ixtiralar təklif edilib və
onların yüksək səmərəliliyi təsdiq olunub. Lakin o zaman mövcud olan texnologiya bu ixtiraların
istehsala geniş tətbiq olunmasına imkan verməyib.
a)
b)
Şək.11.5. Yanacağın sorma borusuna mərkəzi və fazalar üzrə paylanmış püskürmə sxemlərı:
a) mərkəzi püskürmə sistemi: 1-hava süzgəci; 2-yanacaq; 3-drossel qapağı; 4-sorma
boruları; 5-sorma kollektoru; 6-injektor, b) fazalar üzrə paylanmış püskürmə sistemi: 1-
hava süzgəci; 2-drossel qapağı; 3-sorma boruları; 4-injektorlar; 5-yanacaq rampası; 6-
sorma kollektoru.
Şək.11.6. Yanacağın yanma kamerinə birbaşa püskürülməsi sxemi:
1-hava süzgəci; 2-drossel qapağı; 3-injektorlar; 4-sorma boruları; 5-yanacaq
rampası; 6-sorma kollektoru; 7-silindr.
Yanacağın birbaşa püskürülməsi sistemlərində yanıcı qarışığın hazırlanmasının səmərəliliyini
yüksəldən üsullardan biri də yanacağın hava ilə tozlandırılmasıdır (şək.11.7). Yanacağın pnevmatik
tozlandırılması ilk dəfə XX əsrin əvvəllərində kompressorlu dizellərdə tətbiq olunub. Burada yanacaq
və hava ayrı-ayrılıqda injektora verilirdi. Yanacaq-hava qarışığının silindrə verilməsi forsunkanın
qapayıcı iynəsinə göstərilən mexaniki təsirin nəticəsində təmin olunurdu. Havanın təzyiqi 6.0÷8.0
MPa, temperaturu isə 45÷50C hədlərində saxlanılırdı. Tozlandırıcı havanın miqdarı ümumi hava
sərfinin 5÷8%-ni təşkil edirdi, hava artıqlıq əmsalı isə 1.8÷2.0 hədlərində saxlanılırdı. Tozlandırıcı
havanın tələb olunan təzyiqi və sərfi 2 və ya 3 pilləli kompressorların köməyi ilə təmin edilirdi. Bu
kompressorlar hərəkəti adətən dirsəkli valdan alırdı. Kompressorun silindrində istifadə olunan sürtkü
yağının alışmasının qarşısını almaq üçün mütləq hava soyuducularından istifadə olunurdu. Yanacağı
tozlandırmaq üçün tələb olunan hava işçi balonlara vurulur və həmişə lazımi təzyiqdə saxlanılırdı.
Mühərriki işə salmaq üçün isə işəsalma balonlarından istifadə olunurdu. Kompressorlu dizellər
―yumşaq‖ işi və çoxyanacaqlılığı ilə fərqlənirdi. Lakin kompressor və hava soyuducuları, habelə içşi və
işəsalma balonları ilə onların boruları kompressorlu dizelin həcmi ölçülərinin və kütləsinin böyük
alınmasına səbəb olurdu. Bu səbəbdən tezliklə kompressorsuz dizellər yaradıldı və kompressorlu
dizellərdən imtina edildi.
74
Şək.11.7. Yanacağın hava ilə püskürülməsi sistemi:
1-hava kollektoru; 2-dozalandırıcı injektor; 3-püskürdücü injektor.
Benzinin hava ilə püskürülməsi sistemində 2 injektordan — dozalandırıcı və püskürdücü
injektorlardan istifadə olunur. Yanacağın dozalandırılması və püskürülməsi proseslərinin bir-birindən
ayrı olması hər iki injektorun öz vəzifəsini daha dəqiq yerinə yetirməsinə imkan verir. Dozalandırıcı
injektor yanacağı əvvəlcədən 0.7 MPa təzyiq altında akkumulyasiya həcminə verir. Püskürdücü
injektora hava verilir və yanacaq-hava qarışığı 0.6 MPa təzyiqlə yanma kamerinə püskürülür. Belə
püskürmə sisteminin tətbiqi hər şeydən əvvəl işlənmiş qazların tərkibindəki dispers hissəciklərin
aerodinamik diametrini azaltmağa imkan verir.
Şək.11.8. Yanıcı qarışığın burulğanlılığını təmin edən AzTU tipli yanma kamerinin sxemi:
A-alov cəbhəsinin alışdırma mərkəzindən yayılma istiqaməti; B-yanıcı qarışığın yanma
kamerinə sıxışdırıldığı istiqamət; C, D-bir-birinə əks istiqamətdə fırlanan oxboyu
burulğanlar; E, F-turbulizatordan çıxan yanar qazlar məşəli; 1-silindr; 2-yanma kameri; 3-
sıxışdırıcı səth; 4-sıxışdırıcı səthin çıxıntısı; 5-turbulizator; 6, 7-soplo-kanallar; 8-alışdırma
şamı.
Yanma kamerinə verilən yanacaq-hava qarışığının burulğanlılığının optimallaşdırılması daxili
yanma mühərrikinin alışma zonasında yanma üçün əlverişli şərait yaradır. Buna misal olaraq AzTU-
nun ―DYM və avtotraktorlar‖ kafedrasının əməkdaşları tərəfindən təklif edilmiş yanma kamerinin
konstruksiyasını göstərmək olar (şək.11.8).
Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərriklərində tətbiq edilən forkamer-məşəllə alışdırma
üsulunun (şək.11.9) mahiyyəti ondan ibarətdir ki, alışdırma şamı əsas yanma kamerinin 3÷4 %-ni
təşkil edən əlavə kamerdə (buna forkamer və ya turbulizator deyilir) yerləşdirilir. Forkamerin zəngin
qarışıqla ( 6040 .. ) doldurulması təmin olunur. Bu zəngin qarışığın forkamerdə alışdırılması
təşkil edilir və nəticədə yaranan natamam yanma məhsulları məşəl şəklində əsas yanma kamerinə atılır.
Məşəl əsas yanma kamerindəki kasıb qarışığın ( 6151 .. ) etibarlı alışdırılmasını və yanmasını
təmin edir. Etibarlı alışdırmanın səbəbi açıq alovun enerjisinin şamın verdiyi elektrik qığılcımının
enerjisindən 100÷10000 dəfə yüksək olmasıdır.
Forkamer-məşəllə alışdırmanın silindrə birbaşa benzin püskürülməsi ilə birgə tətbiqi (ilk dəfə
AzTU-da təklif edilmişdir) nəticəsində işlənmiş qazlardakı NOx emissiyası 75 %, CO emissiyası 50 %,
75
CnHm emissiyası isə bir neçə dəfə azalır.
Şək.11.9. Forkamer-məşəllə alışdırmalı və silindrinə birbaşa benzin püskürməli mühərrikin AzTU
sxemi:
1-əsas yanma kameri; 2-forkamer; 3-injektor; 4-üfürmə kanalı; 5-yanacaq kanalı; 6-məşəl kanalı.
Əslində forkamer-məşəllə alışdırma üsulu faktiki olaraq yanıcı qarışığın süni olaraq
təbəqələşdirilməsi üsullarından biridir. Yanıcı qarışığın təbəqələşdirilməsini təmin edən konstruktiv
həllərin sayı kifayət qədər çoxdur. Lakin bu üsulun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, şamın yerləşdiyi zona
etibarlı olaraq zəngin yanıcı qarışıqla təmin olunsun və onun yanmasından yaranan alovun enerjisi
hesabına yanma kamerinin bütün həcmi boyunca yerləşən kasıb qarışıqların səmərəli yandırılması
təmin edilsin.
Yanıcı qarışığın təbəqələşdirilməsi üsulunun tətbiqi mühərrikin 5202 .. tərkibli yanıcı
qarışıqla etibarlı işləməsinə imkan verir. Lakin 251. qiymətindən sonra CO emissiyasının artması
müşahidə edilir. Odur ki, hər bir mühərrikin konkret olaraq tənzimlənməsi onun konstruktiv-
tənzimləmə xüsusiyyətlərindən asılı olur. Yanıcı qarışığın təbəqələşdirilməsi üsulunun ən üstün cəhəti
onun detonasiyaya qarşı az həssas olmasıdır. Bu isə sıxma dərəcəsini 13 -ə qədər çatdırmağa
imkan verir ki, nəticədə termodinamiki f.i.ə yüksəlir və yanacaq qənaətliliyinin əlavə olaraq
yaxşılaşması baş verir.
Sorma klapanının qalxma hündürlüyünün dəyişdirilməsi hesabına yanıcı qarışığın
drossellənməsi üsulu silindrdəki yanıcı qarışıq axınının turbulentliyini artırmağa imkan verir. Bu
özünü xüsusilə aralıq yük rejimlərində biruzə verir (halbuki, drossel qapağı vasitəsilə drosselləmə
zamanı mühərrikin məhz aralıq yük rejimlərində silindrdəki yanıcı qarışıq axınının turbulentliyinin
azalması müşahidə olunur). Yanıcı qarışıq axınının turbulentləşdirilməsi məqsədilə sorma klapanının
nimçəsində xüsusi yönəldi-cilərin qoyulması klapanın konstruksiyasını mürəkkəbləşdirir, onun
kütləsini artırır, ən əsası isə nominal iş rejimində doldurma əmsalının azalmasına səbəb olur.
Şək.11.10-da benzini birbaşa püskürməli mühərrikdə tətbiq olunmuş və hava axınının
xarakteristikasını (havanın miqdarını və burulğanlılığını) dəyişdirməyə imkan verən sistemin (CVTS)
sxemi verilmişdir. Bu sistemin yuxarıda göstərilən nöqsanları yoxdur.
Yanma kamerinin səthinin sahəsinin onun həcminə olan nisbəti işlənmiş qazların tərkibinə
böyük təsir göstərir. Bu nisbət istiliyin verilməsi və ayrılması proseslərinin intensivliklərinin nisbətini
müəyyən edir. Bu nisbət böyük olduqca, aşağı temperatura malik divaryanı zonalarda qalan yanıcı
qarışığın miqdarı da artır. Bu isə işlənmiş qazlardakı CnHm emissiyasının artmasına səbəb olur
(şək.11.11).
76
Şək.11.10. Hava axınının xarakteristikasını dəyişən sistem:
1-zolotnik; 2-bölücü lövhə; 3-sorma klapanı; 4-porşen; 5-silindr; 6-xaricetmə klapanı; 7-injektor.
Şək.11.11. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikinin işlənmiş
qazlarındakı CO və CnHm emissiyalarının yanma kamerinin səthinin
sahəsinin onun həcminə olan nisbətindən asılılığı.
Şək.11.12. İşlənmiş qazların resirkulyasiyasının məcburi alışdırmalı mühərriklərin ekoloji
göstəricilərinə təsiri.
Azot oksidi (NOx) tullantılarının miqdarını azaltmaq məqsədilə işlənmiş qazların
resirkulyasiyası tətbiq olunduqda, dizel mühərriklərində olduğu kimi, bütün normalaşdırılan zərərli
maddə tullantıları arasında kompromis axtarmaq lazım gəlir (şək.11.12). Lakin məcburi alışdırmalı
mühərriklər üçün işlənmiş qazların tüstülülüyü və dispers hissəciklərin emissiyası bu siyahıya daxil
edilmir, çünki onlar beynəlxalq qanunlara görə hələ ki, normalaşdırılmır.
11.2. MƏCBURĠ ALIġDIRMALI MÜHƏRRĠKLƏRDƏ ĠSTĠFADƏ OLUNAN
YANACAQLARIN FĠZĠKĠ-KĠMYƏVĠ GÖSTƏRĠCĠLƏRĠNĠN
77
ĠġLƏNMĠġ QAZLARĠN ZƏHƏRLĠLĠYĠNƏ TƏSĠRĠ.
Ənənəvi benzin yanacaqlarının fiziki-kimyəvi tərkibini dəyişdirməklə məcburi alışdırmalı
mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibində olan zərərli maddələrin emissiyalarına təsir etmək
mümkündür (şək.11.14).
Məcburi alışdırmalı mühərriklərdə tərkibində spirt olan yanacaqlardan ən çox metanol (CH3OH)
və etanoldan (C2H5OH) istifadə olunur. Metanol əsəb-damar sisteminə təsir edən çox güclü zəhərdir,
orqanizmdə yığılıb qalmaq qabiliyyətinə malikdir, onu zahiri görünüşünə, iyinə və dadına görə
fərqləndirmək çətindir. Bu səbəblər üzündən metanoldan mühərrik yanacağı kimi istifadə olunması
kifayət qədər çətinliklər yaradır.
Şək.11.13. Benzinin fiziki-kimyəvi tərkibinin qazşəkilli zərərli maddələrin tərkibinin dəyişməsinə
təsiri:
1-benzinin tərkibindəki aromatik karbohidrogenlərin 45 %-dən 20 %-ə qədər
azaldılması; 2-5 % metil-tri-butil efirinin əlavə edilməsi; 3-olefinlərin 20 %-dən 5 %-ə
qədər azaldılması; 4-90%-li fraksiyanın qaynama temperaturunun 180C-dən 140C-
dək endirilməsi; 5-kükürdün kütlə miqdarının 465 ppm-dən 50 ppm-dək azaldılması.
Metanol və etanoldan istifadə edilməsi onların yüksək detonasiyaya davamlılığa malik olmasıdır
(metanolun oktan ədədi 104÷115, etanolunku isə 106 vahiddir). Lakin onların benzinlə qarışığından
istifadə olunduqda yuxarıda adı çəkilən xüsusiyyətin təsirinin hiss olunması üçün spirtlərin qarışıqdakı
payı 25÷50 %-dən az olmamalıdır. Metanoldan və etanoldan o qədər də geniş istifadə edilməməsi
onların yüksək gizli buxarlanma istiliyinə malik olmalarıdır (spirtlərdə 880 kC/kq, benzində 230÷330
kC/kq). Bu səbəbdən onların buxarlanmaları üçün xeyli istilik tələb olunur. Nəticədə, xüsusilə ilin
soyuq fəsillərində, mühərrikin işə salınması çətinləşir. Bundan başqa spirtlər hiqroskopik xassəyə
malikdirlər, yəni intensiv olaraq suyu udurlar. Bu oktan ədədini artırsa da, onların istiliktörətmə
qabiliyyətini azaldır.
Spirtlər yanma zamanı karbohidrogenlərə nisbətən daha yüksək aktivliyə malik olmaları ilə
xarakterizə olunurlar. Bu, spirtlərin yüksək temperaturlardakı dissosiasiyası nəticəsində iki aktiv
radikalın yaranması və onların yanacağın oksidləşmə prosesini aktivləşdirməsi ilə əlaqədardır:
CH3OH CH3 + OH,
C2H5OH C2H5 + OH.
Bu səbəbdən mühərrikdə yanma prosesi daha sabit və dayanıqlı gedir, alışma hədləri isə yanıcı
qarışığın daha kasıb hədlərinə doğru genişlənir. Mühərrikin metanolla işlədiyi zaman alışmanın
müntəzəmliyi yanıcı qarışığın 6151 .. qiymətlərində pozulmağa başlayır. Halbuki, mühərrik
benzinlə işlədikdə alışmanın müntəzəmliyi yanıcı qarışığın artıq 3121 .. qiymətlərində pozulur.
Spirtlərin tərkibində oksigen molekulu olduğundan belə yanacaqlar daha tam yanır. Nəticədə dəm
qazı və cəm karbohidrogen tullantılarının miqdarı xeyli az olur.
Dizellərdə olduğu kimi məcburi alışdırmalı mühərriklərdə də qaz şəkilli yanacaqlardan ən çox
sıxılmış təbii və mayeləşdirilmiş qazlardan istifadə olunur. Əlbəttə ki, alışma qığılcım verilişinin
sayəsində təmin olunur. Qeyd edək ki, məcburi alışdırmalı mühərriklər qaz və benzin yanacaqlarının
yalnız biri ilə işləyə bilər. Çünki, mühərrikin qazla işi zamanı yüksək texniki-iqtisadi və ekoloji
78
göstəricilərin təmin olunması üçün sıxma dərəcəsinin yüksək olması tələb olunur. Belə sıxma dərəcəsi
olan mühərrik benzinlə işə keçirildikdə isə detonasiyalı yanma labüddür. Ümumilikdə isə qazla və ya
benzinlə işlədikdə işlənmiş qazların tərkibi bir-birindən o qədər də fərqlənmir (şək.11.15).
Məcburi alışdırmalı mühərriklərdə benzinin su ilə qarışığın-dan, yəni su-yanacaq
emulsiyasından da istifadə olunur. Su yanıcı qarışığın hazırlanma prosesinə fiziki təsirdən başqa, həm
də yanma prosesinə kimyəvi təsir göstərmək qabiliyyətinə malikdir. Bu təsir özünü 1000C-dən
yüksək temperaturlarda su buxa-rı ilə karbohidrogenli yanacaq arasında gedən reaksiya şəklində biruzə
verir:
CnHm + nH2O nCO +(n+0,5m)H2.
Şək.11.14. Mayeləşdirilmiş qazla işləyən məcburi alışdırmalı mühərrikin işlənmiş
qazlarının tərkibindəki dəm qazı (CO) emissiyasının yanıcı qarışığın tərkibindən
asılılığı.
Reaksiya nəticəsində dəm qazı və sərbəst hidrogen yaranır. Bundan başqa su buxarları 800C-dən
yüksək temperaturlarda qurum hissəciklərinin qazlaşdırılmasını da təmin edir.
Sudan, habelə digər yanacaq və aşqarlardan istifadənin səmərəliliyi həm yanacaq-hava qarışığının,
həm də yanacaq qarışıqlarının tərkibindən asılı olur (şək.11.16 və 11.17).
Şək.11.15. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikinin su-yanacaq emulsiyası ilə
işi zamanı azot oksidi (NOx) emissiyasının nisbi dəyişməsi:
1-benzin; 2-benzin + 10 % su; 3-benzin + 20 % su; 4-benzin + 40 % su.
Şək.11.16. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikinin su-yanacaq emulsiyası
79
ilə işi zamanı karbohidrogen (CHx) emissiyasının nisbi dəyişməsi:
1-benzin; 2-benzin + 10 % su; 3-benzin + 20 % su; 4-benzin + 40 % su
Ammonyakdan mühərrik yanacağı kimi istifadə olunmasının perspektivli olması onun tərkibində
karbon molekulunun yoxluğudur. Ammonyakın tam yanması nəticəsində cəmi bir zərərli maddə —
azot-oksidi (NOx) yaranır. Natamam yanma məhsulları isə yalnız silindrin divarlarından yanma
kamerinə keçən yağ zərrəciklərinin yanması nəticəsində əmələ gələ bilər. Lakin yanma temperaturunun
benzinə nisbətən aşağı olması (ammonyak üçün 1955 K, benzin üçün 2336 K) ondan yanacaq kimi
istifadəni mürəkkəbləşdirir.
Hidrogenin (H2) də tərkibində karbon molekulu yoxdur və bu baxımdan o mühərrik yanacağı
kimi maraqlı görünür (şək.11.18). Özünün kütlə enerji tutumuna görə hidrogen karbohidrogenli
yanacaqları 2.5÷3.0 dəfə, spirtləri 5.0÷6.0 dəfə, ammonyakı isə 7 dəfə üstələyir. Özü də hidrogen
tamamilə zərərsiz qazdır. Məcburi alışdırmalı mühərrik hidrogenlə işlədikdə onun dayanıqlı işı yanıcı
qarışığın çox kasıb olduğu ( 6 -ya qədər) hallarda da mümkündür. Bu o deməkdir ki, azot oksidi
tullantılarını praktiki olaraq sıfıra endirmək mümkündür. Hidrogenin yanması zamanı alınan işlənmiş
qazların tərkibi ammonyakın yanma məhsulları ilə eynidir. Hidrogenin yanacaq kimi əsas nöqsanı
onun çox aşağı sıxlığa malik olmasıdır ki, bu da onun praktiki tətbiqini çətinləşdirir.
Şək.11.17. Məcburi alışdırmalı daxili yanma mühərrikinin müxtəlif yanacaqlarla işi
zamanı azot oksidi (NOx) emissiyasının nisbi dəyişməsi:
1-hidrogen; 2-benzin; 3-təbii qaz; 4-etanol; 5-metanol; 6-ammonyak.
Hər hansı alternativ yanacaqdan praktiki istifadə imkanlarını araşdırarkən onların əsas motor
yanacağı hesab edilən benzinlə müqayisədə enerji ekvivalentinə xüsusi diqqət yetirmək lazımdır
(cədvəl 11.1).
Cədvəl 11.1.
Alternativ yanacaqların benzinə nisbətən enerji ekvivalenti
Göstərici Benzin STQ MKQ Hidrogen Metanol Etanol Maye
ammonyak
Yanacağın həcmi, litr 76 415*
100 275 147 110 164
Yanacağın kütləsi, kq 53 37*
51 20 117 88 127
Yanacağın və yanacaq
çəninin birgə kütləsi, kq 68 500 85 136 141 107 152
Qeyd: STQ — sıxılmış təbii qaz; MKQ — mayeləşdirilmiş karbohidrogenli qaz; * — sıxılmış
şəkildə.
Qeyd etmək lazımdır ki, mühərriklərin işçi proseslərinin təkmilləşdirilməsi texnologiyası çox
rəngarəngdir (cədvəl 11.2). Mühərrikin özündə reallaşdırılan konstruktiv dəyişikliklər də çox
müxtəlifdir. Mühərriklərin texniki-iqtisadi və ekoloji göstəricilərinin yaxşılaşdırılmasının əsas yolları
isə eynidir.
Cədvəl 11.2.
Daxili yanma mühərrikinin iĢçi prosesinin gediĢində zərərli maddələrin yaranması və
parçalanması proseslərinə təsirin prinsipial sxemi
80
Ġstiqamət T Ə D B Ġ R L Ə R
1 2 3 Ġ
Ģ ç i
p
r o
s e
s
Yanacaq:
kükürdün miqdarının azaldılması
aromatik karbohidrogenlərin azaldılması
oktan və setan ədədlərinin artırılması
alternativ yanacaqlardan istifadə edilməsi
OksidləĢdirici: işlənmiş qazların resirkulyasiyasının tətbiqi
Yanma kameri: sıxma dərəcəsi
həndəsi forma
Yanacaqvermə
sistemi:
YTYN: sıravi və paylayıcı tipli, nasos-injektor
yüngül yanacağın yanma kamerinə püskürülməsi
yanacağın hava ilə tozlandırması
akkumulyator tipli yanacaq sistemlərinin tətbiqi
yanacaq püskürmə qanununun idarə edilməsi: moment, sikllik
yanacağın hissələrə bölünməsi, püskürmə təzyiqi
tozlandırıcının konstruksiyası: ucluq (soplo) deşiklərinin sayı və
yerləşdirilməsi, iynəaltı quyunun həcmi, tozlandırıcının iynəsinin
konusunun profilləşdirilməsi
Qaz mübadiləsi
sistemi:
üstəlik üfürmənin və üfürülən havanın soyudulmasının tətbiqi
dəyişən soplo aparatlı, üfürülən havanın miqdarını tənzimləyən
turbokompressorların tətbiqi
sorma və xaricetmə klapanlarının yerdəyişmə qanununun və saylarının
dəyişdirilməsi
silindr başlığındakı sorma və xaricetmə kanalları, hava və işlənmiş
qazlar axınına qarşı müqavimətin azaldılması, burulğan hərəkətinin
yanacaq verilişi qanunauyğunluğu ilə uzlaşdırılması
üstəlik üfürməsiz mühərriklərdə daxil olan havanın miqdarının
tənzimlənməsi
yanıcı qarışığın təbəqələşdirilməsi
Silindr-porĢen
qrupu və dirsək-
Ģatun mexanizmi:
aqreqatların intiqalları və qovşaqların hissələrində mexaniki itkilərin
azaldılması
dirsəkli valın fırlanmasının qeyri-müntəzəmliyinin azaldılması
12-ci mühazirə
12. ĠġLƏNMIġ QAZLARLARIN ZƏHƏRLILIYINI AZALDAN NEYTRALIZATORLAR.
12.1. ƏSAS ANLAYIġLAR VƏ QĠYMƏTLƏNDĠRMƏ PARAMETRLƏRĠ.
Neytralizatorlar işlənmiş qazların zərərli komponentlərinin zərərsiz hesab olunan karbon qazına
(CO2), habelə su buxarına və sərbəst azota qədər oksidləşmək və ya bərpa olunmaq qabiliyyətlərinin
reallaşdıran qurğulardır. Neytralizatorun gövdəsi adətən paslanmayan poladdan hazırlanır. Gövdənin
içində metaldan və ya keramikadan hazırlanmış aktiv element daşıyıcısı yerləşdirilir. Daşıyıcı (buna
matritsa da deyilir) şan şəkilli, sferik və ya silindrik qranullar şəklində olurlar. Bəzi hallarda
daşıyıcılar odadavamlı metal lentdən və ya istiyədavamlı toxunma materialdan hazırlanırlar. Şanşəkilli
daşıyıcılar dairəvi və ya çoxbucaqlı deşiklərə malik monolit formasında olurlar.
Aktiv element və ya katalizator bərk və ya maye maddədən ola bilər. Bərk katalızator daşıyıcının
səthinə nazik örtük şəklində çəkilir (şək.12.1) və ya daşıyıcının tərkibinə daxil olur. Maye katalizator
81
isə neytralizatordan keçən işlənmiş qaz axınına püskürülür.
Şək.12.1. Şanşəkilli monolit daşıyıcının sxemi.
Neytralizatorun olması demək olar ki, mühərrikin konstruksiyasına və tənzimlənməsinə təsir
etmir. Yalnız işlənmiş qaz axınına göstərilən müqavimət ( rP ) dəyişir. Əgər verilən mühərrik tipi
üçün rP buraxılabilən həddən böyük olarsa, o zaman mühərrikin gücü azalar, qənaətlilik pisləşər,
natamam yanma nəhsullarının emissiyası isə artar.
Konkret DYM üçün neytralizatorun tətbiqinin səmərəliliyini qiymətləndirən zaman işlənmiş
qazların həcmi sərfinin neytralizatorun daxili həcminə olan nisbətindən istifadə olunur. Lakin bu nisbət
daha çox neytralizatorun işlənmiş qaz axınına göstərdiyi müqavimətin səviyyəsini göstərir. Yəni,
neytralizatorun mühərrikin texniki-iqtisadi göstəricilərinə olan neqativ təsirinin səviyyəsini müəyyən
edir, ekoloji göstəricilərə olan təsirini isə ifadə edə bilmir.
Neytralizatorların funksional keyfiyyətləri və ya səmərəliliyi üç göstəriciyə, yəni selektivliyə,
aktivliyə və stargötürmə keyfiyyətinə görə təyin edilir.
Bu və ya digər komponentə təsir etmə yönümlülüyünə selektivlik deyilir. Şək.12.2-də dizelin
yük xarakteristikası çıxarılarkən neytralizatorun selektivliyinin qiymətləndirilməsinin nəticələri
verilmişdir. Göründüyü kimi istifadə olunan neytralizator azot oksidləri emissiyasına heç bir təsir
göstərmir. Əvəzində dizelin bütün yük diapozonunda dəm qazı və cəm karbohidrogen tullantılarının
miqdarı əhəmiyyətli dərəcədə azalır.
Şək.12.2. Neytralizatorun selektivliyinin və aktivliyinin qiymətləndirilməsinin nəticələri:
zərərli maddələrin neytralizatora qədərki konsentrasiyası;
zərərli maddələrin neytralizatordan sonrakı konsentrasiyası.
82
Neytralizatorun aktivliyi onun bu və ya digər komponentə təsir dərəcəsini göstərir və iW ilə
işarə olunur. Aktivlik hər hansı komponentin neytralizatora qədər və ondan sonrakı konsentrasiyaları
fərqinin neytralizatora qədərki konsentrasiyaya nisbəti ilə müəyyən edilir:
1000
0
i
ii
i W
WW H
W , %.
Neytralizatorun aktivliyi katalizatorun materialından, işlənmiş qazların temperaturundan və
zərərli maddə ilə katalizatorun təmasda olduğu vaxtdan asılıdır. İşlənmiş qazların eyni temperaturunda
katalizatorun müxtəlif komponentlər üzrə aktivliyi də müxtəlif olur (şək.12.3). Qrafiklərdən
göründüyü kimi neytralizatorun dəm qazı üzrə aktivliyi cəm karbohidrogenlərlə müqayisədə daha
yüksəkdir. Aktivlik hətta ayrı-ayrı karbohidrogenlər üzrə bir-birindən fərqli alınır. Bu müxtəlifliyi,
xüsusilə alternativ yanacaqlardan, məsələn təbii qazdan və mayeləşdirilmiş neft mənşəli qazlardan,
istifadə olunarkən nəzərə almaq vacibdir.
İstənilən komponentin çevrilmə reaksiyasının getməsi üçün müəyyən temperaturun olması
lazımdır. Aşağı temperaturlu katalizatorlar 100150C temperaturdan başlayaraq olması lazımdır.
Aktiv olurlar. Belə katalizatorlara misal olaraq manqanla mis oksidinin qarışığı olan hopkaliti
göstərmək olar. Yüksək temperaturlu katalitik neytralizatorlar üçün maksimal 250300C temperatur
tələb olunur. Şək.12.3-dəki
Şək.12.3. Katalitik neytralizatorun aktivliyi:
a) CO və cəm karbohidrogenlər üzrə, b) ayrı-ayrı karbohidrogenlər üzrə.
qrafikdən göründüyü kimi minimal güc rejimində neytralizator işləmir. Səbəb işlənmiş qazların
temperaturunun çox aşağı olmasıdır. Neytralizatorun cəm karbohidrogenlər üzrə maksimal aktivliyi
işlənmiş qazların 400C temperaturuna təsadüf edir. Ayrı-ayrı karbohidrogenlər üzrə maksimal
aktivlik isə 500C-də alınır. Bu onu göstərir ki, işlənmiş qazların tərkibində aşağı molekullu
karbohidrogenlərlə yanaşı yüksək molekullu karbohidrogenlər də var və onların neytrallaşması
nisbətən aşağı temperaturda baş verir.
Neytralizatorun aktivliyi qızdırılma temperaturundan çox asılıdır. Belə ki, aşağı temperaturlarda
neytralizatorun aktivliyi sıfıra bərabərdir. Bununla əlaqədar olaraq şəhər şəraitində neytralizatorlardan
istifadə müəyyən problemlər yaradır. Belə ki, şəhərin küçələri ilə hərəkət zamanı avtomobili tez-tez
tormozlamaq lazım gəlir, işıqforlarda və yolayrıclarında isə müəyyən müddət ərzində dayanmalara yol
verilir.
Neytralizatorun startgötürmə keyfiyyəti soyuq mühərrikin işə salındığı andan neytralizatorun 50
83
%-lik aktivliyə çatan ana qədər olan vaxtla müəyyən edilir (şək.12.4).
Şək. 12.4. Neytralizatorun qızdırılma müddətindən asılı olaraq dizelin işlənmiş
qazlarındakı CO konsentrasiyasının dəyişməsi.
Verilən qrafik üzrə normal iş rejiminə çıxmaq üçün 45 s vaxt sərf olunur. Bunun 20 s-si
neytralizatorun gazgötürmə sisteminin işlənmiş qazlarla tam doldurulmasına sərf edilir. Məhz bundan
sonra CO konsentrasiyası işlənmiş qazların tərkibindəki dəm qazının miqdarına (2000 ppm) uyğun
gəlməyə başlayır. Bundan sonra katalizator qızdıqca onun dəm qazı ilə əlaqədar aktivliyi artmağa
başlayır. 60 s-nin tamamında aktivlik ən yüksək həddə çatdığından neytralizator işlənmiş qazların
tərkibindəki dəm qazının 150 ppm-lik konsentrasiyasını təmin etməyə başlayır. Beləliklə, baxılan hal
üçün katalizatorun aktivliyinin qiyməti %92.51002000
1502000
olur.
Neytralizatorların funksional göstəricilərindən başqa onların resursu (istismar müddəti) də
qiymətləndirilir. Normativ tələbatlara görə minik avtomobillərində qoyulan neytralizatorlar öz
səmərəliliklərini 80000 km-lik, yük avtomobillərinin neytralizatorları isə 160000 km-lik yürüş ərzində
saxlamalıdırlar. Katalitik neytralizatorlara qoyulan tələbatlar BMT-nin AİK-nın 103 saylı Qaydaları
ilə reqlamentləşdirilirlər.
12.2. NEYTRALĠZATORLARIN NÖVLƏRĠ.
Hal-hazırda daxili yanma mühərriklərinin işlənmiş qazlarındakı zərərli maddələrin
neytrallaşdırılması üçün katalitik, termiki və mayeli neytralizatorlardan istifadə olunur.
Katalitik neytralizatorlar digərlərindən tərkiblərində aktiv elementlərin, yəni katalizatorların
olması ilə fərqlənirlər. Katalizatorlar zərərli maddələrin zərərsizləşdirilməsi üçün tələb olunan
reaksiyanı sürətləndirirlər. Katalitik neytralizatorlar elə hazırlanır ki, ona daxil olan işlənmiş qazlar
axını çoxsaylı şırnaqlara ayrıla bilsin. Bu, işlənmiş qazlarla daşıyıcının üzərinə örtük kimi çəkilmiş
katalizatorun təmas səthinin xeyli artmasını təmin edir. Nəticədə katalizatorla işlənmiş qazlar daha çox
vaxt ərzində təmasda ola bilirlər. Şəkil 12.5-də şan şəkilli monolit daşıyıcıya malik katalitik
neytralizatorun prinsipial sxemi verilmişdir. Daşıyıcıdakı deşiklərin divarlarının qalınlığı 0.150.20
mm hədlərində olur. Daşıyıcının hər 12sm -də onlarla şan (yuva) olur. Deşiklərin divarlarında çox
kiçik məsamələr olduğundan qaz axını asanlıqla qonşu deşiklərə keçə bilir. Qazların deşik boyu
birbaşa axınının qarşısını almaq üçün deşiklərin giriş və çıxışları növbə ilə tıxaclarla qapanır.
İşlənmiş qazların həcmi sərfinin ( İQV ) katalizatorun səthinin sahəsinə ( NS ) olan nisbəti
neytralizatorun yükünü ( NN ) xarakterizə edir. İşlənmiş qazların temperaturunun eyni qiymətində və
katalızatorun materialının dəyişmədiyi halda neytralizatorun yükü artdıqca onun aktivliyi azalır.
84
Şək.12.5 Katalitik neytralizatorun prinsipial sxemi.
Katalitik neytralizatorlar 2 cür olurlar: oksidləşdirici və bərpaedici neytralizatorlar.
Oksidləşdirici neytralizatorlar ikikomponentli olurlar. Onların əsas funksiyası natamam yanma
məhsulları olan dəm qazı (CO) və karbohidrogenləri (CHx) zərərsiz olan karbon qazına (CO2) və su
buxarına (H2O) qədər oksidləşdirməkdir. Bu cür neytralizatorlar mühərriklərin işlənmiş qazlarının
tərkibindəki dəm qazı və karbohidrogenlərin konsentrasiyasını 3095 % azaltmağa imkan verirlər.
Onlar həmçinin yanacaq və yağların karbohidrogen qalıqlarının 5080 %-ə qədərini oksidləşdirə və
işlənmiş qazların tərkibindəki dispers hissəciklərin emissiyasını aşağı sala bilirlər.
Bərpaedici neytralizatorlardan işlənmiş qazların tərkibindəki azot oksidləri emissiyasını
azaltmaq üçün istifadə olunur. Belə neytralizatorlarda azot oksidləri (NOx) zərərsiz azota (N2) qədər
bərpa edilirlər. Oksidləşdirici və bərpaedici neytralizatorlardan birgə istifadə olunduqda belə blok
bifunksional adlanır, çünki o həm oksidləşdirici, həm də bərpaedici funksiyaları yerinə yetirə bilir. Bu
cür neytralizatorlara üç komponentli neytralizatorlar (şək.12.6 və şək.12.7) da deyilir, çünki onlar
dəm qazına, karbohidrogenlərə və azot oksidlərinə təsir edə bilirlər.
Şək.12.6. Ənənəvi bifunksional katalitik neytralizatorun prinsipial sxemi.
Şək.12.7. Bifunksional neytralizator:
85
a) iş sxemi: 1-yanacaq sərfölçəni; 2-mühərrik; 3-idarəedici blok; 4-oksigen sensoru (-
zond); 5-neytralizator; b) ümumi görünüşü: 1-neytralizator; 2-keramik monolit; 3-
oksigen sensoru (-zond); 4-neytralizatorun gövdəsi.
Bu neytralizatorlarda katalizator kimi əsasən qiymətli və nəcib metallardan, habelə keçid
metalları və onların oksidlərindən istifadə olunur. Qiymətli metallardan ən çox platin, palladium və
rodiuma üstünlük verilir. Platin və palladium oksidləşdirici neytralizatorlarda katalizator rolunu
oynayırlar. Bərpaedici neytralizatorlarda isə rodiumdan istifadə olunur. Bəzi hallarda rutenium,
rubidium və iridium da katalizator rolunu oynayır. Katalitik bifunksional neytralizatordakı platin,
palladium və rodiumun nisbəti təxminən 4060/3040/1020 % hədlərində olur. Belə neytralizatorun
ilkin həcminin hər 1 litrinə 7.515.0 qram, əsas həcminin hər litrinə isə 3.07.5 qram metal düşür.
Müxtəlif materiallardan hazırlanmış hər bir katalizatorun maksimal aktivliyi müxtəlif
temperaturlarda olur. Bu səbəbdən katalizatorların materiallarının müxtəlifliyi işlənmiş qazların
mümkün olan temperatur diapozonunu əhatə etməyə imkan verir.
Nəcib və qiymətli metallardan hazırlanmış katalizatorların ən böyük nöqsanı onların
―zəhərlənməyə‖ meylli olmasıdır. Bu halda katalizatorun aktivliyi sıfıra qədər enir. Katalizatorun
―zəhərlənməsinə‖ səbəb olan amillər çoxdur. Bunlardan birincisi mühərriklərdə etilləşdirilmiş
benzinlərdən istifadədir. Bu cür benzinlərin tərkibində olan qurğuşun oksidləri molekullar səviyyəsində
aktiv elementlə (yəni, katalizatorla) kimyəvi əlaqəyə girərək çox sıx təbəqə əmələ gətirirlər. Nəticədə,
katalizator zərərli qazlardan təcrid olunur və aktivliyini itirir. Benzin və dizel yanacaqlarının tərkibində
olan kükürd birləşmələri də qeyd olunan zərərli təsirə malikdirlər. Bu təsir nəticəsində azot oksidinin
azot-4-oksidə (NO2) çevrilmə dərəcəsi də azalır. Halbuki, məhz NO2 ilə katalizatorun təması
nəticəsində azot oksidləri sərbəst azota N2 qədər bərpa olunurlar..
Neytralizatorların ―zəhərlənməsi‖ onların resursunu xeyli azaldır. İşlənmiş qazlar axınının
katalizator səthinə göstərdiyi mexaniki təsir, habelə işlənmiş qazların çox yüksək (600C-dən yuxarı)
temperaturu nəticəsində aktiv elementin termiki köhnəlməsi (dağılması) də neytralizatorların səmərəli
fəaliyyət müddətini azaldır. Katalizatorun səthində qurğuşun birləşmələrinin yaratdığı təbəqəni aradan
götürmək üçün onu 1000C-dən yuxarı temperatura qədər qızdırmaq tələb olunur. Bu isə termiki
köhnəlməni kəskin olaraq sürələndirdiyindən yolverilməz hesab olunur.
Keçid metallarından hazırlanmış katalizatorlardan ya fərdi surətdə, ya da bir neçə elementin
iştirakı ilə mineralların (məsələn, bazaltın) tərkibində istifadə olunur. Bazalt təbii materialdır, qiyməti
ucuzdur, zərif lifli struktura, yüksək ərimə temperaturuna (11001500C) və istilik tutumuna malikdir.
Bazaltların tərkibində labrador (plagioklaz) üstünlük təşkil edir. Kimyəvi tərkibinə görə labrador
natrium-kalsiumlu alümosilikatların fasiləsiz izomorf sırasına daxildir. Bazaltın sıxlığı 2.622.76
3sm
q-dir. Onun tərkib elementlərinin bəziləri natamam yanma məhsullarına katalizator kimi təsir edə
bilirlər. Düzdür, belə katalizatorların effektivliyi nəcib metallardan hazırlanmış katalizatorların
effektivliyindən xeyli aşağıdır. Onların natamam yanma məhsullarına qarşı aktivliyi 2030 %-dən
yuxarı olmur. Lakin onlar xeyli uzuz başa gəlirlər. Belə katalizatorlardan ilkin neytralizatorlarda
istifadə etmək məqsədəuyğundur. Bu halda əsas neytralizatorun nəcib metallardan hazırlanmış
katalizatoruna göstərilən təsiri xeyli zəiflətmək mümkündür. Təbiidir ki, mineral əsaslı katalizatorlar
daha tez korlanaraq, işdən çıxacaqdır. Lakin onların tez-tez dəyişdirilməsi iqtisadi cəhətdən nəcib
metallardan hazırlanmış katalizatorların dəyişdirilməsindən dəfələrlə sərfəlidir.
Maye şəklində olan katalizatorlardan sidik cövhərinin [(NH2)2CO] sulu məhlulunu göstərmək
olar (cövhərin məhluldakı payı 32.5 %-dir). Bu katalizatordan azot oksidlərinin azota qədər bərpasında
istifadə oluna bilər. Bərpa reaksiyası katalizatorun iştirakı ilə baş tutur. Bu metodun aktivliyi 90 %-ə
qədər çatır. Əvvəlcə, işlənmiş qazların yüksək temperaturunun təsiri ilə sidik cövhərinin [(NH2)2CO]
sulu məhlulundan karbon qazı (CO2) və ammiak (NH3) yaranır. Sonra isə ammiak azot oksidləri ilə
reaksiyaya girərək onları sərbəst azota (N2) çevirir:
(NH2)2CO + H2O CO2 + 2NH3
4NO +4NH3 +O2 4N2 +6H2O
86
6NO2 + NH3 7N2 +12H2O.
Bu reaksiyalar zamanı katalizator kimi müxtəlif maddələrdən istifadə oluna bilər. Lakin
neytralızatorun temperatur üzrə ―işçi pəncərəsi‖ müxtəlif diapozonlarda olur — platin üçün 180C-dən,
seolitlər üçün 500C-dək (şək.12.8).
Şək.12.8 Katalizatorun materialının işlənmiş qazların maksimal aktivliyi təmin edən temperaturuna
təsiri:
1-Pt; 2-Rh; 3- 232 TiOOV ; 4-seolitlər.
Yuxarıda adı çəkilən metod selektiv neytrallaşdırma metodlarına (SCR) aiddir. Bu metod hələ
1960-cı illərin sonunda iri porşenli və qazturbinli mühərriklərin işlənmiş qazlarının tərkibindəki azot
oksidləri emissiyasını azaltmaq üçün tətbiq edilirdi. Lakin o vaxt katalizator kimi ammiakın sulu
məhlulundan istifadə olunurdu. Bu məhlul isə kəskin və xoşagəlməz iyə malik idi. Sidik cövhərinin
sulu məhlulu bu çatışmazlığı aradan qaldırdı. Lakin bu metodun nöqsanları da var. Əvvəla,
avtomobildə məhlul doldurmaq üçün kifayət qədər iri həcmli çənin olması tələb olunur. Bu isə
avtomobilin yükgötürmə qabiliyyətinin azaldır. İkincisi, məhlul -11C-də donur və bu problemi də həll
etmək lazım gəlir.
Məcburi alışdırmalı mühərriklərdə katalitik neytralizatorların tətbiqi yanıcı qarışığın tərkibini
tənzimləyə bilən elektron idarə sisteminin olmasını tələb edir. Çünki, aparılan tədqiqatlar göstərmişdir
ki, neytralızatorun maksimal effektivliyi yanıcı qarışığın 0301 . tərkibində təmin olunur. Bu
onunla əlaqədardır ki, natamam yanma məhsullarının oksidləşdirilməsi üçün izafi oksigen lazımdır,
yəni yanıcı qarışığı kasıblaşdırmaq tələb olunur. Digər tərəfdən isə, azot oksidlərinin azota qədər
bərpası üçün izafi oksigenin olması lazım deyil. Beləliklə, yanıcı qarışıq stexiometrk tərkibdən ( 1 )
fərqləndikdə zərərli maddələrin biri və ya ikisi üzrə neytrallaşdırmanın aktivliyi aşağı düşür.
Yanıcı qarışığın tərkibini tələb olunan diapozonda saxlamaq üçün əks əlaqəyə malik sistemdən
istifadə olunur. Bu sistem işlənmiş qazlarda olan oksigenin konsentrasiyasını ölçən oksigen
sensorundan istifadəyə əsaslanır (şək.12.9). Sensor işlənmiş qazlarda olan oksigenin konsentrasiyasını
ölçərək, faktiki olaraq hava artıqlıq əmsalının qiymətinə nəzarət edir. Beynəlxalq aləmdə hava artıqlıq
əmsalı ilə işarə olunduğundan bu sensora -zond da deyilir. Belə sensorla işləyən neytralizatorun
aktivliyi 8595 %-ə çatdığı halda, sensorsuz işləyən neytralizatorlarda bu rəqəm 5065 %-i keçmir.
Oksigen sensoru ya cərəyan gərginliyinin, ya da müqavimətin dəyişməsi prinsipi ilə işləyir.
Birincilərə elektrokimyəvi, ikincilərə isə rezistiv sensorlar deyilir. Elektrokimyəvi sensorlar daha geniş
yayılıb. Bu sensorda sirkonium-4-oksidin (ZrO2) atmosferdə və işlənmiş qazlardakı oksigenin
konsentrasiyası fərqli olduqda elektrik potensialları fərqi yaratmaq xüsusiyyətindən istifadə olunub.
Sensorun üzərinə platin təbəqəsi çəkilmiş uc hissəsi xaricetmə borusunda, işlənmiş qazlar axınında
yerləşdirilir. Sensorun daxili həcminə isə ətraf mühitdən hava daxil olur. Mühərrikdə kasıb qarışıqlar
yandırıldıqda işlənmiş qazlardakı və ətraf mühitdəki oksigen konsentrasiyaları arasındakı fərq cüzi
olduğundan yaranan cərəyan gərginliyi kiçik alınır (100 mV). Zəngin qarışıqlar yandırılan zaman isə
oksigenin işlənmiş qazlardakı və ətraf mühitdəki konsentrasiyaları arasındakı fərq böyük alındığından
yaranan cərəyanın gərginliyi də böyük olur (800 mV). Oksigen sensorlarının nöqsan cəhəti onların
350900C temperatur diapazonunda işləməsidir. Bu səbəbdən oksigen sensorı elektrik qızdırma
87
sistemi ilə təchiz olunur. Neytralizatorun işinə daha səmərəki nəzarət etmək üçün çox vaxt iki oksigen
sensorundan istifadə olunur. Bu halda sensordan biri neytralizatordan qabaq, digəri isə sonra
yerləşdirilir.
Şək. 12.9. Oksigen sensoru (λ-zond):
1-gövdə; 2, 3-keramik patronlar; 4-qoruyucu örtük; 5-izoləedici; 6-elektrik ayrıcı; 7-
qızdırıcı element; 8-platin kontakt; 9-―—― elektrik yüklü örtük qatı; 10-―+‖ elektrik
yüklü qat; 11-işlənmiş qazlar; 12-ətraf mühit havası; 13-işlənmiş qazların çıxışı; 14-
qoruyucu qapaq; 15-aktiv keramik qapaq; 16-sorma borusu tərəf.
Vaxt ötdükcə katalizatorun səthində qurum, kükürd birləşmələri, karbohidrogenlərin
polimerləşmə məhsulları yığılır. Nəticədə neytralizatorun aktivliyi aşağı düşür. Nəzarət parametri kimi
işlənmiş qazlara neytralizator tərəfindən göstərilən əks-təzyiqin artmasından istifadə olunur. Əgər əks-
təzyiq təzə neytralizatorun göstərdiyi əks-təzyiqdən 25 % çoxdursa, bu neytralizatorun aktivliyinin
aşağı olmasına işarədir. Neytralizatorların səmərəli işini bərpa etmək üçün regenerasiyadan istifadə
olunur. Ən asan üsul mayeli regenerasiyadır. Bu halda katalizator neytralizatordan çıxarılaraq tüklü
fırça ilə təmizlənir və 1545 dəq. ərzində zəif, xlorlaşdırılmamış yuyucu vasitə məhlulu doldurulmuş
çəndə yerləşdirilir. Sonra isə su və ya hava şırnağı altında yuyulur. Yuyulduqdan sonra katalizator
120150C temperaturda qurudulur. Regenerasiya, neytralizatorun çirklənməsindən asılı olaraq,
mühərrikin hər 4001000 saat işindən sonra aparılmalıdır.
12.3. ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN TERMĠKĠ NEYTRALĠZATORLARI.
Termiki neytralizator mühərrikin xaricetmə traktında yerləşdirilmiş yanma kamerindən (və ya
reaktordan) ibarətdir. Onun iş prinsiri reaktordakı işlənmiş qazların temperaturunu 650850C-dək
yüksəltmək hesabına natamam yanma məhsullarının oksidləşmə reaksiyalarının sürətləndirilməsinə
əsaslanır. Nəticədə dəm qazı, aldehidlər, qurum hissəcikləri, habelə tam yanmamış yanacaq və yağ
buxarları neytrallaşdırılır. Belə neytralizatorların səmərəliliyi 90 %-ə çatır. Azot oksidləri
emissiyasının azaldıla bilməməsi termiki neytralızatorların ən böyük nöqsanıdır.
Reaktordakı temperaturu yüksəltmək üçün reaksiya gedən zonaya əlavə yanacaq verilir və ya
reaktor elektrik qızdırma sistemi ilə təchiz olunur. Belə neytalizatorlara alovlu neytralizatorlar deyilir.
Alovlu neytralizatorlar yüksək temperatura davamlı materiallardan hazırlanır və istilik izoləedicilərilə
88
təmin olunurlar. Reaktordakı işlənmiş qazların temperaturunu yüksəltmək üçün oksigenin işlənmiş
qazlardakı konsentrasiyasını artırmaq olar. Bu məqsədlə reaktora əlavə hava verilməsi mümkündür.
Belə neytralizatorlara alovsuz neytralizatorlar deyilir. Lakin bu tip neytralizatorlar yalnız
zənginləşdirilmiş yanıcı qarışıqla işlədikdə səmərəli ola bilər. Çünki, yanıcı qarışığın kasıblaşdırılması
işlənmiş qazların temperaturunun azalmasına səbəb olur. Belə halın qarşısını almaq üçün əlavə istilik
izoləedicilərdən istifadə oluna bilər və ya neytralizatordakı işlənmiş qazların dövr etməsini
intensivləşdirmək üçün xüsusi tədbirlər tətbiq etmək olar.
Termiki neytralizatorlar mühərrikin xaricetmə borusunun əvəzinə də quraşdırıla bilər və onun
funksiyalarını yerinə yetirmək imkanına malikdir. Onların məcburi alışdırmalı mühərriklərdə tətbiqi
daha səmərəlidir. Belə ki, bu mühərrıklərdə işlənmiş qazların temperaturu kifayət qədər yüksək
olduğundan oksidləşmə reaksiyalarının intensivliyi də yüksək olur və reaktora əlavə yanacağın
verilməsinə ehtiyac qalmır. Həm də ki, məcburi alışdırmalı mühərriklərin işlənmiş qazlarındakı dəm
qazı və karbohidrogen konsentrasiyaları dizel mühərrikləri ilə müqayisədə xeyli çoxdur.
Termiki neytralizatorun gətirici boruları odadavamlı təbəqə poladından hazırlanmış bir və ya iki
odluqlu boru-içliklərə malık gövdədən ibarətdir (şək.12.10).
Şək. 12.10. Termiki neytralizator:
1-mühərrikin xaric boruları; 2-işlənmiş qazların neytralizatordan çıxışı; 3-əlavə havanın verilməsi.
Dəm qazı və karbohidrogenlərin oksidləşməsi üçün lazım olan havanın xaric qazları ilə yaxşı
qarışdırılması intensiv burulğanların və turbulentliyin köməyi ilə təmin edilir. Qazların burulğan
hərəkəti və turbulentliyi isə onların neytralizatorun borularındakı deşiklərdən keçməsi və arakəsmələr
sisteminin təsiri ilə öz hərəkət istiqamətlərinin dəyişməsi nəticəsində yaranır. Dəm qazı və
karbohidrogenlərin səmərəli yanması üçün kifayət qədər çox vaxt tələb olunduğundan neytralizatorda
işlənmiş qazların sürətinin az olması lazımdır. Bu isə neytralizatorun həcminin böyüməsinə səbəb olur.
Divarlara istilikvermə nəticəsində xaric qazların temperaturunun aşağı düşməsinin qarşısını
almaq üçün xaricetmə borusu və neytralizator istilik izoləediciləri ilə örtülür, mühərrikin xaricetmə
kanallarında istilik ekranları quraşdırılır, neytralizatoru mühərrikə mümkün qədər yaxın yerdə
yerləşdirirlər. Bütün bu tədbirlərin görülməsinə baxmayaraq mühərrik işə salınandan sonra
neytralizatorun qızmasına xeyli vaxt sərf olunur. Bu vaxtı qısaltmaq üçün xaric qazlarının
temperaturunu yüksəltmək lazım gəlir. Bunun üçün isə yanıcı qarışığı zənginləşdirmək və qığılcımın
verilməsinin qabaqlama bucağını kiçiltmək lazım gəlir. Nəticədə, mühərrikin yanacaq sərfi artır.
Mühərrikin aralıq rejimlərində işi zamanı da neytralizaorun reaktorunda sabit alovun olmasını təmin
etmək üçün yuxarıda adı çəkilən tədbirlərə əl atmaq lazım gəlir. Bundan başqa neytralizatorda qoyulan
odluqlu boru-içliklər də dəm qazı və karbohidrogenlərin effektiv oksidləşməsinin başlanmasına qədər
keçən vaxtın kiçilməsinə kömək edir.
Qeyd etmək lazımdır ki, termiki neytralizatorlardan hal-hazırda nadir hallarda istifadə olunur.
Lakin onların katalitik neytralizatorlarla kombinə edilmiş şəkildə birlikdə tətbiq olunma imkanları da
var. Belə kombinasiya iki variantda mümkündür:
1) əvvəlcə azot oksidlərini neytrallaşdırmaq məqsədi ilə katalitik neytralizator, sonra isə dəm
89
qazı və karbohidrogenləri neytrallaşdırmaq üçün termiki neytralizator yerləşdirilir;
2) birinci olaraq termiki neytralizator, sonra isə oksidləşdirici mühitli katalitik neytralizator
yerləşdirilir (şək.12.11). Bu halda CHx və CO-nun oksidləşməsi üçün lazım olan əlavə hava ikinci
yerləşdirilmiş katalitik neytralizatora verilir.
Şək.12.11. İşlənmiş qazların kombinə edilmiş neytralizatoru:
1-termiki neytralizator; 2-katalitik neytralizator; 3-klapan; 4 və 6-sensorlar; 5-
impulsların yavaşıdıcısı; 7-səsboğucu.
12.4. ĠġLƏNMĠġ QAZLARIN MAYELĠ NEYTRALĠZATORLARI.
Mayeli neytralizatorlarda (şək.12.12) işlənmiş qazlar maye qatından keçirilir. Maye kimi adətən
sudan istifadə olunur. Nəticədə qurum, benz-a-piren, kükürd oksidləri və formaldehid çox effektiv
olaraq udulur. Mayenin temperaturu artdıqca qazların udulması pisləşir. Əvəzində həllolma nəticəsində
maye və bərk maddə buxarlarının udulması yaxşılaşır. Bu tipli neytralizatorlardan da çox az istifadə
olunur.
Şək.12.12. Mayeli neytralizatorun prinsipial sxemi:
1-dizelin xaricetmə borusu; 2-neytralizatorun gövdəsi; 3-perforasiya edilmiş (çoxlu kiçik
deşikləri olan) boru; 4-neytrallaşdırıcı məhlul çəni; 5-maye; 6-xaric qazlar borusu; 7-
çənin boğazlığı; 8-süzgəc.
12.5. BƏRK HĠSSƏCĠKLƏRĠ NEYTRALLAġDIRAN SÜZGƏCLƏR.
Konstruktiv xüsusiyyətləri. Bərk hissəcik süzgəcləri dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının
tərkibində olan qurum və bərk sulfatların miqdarını azaltmaq üçün nəzərdə tutulurlar. Adı çəkilən bərk
hissəciklər süzgəcin süzücü elementləri tərəfindən tutulub saxlandığından onların işlənmiş qazlardakı
miqdarını xeyli azaltmaq mümkün olur. Hal-hazırda mühərrikqayırma sənayesində belə süzgəclərin iki
90
növü istehsal olunur: 1) katalitik örtüyə malik süzgəclər; 2) daim regenerasiya olunan süzgəclər.
Katalitik örtüyə malik süzgəclərin konstruksiyası prinsipcə qazşəkilli maddələrin katalitik
neytralizatorun konstruksiyasından çox az fərqlənir. Belə ki, bu tip süzgəclərdə də işlənmiş qazlar axını
məsaməli divarlardan süzülüb keçir. Lakin divarlar ancaq qazşəkilli maddələri özündə buraxır, bərk
maddələri isə tutub saxlayır.
Qurumaqarşı süzgəc tiplərindən biri də Elektrocat DPF süzgəcidir (şək.13.1). Belə süzgəclər
plazmalı regenerasiya hesabına işlənmiş qazların kifayət qədər aşağı temperaturlarında da fəaliyyət
göstərə bilirlər.
Şək.12.13. Elektrocat DPF tipli qurumaqarşı süzgəc:
1-işlənmiş qazların keçməsi üçün kanallar; 2-izoləedici; 3-perforasiya edilmiş elektrod; 4-
işlənmiş qazların çıxış deşiyi; 5-işlənmiş qazların giriş deşiyi; 6-keramik qranulalar; 7-yüksək
gərginliyin girişi; 8-gövdə; 9-keramik qat; 10-elektrod; 11-metal tıxac.
Adı çəkilən süzgəclər yanacağın tərkibindəki kükürdə qarşı həssas deyil. Süzgəcin iş prosesi
zananı plazma yaranır. Plazma — cərəyanın təsiri ilə ionlaşan qazdan ibarətdir və onun tərkibindəki
elektronlar və sərbəst radikallar plazmanı kimyəvi cəhətdən aktivləşdirir.
Əgər süzgəcin divarları katalizatorla örtülübsə süzgəc katalitik neytralizator kimi işləyir.
Katalizator olmadığı halda isə süzgəc termiki katalizator kimi işləyir. Yanacağın tərkibində kükürdün
olması süzgəcin regenerasiyasından ötrü işlənmiş qazların temperaturunun artırılmasını zəruri edir.
Temperaturun artma dərəcəsi katalitik örtüklü süzgəclərdə daimi regenerasiyalı süzgəclərə nisbətən
daha yüksək olur. Karbohidrogenlər üzrə bu süzgəclərin aktivliyi müvafiq olaraq 70 və 85 % təşkil
etdiyi halda, dəm qazı üzrə aktivlik hər iki tip süzgəclər üçün 9099 % hədlərində olur. Süzgəclərin
mühərriklərdə tətbiqi işlənmiş qazlara göstərilən təzyiqi nəzərəçarpacaq dərəcədə artırır. Özü də daimi
regenerasiyalı süzgəclərdə bu təzyiq daha yüksək olur. Nəticədə mühərrikin yanacaq qənaətliliyi 2 %-ə
qədər pisləşir.
Hal-hazırda bu süzgəclərin iki tipi məlumdur: 1) dolaqlı; 2) keramik-monolit. Digər süzgəc
tipləri bu iki prinsipial sxemlərdən törənmiş süzgəclərdir.
Burma dolaqlı süzgəc. Bu tip süzgəclər xaricindən daxilinə doğru işlənmiş qazlar keçən bir
neçə borucuqdan ibarətdir. Süzücü element rolunu perforasiya olunmuş polad borucuqlara bir neçə qat
dolanmış keramik sap (tel) oynayır. Dolama texnikası və keramik telin səthinin vəziyyəti süzgəcin
səmərəliliyinə təsir edə elementlərdir.
Monolit süzgəc. (şək.13.2) Belə süzgəc çıxışları növbə ilə qapadılmış çoxsaylı kanallardan
ibarət olur. Monolit süzgəclərin səmərəliliyi keramik divarların məsaməliliyindən və qalınlığından asılı
olur. Süzgəcin həcmi və onun işlənmiş qazlar axınına göstərdiyi müqavimət də məhz bu amillərlə
bağlıdır.
Süzgəclərdə kristobolit, toenstatit, kordierit, sapfirin, mullit, şpinel, korund kimi keramika
növlərindən istifadə olunur. Ən geniş yayılan keramika növü kordieritdir (2 MgO2Al2O35SiO2).
Onun fiziki-kimyəvi xarakteristikaları məqbul sayılır: istilikdən genişlənmə əmsalı 0-a yaxındır,
1400˚C-dən yüksək temperaturda da yumşalmır, mexaniki möhkəmliyi yuxarı temperaturlarda da
kifayət qədər yüksəkdir, 1200˚C-yə qədər qızdırdıqca axıcılıq həddi yüksəlir. Kordieritin məsaməli
91
struktura malik olması onun nəcib metallardan olan katalizatorlarla yüksək işbirliyini təmin edir.
Monolit süzgəclərin xarakteristikaları onların məsaməliliyi ilə müəyyən edilir. Məsamələrin xətti
ölçüləri 12 mkm-dən az olduqda süzgəc yüksək səmərəliliyə malik hesab olunur. Xətti ölçülər 1235
mkm olduqda süzgəc orta səmərəliliyə, 35 mkm-dən çox olduqda isə az səmərəliliyə malik hesab edilir.
1 2sm səthdəki məsamələrin sayı 60100 arasında olmalıdır.
Şək.12.14. Katalizatorlu bərk hissəciklər süzgəcinin iş prinsipi:
1-işlənmiş qazların neytralizatora girişi; 2-tıxaclar; 3-təmizlənmiş işlənmiş qazlar
axını; 4-üzərinə katalizator örtük çəkilmiş daşıyıcı (matritsa); 5-tutulub saxlanmış
bərk hissəciklər.
Süzgəclərin diametr və uzunluğu minik avtomobillərində 150x150 mm, yük avtomobillərində və
avtobuslarda 300x300 mm, dağ-mədən nəqliyyatında isə 380x380 mm olur.
Monolit süzgəclər özü də monolit və seqmentli olmaqla iki əsas tipə bölünürlər. Seqmentli
süzgəclər bir-biri ilə yapışdırıcı komponentlə birləşdirilmiş bir neçə seqmentdən ibarət olur. Monolit
süzgəcin möhkəmliyi seqmentli süzgəcin möhkəmliyindən yüksək olur.
Süzgəclərin effektivliyi həmçinin süzücü blokun hazırlanma üsulundan da asılılıdır. Məsaməli
materialdan hazırlanmış blok köpükləndirilmiş materialdan hazırlanmış bloka nisbətən daha üstün
hesab edilir. Çünki məsaməli materialdan hazırlanmış süzücü elementin işlənmiş qazlar axınına
müqaviməti nisbətən az olur və o daha kiçik ölçülü hissəciklərin tutulub saxlanmasını təmin edir.
Süzgəclərin bütün növləri və konstruksiyaları üçün ən böyük problem onların regenerasiyası,
yəni funksional xassələrinin bərpasıdır. Ən yaxşı süzgəclər 1012 saat ərzində səmərəli fəaliyyət
göstərə bilirlər. Bu avtomobilin təxminən 550 km-lik yürüşü deməkdir. Göstərilən müddətdən sonra
süzücü elementin məsamələrində yığılan bərk hissəciklər onun müqavimətinin buraxılabilən həddən
yüksək olmasına gətirib çıxarır.
Regenerasiya prosesi adətən dispers hissəciklərin süzgəcin özündə yandırılması yolu ilə aparılır.
Bunun üçün süzgəcin temperaturunu müəyyən həddə qədər yüksəltmək lazımdır. Bu məqsədlə süzgəc
ya elektrik qızdırıcısının köməyi ilə qızdırılır, ya da ayrıca fəaliyyət göstərən qızdırıcıdan çıxan qızmar
qaz axınını süzgəcdən keçirməklə onun temperaturu yüksəldilir. Regenerasiyanın baş verməsi üçün
süzgəcin temperaturu 800˚C-dən az olmamalıdır. Yalnız bu halda süzgəcdə yığılmış bərk hissəciklər
tamamilə yana bilirlər. Regenerasiya 3÷5 dəq davam edir. Ayrıca qızıdırıcıdan istifadə olunduqda
yanacaq sərfi 0.5 l olur. Regenerasiya zamanı süzgəcin hər bir tərəfinin eyni dərəcədə qızdırılması tələb
olunur. Bunu etmək isə heç də asan deyil. Belə ki, ayrıca qızıdırıcıdan çıxan qaynar qaz axını həmin
andan başlayaraq soyuduğundan süzgəcin hər yerini eyni dərəcədə qızdıra bilmir. Qurum özü də
süzgəcin hər yerində eyni miqdarda yığılmır. Bu, qurum çox yığıldığı yerdə onun yanmasından alınan
istiliyin həmin zonanı daha çox qızdırmasına səbəb olur. Nəticədə süzgəc bəzi zonalarda 1400˚C-yə
qədər və daha çox qızır, digər zonalarda isə temperatur heç 600˚C-yə qədər də çatmır. Qurumun
alışmasının aşağı həddi isə məhz 600˚C-dir. Qurumun zəmanətli yanmasını təmin etmək üçün süzgəcin
kanallarının səthinə nəcib metal və ya misdən katalızator örtüyü çəkilir. Nəticədə qurumun alışma
temperaturu 600˚C-dən 300˚C-yə qədər düşür.
Regenerasiya sisteminə daxil olan yanacaq qızdırıcısı süzücü blokdan əvvəl yerləşdirilir.
92
Qızdırıcısı dizel yanacağından, benzindən və digər yanacaqlardan istifadə oluna bilər. Regenerasiyanın
başlanma anı elektron idarəetmə bloku tərəfindən avtomatik olaraq müəyyən edilir. Nəzarət parametri
kimi işlənmiş qazlara göstərilən əks təzyiqin qiyməti götürülür. Nəqliyyat vasitələrində qoyulan bu cür
sistem regenerasiya prosesini sürücünün diqqətini yayındırmadan həyata keçirir.
Regenerasiya gedən zaman işlənmiş qazlar axınını süzkəcdən kənar marşruta yönəltmək üçün
baypas sistemlərindən də istifadə olunur. Bu halda işlənmiş qazlar axını ya digər süzgəcə, ya da birbaşa
səsboğucuya yönəldilir. Regenerasiya zamanı qurumun alışma temperaturunu 200÷300˚C-yə qədər
aşağı salmaq məqsədilə yanacağa ferrosen və sirkonium oksidi kimi mikroaşqarlar qatılır.
İşlənmiş qazların tərkibindəki bərk hissəciklərin miqdarının azaldılmasına xidmət edən
qurğulardan biri də burulğan tipli qurumayırıcılardır (şək.13.3). Onlardan keçən işlənmiş qazlar axını
daxildəki vintvari qurğuya daxil olmaqla burulğan hərəətinə cəlb olunurlar. Nəticədə, işlənmiş
qazlardakı bərk hissəciklər ətalət qüvvələrinin təsiri ilə periferik (ətraf) zonalara sıxılaraq saxlanclara
dolur. Qeyd etmək lazımdır ki, bu tip qurumayırıcıların səmərəliliyi o qədər də yüksək olmur. Belə ki,
onlar yalnız ölçüsü 2.5mkm-dən böyük olan nisbətən ağır hissəciklərə təsir göstərə bilirlər.
Qurumayırıcıların tətbiqi yalnız tüstülük dərəcəsi 30÷35 %-dən az olduqda iqtisadi cəhətdən
məqsədəuyğun sayıla bilər. Tüstülük səviyyəsi bundan yüksək olduqda qurumayırıcılar səmərəli
olmurlar.
Şək.12.15. Burulğan tipli qurumayırıcı:
1 və 6-elektrodlar; 2-işlənmiş qazların mühərrikdən daxil olması; 3 və 4-eninə və
uzununa burulğanyaradıcılar; 5 və 9-süzgəcin 1-ci və 2-ci pillələri; 7-elektroda
verilən gərginlik; 8-təmizlənmiş işlənmiş qazların çıxışı; 10-tutulub saxlanmış
bərk hissəciklərin xarıc edilməsi.
13-cü mühazirə
13. ĠSTĠSMAR ġƏRAĠTĠNDƏ MÜHƏRRĠKLƏRĠN ZƏRƏRLĠ TULLANTILARININ
ARTMASI SƏBƏBLƏRĠ VƏ ONLARIN ƏTRAF MÜHĠTƏ ZƏRƏRLĠ TƏSĠRLƏRĠNĠN
AZALDILMASI YOLLARI: Ġġ REJĠMLƏRĠ, MÜHƏRRĠKĠN TEXNĠKĠ VƏZĠYYƏTĠ.
13.1. ĠSTĠSMAR ġƏRAĠTĠNDƏ D.Y.M-NĠN ZƏRƏRLĠ TULLANTILARININ ARTMASININ SƏBƏBLƏRĠ.
Avtonəqliyyat vasitələrinin hərəkət intensivliyinin daim artması iri şəhərlərin və sənaye
mərkəzlərinin atmosferinin nəzərə çarpacaq dərəcədə çirklənməsinə səbəb olur. Atmosferin
çirklənməsinin azaldılması üçün əsas tədbirlər avtomobil nəqliyyatının iş prosesinin təkmilləşdirilməsi
və onun sənaye sisteminin yaradılmasıdır.
Birinci tədbirlər qrupu təşkilati xarakter daşıyaraq vahid avtonəqliyyat işi və ya sərnişin daşınması
93
ərzində atmosferə atılan zərərli maddələrin miqdarının azalmasını təmin edir. Buraya yol hərəkətinin
təşkili, avtonəqliyyat vasitələri tərkibinin hərəkət rejimləri, sürücülərin peşə ustalıqlarının, nəqliyyat
vasitələrinin yükgötürmədən istifadə əmsalının və fərdi avtomobillərdən istifadənin səmərəliliyinin
artırılması (daşınmada sərnişinlərin sayının artırılması, reyslərin sayının məhdudlaşdırılması), seleteb
zonalar sisteminin yaradılması kimi amillər aiddir.
İkinci tədbirlər qrupuna nəqliyyat vasitələrinin texniki vəziyyətinin yaxşılaşdırılması, texniki
qulluq (TQ) və cari təmir (CT) sisteminin təkmilləşdirilməsi, zərərli tullantıların azaldilması üçün
əlavə vasitələrdən istifadə olunması, avtomobil nəqliyyatının işlənmiş qazlarının zəhərliliyinə nəzarət
sisteminin yaradılması kimi amillər aiddir.
Təbiidir ki, istismar nəticəsində nəqliyyat vasitəsinin texniki vəziyyəti dəyişir və bununla vahid
yürüşə düşən zərərli tullantıların miqdarı da artır.
Karbüratorlu mühərriki olan orta yükgötürmə qabiliyyətli yük avtomobillərinin vahid nəqliyyat işi
(1tkm) ərzində atmosferə atdığı zərərli tullantıların miqdarı aşağıdakı kimidir: CO – 10.1 kmt
q
, CHx
– 1.1 kmt
q
, NOx – 1.6
kmt
q
. Belə avtomobillərin 40÷50 tkm işindən sonra CO tullantısı 30÷40 %,
CHx – 20÷30 %, NOx isə 15÷18 % artır.
Avtomobilin uzunmüddətli istismar prosesində işlənmiş qazların zəhərliliyinə təsir edən əsas
aqreqatların və sistemlərin nasazlığının payı aşağıdakı kmidir: mühərrik – 26 %, qida sistemi – 38 %,
alışdırma sistemi – 21 % və transmissiya – 15 %.
Zərərli maddələrin atmosferə atılmasında hərəkət tərkibinin texniki vəziyyətinin təsiri daha
böyükdür. Nasaz və tənzimlənməmiş avtomobillər ətraf mühiti daha çox çirkləndirir. Avtomobilin
texniki istismarının yüksək səviyyədə təşkili ətraf mühitin çirklənməsini nəzərə çarpacaq dərəcədə
azaldır. Ətraf mühitin təmizliyinin saxlanması, işlənmiş qazların tərkibində zərərli maddələrin
miqdarının və onların təyin olunması metodlarının qanunvericilik normalarının əsaslandırılmış
seçimindən də asılıdır.
Müasir dövrdə avtomobillərin sayının durmadan artması şəraitində atmosferin çirklənməsinin
azaldılmasının ən səmərəli yolları nəqliyyat proseslərinin təkmilləşdirilməsi və antitoksik qurğulardan
istifadə olunması, gələcəkdə isə yeni tipli energetik qurğuların və yanacaqların yaradılmasıdır.
DYM-nin zərərli tullantılarının azaldilması bir sıra mürəkkəb texniki və təşkilati-texnoloji
problemlərin həlli ilə bağlıdır:
- d.y.m-nin texniki istismarı sahəsində sənayeləşdirilmiş metodların və qabaqcıl texnoloji
proseslərin işlənib hazırlanması;
- d.y.m üçün az zəhərli və zəhərsiz yanacaqların işlənib hazırlanması və tətbiqi.
Daxili yanma mühərrıklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarının artmasına əsas səbəb istismar rejimlərində yanıcı qarışığın tərkibinin pozulması və onun alışmasının pisləşməsidir.
Yanıcı qarışığın tərkibinin pozulması mühərrikin və onun sistemlərinin nizamlama xarakteristikalarının sabitliyinin dəyişməsi ilə əlaqədardır. İşlənmiş qazların tərkibindəki CO
tullantılarının maksimal miqdarı 11. olduqda alınır, -nın qiyməti bundan az və ya çox olduqda isə azalır. NOx tullantılarının miqdarı alışdırmanın tezləşdirmə bucağının kiçilməsi ilə azalır və yanıcı
qarışığın daha zəngin qiymətlərində maksimal qiymət alır. Hava artıqlıq əmsalının 90.
qiymətində qığılcım verilməsinin tezləşdirmə bucağını 18÷20 gecikdirdikdə NOx tullantıları 35÷45 % azalır, lakin bununla bərabər yanacağın xüsusi sərfi 12 % artır. CHx tullantılarının miqdarı da alışdırmanın tezləşdirmə bucağının kiçilməsi ilə azalır.
D.y.m-nin işlənmiş qazlarının tərkibinə təsir göstərmək üçün silindrdə gedən proseslərin və yanacağın yanmasının optimallaşdırılması, habelə xaricetmə sistemində işlənmiş qazların tərkibinin dəyişdirilməsi üsullarının hər ikisindən eyni zamanda istifadə olunması nəzərdə tutulur.
İşlənmiş qazların tərkibində zərərli maddələrin azaldılması üçün ən perspektiv üsul yanma
94
prosesinin optimallaşdırılmasıdır. Çünki natamam yanma məhsullarının (CO, CHx) onların yaranma mərhələsində neytrallaşdırılması mürəkkəb və nisbətən baha başa gələn neytralizatorların tətbiqindən daha sərfəlidir.
D.y.m-nin iş prosesinin analizi göstərir ki, mühərrikin boş işləmə rejimində işlənmiş qazların tərkibindəki dəm qazının konsentrasiyası qərarlaşmış iş rejimindəkinə nisbətən 2.1 dəfə, məcburi boş işləmə rejimlərində isə 1.6÷1.9 dəfə artır.
Zəhərliliyə qarşı qurğulardan istifadə və karbüratorun kasıblaşmağa doğru nizamlanması vahid yürüşə düşən zərərli maddə tullantılarının miqdarını (q/km-lə) azaldır (o cümlədən: CO – 2.1, CHx – 1.5 və NOx – 2.6 dəfə).
Karbüratorlu mühərriki olan orta sinifli yük avtomobilinin zərərli tullantılarına yol hərəkəti
rejiminin təsiri cədvəl 13.1-də verilmişdir.
Cədvəl 13.1
Yol hərəkətinin rejimi Zərərli tullantılar, q/km
CO CHx NOx
Müəyyən məsafədə dayanmadan:
Müəyyən məsafədə dayanmalarla:
- nizamlama vasitələrinin olduğu halda (işıqfor):
- bir yolayrıcı olduqda:
- iki yolayrıcı olduqda:
18.2
19.6
21.5
24.2
1.37
1.5
1.55
1.62
1.09
1.07
1.06
1.05
Cədvəldən göründüyü kimi 1 km-lik məsafədə nizamlayıcı vasitənin olması işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli tullantıların miqdarını artırır.
Aparılan tədqiqatlar göstərir ki, müxtəlif istismar şəraitində avtomobil mühərrikinin işlənmiş qazları ilə atmosferə atılan zərərli maddələrin miqdarı hərəkət sürətindən asılıdır.
Avtomobilin şəhər şəraitində istismarı zamanı onun hərəkət sürəti aşağı olduğundan CO tullantılarının miqdarı avtomobilin sərbəst hərəkəti zamanı alınan CO tullantıları miqdarından 1.4÷2.6, CHx tullantılarının miqdarı isə 2.1÷2.4 dəfə artıq olur. Lakin sürət artdıqca bu fərq xeyli azalır.
Karbüratorlu mühərriki olan orta yükgötürmə qabiliyyətinə malik avtomobilin hərəkət sürətini
20saat
km-dan 60
saat
km-a qədər artırdıqda CO tullantılarının miqdarı 67 %, CHx tullantılarının miqdarı
isə 42 % azalır. Hərəkət sürəti 70 km/saat həddini keçdikdən sonra bu tullantıların miqdarı yenidən
artmağa başlayır. NOx tullantıları isə əksinə, hərəkət sürəti yüksəldikcə artır, 70 saat
km həddini
keçdikdən sonra isə azalmağa başlayır. Mühərrikin boş işləmə rejimində işləmə müddətinin artması zərərli tullantıların miqdarının 1.5÷2.0 dəfə artmasına səbəb olur. Eyni şəraitdə sürətli hərəkət magistrallarının sayının artırılması natamam yanma məhsulları olan CO və CHx tullantılarının
miqdarını azaldır, lakin atmosferə atılan NOx tullantılarının miqdarı 20÷30 % artır.
Avtomagistralların konstruktiv xüsusiyyətləri avtonəqliyyat vasitələrinin hərəkət rejiminə və deməli, zərərli tullantıların miqdarına da mühüm təsir göstərir. Magistralın hətta nisbətən kiçik —
30 %-lik meylliliyə malik eniş məntəqələrində hərəkət zamanı CO tullantıları 15÷20 %, CHx
tullantıları isə 10÷20% artır. Yük və sərnişin daşınmalarının qeyri-optimal təşkili nəticəsində vahid nəqliyyat işinə və ya sərnişin
daşınmasına düşən zərərli maddələrin xüsusi tullantıları xeyli artır. Orta sinifli minik avtomobilinin müxtəlif nəqliyyat işi həcmlərini yerinə yetirərkən zərərli tullantı miqdarlarının dəyişməsi cəvəl 13.2-də göstərilmişdir.
Cədvəldə verilənlərə görə zərərli tullantıların miqdarı və deməli enerji sərfi əsas etibarilə avtomobilin öz kütləsinin yerdəyişməsi ilə bağlıdır. Bir sərnişinin daşınması zamanı alınan zərərli tullantı miqdarını avtomobilin öz kütləsinin hərəkəti zamanı alınan zərərli tullantı miqdarı ilə müqayisə etdikdə CO-nun 24, CHx-in 40 və NOx-in 31 dəfə az olduğu məlum olur. Bu səbəbdən atmosferin çirklənməsinin qarşısının alınmasında avtomobillərin material tutumunun azaldılması mühüm əhəmiyyət kəsb edir. Hal-hazırda aparıcı avtomobil şirkətləri bu istiqamətdə intensiv fəaliyyət göstərərək müasir avtomobillərin konstruksiyalarında dəyişikliklər aparırlar. Bəzi şirkətlər isə
avtomobillərin kütləsini 20 %-ə qədər azaltmağa müvəffəq olmuşlar.
95
Cədvəl 13.2
Avtomobilin material və sərnişin tutumu Zərərli tullantılar, q/km
CO CHx NOx
Avtomobil, yalnız bir sürücü ilə Avtomobil, sürücü və bir sərnişinnlə Avtomobil, sürücü və 4 sərnişinlə Bir sərnişinə düşən zərərli tullantı miqdarı
30 31.5 35.4 1.35
2 2.05 2.2 0.05
2.5 2.58 2.82 0.08
13.2. DYM-LĠ NƏQLĠYYAT VASĠTƏSĠNĠN HƏRƏKƏT REJĠMLƏRĠ.
Nəqliyyat vasitəsinin mühərriki daim dəyişən sürət və yük rejimlərində işləməsi ilə fərqlənir və bu
rejimlərin hər birinə uyğun olaraq atmosferə müəyyən miqdarda zərərli tullantılar atılır. Bu halda
işlənmiş qazların tərkibində olan komponentlərin zəhərlilik dərəcəsi mühərrikin yaratdığı gücdən, onun
temperatur rejimindən, avtomobilin idarə olunmasından və digər amillərdən asılı olaraq geniş hədlərdə
dəyişir (cədvəl 13.3). Cədvəldən göründüyü kimi işlənmiş qazların tərkibindəki ən zəhərli
komponentlərdən olan azot oksidlərinin maksimal tullantıları avtonəqliyyat vasitəsinin yük altında
hərəkəti zamanı baş verir. Boş işləmə rejimində, habelə tormozlama rejimində azot oksidi emissiyası
çox az olur.
Avtonəqliyyat vasitələrinin hərəkət rejiminin iĢlənmiĢ qazlardakı zərərli maddələr emissiyasına təsiri
Cədvəl 5.3
Daxili yanma
mühərrikinin iş rejimi
Rejimlərin payı, %-lə
Zaman
üzrə
İşlənmiş
qazların
həcmi üzrə
Yanacaq
sərfi üzrə CO CHx NOx
Boş işləmə 39.5 10 15 1325 1518 -
Sürətlənmə 18.5 45 35 2932 2730 7586
Qərarlaşmış hərəkət 29.2 40 37 3243 1935 1323
Tormozlama 12.8 5 13 1013 2332 01,5 Avtomobillərin hərəkət rejiminin işlənmiş qazlardakı zərərli maddələr emissiyasına təsiri dedikdə hər
bir iş rejimi üçün onun mühərrikinin yanma məhsullarının tərkibindəki zərərli maddələrin minimal miqdarda olmasını təmin edən yanıcı qarışıq nəzərdə tutulur. Avtomobil nəqliyyatının texniki qulluğunda ən çətin problemlərdən biri avtonəqliyyat vasitələri mühərriklərinin ən əlverişli tərkibə malik yanıcı qarışıqla işləməsini təmin etməkdir. Bu müxtəlif üsullarla həyata keçirilir.
Avtonəqliyyat vasitələrinin hərəkət rejimlərinin öyrənilməsi göstərir ki, iri şəhərlərdə yük avtomobillərinin iş müddətinin 17 %-ni boş işləmə, 42 %-ni sürətlənmə, 16 %-ni sabit sürət və 25 %-ni yavaşıma rejimləri təşkil edir. İş müddətinin rejimlər üzrə belə paylanması işlənmiş qazların zərərliliyi nöqteyi-nəzərindən əlverişli sayıla bilməz.
Avtomobillərin sayının günbəgün artması şəhərlərin mərkəzi hissələrində hərəkət intensivliyini 6÷10% artırdığından atmosferə atılan zərərli maddələrin miqdarı da artır. Bu isə atmosferin çirklənməsinin azaldılması probleminin həllini xeyli mürəkkəbləşdirir.
İşlənmiş qazlarla atmosferə atılan zərərli maddə tullantılarının azaldılmasında avtomobilin idarə edilməsi üsulları ən vacib amillərdən biridir. Drossel qapağının vəziyyətinin və onun açılma intensivliyinin dəqiq seçilməsi, düzgün seçilmiş ötürmədə avtomobilin müntəzəm hərəkətinin təmin edilməsi, yol ayrıclarını və tunelləri keçmə şərtlərinə ciddi riayət olunması ətraf mühitin minimal çirklənməsinə şərait yaradır. Sürücü yüksək ötürmədə avtomobilin mümkün qədər sabit sürətlə hərəkət etməsinə nail olmalıdır. Hərəkətə başlamazdan qabaq mühərrikin işə salınması, avtomobilin qısa müddətli dayanmaları, sürətlənməsi və yavaşıması zamanı (xüsusilə ―pik‖ saatlarında) sürücünün səriştəsizliyi ucbatından mühərrikin optimal iş rejiminin pozulması avtomobilin ümumi iş balansı ərzində toksik rejimlərin sayını artırır. Avtomobilin bu cür hərəkət etməsi tez-tez tormozlama və sürətlənmə rejimlərinin dəyişməsi ilə müşayiət olunduğundan yavaşıma və sürətlənmələrin sayını 10÷20 % artırır. Bu da öz növbəsində vahid yol gedişinə düşən yanacaq sərfini və zərərli tullantıların miqdarını artırır. Bu səbəbdən zərərli tullantıların azaldılması məqsədi ilə nəqliyyat vasitələrinin ən
96
əlverişli hərəkət rejimlərinin işlənib hazırlanması zamanı birinci növbədə mühərrikin boş işləmə, avtomobilin sürətlənmə və yavaşıma rejimlərinin yaxşılaşdırılmasına diqqət yetirmək vacibdir.
Boş işləmə rejimi. DYM-nin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrdən xüsusilə CO, CHx və NOx-in miqdarına qoyulan məhdudiyyətlər tez-tez sərtləşdirilir. CO tullantılarının maksimal miqdarı isə məcburi alışdırmalı mühərriklərin boş işləmə rejimində alınır. Bu onunla izah olunur ki, boş işləmə rejimində drossel qapağı bağlı olur və mühərrik zəngin yanıcı qarışıqla işləyir. Boş işləmə quruluşunun tənzimlənməsinə həmişə həssaslıqla yanaşılır. Bu rejimdə zərərli tullantıların miqdarının azaldılması üçün ən səmərəli vasitə yanıcı qarışığın kasıblaşdırılmasıdır. Çox kasıblaşdırıldıqda isə
( 1 ) yanıcı qarışığın alışdırılmasının çətinləşməsi nəticəsində mühərrik qeyri-sabit işləyir, işlənmiş qazların tərkibindəki CHx-in miqdarı və mühərrikin titrəmələri artır. Bu səbəbdən boş işləmə sisteminin yanıcı qarışığın kasıblaşdırılmasına nizamlanması arzuolunmazdır.
Boş işləmədə yanıcı qarışığın zənginləşdirilməsi mühərrikin sabit işləməsi, əsasən də mühərrikin qızdırılması və avtomobilin yerindən tərpənməsini təmin etmək üçün lazımdır.
Karbüratorlu mühərrikin karbüratorunun boş işləmə sistemi özünün qeyri-sabitliyi ilə fərqlənir. Onun ilkin parametrləri avtomobilin 8000÷9000 km yürüşündən sonra dəyişir. Nizamlanmanın düzgün olmadığı hallarda CO və CHx tullantılarının miqdarı xeyli artır. Beləliklə, boş işləmə rejimində işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarının azaldılması əsas etibarilə boş işləmə sisteminin işinin təşkili və nizamlanması problemlərindən asılıdır.
Son zamanlar məcburi alışdırmalı mühərriklərdə sorma borusuna və ya silindrə yanacaq
püskürülməsinin tətbiqi nəticəsində boş işləmə sisteminin xarakteristikası nisbətən
yaxşılaşdırıldığından və onun xeyli müddət dəyişməz qalması təmin edildiyindən işlənmiş qazların
tərkibindəki CO və CHx tullantılarının miqdarının müəyyən qədər azaldılması mümkün olmuşdur.
Sürətlənmə rejimi. Mühərrik boş işləmə rejimindən yük rejiminə keçərkən yanıcı qarışıq nisbətən
kasıblaşır. Bu halda karbüratorlu mühərriklərdə işlənmiş qazların zəhərliliyi sürətləndirici nasosun
xarakteristikasından asılı olur. ―Pik‖ saatlarında sürətlənmə rejiminin payı ümumi zaman balansında
əlavə olaraq 10÷20 % artır. Sürətləndirici nasosun yanacaq verişinin azaldılması nəticəsində (25 %)
sürətlənmə zamanı işlənmiş qazların tərkibində olan CO tullantıları 2.5, CHx tullantıları isə 2.7 dəfə
azalır, eyni zamanda mühərrikin yanacaq qənaətliliyi təxminən 1 % artır. Yanacaq verişinin bundan
sonra da azaldılması zərərli tullantıların miqdarının artmasına səbəb olur və eyni zamanda avtomobilin
dinamiki keyfiyyətləri pisləşir. İşlənmiş qazların tərkibində olan zərərli maddələrin miqdarına qoyulan sərt federal tələbatlara
cavab vermək xatirinə ABŞ-ın mühərrikqayırma şirkətləri yanıcı qarışığın tərkibini, qığılcımın verilməsinin tezləşdirmə bucağını və yanma kamerinin formasını (bu avtomobilin texniki-iqtisadı və dinamiki göstəricilərini aşağı salsa da) qeyri-optimal seçirdilər. Avtomobil nəqliyyatında yanacaq-energetik resurslarına qənaət olunması və işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin azaldılması problemlərinin həlli üçün daha mütərəqqi yollar (məcburi alışdırmalı mühərriklərdə benzin püskürmə sistemlərinin, dizellərdə ―Common Rail — ümumi magistral‖ yanacaq sisteminin, müxtəlif tipli neytrallaşdırma və qurum təmizləyici sistemlərin, alternativ energetik-güc qurğularının tətbiqi və s.) axtarılıb tapılır və həyata keçirilir.
Qərarlaşmış rejimlər. İstismar şəraitində avtomobilin mühərriki işləmə müddətinin 80 %-ni aralıq yük rejimlərində, yəni işlənmiş qazların tərkibindəki zərərli maddələrin miqdarının nisbətən az olduğu rejimlərdə işləyir. Mühərrikin qərarlaşmış iş rejimindəki işləmə müddəti o qədər də çox olmasa da (16÷18%), bu rejimlərdəki işlənmiş qazların həcmi 48 % təşkil edir. Atmosferə atılan CO və CHx
tullantılarının miqdarı isə müvafiq olaraq 26 və 19 km
q təşkil edir.
Avtomobil şəhərlərarası magistrallarda şəhərin mərkəzindəkinə nisbətən daha böyük sürətlə hərəkət edir. Şəhərdaxili magistrallarda avtomobil maksimal yük rejimində nisbətən az (2÷6 %) işləyir. Müasir dövrdəki avtomobilləşdirmə şəraiti mühərrikin əsas istismar xarakteristikalarının optimallaşdırılmasını tələb edir.
Karbüratorlu mühərriklərdə qərarlaşmış rejimdə karbürator yanıcı qarışığın tərkibinə görə elə tənzimlənir ki, ətraf mühitə atılan zərərli maddələrin konsentrasiyası minimal səviyyədə olsun. Yanıcı
qarışığın tərkibi stexiometrik olduqda ( 1 ) sərf olunan yanacağın kütləsinə görə atmosferə 0.3 % CO və 0.2÷0.3 % müxtəlif karbohidrogenlər atılır. Mühərrikin istismar rejimlərinin spesifikliyini və müxtəlifliyini nəzərə alaraq karbüratoru elə tərkibə nizamlamaq lazımdır ki, o güc və qənaətliliyə görə
( 151950 .. ) tənzimatı təmin etsin. Hava artıqlıq əmsalının qiyməti artdıqca, işlənmiş qazların
97
tərkibində olan natamam yanma məhsullarının miqdarı azalır. Həddindən artıq kasıblaşdırılmış tərkibdə isə mühərrikin işi dəyanətli olmur, güc isə azalır.
Əsas istismar rejimlərində zərərli maddələrin atmosferə atılan konsentrasiyasının minimal qiyməti əsasən ekonomayzer quruluşunun etibarlı və düzgün işləməsindən asılıdır. Ekonomayzerin vaxtından qabaq işə düşməsi aşağı və orta yük rejimlərində yanıcı qarışığın tərkibini zənginləşdirir. Halbuki, bu rejimlərdə zənginləşdirmə arzuolunmazdır. Ekonomayzer klapanının gec açılması da arzu olunan hal deyil. Belə ki, bu avtomobilin eyni sürətlə hərəkəti zamanı drossel qapağının açılma bucağının artırılmasını tələb edir.
Yavaşıma rejimi. İşlənmiş qazların zərərliliyi baxımından yavaşıma rejimi ən xoşagəlməz
rejimdir. Normal istismar şəraitində yük avtomobillərinin yavaşıma intensivliyi 0.6÷1.8 2sm təşkil
edir.
Minik avtomobilinin şəhərin mərkəzində 1 km məsafəni keçməsi ərzində orta hesabla 3.1 tormozlama və ya hər dəqiqəyə 1.1 tormozlama düşür.
Mühərrikin yük rejimindən məcburi boş işləmə rejiminə keçdikdə sorma borusunda yanacaq təbəqəsinin intensiv buxarlanması və boş işləmə sistemindən yanacaq verişi baş verir. Bu rejim üçün işlənmiş qazların tərkibində natamam yanma məhsullarının artması xarakterikdir. Bu, drossel qapağının kəskin bağlanması üzündən yanıcı qarışığın zənginləşməsi və qalıq qazların nisbi miqdarının artması nəticəsində baş verir.
Avtomobillərin zərərli tullantılarının azaldılması məqsədilə yol şəraitinin imkan verdiyi halda onun mühərrikinin məcburi boş işləmə rejimindən qaçmaq lazımdır. Müasir karbüratorlu mühərriklərdə bu məqsədlə elektron idarəsi olan məcburi boş işləmə ekonomayzerindən istifadə olunur. Belə ekonomayzer məcburi boş işləmə rejimində mühərrikə yanacaq verilişini kəsir. Bu da öz növbəsində istismar yanacaq sərfinin 2÷3 %, zərərli maddə tullantıları miqdarının isə 15÷30 % azalmasını təmin edir. Yanacaq verilişinin kəsilməsi isə elektromaqnit klapanının köməyi ilə həyata keçirilir.
Qeyd etmək lazımdır ki, avtomobil tam yük rejimində maksimal sürətlə hərəkət etdikdə atmosferə atılan zərərli maddə tullantılarının miqdarı məcburi boş işləmə rejimindəkindən çox olur. Buna səbəb yanma məhsullarının miqdarının 6÷10 dəfə artmasıdır.
Meteoroloji şərait də avtomobilin atmosferə atdığı zərərli maddələrin miqdarına təsir göstərir. Havanın nəmliyinin 40 %-dən 90 %-ə yüksəlməsi ( constt şəraitində) işlənmiş qazların tərkibindəki
zərərli maddələrin miqdarını 35÷40 % artırır. Havanın temperaturunun 25C-dən 15C-yə enməsi işlənmiş qazların tərkibindəki CO-nun miqdarını 40 %-ə qədər artırır.
Karbüratorlu mühərriklərə malik avtomobillərin yuxarıda sadalanan iş rejimlərindəki mənfi
cəhətləri benzin püskürmə sisteminin və onun elektron idarə edilməsinin tətbiqi yolu ilə aradan
qaldırmaq mümkün olmuşdur.
Dizel mühərrikləri benzin mühərriklərinə nisbətən daha kasıb yanıcı qarışıqla işlədiyindən dizel
mühərrikli avtomobillər yuxarıda göstərilən çatışmayan cəhətlərin çoxuna malik deyil. Lakin dizel
mühərriklərində yükün artması ilə ( constn ) yanacaq sərfi də artır, hava sərfi isə dəyişməz
qaldığından, yəni azaldığından işlənmiş qazların tərkibindəki CHx-in miqdarı kəskin artır.
13.3. MÜHƏRRIKIN TEXNIKI VƏZIYYƏTININ IġLƏNMIġ QAZLARIN
ZƏHƏRLILIYINƏ TƏSIRI.
Avtomobil mühərrikinin texniki vəziyyətinin işlənmiş qazlarla atmosferə atılan zərərli maddə
miqdarlarına təsiri yanıcı qarışığın tərkibinin və normal alışdırmanın pozulması kimi səbəbdən baş verə
bilər.
Uzunmüddətli istismar nəticəsində mühərrikin və onun sistemlərinin nizamlanması pozulur və
bununla da işlənmiş qazların tərkibindəki CO və CHx-in konsentrasiyası artır. İstismar prosesində
karbüratorun texniki vəziyyətinin dəyişməsi, havatəmizləyicinin hidravlik müqavimətinin artması,
yanma kamerinin səthinin qurumla örtülməsi və qazpaylama mexanizmindəki istilik araboşluqlarının
dəyişməsi işlənmiş qazlarla atmosferə atılan zərərli maddələrin miqdarını mütəmadi olaraq artırır
(şək.13.1).
İşlənmiş qazların tərkibindəki karbohidrogenlərin konsentrasiyasının artması birinci növbədə
klapanların öz yəhərlərində kip oturmamasını və klapan mexanizmindəki istilik araboşluqlarının
98
pozulmasını göstərir. Xaricetmə klapanının kip oturmaması nəticəsində sıxma prosesi zamanı
yanmamış yanıcı qarışığın müəyyən hissəsi xaricetmə traktına keçir. Silindr-porşen araboşluğunun
böyüməsi nəticəsində işlənmiş qazların müəyyən hissəsi karterə keçərək oradakı yağın keyfiyyətini
aşağı salır və açıq ventilyasiya sistemi olan mühərriklərdə atmosferə atılaraq ətraf mühiti CHx ilə
çirkləndirir.
Beləliklə, avtomobilin uzunmüddətli istismarı nəticəsində yanma məhsullarının tərkibindəki zərərli
maddələrin miqdarının artmasına səbəb aşağıdakılardır: karbüratorun texniki vəziyyətinin və
nizamlanan parametrlərinin dəyişməsi, alışdırma sisteminin nizamlama parametrlərinin dəyişməsi,
mühərrikin silindr-porşen qrupunun yeyilməsi, hava süzgəcinin texniki vəziyyətinin dəyişməsi,
qazpaylama mexanizmində kipliyin və istilik araboşluqlarının pozulması.
Şək.13.1. İstismar müddətinin zəhərli tullantıların miqdarına təsiri: a, b, c, d-mövsümi qulluq; 1-CHx (nəzarət olmadıqda); 2-CHx (nəzarət olduqda); 3-CO (nəzarət olmadıqda); 4-CO (nəzarət olduqda).
Karbüratorda baş verən nasazlıqlar yanıcı qarışığı ya zənginləşdirir, ya da həddindən artıq
kasıblaşdırır. Karbüratorun ən qeyri-sabit işləyən elementləri boş işləmə sistemi və zənginləşdirici
quruluşlardır (sürətləndirici nasos, ekonomayzer və ekonostat).
Boş işləmə sistemi avtomobilin 8000 km yürüşündən sonra öz ilkin nizamlanmış parametrlərini
kəskin olaraq dəyişir. Boş işləmə sisteminin düzgün nizamlanmaması nəticəsində bu rejimdə vahid
yola düşən CO və CHx tullantılarının miqdarı uyğun olaraq 35÷40 və 30÷35 % artır. Məcburi boş
işləmədə yanıcı qarışığın həddən artıq kasıblaşması çox az hallarda olur və 8÷10 % təşkil edir. Belə
nasazlıq baş verdikdə CHx və NOx tullantılarının miqdarı uyğun olaraq 14 və 10 % artır.
Ekonomayzer klapanının kipliyinin pozulması karbüratorun ən geniş yayılmış nasazlıqlarındandır. Bunun nəticəsində aşağı və orta yük rejimlərində CO tullatıları 1.5÷2.0 dəfə artır. Real istismar
şəraitində isə bu nasazlıq 1 km yola düşən CO tullantılarının miqdarını 40÷55 %, CHx tullantılarının
miqdarını isə 60÷70 % artırır. Bu halda NOx tullantıları 7÷8 % azalır. Klapanın hətta 1 mm qabaqlama ilə işə düşməsi aşağı və orta yük rejimlərində yanıcı qarışığı xeyli zənginləşdirir. Halbuki, bu rejimlərdə zənginləşmə arzuolunmazdır və bunun nəticəsində CO və CHx tullantılarının miqdarı
uyğun olaraq 35÷60 % və 40÷48% artır. Ekonomayzer klapanının gecikmə ilə işə düşməsi isə CHx tullantıları miqdarının bir qədər artmasına, CO tullantılarının isə azalmasına səbəb olur.
Sürətləndirici nasosun yanacaq verilişi optimal qiymətdən 2÷3 dəfə artıq olduqda CO və CHx tullantılarının miqdarı uyğun olaraq 1.4÷1.6 və 1.5÷2.0 dəfə artır.
İstismar müşahidələrinin nəticələrinə görə tədqiq olunan ətalətli-yağlı havatəmizləyicilərin 65÷72
%–i yağın mühərrikə sorulmasına görə texniki şərtlərə görə uyğun gəlmir. Bu tədqiqatlar həmçinin
göstərmişdir ki, 40000÷50000 km yürüşdən sonra belə havatəmizləyicilərin hidravlik müqaviməti
texniki şərtlərdə nəzərdə tutulandan 45÷55 % artıq olur. Havatəmizləyicinin hidravlik müqavimətinin
iki dəfə artması nəticəsində 40 saat
km sürətlə hərəkət edən orta yükgötürmə qabiliyyəti olan avtomobil
tərəfindən 1 km yürüş ərzində atmosferə atılan CO tullantısı 10÷12 q, karbohidrogen tullantıları isə
1.0÷1.6 q artır. Yağın mühərrikə sorulması nəticəsində kanserogen maddə tullantılarının miqdarı əksər hallarda 10 dəfədən çox artır.
Mühərrikin istismar göstəricilərinə ən böyük təsir göstərən amillərdən biri də alışdırmanın
99
tezləşdirmə bucağının qiymətidir. Alışdırma sistemi elementlərinin ayrı-ayrılıqda yoxlanılması və nizamlanması texniki şərtlərə uyğun aparıldıqda belə qığılcım verilişinin səpələnmə sahəsi 12˚ və daha çox təşkil edir.
Alışdırmanın tezləşdirmə bucağının artması yanacaq qənaətliliyini 5÷10 % yaxşılaşdırmaqla
bərabər işlənmiş qazların tərkibindəki CHx və NOx tullantılarının miqdarını uyğun olaraq 15÷20 % və
12÷16 % artırır. Bu halda CO və CO2 konsentrasiyaları dəyişməz qalır, çünki onların konsentrasiyası yalnız yanıcı qarışığın tərkibindən asılıdır.
Alışdırmanın tezləşdirmə bucağının azalması işlənmiş qazların tərkibində NOx və CHx
konsentrasiyalarını uyğun olaraq 25÷32 % və 20÷30 % aşağı salır. İşlənmiş qazların tərkibindəki CHx konsentrasiyasının aşağı olması işlənmiş qazların temperaturunun yüksəlməsi nəticəsində onların xaricetmə sistemində intensiv yanıb qurtarmasının davam etməsi ilə izah olunur.
Qırıcı-paylayıcının kontaktları arasında araboşluğunun qiymətinin optimaldan fərqlənməsi də alışdırmanın tezləşdirmə bucağına nəzərə çarpacaq dərəcədə təsir göstərir. Texniki şərtlərə görə bu
araboşluğunun buraxıla bilən qiyməti 0,1 mm-dir. Bu qiymətdə qığılcımın səpələnmə sahəsi 6 təşkil edir. Praktiki olaraq bu sahə daha böyük hədlərdə dəyişir. Kontaktlar arasında araboşluğunun
dəyişməsi istismar şəraitində CHx tullantılarının 30 %-ə qədər artmasına səbəb ola bilər. Alışdırma şamlarının işinin pozulması da alışdırma sisteminin geniş yayılmış nasazlıqlarındandır.
Şamın elektrodları arasında araboşluğunun böyüməsi CHx tullantılarının konsentrasiyasının 24 %-ə qədər artmasına səbəb olur.
Araboşluğunun azalması şamın ömrünü azaldır və CHx tullantılarının konsentrasiyasını 40 %-ə qədər artırır.
Təcrübələr göstərir ki, 8 silindrli mühərrikin şamlarından birinin işləməməsi və ya iki şamın qeyri-müntəzəm işləməsi zamanı CHx tullantılarının konsentrasiyasını 1.8÷2.6 dəfə artırır. Kontaktsız alışdırma sistemindən və elektron alışdırma sistemlərindən istifadə olunduqda bu çatışmazlıqlar qismən aradan qaldırılır.
Xaricetmə klapanının kipliyinin pozulması, yəhər və klapanların kipləşdirici səthlərində zədə və yanıqların olması nəticəsində işlənmiş qazların tərkibindəki CHx tullantılarının konsentrasiyası artır.
Mil və çiyinlik arasındakı araboşluğunun 0.1 mm artması qazpaylama fazasının dəyişməsinə səbəb olur və nəticədə mühərrikin doldurma əmsalı azalır, qalıq qazlar əmsalı isə artır. Bu səbəbdən işlənmiş qazların tərkibindəki CHx tullantılarının konsentrasiyası 50÷60 % artır.
Məcburi alışdırmalı mühərriki olan nəqliyyat vasitəsindən fərqli olaraq eyni saatlıq yanacaq sərfinə malik dizel mühərrikli nəqliyyat vasitəsinin işlənmiş qazlarındakı zərərli maddələrin konsentrasiyası
daha azdır (karbohidrogenlərin miqdarı 810 dəfə, dəm qazı 35, azot oksidləri 1.52 dəfə azdır, qurğuşun oksidləri isə heç yoxdur). İstismar şəraitində üstəlik üfürməli dizellər və qazodizellər xüsusilə yüksək ekoloji göstəriciləri ilə seçilirlər.
Dizel mühərrikli nəqliyyatın əsas problemi kükürdlü birləşmələr və qurum tullantılarıdır. Kükürd birləşmələri tullantıları probleminin həlli üçün tərkibində kükürdün miqdarı mümkün qədər az olan yanacaqlar istehsal olunmalıdır. Lakin istismar şəraitində yanacağın saxlanması və nəql edilməsi qaydalarının pozulması da əhəmiyyətli rol oynayır. Qaydaların pozulması nəticəsində yanacağa suyun və mexaniki qarışıqların düşməsi, müxtəlif yanacaq növlərinin bir-birinə qarışması baş verir.
Dizel mühərrikinin texniki vəziyyətini və yanacaqvermə sisteminin düzgün nizamlanmasını xarakterizə edən əsas göstəricisi isə işlənmiş qazların tüstülüyüdür.
- işlənmiş qazların qara rəngli olması yanacağın natamam yanmasını göstərir. Buna səbəb isə ya mühərrikin silindrinə daxil olan havanın kifayət etməməsi, ya da yanma kamerinə artıq yanacağın verilməsidir;
- işlənmiş qazların göy rəngli olması yanma kamerinə həddən artıq sürtgü yağının daxil olmasından xəbər verir. Bunun səbəbi silindr-porşen qrupu hissələrindəki yeyilmənin səviyyəsinin yüksək olmasıdır;
- işlənmiş qazların ağ rəngli olması ya yanmanın temperaturunun aşağı olmasına, ya da yanacağın püskürülməsinin tezləşdirmə bucağının qiymətinin böyüməsinə işarədir. Yanma temperaturunun aşağı olması halına mühərrikin qızdırılma periodunda, xüsusilə də ilin soyuq vaxtlarında rast gəlinir.
Əksər avtonəqliyyat müəssisələrindəki dizel mühərrikli avtomobil nəqliyyatının tüstülülüyünün artma səbəbləri əsasən eynidir:
- yanacaqvermə aparaturunun nizamlanması üçün nəzərdə tutulan avadanlığın vəziyyətinin müasir tələblərə cavab verməməsi;
100
- dizelin, xüsusilə də onun yanacaqvermə aparaturunun nizamlanması ilə məşğul olan mütəxəssislərin səviyyəsinin yüksək olmaması;
- dizelin gücünün artırılması məqsədilə yüksək təzyiqli yanacaq nasoslarının nizamlanmasının qəsdən pozulması;
- ehtiyat hissələrinin çatışmaması; - əsaslı təmirə belə yaramayan mühərriklərin istismarına yol verilməsi; - DYM-nin ekoloji xarakteristikalarının lazımı səviyyədə saxlanılması və ya yaxşılaşdırılması
üçün görülməsi vacib olan işlərin aparılmasında iqtisadi marağın olmaması. Dizel mühərriklərinin işlənmiş qazlarının tərkibindəki zərərli maddələrin konsentrasiyasının
artmasına əsas səbəb aşağıdakı nasazlıqlardır: forsunka (injektor) tozlandırıcılarının soplo deşiklərinin çirklənməsi; forsunka iynəsinin və ya klapanının yeyilməsi; presizion cütlərin yeyilməsi; yanacaqvermə aparaturunun kipliyinin və tənzimatının pozulması.
Məlumdur ki, yanacağın gecikmə ilə püskürülməsi dizelin indikator göstəricilərini pisləşdirir.
Yanacağın püskürülməsinin tezləşdirmə bucağının ( p ) kiçilməsi siklin maksimal temperaturunun
aşağı düşməsinə səbəb olduğundan işlənmiş qazların tərkibindəki NOx tullantılarının konsentrasiyasını xeyli azaldır. CO tullantılarının konsentrasiyası isə yanacağın püskürülməsinin tezləşdirmə bucağından
asılı deyil və cəmi 0.06 % təşkil edir. p -nin kiçildilməsi nəticəsində CHx tullantılarının miqdarı da
azalır, işlənmiş qazların tüstülülüyü isə artır.
Əlbəttə, dizel mühərrikinin işlənmiş qazlarının tüstülülüyünün artmasının səbəbləri sadalananlardan xeyli çoxdur. Özü də tüstülülüyün buraxılabilən hədlərdən böyük olduğu rejimləri nəzərə almaq vacibdir. Məsələn, dizelin işlənmiş qazlarının tüstülülüyünün səviyyəsinin sərbəst sürətlənmə rejimində yüksəlməsinə səbəb havatəmizləyicinin müqavimətinin artması, tozlandırıcının ucluq (soplo) deşiklərinin qismən kokslaşması, klapan mexanizmində istilik araboşluğunun böyüməsi ola bilər.
Boş işləmə rejiminin maksimal dövrlər sayında tüstülülüyün artmasına silindrlər arasında sikllik yanacaq verilişinin qeyri-bərabərliyi, yanacağın injektor tərəfindən püskürülməsinin başlanğıc təzyiqinin azalması, silindr-porşen qrupu hissələrinin yeyilməsi üzündən yanma kamerinə yağın sızması, porşen üzüklərinin yeyilməsi, sorma və xaric klapanları çubuqlarının və yönəldicilərinin yeyilməsi, havatəmizləyicidə yağın səviyyəsinin normadan artıq olması səbəb ola bilər.
Yuxarıda göstərilmiş hər iki rejimlərdə işlənmiş qazların tüstülülüyünün artmasına səbəb yanacağın püskürülməsinin tezləşdirmə bucağının kiçilməsi, bu bucağın dəyişdirilməsini təmin edən avtomat muftanın düzgün işləməməsi, dirsəkli valın nominal dövrlər sayının artması, klapan mexanizmində istilik araboşluğunun azalması, porşen üzükləri səthinin qurumla örtülməsi, silindrlər bloku ilə silindrlər başlığı arasındakı kipliyin pozulması nəticəsində silindrdə sıxma təzyiqinin aşağı düşməsi və s. nasazlıqlar ola bilər.
Deyilənləri nəzərə alaraq həm məcburi alışdırmalı, həm də dizel mühərrikli nəqliyyat vasitələrinin istismarında ətraf mühitə atılan zərərli maddələrin konsentrasiyasını azaltmaq üçün göstərilən məsələlərə çox ciddi yanaşmaq vacibdir.
13.4. MÜHƏRRĠKĠN TEMPERATUR REJĠMĠNĠN, TEXNĠKĠI QULLUQ VƏ TƏMĠRĠ
KEYFĠYYƏTĠNĠN ZƏRƏRLĠ TULLANTILARIN ƏTRAF MÜHĠTƏ ZĠYANLI TƏSĠRĠNĠN
AZALDILMASINDA ROLU.
Daxili yanma mühərrikinin soyutma sistemindəki soyuducu mayenin temperaturunun aşağı
olması ilk növbədə işlənmiş qazların tərkibindəki CHx tullantılarının konsentrasiyasını artırır. Bu qismən onunla izah olunur ki, işçi qarışıq yanma kamerinin nisbətən soyuq olan sərhəd zonasında soyuyur. Alov cəbhəsi yanma kamerinin bu zonasına çatdıqda oksidləşmə reaksiyasının sönməsi baş verir. İşçi qarışığın oksidləşə bilməyən hissəsi işlənmiş qazlarla CHx şəklində atmosferə atılır. Belə hallarda CHx tullantılarının miqdarını azaltmaq məqsədi ilə alışdırmanı gecikdirmək lazımdır. Bu həm də NOx tullantılarının miqdarını azaltmağa imkan verir.
Təcrübələr göstərmişdir ki, orta sinifli avtomobilin mühərrikinin soyutma sistemindəki soyuducu
mayenin temperaturunu 40C-dən 80C-yə qədər yüksəltdikdə CHx tullantılarının miqdarı 40÷42 % azalır, NOx tullantılarının miqdarı isə 48 % artır.
101
Deməli, CHx tullantılarının azaldılması avtomobil mühərrikinin istismarının düzgün təşkili nəticəsində mümkündür. Vacib məsələlərdən biri də mühərrikin tez qızmasını təmin edə bilən və səmərəli işləyən termostatın olmasıdır. Soyutma sistemində aşağı temperaturlarda donan və istilik tutumu suya nisbətən 20÷35 % az olan antifrizlərdən istifadə etməklə mühərrikin işəsalma və qızdırılma rejimlərindəki işini yaxşılaşdırmaq olar.
Mühərrikin bəzi hissələrinin (porşenin, xaricetmə klapanının və s.) temperatur rejiminin yüksək olması natamam yanma məhsullarının (CO, CHx) mühərrikin xaricetmə sistemində oksidləşməsinə imkan verir.
13.5. DAXILI YANMA MÜHƏRRIKININ TEXNIKI QULLUĞUNUN (TQ) VƏ CARI TƏMIRININ (CT) KEYFIYYƏTI.
İstismar şəraitində işləmə müddətindən asılı olaraq daxili yanma mühərrikinin karbüratorunun əsas
nizamlama parametrlərinin və sistemlərinin texniki vəziyyətinin qanunauyğun dəyişmələri baş verir. Bu, sürət və yük rejimlərinin geniş diapazonunda zərərli tullantıların miqdarına və yanacağın sabit dozalandırılmasına təsir göstərir. Mühərrikin real istismar şəraiti üçün xarakterik olan aralıq yük rejimlərində işi zamanı karbüratorun dozalandırıcı sistemləri drossel qapağının natamam açıq vəziyyətində vahid yola və ya sərnişin daşımasına düşən yanacaq sərfinin və zəhərli tullantıların miqdarının mümkün qədər az olmasını təmin etməlidir.
DYM-nin uzunmüddətli istismarı işlənmiş qazların tərkibində natamam yanma məhsullarının (CO, CHx) miqdarını artırır. İri şəhərlərin avtomobil nəqliyyatı müəssisələrində (ANM) periodik olaraq CO
üzrə nəzarətdən keçən avtomobillərin sayı cəmi 20 %, seçim metodu ilə bundan bir qədər çox — 30 %-ə yaxın təşkil edir. Mühərriki və onun sistemləri nasaz və ya nizamlanmamış olan avtomobillərin atmosferə atdığı CO və CHx tullantılarının orta miqdarı saz avtomobillərinkindən 2÷3 dəfə çox olur.
ANM-də işlənmiş qazların zəhərliliyinə məhdudiyyət onların tərkibindəki CO-nun miqdarına görə qoyulur. CO-nun maksimal miqdarı mühərrikin boş işləmə və sürətlənmə rejimlərində alınır. Boş işləmədə dəm qazının artmasına karbürator sistemlərinin tənzimatının pozulması, boş işləmə sisteminin çıxış kanallarının qatranla örtülməsi, üzgəc kamerində yanacaq səviyyəsinin artması, alışdırma sisteminin nizamdan düşməsi və onun hissələrinin yeyilməsi kimi faktorlar səbəb ola bilər.
İstismar ərzində aparılan müşahidə nəticələrinin analizi göstərir ki, istismar müddəti orta hesabla 7
il olan avtomobillərin 15÷20 %-nin CO tullantılarının miqdarı buraxılabilən həddə olur. Buna görə işlənmiş qazların zəhərliliyini azaltmaq üçün əsas şərtlər mühərrikin qida və alışdırma sistemlərinin periodik və düzgün olaraq nizamlanması ilə onların texniki vəziyyətini lazımi səviyyədə saxlamaqdır.
Statistik məlumatlara görə TQ və CT-nin alətlər metodu ilə apardıqda CO və CHx tullantılarının
miqdarı mühərrikin boş işləmə rejimində uyğun olaraq 20 və 22 % azalır, mühərrikin yük rejimlərində
yoxlamaların aparılması isə bu azalmaları müvafiq olaraq 43 və 49 %-ə çatdırır. Bununla eyni
zamanda yanacaq sərfi də 5÷6 % azalır. Deyilənləri nəzərə alaraq demək olar ki, ətraf mühitin DYM tərəfindən çirklənməsinin qarşısını
almaq üçün onların texniki vəziyyəti saz, qida və alışdırma sistemlərinin düzgün nizamlanmış olması vacibdir. Bunun üçün müasir tələblərə cavab verən TQ və CT məntəqələrinin yaradılması vacibdir. Bu məntəqələrin çevik və keyfiyyətli fəaliyyət göstərməsi onlar üçün düzgün texnoloji proseslərin seçilməsindən, onların müasir cihaz və avadanlıqlarla təchiz olunmasından, diaqnostikadan geniş yararlanmadan və ən əsası, bu sahədə yüksək səriştəsi olan mütəxəssislərin işləməsindən asılıdır.
TQ və CT məntəqələri həm ANM-nin nəzdində, həm də müstəqil olaraq yaradıla bilər. Avtomobillərin texniki vəziyyətinə nəzarət isə periodik olaraq aparılmalıdır.
Fərdi avtomobillərə nəzarətin il ərzində ən azı 2 dəfə məcburi aparılması daha məqsədəuyğun sayılır.
Məlum olduğu kimi hal-hazırda avtonəqliyyət vasitələrinin zərərli maddə tullantılarının miqdarının azaldılması dəm qazına, azot oksidləri və karbohidrogenlərə, habelə işlənmiş qazların tüstülülüyünə nəzarət xəttində yerinə yetirilir. Bu məqsədlə ANM-də və TQ məntəqələrində müxtəlif qazoanalizatorlardan və tüstüölçənlərdən — fotometrlərdən istifadə olunur.
Gələcəkdə müxtəlif müəssisələrdə və fərdi istifadədə olan avtomobillərin texniki vəziyyətinə seçmə metodu ilə nəzarət etmək üçün işlənmiş qazların əsas zərərli komponentləri (CO, CHx, NOx və dispers hissəciklər) üzrə zərərliliyə nəzarət stansiyalarının yaradılması məqsədəuyğundur. Bu stansiyalardakı avadanlıqlar avtomobillərin istismar sikli üzrə sınağına göstərilən tələblərə cavab verməlidir. Birinci
102
mərhələdə bu işlər TQ məntəqələrində də aparıla bilər. Perspektivdə təklif olunan nəzarət stansiyalarının iri nəqliyyat magistrallarında və avtomobillərin sıxlığının çox olduğu yerlərdə, məsələn kurort zonalarında təşkili gözləniləndir.
13.6. ƏTRAF MÜHĠTĠN ÇĠRKLƏNMƏSĠNƏ GÖRƏ VƏSAĠT ÖDƏMƏLƏRĠ.
Ətraf mühitin çirklənməsi dedikdə onun vəziyyətinin antropogen fəaliyyət (yəni insanın fəaliyyəti) nəticəsində buraya daxil olan maddələr və enerjinin təsirindən pisləşməsi nəzərdə tutulur.
Çirkləndirici maddələrin atılmasına görə cərimə ödəmələri ətraf mühitin çirklənməsinin
doğurduğu iqtisadi ziyana görə nəzərdə tutulmuş kompensasiyadır. Bu kompensasiya təbiətdən istifadə
nəticəsində əldə edilən gəlirin hesabına ödənilir. Gəlirin olmadığı və ya təbiətdən istifadə edən
müəssisənin ziyanla işlədiyi halda kompensasiya müəssisənin malik olduğu digər vəsaitlərin hesabına
ödənilməlidir.
Vəsait ödəmələrinin iki normativ növü mövcuddur: a) ətraf mühitə mövcud normativlərə müvafiq
olan zərərli maddə tullantılarına görə ödənilən vergi; 2) ətraf mühitə mövcud normalardan çox olan
zərərli maddə tullantılarına görə ödənilən cərimə.
100-ə qədər hərəkət edən çirkləndirici mənbəyə malik olan müəssisələrdə bu mənbələrin ən azı
30 %-i, 500-ə qədər belə mənbəyə malik müəssisələrdə 20 %-i, 500-dən artıq olduqda isə 10 %-i
nəzarət altında olmalıdır. Əgər müəssisə belə mənbələrin sayını təqdim edərkən qeyri-dəqiqliyə yol
verərsə, nəzarət bütün mənbələrə şamil edilir.
Azərbaycanda 1996-cı ildən başlayaraq ekoloji vergi hər bir nəqliyyat vasitəsindən tutulur. 2001-
ci ildən bu vergi şəxsi nəqliyyat vasitələrinə şamil edilir. Ekoloji vergi ödənilərkən regionun ekoloji
vəziyyət əmsalı nəzərə alınır. Bu əmsal ərazinin çirklənmə səviyyəsini nəzərə alır və onun qiyməti 12
hədlərində olur. Ekoloji vəziyyət əmsalının yuxarı qiymətləri həmin ərazinin daha çox çirklənməsini
göstərir və müvafiq olaraq ekoloji verginin miqdarı da artır.
Avropa ölkələrində, ABŞ-da və Yaponiyada ―məsuliyyət prinsipi‖ adlı prinsip tətbiq edilir. Bu
prinsipə əsasən müəssisələr ətraf mühitə dəymiş ziyanın aradan qaldırılması üçün müəyyən xərcləri
çəkməlidirlər.
14-cü mühazirə
14. DYM-DƏ YARANAN SƏS-KÜY VƏ TĠITRƏYĠġLƏR.
14.1. DYM-NĠN YARATDIĞI SƏS-KÜY.
Mühərrikin səs-küy səviyyəsi maşının keyfiyyət, istehsal mədəniyyəti göstəricisi rolunu oynayır.
Səs-küyün ayrı-ayrı xarakteristikalarından diaqnostik parametrlər kimi istifadə olunur.
Daxili yanma mühərriki kifayət qədər güclü akustik səs-küy mənbəyidir. Akustik səs-küy bərk,
maye və qaz mühitində yaranan səs diapazonlu təsadüfi mexaniki rəqslərdir. Rəqslərin səs
diapazonundakı tezliyi 16÷20 Hz-dən 16÷20 kHz-ə qədər olur. Tezliklərin səs intervalı daha kiçik
intervallara bölünür. Aşağı tezlikli interval 300÷400 Hz, orta tezlikli interval 300÷400 Hz-dən
800÷1000 Hz-ə qədər, yüksəktezlikli interval isə 800÷1000 Hz-dən yuxarı hədlərdə olur.
Mühərrikin səs-küyü onun iş zamanı yaratdığı akustik şüalanmadan ibarətdir. Səs-küyün
öyrənilməsi və qiymətləndirilməsi ilə fizikanın səs haqqında bölməsi olan akustika məşğul olur. Səs —
qaz, maye, bərk cisimlərdə yaranıb yayılan və insan qulağı tərəfindən eşidilən elastik rəqslər və
dalğalardır. Səs-küy müxtəlif tezlikli tərkib hissələrinə malik səsdən ibarətdir.
Səsin ən vacib xarakteristikaları aşağıdakılardır:
- səs təzyiqi P — səs dalğası hər hansı mühitdən keçərkən yaranan təzyiqin dəyişən hissəsidir.
Məhz bu kəmiyyət insanın qulağı tərəfindən qəbul edilir;
103
- səsin intensivliyi I — səsin yayılma istiqamətinə perpendikulyar olan vahid səthdən keçən səs
enerjisinin miqdarıdır və 2mVt ilə ölçülür;
- səs gücü W — mühərrik tərəfindən ətraf mühitə səs şəklində şüalandırılan və vahid zamanda r
radiuslu yarımsferanın səthindən keçən enerjinin ümumi miqdarıdır və Vt-la ölçülür;
- səs təzyiqi səviyyəsi L — səs qüvvəsinin (I) cari qiymətinin onun 12
0 10I 2mVt hədd
qiymətinə olan nisbətinin onluq loqarifminin 10 mislinə deyilir 010 IIlgL və ya səs təzyiqinin
(P) cari qiymətinin onun 5
0 102 P Pa hədd qiymətinə olan nisbətinin onluq loqarifminin 20 misli
səs təzyiqi səviyyəsi adlanır 020 PPlgL . Səs təzyiqi səviyyəsi desibellə (dB) ölçülür;
- səs gücü səviyyəsi — səs gücünün (W) cari qiymətinin onun 12
0 10W Vt hədd qiymətinə olan
nisbətinin 10 mislinə deyilir 010 WWlgLW .
Səs-küyü təşkil edən tezliklərin məcmusuna səs-küyün spektri deyilir. Tezliklərin bütün səs
diapazonu tezlik qurşaqlarına – oktavalara bölünür. Oktava üst sərhədi alt sərhədindən 2 dəfə böyük
olan tezlik qurşağına deyilir. İnsanın eşitmə orqanı olan qulağı 10÷20000 Hz-lik tezliklər
diapazonundakı eyni səs təzyiqi səviyyəsini eyni cür qəbul edə bilmir. Ona görə də müxtəlif tezlikli
səslərin subyektiv qavranılmalarını bir-birinə yaxınlaşdırmaq məqsədi ilə onları tezliyə görə korreksiya
edirlər. Alınan parametr səs-küy səviyyəsi və ya səs səviyyəsi adlandırılır, desibellə (dB) ifadə olunur.
Səs-küy səviyyəsi aşağıdakı düsturla müəyyən edilir:
n
i
L.
ümilgL
101010 ,
burada iL — i-ci tezlik qurşağındakı səs-küy səviyyəsidir.
Porşenli mühərriklərə malik müasir avtomobillər, yol-tikinti və kənd təsərrüfatı maşınları nominal iş rejimində 2÷3 Vt həddində akustik enerji şüalandırırlar. Sınaq stendində işləyən mühərrikdən 1 m məsafədəki səs-küy səviyyəsi isə 104÷120 dB təşkil edir. Bu səs-küyün mənbəyi isə mühərrikin ayrı-ayrı düyünləri və aqreqatları, habelə qazodinamik proseslərdir. Bəzi mənbələrin səs-küy səviyyəsi şək.14.1-də göstərilmişdir. Qeyd etmək lazımdır ki, ayrı-ayrı mənbələrin yaratdığı səs-küy səviyyəsinin paylanma ardıcıllığı müxtəlif mühərriklər üçün müxtəlif olur.
Şək.14.2-də yük avtomobillərində qoyulan benzin və dizel mühərriklərinin xarici sürət xarakteristikası üzrə işi zamanı onların yaratdığı səs-küy səviyyəsinin dirsəkli valın fırlanma tezliyindən asılılıq qrafiki göstərilmişdir.
Şək.14.3-də isə bu mühərriklərdən hər birinin iş rejimlərindən biri üçün akustik şüalanmanın spektrləri verilmişdir. Göründüyü kimi gücün eyni qiymətlərində dizel mühərrikinin yaratdığı səs-küyün səviyyəsi benzin mühərrikindəkindən yüksək olur. Bu, dizellərdə yanma prosesinin xarakteri və daha yüksək təzyiqlərdə baş verməsi ilə əlaqədardır.
Şək. 14.1. Əsas mənbələrin səs-küy səviyyələri diaqramı
104
Şək.14.2. Dizel və benzin mühərriklərinin xarici sürət xarakteristikası üzrə işi zamanı yaratdığı səs-küy səviyyəsinin (L) dövrlər sayından (n) asılılığı
Şək.14.3. Mühərriklərin akustik şüalanma spektrləri: 1-dizel mühərriki; 2-benzin mühərriki.
Mühərrikdəki titrəyişlər isə silindrdəki qazların təzyiqinin və hərəkət edən kütlələrin ətalət
qüvvələrinin periodik olaraq dəyişməsi nəticəsində yaranır.
14.2. SƏS-KÜY VƏ TITRƏYIġLƏRIN YARANMA SƏBƏBLƏRI VƏ MƏNBƏLƏRI.
Mühərrikin işi zamanı yaranan səs-küyün səbəbləri aşağıdakılardır:
1) mühərrikə girişdə və mühərrikdən çıxışda qaz mühitinin aerodinamik qarşılıqlı əlaqəsi;
2) hərəkət edən hissələrin (məsələn, pərin) qaz mühiti ilə qarşılıqlı əlaqəsi;
3) mühərrikin rəqsi hərəkət edən hissələrinin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi.
Mühərrikin səs-küy mənbələri iş sikli ərzində eyni zamanda və ya ardıcıl olaraq yaranan
proseslərdir.
Sorma borusunun boğazlığı önündəki boşluqda olan havanın və ya yanacaq-hava qarışığının
sorulması nəticəsində akustik şüalanma baş verir ki, buna da sormanın səs-küyü deyilir və
şüalandırılan akustik güc sorW ilə ifadə edilir. Sorma traktı ilə hərəkət edən təzə qarışıq traktın
divarları və konstruksiyanın digər elementləri ilə təmasa girərək onların rəqsi hərəkətinə səbəb olur ki,
bu da öz növbəsində səs-küy yaradır.
Sıxma, yanma və genişlənmə prosesləri zamanı yanma kamerini təşkil edən hissələrə enerji
verildiyindən onların da rəqsi hərəkəti baş verir. Hissələrin rəqsi hərəkət enerjisi mühərrikin xarici
səthinə ötürülür və enerjinin müəyyən hissəsi səthlər tərəfindən yanmanın yaratdığı səs-küy şəklində
şüalandırılır ( yanW ).
Xaricetmə zamanı işlənmiş qazların atmosferə axını baş verir və bu müəyyən miqdar enerjinin
ayrılması ilə müşayiət olunur. Bu enerji xaricetmə səs-küyünün yaranmasına səbəb olur ( xarW ).
Xaricetmə traktı ilə hərəkət edən işlənmiş qazlar traktın və səsbatıranın divarları ilə təmasa girərək
onların rəqsi hərəkət etməsinə səbəb olur. Yaranan rəqslər mühərrikin xarici səthləri tərəfindən səs-küy
şəklində şüalandırılır.
105
Mühərrikin mexanizmlərinin işi zamanı bir-biri ilə əlaqədə işləyən hissələr arasında qarşılıqlı
zərbələr yarana bilər. Bu isə öz növbəsində səs-küy yaradır (Wzər).
Mühərrikin müxtəlif aqreqatlarının (məsələn, pərin, yanacaq nasosunun və s.) işi də müəyyən səs-
küyün yaranmasına gətirib çıxarır ( aqrW ).
Aşırıcı moment də mühərrikin asqılardakı rəqsi hərəkətinə səbəb olur və bu rəqslər səs enerjisinin
şüalanması ilə nəticələnir.
Mühərrikin səs-küy şüalandırıcıları aşağıdakılardır:
- mühərrikin və onun üzərində quraşdırılmış aqreqatların xarici divarları;
- sorma borusunun boğazlığı;
- xaricetmə borusunun boğazlığı;
- soyutma sisteminin pəri.
Sadalanan şüalandırıcıların bütövlükdə mühərrikin səs-küy səviyyəsinə təsiri bir çox amillərdən, o
cümlədən mühərrikin tipindən, konstruksiyasından, işçi prosesin xüsusiyyətlərindən, iş rejimindən və s.
asılıdır.
Mühərrikin akustik balansının sadalanan tərkib hissələrinin müqayisəsi mühərrikin səs-küyünün
ən əhəmiyyətli tərkib hissələrini ayırd etməyə, səs-küyün yaranma səbəblərini göstərməyə, onun forma-
laşması prosesini öyrənməyə, səs-küyün azaldılmasının ən rasional yollarının tapılmasına imkan verir.
Mühərrikin səs-küy səviyyəsi onu şüalandıran səthlərin titrəyişlərinin intensivliyindən asılı olur.
Mühərrikdəki titrəyişlər isə silindrdəki qazların təzyiqinin və hərəkət edən kütlələrin ətalət
qüvvələrinin periodik olaraq dəyişməsi nəticəsində yaranır.
14.3. SƏS-KÜY VƏ TĠTRƏYĠġLƏRĠN ĠNSAN ORQANĠZMĠNƏ TƏSĠRĠ.
Səs-küy və titrəyişlər həm ayrı-ayrılıqda, həm də birlikdə insan orqanizminə mənfi təsir göstərir.
Bu təsirin zərərlilik dərəcəsi onun tezliyindən, səviyyəsindən, təsirin müddətindən və
müntəzəmliyindən asılı olur. İnsanın fərdi xüsusiyyətləri də mühüm əhəmiyyət kəsb edir.
Səs-küy insanın mərkəzi sinir sisteminə, eşitmə və digər orqanlarına təsir edərək əsəbilik yaradır,
yorğunluğa, diqqətin zəifləməsinə, yaddaşın korlanmasına, reaksiyaların yavaşımasına səbəb olur,
faydalı siqnalların qəbuluna maneçilik törədir. Bu səbəblərdən intensiv səs-küy və titrəyişlər əmək
məhsuldarlığının azalmasına gətirib çıxarır. Səs-küy ağır eşitmənin və karlığın inkişafına səbəb olur.
İntensiv səs-küy insanlarda baş ağrısının, baş gicəllənməsinin yaranması ilə müşayiət olunur, qorxu
hissinin və qeyri-müntəzəm emosional halların yaranmasına səbəb olur. Səs-küyün təsiri altında görmə
qabiliyyəti zəifləyir, nəfəsalma və ürək fəaliyyətinin ritmləri dəyişir, aritmiya yaranır, bəzən arterial
təzyiq də dəyişir. Səs-küy əksər hallarda yuxusuzluğa da səbəb olur.
Səs rəqsləri insanın həm eşitmə orqanları, həm də bilavasitə kəllə sümükləri tərəfindən (buna
sümük keçiriciliyi deyilir) qəbul edilir. Sümük keçiriciliyi hesabına ötürülən səs təzyiqinin səviyyəsi
eşitmə orqanları tərəfindən qəbul edilən səs təzyiqi səviyyəsindən 30 dB azdır. Lakin səsin yüksək
səviyyələrində sümük keçiriciliyi əhəmiyyətli dərəcədə artdığından səs-küyün insan orqanizminə
zərərli təsiri də güclənir. Səs təzyiqinin səviyyəsi 130 dB-dən yüksək olduqda qulaqlarda ağrı yaranır
və səs özü artıq eşidilmir. Səs təzyiqi 145 dB səviyyəsinə çatdıqda qulaq pərdələri yırtıla bilər. Daha
yüksək səviyyəli səs təzyiqi ölüm hallarına da səbəb ola bilər.
Titrəyişlərin zərərli təsiri özünü hədsiz yorğunluq, baş ağrısı, qaşınma, ürək bulanması, daxili
orqanlarda titrəmə hissi, oynaqlardakı ağrılar, hərəkət koordinasiyasının pozulması, sinir və ürək-
damar sistemlərinin işinin dəyişməsi şəklində büruzə verir. Titrəyişlər ürək xəstəliklərinə, habelə
mərkəzi sinir sistemi xəstəliklərinə gətirib çıxara bilər.
İnsan bədəninin və ya onun ayrı-ayrı orqanlarının rəqs tezliklərinə bərabər və ya onlara yaxın
tezliyə malik titrəyişlər xüsusilə təhlükəlidir. Məlum olmuşdur ki, 5÷6 Hz tezlikli rəqslər xüsusilə
zərərlidirlər. Onlar birbaşa ürək nahiyəsinə təsir göstərirlər. 4÷9 Hz tezlikli rəqslər isə mədədə, beyində
və qara ciyərdə rezonans yarada bilirlər. 4 Hz-ə qədər tezliyə malik titrəyişlər isə vestibulyar aparata və
mərkəzi sinir sisteminə təsir göstərərək ―dəniz xəstəliyi‖ adlanan xəstəliyə səbəb olur.
106
14.4. DYM-NĠN SƏS-KÜY VƏ TĠTRƏYĠġLƏRƏ GÖRƏ SINAĞI, SƏS-KÜY VƏ TĠTRƏYĠġ
SƏVĠYYƏLƏRĠNĠN NORMALAġDIRILMASI.
DYM-nin səs-küy səviyyəsini qiymətləndirmək, ən güclü səs-küy mənbələrini və mühərrikin iş
rejiminin onun akustik şüalanmasına təsirini müəyyən etmək məqsədilə onun əsas xarakteristikaları
çıxarılır və elə bu zaman səs-küy və titrəyişlərin səviyyəsi də ölçülür.
Sınaq stendi səsdən izolə edilmiş xüsusi binada quraşdırılır. Binanın divarları onlara yönəlmiş səs
axını enerjisinin xeyli hissəsini udmaq qabiliyyətinə malik olmalıdır. Yaxud sınaq stendi elə böyük
həcmə malik otaqda quraşdırılmalıdır ki, mühərrikə qədər olan məsafəni ikiqat artırdıqda səsin
səviyyəsi 4÷5 dB azalsın. Səs-küyün ümumi və müxtəlif tezlikli qurşaqlar üzrə səviyyələri səs-küyü şüalandıran səthlərdən 1
m aralıdan ölçülür. Səs-küy səviyyəsinin ölçülmə nöqtələrinin sayı mühərrikin tipindən və həcmi ölçülərindən asılı olaraq müəyyən edilir. Bu nöqtələrin sayı 5-dən az olmamalıdır. Onlardan dördü üfüqi müstəvi üzrə mühərrikin konturu boyunca, biri isə mühərrikin üstündə yerləşdirilməlidir. Aerodinamik səs-küyün ölçülməsi isə sorma və xaricetmə borularının deşiklərindən 0,25 m aralı olmaqla aparılmalıdır. Səs-küy səviyyəsinin qiymətləndirilməsi isə bütün ölçmə nöqtələrinin maksimal qiymətlərinə görə aparılır.
Sınaq zamanı elektrik tormozlarının elektromaqnit sahələrinin elektrodinamiki mikrofonların işinə
göstərdiyi təsir aradan qaldırılmalıdır.
Səs təzyiqinin səviyyəsi səs-küy ölçənlə ölçülür. Səs-küy ölçənin qəbuledici qurğusu ölçmə
mikrofonudur. Akustik siqnal səs-küy ölçəndə elektrik siqnalına çevrilir və müəyyən qədər
gücləndirildikdən sonra əqrəbli indikator cihazına daxil olur. Səs-küy ölçənin tezlik xarakteristikaları
standartlaşdırılmışdır. Hər bir tezlik xarakteristikasının öz işarəsi (A, B və C) var və onlar müəyyən
intensivliyə malik siqnalların ölçülməsi üçün nəzərdə tutulub. Avtomobil mühərriklərinin səs-küyünü
ölçmək üçün A və C xarakteristikalı cihazlardan istifadə olunur.
Səs-küyün tezlik tərkibi isə analizatorların köməyi ilə müəyyən edilir.
Mühərrikin səs-küyünün zaman ərzində dəyişməsini ölçmək üçün ölçmə mikrofonundan,
gücləndiricidən, katodlu və ya şleyfli ossiloqrafdan ibarət cihazlar komplektindən istifadə olunur. Səs-
küyün zaman ərzində dəyişməsi qrafiki ossiloqram şəklində ossiloqrafın ekranında müşahidə olunur və
ya fotolentə köçürülür.
Mühərrikin səs-küy səviyyəsi səs-küy şüalandıran səthlərin titrəyişlərinin intensivliyindən asılı
olur. Buna görə də mühərrikin səs-küyü ölçülən zaman adətən onun titrəyişləri də təyin edilir.
Mühərrikdəki titrəyişlərin silindrdəki qazların təzyiqinin və hərəkət edən kütlələrin ətalət qüvvələrinin
periodik olaraq dəyişməsi nəticəsində yarandığını qeyd etmişdik. Titrəyişlər həmçinin, avtomobilin
transmissiyasının hərəkəti zamanı da yaranır. Titrəyişlər avtomobilin çərçivəsinə və banına ötürülür.
Titrəyişin səviyyəsi bilavasitə mühərrikdə və avtomobilin banında ölçülür.
Titrəyişin səviyyəsi mühərrikin sürət və ya yük xarakteristikaları çıxarılarkən dirsəkli valın
minimal dəyanətli dövrlər sayında ölçülür. Titrəyiş səviyyəsini ölçən qurğunun tərkibi də səs-küy
səviyyəsini ölçən qurğunun tərkibinə oxşayır. Təkcə mikrofon vibrometrlə əvəzlənir. Vibrometrin
vibroqəbuledicisi mexaniki rəqsləri müvafiq elektrik siqnallarına çevirir. Titrəyiş səviyyəsi ölçülərkən
səthdəki nöqtənin vibroyerdəyişməsi, vibrosürəti və vibrotəcili, həmçinin rəqslərin tezliyi qeydə alınır.
Mühərrikin, habelə avtomobilin titrəyişə görə sınaqlarının nəticələrinə əsasən qrafiklər qurulur. Bu
qrafiklərdə mühərrikin və avtomobilin müxtəlif nöqtələrinin müxtəlif sürət rejimlərindəki
vibrotəcillərinin səviyyələri göstərilir. Titrəyişlərin səviyyəsini daha ətraflı qiymətləndirmək üçün
mühərrikin müxtəlif iş rejimlərində müxtəlif nöqtələrin rəqslərinin səviyyəsi qeyd olunmuş
ossiloqramlardan istifadə olunur.
Səs-küy insanın sağlamlığına və fəaliyyətinə zərərli təsir göstərdiyindən onun səviyyəsini
məhdudlaşdıran normalar tətbiq olunur. O cümlədən daxili yanma mühərrikli avtomobillər üçün də
onun səs-küyünün buraxılabilən hədləri üçün normalar qoyulmuş, habelə səs-küy səviyyəsini ölçmək
üçün üsullar müəyyənləşdirilmişdir. Ayrıca götürülmüş konkret avtomobilin yaratdığı səs-küy bir sıra
normativ sənədlərlə reqlamentləşdirilir. Bu sənədlərdən ən vacibi BMT-nin AİK-nın 9 saylı
Qaydalarıdır. Avtomobilin səs-küyü daxili və zahiri olmaqla 2 cür fərqləndirilir. Zahiri səs-küy
107
avtomobildən kənarda yerləşən nöqtələrdə ölçülür. Daxili səs-küy isə avtomobilin kabinəsində və ya
salonunda yerləşən nöqtələrdə ölçülür. Sınaqların aparılma şəraiti, buraxılabilən normalar, habelə
avtomobilin daxilində və xaricindəki səs-küyü qeydə alan mikrofonların yerləşdirilməsi müvafiq
standartlarla müəyyən edilir.
Səs-küy müxtəlif tezliyə və amplituda malik ayrı-ayrı səslərdən ibarətdir. Bu səbəbdən onu
hərtərəfli xarakterizə etmək üçün səs-küyün tezlik tərkibinə və ya spektrinə diqqət yetirilir. Spektrə
görə səs-küyün ən intensiv və ən zəif tərkib hissələrinin hansı tezliklərə uyğun gəldiyini müəyyən
etmək mümkündür.
İnsanın eşitmə orqanları müxtəlif tezlikli səslərə qarşı eyni dərəcədə həssas deyil. Ona görə də
məhdudlaşdırıcı normalar müəyyən edilərkən səs təzyiqinin müxtəlif tezliklərdəki buraxılabilən
səviyyələri göstərilir. İnsanın eşitmə orqanlarına təsir göstərən səs-küyün bütün tezliklər diapazonu bir
neçə oktavadan ibarətdir. Onların orta həndəsi tezliyi aşağıdakı düsturla təyin edilir:
2
1
f
ffor ,
burada 1f və 2f müvafiq olaraq qurşaqların aşağı və yuxarı sərhəd tezlikləridir, Hz.
Avtomobilin daxili səs-küyünü qiymətləndirmək üçün tezliklərin oktava qurşaqlarındakı səs
təzyiqlərinin buraxılabilən hədləri müəyyən edilmişdir (cədvəl 14.1).
Cədvəl 14.1
Avtomobil
Orta həndəsi tezlikli (Hz) oktava qurşaqlarında səs tezliyinin səviyyəsi, dB-lə
31,5 63 125 250 500 1000 2000 3000 4000
Minik 102 96 90 83 77 70 62 57 51
Yük 108 99 92 86 83 80 78 76 74
Avtobus:
- şəhərarası
- şəhər
102
104
91
94
82
87
77
82
73
78
70
75
68
73
66
71
64
70
Müxtəlif tipli avtomobillər üçün zahiri və daxili səs-küyün səviyyəsi cədvəl 14.2-də göstərilmiş
qiymətlərdən yüksək olmamalıdır.
Avtomobilin səs-küyü sürətlənmə rejimində ölçülür. Avtomobil ölçmə məsafəsinin başlanğıcına II
və ya III ötürmədə, 50 km/saat-dan yüksək olmayan sürətlə yaxınlaşmalıdır. Bu zaman mühərrikin
dövrlər sayı nominal dövrlər sayının ¾-nə bərabər olmalıdır. Avtomobilin ölçmə məsafəsindəki
hərəkəti intensiv sürətlənmə ilə düz və əks istiqamətlərdə həyata keçirilir. Avtomobilin qabaq hissəsi
ölçmə məsafəsinin başlanğıcını keçən anda drossel qapağını idarə edən pedal — akselerator axıracan
basılır. Avtomobilin arxa hissəsi ölçmə məsafəsinin son sərhədini keçən zaman akselerator kəskin
olaraq buraxılır. Ölçmələr ən azı 3 dəfə aparılır. Avtomobilin hər tərəfində mikrofon quraşdırılır.
Zahiri səs-küyün ölçülməsinin nəticəsi kimi alınmış ən böyük qiymət, daxili səs-küyün ölçülməsinin
nəticəsi kimi isə banın müxtəlif nöqtələrinin hər birində quraşdırılmış mikrofonun qeydə aldığı 3
ölçmənin orta hesabi qiyməti götürülür.
Cədvəl 6. 2
Avtomobil A şkalası üzrə səsin səviyyəsi, dB
Zahiri səs-küy Daxili səs-küy
Minik
Yük
Avtobus
80
81÷88*
81÷85*
80
85
75÷80**
Qeyd:
* - avtomobilin kütləsindən və mühərrikin gücündən asılı olaraq
** - salonda və sürücünün iş yerində
108
14.5. MÜHƏRRĠKĠN SƏS-KÜYÜNÜN VƏ TĠTRƏYĠġLƏRĠNĠN AZALDILMASI ÜÇÜN
TƏDBĠRLƏR.
Akustikanın baza prinsiplərini əsas tutaraq səs-küyün azaldılması üçün onun ən gurultulu
mənbələrinin aradan qaldırılmasından başlamaq vacib şərtdir.
Mühərrikin səs-küyünün və titrəyişlərinin azaldılmasının əsas istiqamətləri aşağıdakılardan
ibarətdir:
1) bütün iş rejimlərində mühərrikin bütün konstruktiv elementlərinə verilən enerji miqdarının
maksimal həddə qədər məhdudlaşdırılmasını təmin edən işçi prosesin formalaşdırılması;
2) mühərrik və onun elementlərinin səs-küyün şüalandırılması nöqteyi-nəzərindən rasional
konstruksiya edilməsi.
Rəqsi hərəkət enerjisi (və ya rəqsi enerji) yarandığı mənbədən onu şüalandıran səthə qədər olan
məsafəni mühərrikin hissələri boyunca yayılmaqla qət edir. Bu enerjini azaltmaq üçün ya onun
konstruksiya üzrə yayılmasına maneçilik törətmək (vibroizoləetmə), ya da onun yayılma yolu
boyunca udulmasını (vibroudulma) təmin etmək lazımdır. Bu məqsədlə mühərrikin konstruksiyasına
xüsusi vibrodempfer, yəni titrəyişləri söndürən materiallar və ya qurğular şəklində olan rəqsi hərəkət
enerji uducuları əlavə edilməlidir. Bu, səs-küy şüalandıran səthlərdə titrəyiş sürətləri səviyyəsini
azaltmağa imkan verir. Səs-küyü azaltmaq üçün onu şüalandıran səthlərin sahəsini də azaldırlar.
Azaldılması tələb olunan səsin yayılma imkanları bərk cisim və ya hava üzrə yollarla məhdudlaşır.
Səsin bərk cisim üzrə yayılması hərəkət edən kütlələrin və yanma prosesinin yaratdığı qüvvələrin təsiri
nəticəsində baş verir. Bu səbəbdən dirsək-şatun mexanizminə xüsusi diqqət yetirilməlidir. Silindrlərin
sıravi və ya V-şəkilli yerləşməsi, habelə dirsəkli valın yastıqlarının konstruksiyası və balanslaşdırılmış
kütlələrin qiyməti titrəyişlərin xarakterinə təsir edir. Əgər hər hansı bir səbəb üzündən akustik nöqteyi-
nəzərdən optimal olan konstruktiv həllərdən imtina edilirsə, onda balanslaşdırıcı vallardan istifadə
edilməsi zərurəti meydana çıxır. Bu isə mühərrikin f.i.ə-nın artırılmasına imkan vermir. Klapan
intiqallarındakı titrəyişlərin səviyyəsinə göstərilən tələblər də artıb.
Yanacaq sərfinin və zərərli tullantıların miqdarının azaldılması üçün hər bir silindrə düşən
klapanların sayı artırılır, qazpaylama fazalarının tənzimlənməsi (Valvetronic, Vario-Cam və s.
sistemlər) tətbiq edilir. Bunlar isə hərəkət edən kütlələrin sayını və miqdarını artırır. Bu halda klapan
intiqallarında əks-yüklərdən istifadə etmək lazım gəlir. Çünki, klapan intiqalının yaratdığı titrəyişlər
dirsəkli valın titrəyişləri ilə birgə kəskin və kobud səs kimi qəbul edilir.
Avtomobilin tipindən asılı olaraq səs-küy səviyyəsinin optimallaşdırılması müxtəlif yollarla həyata
keçirilir. Porsche 911 avtomobilinin timsalında bunu nəzərdən keçirək. Məlum olduğu kimi bu
avtomobil idman tiplidir və onun mühərriki özünəməxsus akustik parametrlərə malikdir. Avtomobilin
əvvəlki 6 silindrli, oppozit və hava ilə soyudulan mühərriki maye ilə soyudulan eyni tipli mühərriklə
əvəz olunduqda ventilyatorun rotorunun yaratdığı yüksək tezlikli vıyıltı yox oldu. Silindrdəki
klapanların sayını 2-dən 4-ə qaldırdıqda və qazpaylama fazasını dəyişdirən sistem tətbiq olunduqda
mühərrikin yükü azaldıqca, klapanların qalxma hündürlüyü azaldı. Nəticədə yükün dəyişməsi
nəticəsində yaranan xarakterik sorma səsi də aradan çıxdı. Yüksək sinifli minik avtomobilləri üçün adı
çəkilən təkmilləşdirmələr müsbət qiymətləndirilməlidir. Lakin Porsche kimi idman avtomobilinin
sürücüsü mühərriki səsinə görə də hiss etməlidir. Bu məqsədlə dirsək-şatun mexanizmi mümkün qədər
səssiz hazırlanır. Buna mühərrikin yağ çənbərini (karterini) pilləkən şəkilli, qəfəsvari çərçivə ilə əhatə
etməklə nail olunur. Dirsəkli val içi boş olan aralıq valı fırladır (şək.14.4). Aralıq val isə öz növbəsində
klapanlar intiqalının hər iki zəncirini hərəkətə gətirir. Bu val həm də məqsədyönlü şəkildə yaranan
rəqsləri mühərrikin karteri və mühərrikin avtomobilə bağlandığı nöqtələr vasitəsilə avtomobilin banına
və salonuna ötürür. Yüksək tezlikli vıyıltını da məhz klapanlar intiqalının aralıq valı yaradır.
Səs-küyün azaldılması üçün görülən digər konstruktiv tədbirlərdən aşağıdakıları qeyd etmək olar:
- porşenlə silindr arasındakı araboşluğunun azaldılması;
- porşenin ətək hissəsinin uzunluğunun artırılması;
- dezaksial dirsək-şatun mexanizminin tətbiqi;
- qazpaylama valındakı yumruqcuqların zərbəsiz profilli hazırlanması;
- silindrin yanma kamerinə yaxın olan hissəsinin oymağının qalınlaşdıılması;
109
- səsizoləedici araqatlarından istifadə olunması.
Şək. 14.4. Porsche 911 avtomobili mühərrikinin kompanovkası
Yanma prosesinin rasional təşkili də səs-küy və titrəyişlərin azaldılmasında mühüm rol oynayır.
İndikator diaqramı üzrə sıxma xəttinin yanma xəttinə səlis keçidinin təmin edilməsi, təzyiqin artma
sürətinin aşağı salınması yanmanın yaratdığı səs-küyün səviyyəsini azaldır.
Dizel mühərrikinin səs-küy səviyyəsi yanma prosesinin xarakterik gedişi və dizelin konstruktiv
elementlərinin rəqsi xassələri ilə müəyyən edilir. Dizelin səs şüalandırma intensivliyi əsas etibarilə
yanıcı qarışığın hazırlanma və yanmanın təşkili üsullarından asılıdır. Təbəqəli, ikimərhələli və
çoxpilləli qarışdırmalı (Common Rail) dizellərdə, habelə bölünmüş kamerli dizel mühərriklərində səs-
küy şüalandırmanın intensivliyi nisbətən az olur.
Yanma prosesinin yaratdığı səs-küy özünü tezlik spektrinin akustik və fizioloji baxımdan ən
əlverişsiz olan yüksək tezliklər sahəsində (1000 Hz-dən böyük) büruzə verir. Bu səbəbdən yanma
prosesinin yaratdığı səs-küyün azaldılması mühərrikin yaratdığı səs-küyün ümumi səviyyəsinə
əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Benzin mühərriklərində xarici səthlərin rəqslərindən yüksək tezlikli
səs-küyün yaranmasına səbəb olan yanma prosesi ikinci dərəcəli əhəmiyyətə malikdir. Bu
mühərriklərdə mexaniki mənşəli səs-küylər daha böyük rol oynayırlar. Gövdə hissələrinin daha
rasional konstruksiyaya malik olması bu tip səs-küyün azaldılmasına kömək edir.
Müxtəlif tipli mühərriklər üçün yanma prosesinin yaratdığı səs-küyün mexaniki mənşəli akustik
şüalanmaya olan nisbəti eyni olmur. Kiçik dövrlər sayına malik mühərriklərdə yanma prosesinin
yaratdığı yüksək tezlikli səs-küy üstünlük təşkil edir. Dövrlər sayı artdıqca yanma prosesinin yaratdığı
yüksək tezlikli səs-küyün mühərrikin ümumi səs-küy səviyyəsindəki nisbi payının azalması
tendensiyası müşahidə olunur. Lakin bu o demək deyil ki, mühərrikin dövrlər sayı artdıqca, yanma
prosesinin yaratdığı səs-küy azalır. Əksinə, bu səs-küyün mütləq qiyməti artmaqda davam edir. Sadəcə
olaraq, dövrlər sayı artdıqca mexaniki mənşəli səs-küyün artımı daha intensiv olur. Şək.14.5 -də
traktor dizelinin xarici sürət xarakteristikası üzrə işi zamanı ayrı-ayrı mənbələrin yaratdığı səs-küy
səviyyəsinin dövrlər sayından asılılıq əyriləri verilmişdir.
Mühərrikin elastik dayaqlarındakı rəqslərdən yaranan səs-küy özünü daha aşağı tezliklərdə (600
Hz-dən aşağı) büruzə verir və onun intensivliyi müasir mühərriklər üçün elə də böyük əhəmiyyət kəsb
etmir. Mühərrikləri dövrlər sayına görə forsirə etdikdə bu mənbədən səsin şüalanma intensivliyi xeyli
artır.
110
Şək.14.5. Traktor dizelinin xarici sürət xarakteristikası üzrə işi zamanı ayrı-ayrı mənbələrin yaratdığı səs-küy səviyyələrinin dövlərlər sayından asılılıq qrafikləri:
1-mühərrikin səs-küyünün ümumi səviyyəsi; 2-işçi prosesin səs-küyünün səviyyəsi; 3-mexaniki səs-küy; 4-sorma prosesinin səs-küyü; 5-ventilyatorun səs-küyü.
Forsirə olunmanın səs-küy səviyyəsinə göstərdiyi təsiri azaltmaq üçün mühərrikin
müvazinətləşdirilməsinin yaxşılaşdırılmasına yönəldilmiş tədbirlərin görülməsi tələb olunur. Elastik dayaqların sərtliyini dəyişməklə səs-küyün bu mənbəyinə təsir etmək imkanları məhduddur. Belə ki, bu halda səs-küyün intensivliyini azaltmaq üçün daha yüksək sərtliyə malik elastik asqıların tətbiqi tələb olunur. Bu isə bütövlükdə nəqliyyat vasitəsinin yaratdığı ümumi səs-küyü azaltmır. Çünki, belə dayaqlar titrəyişlərin mühərrikdən avtomobilə ötürülməsini intensivləşdirir.
Avtomobilin tərkibində işləyən mühərrikin səs-küyünü onun yayılma yolunda maneələr yaratmaqla (səsizoləetmə) və səs-küyü qəbul edən səthlərin üzərinə xüsusi səsuducu örtük çəkməklə azaltmaq mümkündür.
Səsizoləetmə mühərrik üçün müxtəlif ekranların, örtüklərin (kapotların), kapsulların
yaradılmasından ibarətdir. Avtomobil və traktor mühərriklərində, habelə kiçik həcmli stasionar
mühərrıklərdə örtükləmədən istifadə olunur.
Gəmi mühərriklərində və böyük həcmli stasionar mühərriklərdə isə səsizoləedici arakəsmələr
qoyulur.
Lakin örtük və kapsulların tətbiqi həm istehsal, həm də istismar zamanı xeyli əlavə məsrəflərə
səbəb olur. Bundan başqa mühərrikin soyudulması və istismar ərzində ona texniki qulluğun
göstərilməsi mürəkkəbləşir, bəzi hallarda isə yanacaq qənaətliliyi də pisləşir. Sadalanan tədbirlərin
tətbiqi yalnız mühərrikin xüsusi şəraitlərdə istismarı zamanı özünü doğruldur.
Səsudma tədbirləri isə müxtəlif səsuducu mastikaların tətbiqi ilə bağlıdır. Bu halda mastikaların
istiliyə davamlılığı, uzunömürlülüyü və qiyməti ilə əlaqədar problemlər meydana çıxır.
Aerodinamik mənşəli səs-küylə mübarizə üsulları isə aşağıdakılardır:
- tələb olunan səs-küy səviyyəsinə malik konstruksiyaların (pərin, havatəmizləyicinin və
səsazaldanın gövdələri) yaradılması;
- rezonanslı həcmlərin birgə formalaşdırılmasına və səsudmanı təmin edən xüsusi materiallardan
istifadə olunmasına əsaslanan səsazaldanların və səsbatıranların tətbiq edilməsi.
14.6. SORMA ZAMANI YARANAN SƏS-KÜYÜN AZALDILMASI SISTEMĠ.
Sorma zamanı aerodinamik səs-küy əsas etibarilə aşağı tezliklərdə özünü büruzə verir. Bu
tezliklər mühərrikin silindrlərində iş sikllərinin növbə ilə başvermə perioduna mütənasib olur. Orta və
yüksək tezlikli səs-küy isə sorma borusu elementlərini əhatə edərək axan hava axını tərəfindən yaranır.
Turbinli üstəlik üfürmə zamanı sormadakı akustik şüalanmanın gücü artır.
Hal-hazırda mühərriklərdə yüksək səmərəliliyə malik sorma səsazaldanlarından istifadə
111
olunduğundan aerodinamik mənşəli səs-küyün səviyyəsini xeyli aşağı salmaq mümkün olur və o xarici
səthlərin rəqsləri nəticəsində yaranan səs-küy səviyyəsindən az olur.
Səsazaldanlar sorma zamanı yaranan aerodinamik səs-küyün səviyyəsinin mexaniki səs-küy
səviyyəsindən 2÷3 dB az olmasını təmin etməlidir. Normal atmosfer şəraiti üçün mühərrikin nominal iş
rejimində səsazaldanın yaratdığı müqavimət 3 kPa-dan az olmalıdır. Avtomobil və traktor
mühərriklərində tətbiq edilən genişləndirici kamerlər adətən konstruktiv olaraq hava təmizləyiciləri ilə
birgə hazırlanırlar.
Səsazaldanın tipini seçərkən əsasən onların güc qurğusu üzərində yerləşmə imkanlarını, tələb
olunan akustik effektivliliyini, texniki qulluğa olan tələbatını, hidravlik müqavimətinin buraxılabilən
qiymətlərini nəzərə almaq lazımdır. Prinsipcə, istənilən mühərrik üçün tələb olunan akustik
effektivliliyə və minimal müqavimətə malik kamer tipli səsazaldan hazırlamaq mümkündür. Lakin
konstruktiv ölçüləri böyük alındığından onun mühərrikdə quraşdırılması imkanı çox məhdud olar və
ya heç olmaz.
Mühərriklərdə sorma zamanı səs-küyü aşağı salmaq üçün tətbiq edilən səsazaldanlar aktiv, reaktiv
və kombinəedilmiş olurlar.
Aktiv səsazaldanda (şək.14.6) səsuducu məsaməli materialdan (texniki keçə, mineral pambıq və
yun, kapron lif, perforasiya olunmuş təbəqələr və s.) istifadə olunur. Bu materiallar səsazaldanın qaz
axını ilə təmasda olan gövdəsinin daxilində yerləşdirilir. Aşağı tezlik zonalarında bu materialların
səsudma qabiliyyətləri çox kiçikdir. Ən effektiv səsudma isə orta və yüksək tezlik zonalarında baş verir
və səsudma qabiliyyəti səsuducu materialın qalınlığından və sıxlığından asılı olur.
Perforasiya olunmuş konusvari səsazaldanın səmərəliliyi səsuducu materialı olan səsazaldandan
çoxdur. Lakin birincinin müqaviməti də xeyli çoxdur. Kompressorun sorma xəttində qoyulmuş
səsazaldan adətən nazik yun keçə ilə hörülmüş yastı metal disklərin sırasından ibarət olur. Bəzi
hallarda üstünə nazik keçə yapışdırılmış əyri metal disklərdən də istifadə olunur.
Şək.14.6. Aktiv səsazaldanların sxemləri:
a-perforasiya edilmiş konusvari səsazaldan, b-səsuducu materiallı səsazaldan.
Reaktiv səsazaldanlar (şək. 14.7) (bunlara akustik süzgəclər də deyilir) genişləndirici və rezonans həcmləri sistemini təşkil edən kamer və borular dəstindən formalaşdırılır. Bu səsazaldanlarda qaz axınının genişlənməsi nəticəsində rəqslərin amplitudunun azalması baş verir. Belə səsazaldanlar aşağı və orta tezliklər diapazonunda səs-küyün ayrı-ayrı tərkib hissələrini çox effektiv olaraq azaldırlar. Rezonans kamerlərindən dar şüalanma spektrinə malik yüksək intensivlikli səs-küyün azaldılması üçün istifadə olunur. Genişləndirici kamerləri isə çox geniş tezliklər diapazonunda tətbiq etmək mümkündür, lakin onların səsazaltma qabiliyyəti nisbətən aşağıdır.
Kombinə edilmiş səsazaldanlar (şək.14.8) tərkibinə aktiv elementlər əlavə edilmiş reaktiv səsazaldanların iş prinsipinə uyğun olaraq hazırlanırlar. Belə səsazaldanın aktiv elementi perforasiya olunmuş borucuqdur (4). Bu borucuq şüşəli keçə, mineral yun, pambıq, penoplast kimi səsuducu materiallarla (3) əhatə olunur. Aktiv elementə paralel olaraq toroidal formalı reaktiv səsazaldan (2) qoşulmuşdur. Reaktiv səsazaldanın girişi deşikli qapaqla örtülür.
Mühərrikin havatəmizləyicisi də adətən sormanın səs-küy azaldanı rolunu yerinə yetirir. Bu zaman havaqəbuledici və hava süzgəcinin gövdəsi reaktiv səsazaldanın, karton süzücü element isə aktiv səsazaldanın funksiyalarını daşıyırlar.
112
Şək.14.7. Reaktiv səsazaldanların sxemləri:
a-genişləndirici kamerli səsazaldan, b-rezonans kamerləri olan səsazaldan.
Şək.14.8. Sorma traktının aktiv-reaktiv səsazaldanı:
1-sorma borusuna bərkidilən flans; 2-reaktiv səsazaldan; 3-səsuducu element; 4-
perforasiya edilmiş borucuq; 5-qoruyucu tor; 6-qapağın səsuducusu; 7-sorma
araboşluğunun tənzimləyici vinti.
Mühərrikin yerləşdiyi örtükaltı boşluqdan aşağı tezlikli diapazondakı səs-küyü azaltmaq üçün
istifadə edilə bilər.
Havatəmizləyicilərin xarici səthləri şaxələnmiş olduğundan onları elə hazırlayırlar ki, səthlər səs-
küy yaratmasınlar.
V-şəkilli mühərriklərin səsazaldan funksiyalarını da yerinə yetirən havatəmizləyicilərinin silindrlər
blokunun cərgələrarası sahəsində yerləşdirilməsi mümkündür. Turbokompressorlu və ya mərkəzdənqaçma tipli üfürmə aqreqatı olan mühərriklərdə deşikli aktiv
səsazaldanlardan istifadə olunması tövsiyə edilir. Porşenli üfürmə nasosuna və ya mexaniki intiqallı həcmi üfürmə aqreqatına malik mühərriklərdə daha çox rezonanslı, aktiv-rezonanslı, ucluqlu (soplolu) səsazaldanlardan istifadə olunur. Üstəlik üfürməsiz mühərriklərdə isə genişləndirici kamerlərdən istifadə olunması məqsədəuyğun sayılır.
14.7. XARĠCETMƏ SƏS-KÜYÜNÜN SƏSAZALTMA SĠSTEMĠ.
İşlənmiş qazların xaric olunması prosesi mühərrikin səs-küyünün ən intensiv mənbəyidir. Minik avtomobillərində səsazaltma sistemi bir neçə ayrı-ayrı quraşdırılmış və ya kombinə edilmiş
səsbatıranlardan ibarət olur. Yük avtomobillərində isə monoblok səsbatıranlar qoyulur. İşlənmiş qazların neytralizatoru da səsazaltma sisteminə qoşulur. Dizellərin qurum süzgəcini də adətən səsazaldanla birləşdirirlər.
Xaricetmə səsbatıranlarında həm aktiv (dissipativ), həm də reaktiv (rezonanslı) elementlərdən istifadə olunur. Aktiv elementlər mühərrikin işlənmiş qazlarının lifli materialların məsamələrindən keçərkən səpələnməsi hesabına akustik enerjini istilik enerjisinə çevirir (Qaz axını məsamələrdən
keçərkən çoxlu xırda axınlara ayrılır ki, bu da döyüntüləri — pulsasiyanı aşağı salır). Reaktiv elementlərdə isə səsazaltma üçün rezonanslı rəqslərdən istifadə nəzərdə tutulur (Səs-küyün enerjisi işlənmiş qazların sürətinin müxtəlif həcmli akustik kamerlərdən — rezonatorlardan keçərkən dəyişməsi hesabına azaldılır). Müxtəlif həcmə malik kamerlərin lazımi kombinasiyasını əldə etməklə xaricetmə
113
səs-küyünün tələb olunan səviyyəyə qədər aşağı salınmasına nail olmaq mümkündür. Reaktiv elementlərin əsas nöqsanı böyük həcmli kamerlərdən istifadə olunma zərurətinin olmasıdır. Bu isə avtomobilin komponovkasında problemlər yarada bilər.
Kombinə edilmiş səsbatıranlar (şək.14.9) tərkibinə səsuducu materiallar (şüşə lifləri, metallokeramika, briket şəklində preslənmiş polad tellər və s.) əlavə olunmuş rezonans kamerləri (rezonatorlar) sistemi kimi formalaşdırılırlar. Onların qabarit ölçüləri və hidravlik müqavimətləri daha məqbul sayıla bilər.
Şək.14.9. Kombinə edilmiş xaricetmə səsbatıranı:
1-giriş borusu; 2-rezonans borusu; 3-səpələyici boru; 4, 5-qazların interferensiya axını; 6-çıxış borusu; 7-absorbsiya kamerinin arxa divarı; 8-absorsiya kameri; 9-absorbsiya kamerinin ön divarı; 10-rezonans kamerinin arxa divarı.
Yarımaktiv səsazaltma sistemlərində onların həcmini dəyişən hərəkətli elementlərdən istifadə
olunur. Belə sistemin uzunluğu maksimal olduqda o mühərrikin dirsəkli valının minimal dövrlər
sayında daha səmərəli olur. Uzunluq minimal olduqda isə sistem dirsəkli valın maksimal dövrlər
sayında səmərəli olur. Belə sistemin tətbiqi zamanı idarəedici element rolunu pnevmatik və ya
elektromaqnit klapan oynaya bilər. Yarımaktiv səs-azaltma sistemi aşağı dövrlər sayında səs-küyün
səviyyəsini 10 dB-ə qədər azaltmağa imkan verir.
Aktiv səsazaltma sistemi xaricetmə səs-küyünün eyni spektral tərkibli siqnalın köməyilə
batırılmasını nəzərdə tutur. Lakin siqnal əks fazada verilməlidir. Bu cür sistemin işi xeyli enerji
məsrəfləri tələb etsə də, xaricetmə səs-küyünün səviyyəsini 30÷35 dB azalda bilir. Həm aktiv, həm də yarımaktiv səsazaltma sistemlərinin səmərəliliyi elektron idarəetmənin
keyfiyyətindən aslıdır.
Səsbatıranların xarici səthləri də səs-küy şüalandırmaq qabiliyyətinə malik olduqları üçün onları
ikiqat düzəldirlər.
15-ci mühazirə
15. ZƏHƏRLĠLĠYĠ AZ OLAN PERSPEKTĠV MÜHƏRRĠKLƏR.
Zərərli maddə tullantılarının ən böyük mənbəyi daxili yanma mühərrikləridir. Çünki, bu
mühərriklərdə baş verən yanma prosesi nəticəsində həm zəhərsiz, həm də zəhərli maddələr yaranır və
onların hamısı ətraf mühitə atılır. Tələb olunan mexaniki enerjini yanma prosesini həyata keçirmədən
əldə etmək mümkün olarsa, ekoloji cəhətdən təmiz mühərrik alınar.
Dünyanın qabaqcıl ölkələrində aparılan elmi-tədqiqat işləri nəticəsində bu məsələnin həlli
istiqamətində bir sıra ixtiralar və təkliflər irəli sürülmüşdür.
114
15.1. ELEKTRĠK MÜHƏRRĠKLƏRĠ VƏ ELEKTROMOBĠLLƏR.
Müəyyən təxminlərə yol verməklə demək olar ki, ekoloji cəhətdən belə təmiz mühərrik
mövcuddur və o elektrik mühərriki adlanır. Aparıcı təkərlərinin hərəkətə gətirilməsi üçün kimyəvi
cərəyan mənbələrinin elektrik enerjisindən istifadə edən avtonəqliyyat vasitələrinə elektromobillər
deyilir. Avtonəqliyyat vasitələrində qoyulan elektrik mühərrikləri ilə adi elektrik mühərriklərinin iş
prinsipi eynidir: hər ikisində rotor elektrik cərəyanının yaratdığı maqnit sahəsinin təsiri ilə statora
nəzərən fırlanır. Fırlanma hərəkəti transmissiyanın köməyi ilə elektromobilin təkərlərinə ötürülür.
İlk elektromobil 1838-ci ildə İngiltərədə yaradılıb. 1899-cu ildə Rusiyada yaradılan
elektromobildə cəm gücü 4 a.q olan iki ədəd elektrik mühərriki qoyulurdu. Enerji mənbəyi kimi
qurğuşunlu akkumulyatordan istifadə olunurdu. Bu akkumulyator elektromobilin hər 60 km
yürüşündən sonra yüklənmə (doldurulma) tələb edirdi. Belə elektromobilin hərəkət sürəti 15 km/saat
çatırdı. XX əsrin əvvəllərində Belçikada düzəldilmiş elektromobil 100 km/saat sürət səddini aşan ilk
nəqliyyat vasitəsi oldu. 2002-ci ildə Yaponiyadakı Keyo universitetinin əməkdaşları tərəfindən
yaradılmış ―Eliica‖( electric li-ion battery car) adlı elektromobil 400 km/saat sürət həddinə çata bildi.
8 təkərə malik bu elektromobilin hər bir təkəri 60 kVt gücə malik ayrıca elektrik mühərriki tərəfindən
hərəkətə gətirilir. Enerji mənbəyi kimi litium-ionlu batareyalardan istifadə olunur. Bu batareyaları bir
dəfə yükləməklə elektromobil 100 km/saat sürətlə 320 km məsafə qət edə bilir.
ABŞ-ın Tesla Motors şirkətinin seriyalı istehsal üçün hazırladığı Tesla Roadster minik
elektromobilinin mühərriki 185 kVt gücə və 13000 dəq-1 dövrlər sayına malikdir. Kütləsi cəmi 30 kq-
dır. Onu 6831 ədəd litium-ion akkumulyatorundan ibarət batareya qidalandırır. Belə batareya cəmi 3,5
saata yüklənir və avtomobilin 400 km-lik yürüşünü təmin edir. Batareya 400 yüklənmə siklinə
hesablanıb və elektromobilin 160000 km-lik yürüşünü təmin etmək iqtidarındadır.
Qeyd etmək lazımdır ki, istilik-elektrik stansiyalarında yandırılan yanacağın kimyəvi enerjisinin
yalnız 15 %-ə qədəri nəqliyyat vasitəsinin hərəkətə gətirilməsi üçün istifadə olunur. Enerjinin bu
səviyyədə istifadəsinə səbəb elektrik xətlərində, transformatorlarda, çeviricilərdə, akkumulyatorların
özündə və onların yüklənmə qurğularındakı baş verən itkilərdir.
Hal-hazırda elektrik mühərrikləri üçün enerji mənbəyi kimi əsas etibarilə akkumulyatorlardan
istifadə olunur. Ən çox istifadə olunan qurğuşunlu (Pb), nikel-kadmiumlu (Ni-Cd) (şək.15.1), litium-
ionlu (Li-ion) akkumulyator batareyalarıdır. Qurğuşunlu batareyaların hər yüklənməsinə 67 saat vaxt
tələb olunur. Ən perspektivli sayılan litium-ionlu batareyalarda isə bu müddət 1 saatdan da azdır.
Qurğuşunlu batareyalar daha geniş yayılsalar da onların f.i.ə az, kütləsi isə böyükdür. Minik
avtomobili kimi istifadə olunan elektromobilin akkumulyator batareyalarının kütləsi 1 tona yaxın olur.
Bu batareyaların yerləşdirilməsi üçün tələb olunan sahə benzin və ya dizel mühərrikinin avtomobildə
tutduğu sahədən 30 dəfə çox olur. Sadalanan amillər nəqliyyat vasitələrinin faydalı yükgötürmə
qabiliyyətini azaldır.
Elektromobillərin kütləsinin azaldılması yolunda ən müxtəlif təkliflər mövcuddur. Bunlardan biri
akkumulyator batareyalarının yüklənməsi və dartıcı elektrik mühərrikinin qidalandırılması üçün tələb
olunan enerjinin yol örtüyünün altından induktiv olaraq verilməsi üsuludur. Bu üsulun tətbiqi üçün yol
səthinin altında cərəyan keçirən naqilin olması və onun ətrafında elektromaqnit sahəsinin yaradılması
tələb olunur. Elektromaqnit enerjisinin qəbuledicisi elektromobilin banı altında yerləşdirilir. Enerji
hava ilə maqnit induksiyası prinsipindən istifadə olunmaqla ötürülür. Şüalandırıcı yol örtüyü altındakı
naqil ilə qəbuledici arasında mexaniki təmas olmur (şək.15.2).
Qəbuledici (2) düzbucaqlı şəklində olan naqil dolaqdan ibarətdir. Onun ölçüləri banın alt
hissəsinin ölçüləri ilə məhdudlaşdırılır. Elektromobil naqilin üstü ilə hərəkət etdiyi zaman dartıcı
elektrik mühərrikinin (1) işi və akkumulyator batareyalarının yüklənməsi təmin olunur. Cərəyanlı
naqillə təchiz edilməmiş şəhər küçələri ilə elektromobilin hərəkəti zamanı akkumulyator
batareyalarından istifadə olunur.
115
Şək.15.1. Nikel-kadmiumlu batareyalar bloku.
Şək.15.2. Elektromobilə enerjinin induktiv ötürülmə sisteminin prinsipial iş sxemi:
1-dartıcı elektrik mühərriki; 2-enerjiqəbuledici; 3-enerji toplayıcı; 4-yol örtüyü altındakı yüksək
gərginlikli naqil.
Təxmin edilir ki, təklif edilən sistemdə əsas rolu akkumulyator batareyaları oynayacaq və onların
yüklənməsi şəhərin istənilən magistral küçəsində yerinə yetirilə bilər. Özü də şəhərin bütün küçələrinin
yolaltı naqillərlə (4) təchiz edilməsinə ehtiyac olmayacaq.
Yol örtüyü altındakı naqilin qidalandırılması üçün 180200 Hs tezlikli dəyişən cərəyan tələb
olunur. İstənilən naqildə onun uzunluğu üzrə enerjinin aktiv və induktiv müqavimətlər üzündən
sönməsi, habelə izolyasiyanın qeyri-mükəmməlliyi üzündən cərəyan itkisi baş verir. Bu səbəbdən hər
810 km-dən bir naqilin əlavə qidalandırılması üçün stansiyanın olması tələb olunur.
Elektron idarəetmə vasitələrindən istifadə olunduqda tormozlanma zamanı mühərrikin generatora
transformasiya olunması imkanı yaranır. Belə ki, sürücü ayağını elektrik müqaviməti pedalından
götürdükdə elektrik mühərriki generator rejiminə keçərək akkumulyator batareyalarını yükləməyə
başlayır. Bu yolla 20 %-ə qədər enerjiyə qənaət oluna bilər. Lakin istənilən halda akkumulyator
batareyaları periodik olaraq yüklənməlidir . Hər bir yaşayış məntəqəsində yüklənmə ilə əlaqədar
təşkilati problemlərin nəzərə alınmadığı halda belə, mövcud elektrik enerjisi istehsalı ilə müqayisədə
əlavə enerjinin istehsalına tələbat yaranır.
Hal-hazırda sənayesi yüksək dərəcədə inkişaf etmiş ölkələrdə istismar edilən bütün nəqliyyat
116
vasitələrinin ümumi gücü dünyada mövcud olan müxtəlif növ elektrik stansiyalarının ümumi
gücündən bir neçə dəfə çoxdur. Bu səbəbdən dünyadakı elektromobil parkının əhəmiyyətli dərəcədə
artımı hələ ki, gözlənilmir. Belə ki, onların akkumulyator batareyalarının daim yükləndirə bilmə
imkanları məhduddur. Onu da nəzərə almaq lazımdır ki, dünya üzrə elektrik enerjisi istehsalının əsas
hissəsi istilik elektrik stansiyalarının payına düşür. Yəni, elektrik enerjisi bərk, maye və qaz şəkilli
yanacağın yandırılması nəticəsində əldə edilir. Deməli, elektrik enerjisi istehsalının bu yolla artırılması
ekoloji problemlərin müəyyən qədərinin şəhərlərdən elektrik stansiyalarının yerləşdikləri ərazilərə
köçürülməsinə səbəb olacaq. Problemlərin digər hissəsi isə elektrik stansiyalarının ətraf mühitə
tulladığı zəhərli maddələrin hava axınları vasitəsilə uzun məsafələrə ötürülməsi üzündən həll
olunmamış qalacaq. Sadəcə olaraq ətraf mühitin çirkləndiricisinin ünvanı dəyişir — bu rol
nəqliyyatdan onu elektrik enerjisi ilə təmin edən sənaye sahəsinə keçir. Bu isə o deməkdir ki, elektrik
mühərriki özü ekoloji cəhətdən təmiz enerji mənbəyi hesab edilsə də, dolayısı ilə bu ad ona müəyyən
təxminlərlə aid edilə bilər.
Akkumulyatorların yüklənməsi üçün günəş batareyalarından istifadə olunması imkanları da
mövcuddur. Lakin bu yolla akkumulyatorları yükləndirilən nəqliyyat vasitələrinin yükgötürmə
qabiliyyəti hələ ki, çox azdır. Həm də ki, günəş batareyaları ilə qidalanan elektromobillərdən dünyanın
istənilən regionunda istifadə etmək mümkün deyil. Belə ki, il ərzində Yer kürəsinin hər yerində günəşli
günlərin sayı günəş batareyalarının daimi yükləndirilməsi üçün kifayət etmir.
Ətalətli akkumulyatorlar adlanan qurğular da enerji akkumulyatorları sırasına aiddir. Bu tipli
akkumulyatorlara nazimçarxlar da deyilir. Nazimçarxlar əsas mühərriklərin tormozlanması zamanı
enerjini özündə toplayır, nəqliyyat vasitəsinin yerindən tərpənməsi və ya sürətlənməsi zamanı isə
toplanmış enerjini geri qaytarır. Bu proses rekuperativ tormozlama adlanır. Belə enerji
akkumulyatorlarından həm istilik, həm də elektrik mühərrikinin tərkibində istifadə etmək mümkündür.
Şək.15.3-də nazimçarx tipli enerji akkumulyatoru olan avtomobilin transmissiyasının konstruktiv
sxemi verilmişdir. Bu sxemə görə avtomobilin şəhər daxilindəki hərəkəti çoxsaylı dayanmalar və
yerindən tərpənmələrlə müşayiət olunduğundan ancaq nazimçarx tipli akkumulyatorun enerjisindən
istifadə olunur, istilik (və ya elektrik) mühərriki isə yalnız nazimçarxın müntəzəm fırlanmasını təmin
etmək üçün işə qoşulur. İstilik mühərriki tətbiq edildikdə və ondan yalnız nazimçarxın fırladılması
üçün istifadə edildikdə qərarlaşmış iş rejimlərində istilik mühərrikinin işlənmiş qazlarının zəhərliliyi
xeyli azalır. Hibrid güc ötürməsinin pilləsiz transmissiyası nazimçarxın və təkərlərin fırlanma
tezliklərini bir-birinə uyğunlaşdırır, avtomobilin sürətlənməsi və tormozlanması zamanı fırlanma
hərəkətinin hər iki istiqamətdə ötürülməsini təmin edir.
―General Electriсs‖ firması tərəfindən yaradılmış ətalətli enerji akkumulyatorlu avtobusun –
jirobusun konstruktiv sxemi şək.15.4-də göstərilmişdir. Dartıcı elektrik mühərriki 2 funksiyasını
yerinə yetirən elektrik çevirici maşın tormozlanma rejimində nazimçarxla 1 əlaqədə olan ikinci elektrik
çevirici maşını qidalandıran generator kimi işləyir. Beləliklə, tormozlanma zamanı elektrik mühərriki
2 generator rejimində işləyərək öz enerjisini elektron idarəetmə bloku 3 vasitəsilə nazimçarxın 1
elektrik maşınına (generatoruna) verir, o isə nazimçarxı fırladır. Sürətlənmə rejimində isə fırlanan
nazimçarx onunla birləşdirilmiş elektrik maşınını fırladır. Elektrik maşını isə öz növbəsində generator
rejimində işləyərək, bu halda dartıcı maşın rolunu ifa edən 2 elektrik mühərrikini qidalandırır.
Kütləsi 1,5 t olan nazimçarxdan enerji alan 13 t kütləyə malik avtobus bu enerji ilə 5,5 km məsafə
qət edə bilir.
Dayanacaqlarda 90 s ərzində nazimçarxın elektrik şəbəkəsinin köməyi ilə fırladılmasını təmin
etmək üçün trolleybus millərinə oxşar qurğulardan 4 da istifadə olunur.
117
Şək.15.3. Nazimçarx tipli enerji akkumulyatorlu transmissiyanın konstruktiv sxemi.
Nazimçarx tipli enerji akkumulyatorları elektrik mühərriki ilə birgə tətbiq olunduqda elektrik
akkumulyatorlarında yüksək boşalma cərəyanının olması halı aradan qalxır. Nazimçarxlar ya monolit
şəklində, ya da lif və lentlərin elastik mərkəz ətrafında burulma sarğı şəklində hazırlanır. Sarğılı
nazimçarxların enerji tutumu göstəriciləri daha yüksəkdir. Belə nazimçarxlar təhlükəsiz dağılma
xassəsinə də malikdirlər, yəni dağılma zamanı qəlpələnmə baş vermir. Nazimçarxları qrafitdən və ya
kevlardan — optik liflərdən hazırlayırlar.
Şək.15.4. “General electrics” firması jirobusunun güc qurğusu:
1-generatorlu nazimçarx; 2-sabit cərəyanla işləyən elektrik mühərriki; 3-elektron
idarəetmə bloku; 4-dayanacaqlarda yüklənməni təmin edən kontakt milləri.
15.2. HĠBRID GÜC QURĞULARI VƏ HĠBRĠDOMOBĠLLƏR.
Nəqliyyat vasitələri qarşısında qoyulan sərt ekoloji tələblərə riayət etmək və yüksək qənaətliliyə
nail olmaq üçün bir sıra ölkələrdə hibrid güc qurğularına böyük diqqət yetirilir. Belə güc qurğusuna
malik nəqliyyat vasitələrinə hibridomobillər deyilir. Hibrid güc qurğuları bir-birindən asılı olmayan bir neçə enerji mənbəyindən və ən azı 2
mühərrikdən ibarət olur. Bu mühərriklərdən biri istilik mühərriki də ola bilər. Son vaxtlar 2-taktlı mühərriklərə maraq yenidən artmaqdadır. Buna səbəb belə mühərriklərin litr
gücünün və burucu moment müntəzəmliyinin 4-taktlı mühərriklərə nisbətən yüksək olmasıdır. Bir-birindən asılı olmayan iki ədəd 2-taktlı mühərrikdən istifadə olunduqda şəhər şəraitində yanacaq sərfini və zərərli maddə tullantılarının miqdarını xeyli azaltmaq mümkün olur. Bu onunla əlaqədardır ki, nəqliyyat vasitəsinin şəhər daxilində hərəkəti zamanı mühərrik qurğusunun tam güclə işləməsi tələb olunmur. Mühərrikin ən qənaətli və ekoloji cəhətdən ən zərərsiz işi xarici sürət xarakteristikası rejimlərində alınır. Bu səbəbdən yeni yaradılan mühərrikin işi məhz bu rejimlərə yönəldilir. Bu
118
rejimlərdə işlənmiş qazların temperaturu yüksək olduğundan onları neytrallaşdırılma sistemi daha səmərəli olur. Hər iki enerji mənbəyinin eyni zamanda işləməsi nəqliyyat vasitəsinin yalnız şəhərdən kənar yollarla hərəkəti zamanı tələb olunur.
Hələ ki, hibrid güc qurğularından ən geniş yayılanı adi DYM və elektrik mühərriki modullarından ibarət olan qurğulardır. Belə güc qurğusuna malik ilk nəqliyyat vasitəsi 1916-cı ildə Vuds (Woods) tərəfindən düzəldilmiş ―Qarışıq güc‖ adlı hibridomobil idi. DYM və elektrik mühərrikindən ibarət hibrid güc qurğuları nəqliyyat vasitəsini ardıcıl və paralel intiqallarla hərəkətə gətirə bilir. Hibrid güc qurğuları ardıcıl intiqala malik olduqda daxili yanma mühərriki elektrik mühərrikini hərəkətə gətirir. Elektrik mühərrikindən alınan mexaniki enerji isə avtomobilin transmissiyasına verilir. Ağır tonnajlı yük avtomobillərində isə hər bir təkərin daxilində bir elektrik mühərriki yerləşdirilir. Onda daxili yanma mühərriki sabit sürət rejimində işləyir və adi generator qurğusu rolunu oynayır. Bu halda yanacaq sərfi yükdən, yəni nəqliyyat vasitəsinə göstərilən müqavimətdən asılı olur.
Paralel intiqallı hibrid güc qurğularında isə nəqliyyat vasitəsinin təkərləri həm daxili yanma mühərriki, həm də elektrik mühərriki tərəfindən hərəkətə gətirilir.
Hibrid güc qurğusundan istifadə edən bəzi avtomobil modelləri ayrıca olaraq akkumulyator batareyaları ilə təchiz olunur (şək.15.5). Bu batareyalar daxili yanma mühərriki tərəfindən yükləndirilir. Ekoloji tələblər yüksək olduğundan belə avtomobil şəhər daxilində yalnız elektrik mühərrikinin işi hesabına hərəkət edir, yəni ondan elektromobil kimi istifadə olunur. Şəhərdən kənar yerlərdə ekoloji tələblər nisbətən aşağı olduğundan avtomobil ya təkcə elektrik mühərrikinin, ya da hər iki mühərrikin birgə işindən yararlanır. Bu halda daxili yanma mühərriki 1 işə düşür və aparan körpünün intiqalında yerləşdirilmiş dartıcı elektrik mühərrikini 3 qidalandıran generator hərəkətə gətirilir. Elektrik mühərriki hava ilə soyutma sistemi ilə təchiz olunur.
Şək.15.5. Hibrid güc qurğulu avtobus (a) və minik avtomobilinin (b) sxemi:
1-daxili yanma mühərriki; 2-soyutma sistemi; 3-dartıcı elektrik mühərriki; 4 və 6-
idarəetmə sisteminin elektron blokları; 5-akkumulyator batareyaları bloku; 7-
akkumulyator batareyalarının soyutma və ventilyasiya sistemi.
Şəhər daxilində daxili yanma mühərriki söndürüldüyündən generator işləmir, dartıcı elektrik
mühərriki isə elektron idarəetmə sisteminin blokları 4, 6 vasitəsilə akkumulyator batareyaları 5
qidalandırır. Akkumulyator batareyalarının özünün ayrıca soyutma və ventilyasiya sistemi 7 olur.
Hibrid güc qurğusu olan hibridomobildəki akkumulyatorların kütləsi elektromobildəki
119
akkumulyatorların kütləsindən xeyli az olur. Ardıcıl və paralel intiqallı hibrid güc qurğularının hər birinin öz üstünlükləri və çatışmazlıqları
mövcuddur. Onlar daim araşdırılır və hibrid güc qurğularının modernləşdirilməsi davam edir. Seriya ilə istehsal edilən hibrid güc qurğularına malik minik avtomobillərində — hibridomobillər-
də birinci olaraq paralel intiqallardan istifadə olunmağa başlanılıb. Buna misal olaraq Yaponiyanın To-yota firmasının istehsalı olan ―Prius‖ hibridomobilini göstərmək olar (şək.15.6). Onun güc qurğusu ―Toyota- THS-II‖ (Toyota Hibrid System) 57 kVt-lıq benzin püskürməli daxili yanma mühərrikindən və 50 kVt-lıq sinxron dəyişən cərəyan elektrik mühərrikindən ibarətdir. Onlar və starter-generator bir-birilə planetar ötürmə vasitəsilə əlaqələndirilib (şək.15.7) və birlikdə pilləsiz transmissiya kimi — elek-tromexaniki variator kimi işləyir. Bu düyünlərin işi elektron kommutator vasitəsilə idarə olunur.
Şək.15.6. ―Prius‖ hibridomobilinin intiqalının prinsipial sxemi:
1-qığılcımla alışdırmalı daxili yanma mühərriki; 2-planetar ötürmə; 3-generator; 4-
kommutator; 5-akkumulyator batareyaları; 6-elektrik mühərriki; 7-yavaşıdıcı ötürmə; 8-
transmissiya.
Şək.15.7. ―Toyota-THS-II (Prius)‖ hibrid güc qurğusunun kinematik sxemi və gücün paylanma
mexanizmi:
1-yağ nasosu; 2-elektrik mühərriki; 3-―günəş‖ çarxı; 4-gəzdirici və satellitlər; 5-taclı çarx; 6-
starter-generator; 7-burulma rəqslərinin dempferi; 8-benzin mühərriki; 9-səssiz zəncir; 10-
aralıq ötürmənin aparan dişli çarxı; 11-baş ötürmənin aparan dişli çarxı; 12-aralıq ötürmənin
aparan dişli çarxı; 13-baş ötürmənin aparılan dişli çarxı:; 14-diferensial.
Planetar ötürmə elə düzəldilib ki, benzin mühərrikinin yaratdığı burucu moment 30:70 nisbətində
bölünə bilsin. Burucu momentin 30 %-i generatora, qalan 70 %-i isə təkərlərə ötürülür. Generator
120
benzin mühərrikindən aldığı enerjini birbaşa elektrik mühərrikinə və təkərlərə verir. Əlavə olaraq
generator 40 ədəd nikel-metalhidrid akkumulyatordan ibarət batareyanı da yükləyir.
Nəzərdən keçirilən hibrid güc qurğusunda əsas rolu elektrik mühərriki oynayır. Hibridomobilin
hərəkətinə o start verir. Kiçik sürətlə hərəkət zamanı da dartıcı qüvvə rolunu o və batareya oynayır
(şək.15.8, a). Kiçik və orta yük rejimlərində benzin mühərriki işə düşür, onun yaratdığı burucu
momentin 70 %-i birbaşa təkərlərə ötürülür. Qalan 30 % isə planetar ötürmə və generator vasitəsilə
elektrik mühərrikinə, sonra da təkərlərə ötürülür (şək.15.8, b). Tam güc rejimində həm benzin və
elektrik mühərrikləri, həm də batareyanın enerjisi sərf olunur (şək.15.8, c). Tormozlama zamanı isə
benzin mühərrikinin dövrlər sayı azalır, elektrik mühərriki isə rekuperativ tormozlama rejimində
generator kimi işləyərək batareyanı yükləyir (şək.15.8, d).
a)
b)
c)
d)
Şək.15.8. ―Toyota-THS-II‖ hibrid güc qurğusunun burucu momentinin paylanma sxemi:
a) yerindən tərpənmə, kiçik sürətli hərəkət; b) kiçik və orta yük rejimləri; c) tam yük rejimi;
d) rekuperativ tormozlama rejimi;
1-qığılcımla alışdırmalı daxili yanma mühərriki; 2-planetar ötürmə; 3-generator; 4-
kommutator; 5-akkumulyator batareyaları; 6-elektrik mühərriki; 7-yavaşıdıcı ötürmə
(şəkillərdəki qırmızı rəngli xətlər burucu moment, digər rəngli xətlər isə elektrik enerjisi
axınını göstərir).
―Toyota-THS-II‖ hibrid güc qurğusunun unikal xüsusiyyətlərindən biri də onun tərkibindəki
benzin mühərrikinin yüksək genişlənmə dərəcəsinə malik Atkinson sikli üzrə işləməsidir (sikl, onu ilk dəfə təklif və tətbiq edən britaniyalı mühəndis Ceyms Atkinsonun adı ilə bağlıdır). Onun həndəsi sıxma dərəcəsi 13.5 vahidə bərabərdir. Benzin mühərrikləri üçün xarakterik olan detonasiyanın qarşısını almaq üçün bu mühərrikdə sorma klapanı porşenin a.ö.n. vəziyyətinə çatmasından çox sonra bağlanır. Nəticədə, sıxma taktının gedişində təzə qarışığın müəyyən hissəsi geriyə, sorma kollektoruna sıxışdırılır (şək.15.9). Bu o deməkdir ki, qarışığın sıxılması üçün porşenin sıxma taktı üzrə gedişinin yalnız müəyyən bir hissəsinin əvəzinə genişlənmə prosesində porşenin genişlənmə taktı üzrə tam gedişindən istifadə olunur. Bu isə yanıcı qarışığın tam yanması nöqteyi-nəzərindən çox əlverişlidir. Belə ki, bu mühərrikin həm ekoloji, həm də qənaət göstəricilərinin xeyli yaxşılaşdırılmasına imkan verir. Firmanın məlumatlarına görə hibrid güc qurğusunun tətbiqi yanmamış karbohidrogenlərin (CHx) və azot oksidi (NOx) tullantılarını 90 %-ə qədər, karbon qazı (CO2) tullantılarını isə 2 dəfə azaldır.
Otto sikli ilə müqayisədə Atkinson siklinin üstünlüyünü indikator diaqramlarının müqayisəsindən də görmək olar (15.10).
121
Şək. 15.9. Atkinson siklində Şək. 15.10. Otto və Atkinson sikllərinin indikator sıxma prosesi. diaqramlarının müqayisəsi. Honda firmasının ―Civik Hybrid‖ hibridomobilnin ―Honda İMA (İntegrated Motor Assist)‖ hibrid
güc qurğusu fərqli cəhətlərə malikdir (şək.15.9). Birincisi, onun 7 kVt-lıq elektrik mühərriki daxili yanma mühərrikinin nazimçarxının yerində quraşdırıldığından o həm də nazimçarxın funksiyalarını yerinə yetirir (belə elektrik mühərriklərinə nazimçarx-elektrik mühərriki də deyilir). İkincisi, nazimçarx-elektrik mühərriki hibridomobili müstəqil hərəkətə gətirmir. O yalnız benzin mühərrikini işə salmağa, sürətlənmə rejimində dirsəkli valın fırlanmasını tezləşdirməyə kömək edir. Tormozlama rejimində isə elektrik mühərriki generator kimi işləyərək mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirir və onu nikel-metallhidrid batareyalara verir. Bu sxemin (şək.15.10) ən böyük üstünlüyü hibrid güc qurğusunun elektrik mühərriki sıradan çıxdıqda daxili yanma mühərrikinin müstəqil olaraq fəaliyyət göstərə bilməsidir.
Şək.15.9. Nazimçarx-elektrik mühərrikli Honda İMA hibrid güc qurğusu.
Şək.15.10. Honda İMA hibrid güc qurğusunun ―Civic Hybrid‖ hibridomobilində yerləşdirilmə sxemi.
122
Almaniyanın BMW firmasının X5 tam intiqallı hibridomobilinin hibrid güc qurğusunda da fərqli
cəhətlər mövcuddur (şək.15.10). Belə ki, burada elektrik mühərrikini akkumulyatorlar deyil, çox
yüksək tutuma malik kondensatorlar bloku qidalandırır. Kondensatorlar akkumulyator
batareyalarından daha tez yüklənə bilirlər. Bunun üçün daxili yanma mühərriki tərəfindən bir dəfə
rekuperativ tormozlanma (bu zaman elektrik mühərriki generator rejimində işləyir) kifayət edir.
Kondensatorlar akkumulyatorlardan yüngül və uzunömürlüdürlər. Əlbəttə, tutumları kiçik olduğundan
onlar çox qısa zaman kəsiyində boşalırlar. Lakin bu onların X5 hibridomobli üçün faydalı olmalarına
mane olmur. Belə ki, bu qurğunun elektrik mühərriki yalnız daxili yanma mühərrikini işə salmaq və
sürətlənmə rejimində onun dirsəkli valının fırlanma tezliyini artırmaq funksiyalarını yerinə yetirir.
Şək.15.10. BMW X5 hibridomobilinin düyünlərinin yerləşmə sxemi:
A-daxili yanma mühərriki; B-çevirici; C-elektrik mühərriki; D-sürətlər qutusu;
E-elektron idarəetmə bloku; F-kondensatorlar batareyası
Hibrid güc qurğuları üçün İngiltərənin PML Flightlink və Synergy İnnovations şirkətlərinin irəli
sürdüyü konsepsiya perspektiv üçün daha cəlbedici görünür. Bu konsepsiya əsasında yaradılmış Mini
QED nəqliyyat vasitəsini həm elektromobil, həm də hibridomobil adlandırmaq olar. Burada güc
qurğusu cəm gücü 480 kVt olan 4 ədəd təkərdə yerləşdirilmiş elektrik mühərrikindən, litium
akkumulyatorları batareyasından və 14,7 kVt-lıq 2 silindrli 4-taktlı daxili yanma mühərrikindən
ibarətdir. Batareyanın enerji ehtiyatı hibridomobilin 300÷400 km yürüşü üçün kifayət edir. Daxili
yanma mühərriki isə 21 kVt gücə malik generatoru hərəkətə gətirir. Batareya yarıya qədər boşaldıqda
(yüksüzləşdikdə) daxili yanma mühərriki avtomatik işə düşərək onu yükləməyə başlayır. Mini QED
bir dəfəlik yanacaq ehtiyatı və batareyanın ilkin yüklənməsi ilə 1500 km məsafə qət edə bilir.
Yuxarı yük rejimlərində batareyanın böyük gücə malik elektrik mühərriklərini qidalandırmağa
gücü çatmadığından Mini QED hibridomobilində tutumu 11 farad olan ultrakondensatorlar da
qoyulur. Onlar tormozlama rejimində elektrik cərəyanını yığır, sürətlənmə rejimində isə verir. Bununla
ultrakondensatorlar bufer rolunu oynayaraq akkumulyatorları hədsiz yüklənmələrdən qoruyur. Mini
QED hibridomobili həm indiki, həm də perspektiv ekoloji normalara cavab verməklə gələcəyin
nəqliyyat vasitəsi adına iddia edir.
15.3. YANACAQ ELEMENTLĠ («FUEL CELLS”) GÜC QURĞULARI.
Son zamanlar elektromobillər üçün elektrik enerjisi mənbəyi kimi yanacaq elementləri (ingiliscə -
―fuel cells‖) böyük maraq kəsb edir. Yanacaq elementləri adi qalvanik elementlərdir və onlarda
elektrolit əvəzinə istilik mühərriklərində istifadə olunan maye və qaz şəkilli yanacaqlardan, habelə
havadan alınan oksigendən istifadə olunur. Elektrik enerjisinin alınması üsulu isə akkumulyator
batareyalarında reallaşdırılan üsula çox oxşardır. Yanacaq elementlərində yanar maddələrin
oksidləşməsi zamanı elektrik cərəyanı yaranır. Burada sərf olunan yanar maddələr fasiləsiz olaraq
təzələri ilə əvəz olunur, oksidləşmə reaksiyasının məhsulları isə xaric olunur. Bu, reaksiya
məhsullarının yanacaq elementinin işinə zərərli təsirini aradan qaldırır. Yanacaq elementlərindən ən
123
sadəsi hidrogen-oksigen elementi hesab olunur. Burada hidrogenlə oksigen arasında baş verən
elektrokimyəvi reaksiya nəticəsində elektrik enerjisi alınır, reaksiya məhsulu olan su buxarı isə tullantı
şəklində atmosferə atılır.
İlk yanacaq elementini hələ 1839-cu ildə ingilis fiziki ser Uilyam Robert Qrouv laboratoriya
masasında quraşdırmışdı. Yanacaq elementi içərisinə platin elektrodlar lehimlənmiş sınaq şüşələri
sırasından ibarət idi (şək.15.11). Sınaq şüşələri açıq tərəfləri ilə içində sulfat turşusu olan şüşə qablara
batırılmışdı. Sınaq şüşələrinin boş qalan həcmi isə müvafiq olaraq hidrogen və oksigenlə
doldurulmuşdu. Belə bir sadə sistem, çox zəif olsa da, elektrik cərəyanı verirdi və sınaq şüşələrindəki
qazın miqdarı getdikcə azalırdı.
Şək.15.11. İlk yanacaq elementinin prinsipial iş sxemi:
1-sulfat turşusu; 2-platin elektrod; 3-yük; 4-oksigen; 5-hidrogen.
Yanacaq elementlərindən enerji mənbəyi kimi hələ ABŞ Aerokosmik Agentliyinin (NASA) XX
əsrin 70-80-ci illərində həyata keçirdiyi Aya uçuş proqramlarının ―Ceminey‖ kosmik gəmilərində
istifadə olunmuşdu. Elə həmin illərdə keçmiş SSRİ-də yaradılmış ―Buran‖ kosmik gəmisində də bu cür
elementlər tətbiq olunmuşdu. Elektromobillər üçün ilk Li-Cl (litium-xlor) yanacaq elementini isə
1966-cı ildə ―Union Carbyde‖ firması istehsal etmiş və ―GM Electrovane‖ elektromobili ilk dəfə bu
tip güc qurğusundan istifadə etmişdi. Lakin praktiki istifadə üçün ilk yanacaq elementli
―NECAR‖elektromobilini ―Daimler-Chrysler‖ şirkəti 1994-cü ildə istehsal edib.
Yanacaq elementinin iş prinsipi suyun elektrolizi prosesinin əksidir (şək.15.12). Burada havanın
tərkibindəki oksigendən və yanacağın (metanol, etanol, benzin və s.) su buxarı ilə reaksiyasının
məhsulu olan hidrogendən istifadə olunur. Yanacaqlardan hidrogen alınmasının f.i.ə 80÷85 %-dir
(qalan enerji hidrogenlə oksigen arasındakı kimyəvi reaksiyanın getməsi üçün reaktorda yüksək
temperaturun saxlanmasına sərf olunur). Yanacaq elementlərinin özlərinin nəzəri f.i.ə 83 %, praktiki
f.i.ə 50÷60 %, real f.i.ə isə 45 % civarında olur.
Şək.15.12. Yanacaq elementinin Şək.15.13. Ballard tipli yanacaq elementinin
prinsipial sxemi. prinsipial iş sxemi.
124
Ballard tipli yanacaq elementi 2 elektroddan — müsbət yüklü anoddan və mənfi yüklü katoddan
ibarətdir (şək.15.13). Anod və katod məsaməli lövhələrdən hazırlanır. Bu, elektrik cərəyanı yaranarkən
reaksiyaya girən maddələrin sərfi ilə əlaqədar yaranan konsentrasiyalı polyarlaşmanı aradan qaldırmaq
üçündür. Hər iki elektrodun daxili səthi platin və ya digər nadir metallardan (palladium, iridium və s.)
olan katalizatorla örtülür. Təmiz hidrogen və ya metanol, benzin kimi karbohidrogenli yanacaqlardan
alınmış hidrogen oksigenlə birlikdə yanacaq elementini qidalandırır. Anod üzərindəki katalizator
hidrogen atomlarından mənfi yüklü elektronların ayrılmasına və onların müsbət yüklü protonları tərk
etməsinə səbəb olur. Katod tərəfdə havanın tərkibindəki oksigenin ionlaşmasından alınan oksigen
ionları hidrogen protonlarını özünə cəzb edir. Protonlar seçilərək bərk yarımkeçirici membrandan
keçdiyi halda, yerdə qalan elektronlar dolayı yolla, yəni xarici elektrik dövrəsi ilə katoda doğru hərəkət
edərək elektrik enerjisi istehsal edirlər. Katoda çatan elektronlar proton və oksigen ionları ilə birləşərək
su buxarı əmələ gətirir. Son reaksiya məhsulu kimi istilik də ayrılır ki, ondan da yenidən istifadə etmək
və ya ətraf mühitə ötürmək mümkündür. Şək.15.13-də göstərilən yanacaq elementinin adi atmosfer
şəraitində ( 100 .P MPa təzyiqdə və 250 t C temperaturda) sintez etdiyi cərəyanın elektrik hərəkət
qüvvəsinin (e.h.q) real qiyməti 0.7÷0.8 V hədlərində olur. Sahəsi 1 m2 və tərkibində 40 q platin olan
yanacaq elementi lövhəsi 5kVt elektrik enerjisi istehsal etmək qabiliyyətinə malikdir. Daha böyük
gücdə elektrik enerjisinin alınması üçün yanacaq elementlərindən ibarət paket və ya batareya yaratmaq
lazım gəlir (şək.15.14).
Şək.15.14. Ballard tipli yanacaq elementləri batareyası.
Yanacaq elementlərinin bir neçə tipi mövcuddur. Onlarda müxtəlif yanacaq və materiallardan
istifadə olunur. Lakin, xüsusilə də avtonəqliyyat vasitələrində istifadə olunmaq nöqteyi-nəzərindən
proton mübadilə edən membranlı (şək.15.15) yanacaq elementi (PEM) daha əlverişlidir. Bərk oksidli
yanacaq elementi (SOFC) texnologiyası isə perspektiv hüdudları tam aydın olmayan alternativ hesab
edilir. Qələvi-hava elementləri texnologiyası müəyyən qədər inkişaf etsə də onun perspektivi şübhə
doğurur. Proton mübadilə edən membranlı yanacaq elementi ilə bərk oksidli yanacaq elementi
arasındakı ən böyük fərq onların işçi temperaturlarındadır. Belə ki, PEM yanacaq elementi 80˚C-də
işləyə bilir. SOFC yanacaq elementi isə yalnız 700÷1000˚C temperatur intervalında işləmək
qabiliyyətinə malikdir. Digər fərq isə PEM yanacaq elementində membranın polimerdən, SOFC
yanacaq elementində isə saxsıdan hazırlanmasıdır.
125
Şək.15.15. Proton mübadilə edən membranlı (PEM) yanacaq elementinin quruluşu və iş prinsipi.
Yanacaq elementlərinin hidrogenlə işi zamanı yaranan azot oksidləri, dəm qazı, karbon qazı və
karbohidrogenlərin miqdarı istənilən tipli daxili yanma mühərrikindəkindən bir neçə dəfə az olur. Özü
də bu zərərli komponentlərin çoxu hidrogenin bilavasitə avtomobilin özündə karbohidrogenli
yanacaqlardan alınması zamanı yaranır. Aşağı yük rejimlərində iş zamanı yanacağın odluqlarda
natamam yanması nəticəsində alınan dəm qazı tullantısının miqdarı xeyli yüksək də alına bilər.
Bundan başqa hidrogenin sintezi zamanı karbon qazı alınır ki, bu da istixana effekti yaradır.
Hidrogenin alınması üçün təbii qazdan (CH4) istifadə olunduqda karbon qazı (CO2) tullantılarının
miqdarı 64 q/km, metanoldan istifadə olunduqda isə 87 q/km təşkil edir (şək.15.16). Halbuki, benzin
və dizel mühərriklərində bu göstəricilər müvafiq olaraq 125 q/km və 110 q/km-dir. Təmiz hidrogenlə
(sıxılmış və ya mayeləşdirilmiş şəkildə) işlədikdə isə yanacaq elementlərinin reaksiya məhsulları sudan
ibarət olur.
Şək.15.16. Bilavasitə nəqliyyat vasitəsində metanoldan hidrogen alınmasının prinsipial sxemi.
Neft mənşəli yanacaqlardan imtina və zərərli maddə tullantılarının çox kiçik miqdarda, f.i.ə-nın isə
xeyli yüksək olması yanacaq elementlərindən avtomobilin energetik qurğusu qismində istifadəni çox
perspektivli edir. Bunu sadə daxili yanma mühərriki ilə bir elementli Ballard tipli yanacaq elementli
güc qurğusunun müqayisəsi (şək.15.17) də əyani şəkildə təsdiq edir. Onu da qeyd edək ki, yanacaq
elementinin avtomobildə tutduğu yer dizel və ya benzin mühərrikin tutduğu yerə bərabər olur.
Yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi yanacaq elementlərində yanacaq kimi təmiz hidrogendən istifadə
olunması daha məqsədəuyğundur. Məlum olduğu kimi Yer üzündə sərbəst şəkildə hidrogen mövcud
deyil və onu ancaq müxtəlif üsullarla karbohidrogenli yanacaqlardan əldə etmək mümkündür.
126
Hidrogenin alınma prosesi bilavasitə nəqliyyat vasitəsində həyata keçirildikdə həm yanacaq elementli
güc qurğusunun ekoloji göstəriciləri pisləşir, həm də nəqliyyat vasitəsinin özünün konstruksiyası
mürəkkəbləşir və ağırlaşır. Təmiz hidrogendən istifadə olunduqda isə onun nə cür saxlanılması
problemi meydana çıxır.
Məlum olduğu kimi, hidrogen məlum qazlardan ən yüngülüdür. O -253 C temperaturda
mayeləşir. 50 litrlik balona 250 bar təzyiq altında 1 kq-dan bir qədər artıq hidrogen doldurmaq olur.
Deməli, avtonəqliyyat vasitəsində kifayət qədər hidrogen yanacağı ehtiyatı saxlamaq üçün onu ya
kriogen üsulla mayeləşdirib termos-çənlərdə yerləşdirmək, ya da yüksək təzyiq altında sıxıb çox
möhkəm balonlarda saxlamaq lazımdır. Bundan başqa hidrogeni metal-hidrid saxlanclarda
(toplayıcılarda) da saxlamaq mümkündür. Elə metallar (məsələn: Ti - titan) və ərintilər var ki, onlar öz
kristal qəfəslərində hidrogen atomlarını yerləşdirmək qabiliyyətinə malikdir. Məhz onlardan metal-
hidridlər yaratmaq mümkündür və belə saxlanclar eyni həcmə malik olmaq şərti ilə sıxılmış qaz
balonlarından 5, maye qaz doldurulan Düar qablarından isə 2 dəfə artıq tutuma malik olur. Hidrid
saxlanclar kifayət qədər mürəkkəb konstruksiyaya malikdir. Onlar bütöv metal parçasından
hazırlanmır və daha çox saysız-hesabsız kanallara malik süngəri xatırladır. Kanallar hidrogenin
mümkün qədər tezliklə udulması və ayrılması üçün nəzərdə tutulur. Onu da qeyd edək ki, hidrogenin
metal-hidriddən ayrılıb çıxarılması üçün onları müəyyən temperatura qədər qızdırmaq tələb olunur.
Bundan başqa avtonəqliyyat vasitəsinin metal-hidrid saxlanclarının tutumu da kifayət qədər deyil,
çəkisi isə xeyli ağırdır. Aparılan araşdırmalar göstərir ki, hazırkı dövrdə hidrogenin mümkün qədər
böyük təzyiqlə sıxıb möhkəm kompozit balonlarda saxlanılıb nəql edilməsi daha məqsədəuyğundur.
Şək.15.17. Daxili yanma mühərrikli və yanacaq elementli güc qurğularının müqayisəsi.
Yanacaq elementlərinin malik olduğu ətalətliliyi aradan qaldırmaq və əldə edilən enerjidən
səmərəli istifadə etmək üçün yanacaq elementli güc qurğusunun tərkibinə ―bufer‖ akkumulyator
batareyası da daxil edilir. O yanacaq elementi tam gücü ilə işləmədikdə və ya nəqliyyat vasitəsi
elektrik mühərriki ilə tormozlandıqda ehtiyat enerji yığır.
Müasir dövrdə yanacaq elementlərindən nəqliyyat vasitəsinin energetik-güc qurğusu kimi istifadə
edilməsi çox perspektiv istiqamətə çevrilmişdir. Hələ keçən əsrin əvvəllərində Mercedes şirkəti
yanacaq elementli Sitaro sərnişin avtobuslarının istehsalına başlamışdır. Belə avtobuslar dünyanın
127
müxtəlif ölkələrinin ən böyük şəhərlərində istismar olunurlar. Honda, Toyota, Mitsubish, Ford, Fiat,
PSA ―Peugeot-Citroen‖ kimi nəhəng avtomobil şirkətləri yanacaq elementli minik avtomobillərinin
seriyalı istehsalına geniş hazırlıq işləri görməkdədirlər. Seriyalı istehsalı yaxın bir neçə il ərzində
başlanacaq minik avtomobili — hidrogenomobili isə ―Honda FCX‖ adlanır (şək.15.18). Bu
avtomobildə yanacaq kimi təmiz hidrogendən istifadə olunur. Hidrogen sıxılmış halda kompozit
balonlarda saxlanılır. Balonların daxili qatı alüminiumdan, orta qatı karbon, xarici qatı isə şüşə
liflərindən hazırlanır. Belə balonlar müasir sertifikasiya normaları çərçivəsində olan istənilən
istiqamətdən zərbələrə davam gətirmək qabiliyyətinə malikdir.
Şək.15.18. Yanacaq elementli güc qurğusu olan Honda-FCX avtomobili – hidrogenomobili:
1-еlektrokimyəvi generatorun soyutma sisteminin radiatoru; 2-dəyişən cərəyanlı sinxron
elektrik mühərriki; 3-elektrik mühərrikinin soyutma sisteminin radiatoru; 4-hava vuran
kompressor; 5-güc kontrolleri; 6-elektrokimyəvi generatorun hermetik gövdəsi; 7-
nəmləndirici; 8-yanacaq elementləri batareyaları; 9-sıxılmış hidrogen balonları; 10-
kondensator batareyası.
Generator üçün elektrik cərəyanını Ballard tipli yanacaq elementləri batareyaları istehsal edir.
Yanacaq elementləri batareyası proton mübadilə edən (polimer-elektrolitli) membranlar paketindən
ibarətdir. O hidrogen və oksigendən su sintez edir. Bu zaman paket 95C-yə qədər qızır və 80 kVt-a
qədər elektrik enerjisi ayrılır. Enerjinin 68 kVt-ı elektrik mühərrikini hərəkətə gətirir. İzafi enerji isə
radiator tərəfindən qəbul edilərək səpələnir və hidrogenomobilin salonunun qızdırılmasına sərf olunur.
Yanacaq elementlərində baş verən sintez reaksiyası üçün tələb olunan oksigen kompressor vasitəsilə
ətraf mühitdən vurulan havadan götürülür.
Elektrik enerjisinin toplayıcısı kimi litium (Li) – ionlu və ya nikel (Ni) – metalhidridli batareyalar
əvəzinə ―ultrakondensator‖lardan istifadə olunub. Onların sadələşdirilmiş quruluşu şək.15.19-da
göstərilmişdir. Hər iki elektrodun səthindəki ikiqat elektrik qatı mahiyyət etibarı ilə ayrı-ayrı
kondensatordur və onlar öz aralarında elektrolit vasitəsilə birləşir. Elektrodlarla ion qatları arasındakı
məsafə çox kiçik olduğundan kondensatorun tutumu hədsiz böyük alınır. Onlar daha tez ―dolur‖, yəni
yüklənir və enerjini ani olaraq verir. Kondensatorlar daha uzun istismar müddətinə malikdir və
onlardan istifadə olunduqda gərginlik çeviricisinə ehtiyac qalmır.
Bir dəfə doldurulmuş 2 ədəd kompozit hidrogen balonu (cəm tutumu 156 litr) avtomobilin 360
km məsafəni qət etməsinə imkan verir. Honda firmasının istehsalı olan yanacaq elementləri batareyası
isə bu rəqəmi 390 km-ə çatdırmağa imkan verir. Belə batareyalar Ballard batareyalarına nisbətən daha
yığcamdır və -20 C temperatura qədər işləmək qabiliyyətinə malikdir.
128
Şək.15.19. ―Ultrakondensator‖un sadələşdirilmiş quruluşu:
1-mənfi (solda) və müsbət (sağda) elektrodlar; 2-elektrolitin ionları.
Honda firması bu yaxınlarda yanacaq elementlərinin yeni nəslinin yaradılmasını bəyan edib.
Burada yanacaq elementlərinin proton mübadilə edən membranları şaquli deyil, üfüqi olaraq
yerləşdirilir. Məsələn, perspektiv Honda FCX sedanında yanacaq elementləri avtomobilin
döşəməsindəki tuneldə yerləşdirilir. Bu tip yanacaq elementləri batareyası 100 kVt elektrik enerjisi
istehsal edir. İstehsal edilən enerji qabaq təkərləri hərəkətə gətirən 80 kVt-lıq elektrik mühərrikini və
arxa təkərlərin daxilində yerləşdirilmiş 2 ədəd 25 kVt-lıq elektrik mühərrikini qidalandırır. Hidrogen
balonlarında qoyulan xüsusi süngərlər 350 bar təzyiq altında onların tutumunu iki dəfə artırır. Bu
halda avtomobilin birdəfəlik yanacaq doldurma ilə yürüşü 560 km-ə çatır.
General Motors firmasının Opel-Zafira miniveninin bazasında istehsal etdiyi ―Hidrogen-3‖
hidrogenomobili 68 l mayeləşdirilmiş hidrogen tutan kriogen çənlə 400 km məsafəni qət edə bilir
(şək.15.20). Energetik güc qurğusu 90 kVt gücə malikdir. Maksimal yük rejimində isə 129 kVt güc
istehsal olunur. Hidrogenomobil 150 km/saat maksimal sürətə malikdir.
PSA―Peugeot-Citroen‖ şirkəti də özünün GENEPAC adlanan elektrokimyəvi generatorunun
yaradılmasını bəyan edib. GENEPAC batareyaları yüksək xüsusi gücə malikdir. Onlar özünün hər 1
kq kütləsinə 1 kVt güc istehsal edə bilir. Bu batareyalar modullardan yığılır və avtomobilin çəkisindən,
ölçülərindən asılı olaraq gücü 20 kVt-dan 80 kVt-a qədər olan güc qurğularının yığılması mümkündür.
Şək.15.20. Yanacaq elementli Opel-Hidrogen-3 avtomobilinin prinsipial sxemi:
1-kondisionerin kompressoru; 2-dartıcı elektrik mühərriki; 3-radiator; 4-soyuducu nasos; 5-
resirkulyasiya nasosu; 6-sükan mexanizminin hidravlik gücləndiricisinin nasosu; 7-yanacaq
elementləri bloku; 8-hava süzgəci; 9-sabit cərəyan çeviricisi; 10-kompressor; 11-42 V-a
çevirici; 12-12 V-a çevirici; 13-akkumulyator batareyası; 14-katalitik qızdırıcı; 15-kriogen
çənin idarəetmə bloku; 16-elektromexaniki tipli dayanacaq tormozu; 17-hidrogen çəni –
129
Düar qabı.
Hal-hazırda yanacaq elementli avtomobillərin geniş istehsalına başlıca maneə hidrogenin alınması
üçün səmərəli texnologiyanın yoxluğudur. Mövcud texnologiyalar isə külli miqdarda enerji sərfini
tələb edir. Deməli, tullantılar və ehtiyatların sərfi nəqliyyat vasitəsindən hidrogen və ya onun alınması
üçün lazım olan spirtləri istehsal edən zavodların payına düşəcək.
15.4. XARĠCĠ YANMA MÜHƏRRĠKLƏRĠ.
Son zamanlar avtonəqliyyat vasitələri üçün enerji-güc qurğusu qismində xarici yanma
mühərriklərindən istifadə müəyyən maraq kəsb etməyə başlayıb. Bu tip mühərriklərdə yanma prosesi
işçi cismin iş gördüyü həcmdən kənarda və xeyli aşağı təzyiq şəraitində baş verdiyindən yanma
məhsullarının tərkibindəki zərərli tullantıların miqdarı da daxili yanma mühərriklərinə nisbətən az
olur. Belə mühərriklərə misal olaraq buxar mühərriklərini (onlara Renkin mühərrikləri də deyilir) və
Stirlinq mühərrikini göstərmək olar.
Buxar mühərrikləri. Buxar maşını bəşəriyyətin yaratdığı ilk mexaniki istilik mühərrikidir. Onun
iş prinsipi çox sadədir: yanacaq işçi cismin tərkibində olmadığından ondan kənarda yandırılır. Buxar
maşınında işçi cisim rolunu su oynayır və o kənardan verilən istilik hesabına qızdırılaraq buxara
çevrilir. Buxar isə silindrə daxil olaraq porşeni itələməklə mexaniki iş görür.
Buxar energetikası sahəsinə ən böyük töhfəni britaniyalı mühəndis Ceyms Uatt versə də avtomobil
nəqliyyatında ilk dəfə buxar mühərrikindən istifadə etmək şərəfi fransalı artilleriya zabiti Nikolya Jozef
Künyoya nəsib olub. O, 1769-cu ildə 2 silindrli buxar maşını ilə hərəkətə gətirilən avtomobil —
stimomobil yarada bilib. Burada istifadə olunan buxar maşınının əsas elementlərindən biri buxar
qazanı idi. Qazandakı su onun ocaqlığında yandırılan daş kömür və ya odunun verdiyi istiliklə
qızdırılırdı. Alınan buxarın lazımi təzyiqdə saxlanması üçün ocaqlığa daim nəzarət etmək tələb
olunurdu. 1868-ci ildə fransız Jozef Ravel buxar mühərriklərində yanacaq kimi kerosindən istifadə
etməyin əsasını qoydu. Nəticədə, buxar qazanının iri tutumlu ocaqlığını kompakt kerosin odluğu əvəz
etdi və buxar maşınının ümumi çəkisi xeyli azalmış oldu. Digər bir fransız Leon Serpolle isə kifayət
qədər ağır olan buxar qazanını xeyli yüngül və kompakt olan buxar generatoru ilə əvəz etdi. Buxar
generatoru böyük uzunluğa malik spiral şəkilli borudan ibarət idi. Onun tətbiqi güc qurğusunu
yüngülləşdirməklə yanaşı buxarın alınması və qızdırılması üçün tələb olunan vaxtın xeyli
qısaldılmasına imkan verdi. Buxar generatoruna su nasosla vurulurdu.
XIX əsrin ikinci yarısı və XX əsrin əvvəllərində buxar mühərrikləri həm minik və yük
avtomobillərində, həm də omnibuslarda (avtobusların sələfi) geniş istifadə olunurdu. Təsadüfi deyil ki,
yerüstü nəqliyyat vasitələri arasında 200 km/saat sürət həddini ilk dəfə aşan da stimomobil olub —
1906-cı ildə Stanley-Rocket firmasının "Raket" adlı stimomobili 205.44 km/saat sürətlə dünya
rekorduna imza atıb.
Stimomobillər yüksək sürətə və səssiz hərəkətə, məqbul ekoloji göstəricilərə malik olsalar da
onların çox ciddi bir nöqsanı var — stimomobil hərəkətə başlamazdan qabaq onun buxar qazanı (və ya
buxar generatoru) 20 dəqiqə ərzində qızdırılmalıdır.
Lakin buxar mühərriklərinin üstün ekoloji göstəriciləri tədqiqatçıları maraqlandırmaqda davam
edir. 1969-cu ildə ABŞ-nın Kaliforniya ştatının ekoloji proqramının həyata keçirilməsi çərçivəsində
sərnişin avtobuslarının buxar turbinləri ilə təchiz olunmasına cəhdlər göstərilmişdir. Qeyd etmək
lazımdır ki, buxar turbinli ilk stimomobil belçikalı missioner-rahib Ferdinand Verbist 1668-ci ildə
Çində yaratmışdır. Buxar qazanı ilə əlaqəli ucluq deşiyindən buxarın turbin kürəklərinə verilməsi
ideyasının müəllifi də o idi. Buxar axınının təsiri ilə fırladılan turbin dişli çarxlar sisteminin köməyi ilə
stimomobil təkərlərini hərəkətə gətirirdi.
BMW firmasının mühəndisləri də buxar turbinindən avtomobillərdə istifadə olunmasının əlverişli
olmasını təsdiq edirlər, bir şərtlə ki, buxar turbini avtomobilin köməkçi güc qovşağı rolunu oynasın.
Mütəxəssislərin "Turbosteamer" adlandırdıqları kompleks güc qurğusunun tərkibinə DYM-dən başqa
2 buxar generatoru, 2 buxar qızdırıcısı və dirsəkli valla qayış ötürməsi əlaqəsinə malik 2 buxar turbini
də daxildir (şək. 15.21). Buxar turbini işlənmiş qazların və soyuducu mayenin adətən itirilən
istiliyindən istifadə edir və 4 silindrli, 1.8 litrlik benzin mühərrikinin gücünü 11 kVt artırır. Bununla
130
birlikdə yanacaq qənaətliliyi 15 % yaxşılaşır, zərərli maddə tullantılarının miqdarı isə nəzərəçarpacaq
dərəcədə azalır.
Şək. 15.21. BMW firmasının buxar turbinli köməkçi güc aqreqatı olan energetik qurğusunun
prinsipial sxemi:
1-aşağı temperaturlu kondensator-radiator; 2-nasos; 3-buxar generatoru; 4-yüksək
temperaturlu kondensator; 5-istilik mübadiləedici; 6-aşağı temperaturlu istilik mübadiləedici;
7-aşağı təzyiq turbini; 8-yüksək təzyiq turbini.
ABŞ-nın Cyclone Technologies LLP firması mühəndislərinin yaratdığı buxar mühərriki (şək.
15.22) isə qızdırılmış buxarla işləyir: buxar qazanının çıxışında buxarın təzyiqi 220 bar həddinə çatır,
temperaturu isə 650˚C-dən yüksək olur. Su qapalı kontur üzrə dövr edir: qazandan çıxan buxar
silindrlərdə genişlənərək faydalı iş görür, sonra isə yolüstü qazanın odluqlarına verilən havanı
qızdıraraq kondensatora doğru istiqamətlənir. Kondensatorda su yenidən buxar qazanına daxil olur. Bu
mühərrikdə su həm işçi cisim, həm də yağlayıcı vasitə rolunu oynayır. Belə buxar maşınının
konstruksiyası qazpaylama valı aşağıda, yəni silindrlər blokunda yerləşən adi benzin mühərrikinin
konstruksiyasına çox bənzəyir: burada da porşen və silindrlər, şatunlar və dirsəkli val, "dəyişkən fazalı"
klapan mexanizmləri var. Təqdim olunan buxar mühərrikinin təcrübi nümunələri sınaqlar zamanı
yaxşı nəticələr göstərmişdir: mühərriki litr gücü 132.3 kVt/l olmuşdur, dirsəkli valın dövrlər sayı 5250
dəq-1 təşkil etmişdir, dirsəkli valın ilk dövrlərindən etibarən burucu moment maksimal qiymətini
almışdır, ekoloji göstəricilər bütün mövcud beynəlxalq normalara böyük fərqlə uyğun gəlir. Bu
mühərrikin elektrik starterinə də ehtiyacı yoxdur — mühərriki işə salmaq üçün buxar kranını açmaq
kifayətdir. Mühərrik onunla eyni gücdə olan DYM-dən kompaktdır.
a) b)
Şək. 15.22. Cyclone Technologies LLP firmasının buxar mühərriki: a-ümumi görünüşü, b-kəsiyi.
131
Stirlinq mühərrikləri. İstiliyi kənardan verilən mühərriklərin ən geniş yayılanlarından biri də
Stirling mühərrikidir. Bu mühərrik 1816-cı ildə şotland keşişi, eyni zamanda alimi və ixtiraçısı Robert
Stirlinqin təklif etdiyi sxem üzrə işləyir. Stirling mühərrikinin fərqli xüsusiyyəti istiliyin silindrin qapalı
həcmindəki işçi cismə xüsusi istilik mübadiləsi aparatı — qızdırıcı ilə ötürülməsidir. İstiliyin işçi
cisimdən alınması da digər istilik mübadiləsi aparatı — soyuducunun köməyi ilə həyata keçirilir.
Stirlinq mühərriklərində istilik işçi həcmdən kənarda yerləşən xüsusi yanma kamerində alınır. Bu
kamerə hava və yanacaq verilir, yanma prosesi isə fasiləsiz olaraq baş verir.
Stirlinq mühərrikinin nəzəri sikli iki izotermdən və iki izoxordan ibarətdir (şək. 15.23). Onun
termiki f.i.ə. Karno siklində olduğu kimi aşağıdakı düstur ilə müəyyən edilir:
1
21T
Tt .
burada 1T və 2T — müvafiq olaraq, həcmin qızmar və soyuq zonalarında işçi cismin temperaturudur.
Şək. 15.23. P-V koordinat sistemində Stirlinq sikli.
Həqiqətdə isə göstərilən sikli dəqiqliklə həyata keçirmək olmur və indikator diaqramı ellips
şəklində alınır.
Şək. 15.24-də Stirlinq mühərrikinin konstruktiv sxemi, şək. 15.25-də isə onun işçi zonasının sxemi
göstərilmişdir.
Mühərrikin işçi silindri iki yerə bölünmüş qapalı həcmdən ibarətdir (şək.15.24). Yuxarı və ya
qızmar zona sıxışdırıcı porşenin 2 üstündəki boşluqda A yerləşir. Burada dairəvi qaz kəmərində 1
fasiləsiz olaraq qızdırılan qızmar qaz dövr edir. Aşağı və ya soyuq zona isə işçi porşenlə 5 sıxışdırıcı
porşen arasındakı sıxma boşluğunda yerləşir.
İşçi porşen a.ö.n. vəziyyətində olduğu zaman işçi cismin (qazın) əksər hissəsi aşağı zonada olur
(şək.15.25, I vəziyyəti). İşçi porşen yuxarıya doğru hərəkət etdikdə sıxma prosesi baş verir (şək.15.25,
II vəziyyəti). Sıxışdırıcı porşen aşağıya doğru hərəkət etdikdə (şək.15.25, III vəziyyəti) qaz təzyiq
altında aşağı zonadan yuxarı zonaya vurulur. Qaz əvvəlcə soyuducuda 17 soyudulur, sonra isə əvvəlki
sikldə akkumulyasiya olunmuş istiliyin hesabına regeneratorda qızdırılır. Daha sonra qaz qızdırıcıda
13 qızdırılır. Burada ona qapalı həcmdən kənarda yandırılan yanacağın verdiyi istilik ötürülür.
Qızdırılmış qaz genişlənərək işçi və sıxışdırıcı porşenləri aşağıya doğru itələyir və iş görülür
(şək.15.25, IV vəziyyəti), bununla sikl başa çatır və yenidən təkrar olunur.
132
Şək. 15.24. Stirlinq məhərrikinin konstruktiv sxemi:
A-genişlənmə boşluğu; B-sıxma boşluğu; C-bufer boşluğu; 1-dairəvi qaz kəməri; 2-sıxışdırıcı
porşen; 3-silindr; 4-sıxışdırıcı porşenin oxu; 5-işçi porşen; 6-işçi porşenin oxu; 7-işçi porşenin
boyunduruğu; 8-işçi porşenin şatunu; 9-sıxışdırıcı porşenin şatunu; 10-sıxışdırıcı porşenin
boyunduruğu; 11-injektorlar; 12-odluq; 13-qızdırıcı; 14-qızdırıcıların boruları; 15-qabırğalar;
16-regenerator; 17-soyutma boruları; 18-əksyük; 19-sinxronlaşdırıcı dişli çarxlar; 20-dirsək.
Şək. 15.25. Stirlinq mühərrikinin işçi hissəsinin prinsipial sxemi:
1-regenerator; 2-qızdırıcı; 3-soyutma boruları.
133
İşçi porşenin altında sıxılmış qazla doldurulmuş hermetik bufer boşluğu C yerləşir. İşçi porşen
aşağıya doğru hərəkət etdikdə işçi gediş baş verir və bufer boşluğundakı qazın təzyiqi artır. Bu təzyiq
artımının hesabına işçi porşen yuxarı hərəkət edərkən işçi həcmdəki soyuq qazın sıxılması baş verir.
Yanma kamerinə daxil olan hava əvvəlcədən istilik mübadiləsi aparatında yanma məhsullarının
istiliyi hesabına qızdırılır.
İstilik enerjisini mexaniki işə çevirmək və porşenlərin hərəkətini sinxronlaşdırmaq (sıxışdırıcı
porşenin işçi porşenin hərəkətini müəyyən dönmə bucağı qədər qabaqlaması tələb olunur) üçün baxılan
sxemdə xüsusi romb şəkilli mexanizimdən istifadə olunub. O mexanizmin optimala yaxın
kinematikasını təmin edir. İntiqal, bir-birinə əks istiqamətdə hərəkət edən və bir-biri ilə iki
sinxronlaşdırıcı dişli çarxlar 19, habelə işçi və sıxışdırıcı porşenlərin şatunları 8, 9 və iki dirsək 20
vasitəsilə birləşən iki valdan ibarətdir.
İşçi porşenin düzxətli hərəkət edən oxu 6 mühərrikin işçi zonasından karterə çıxır. Bu oxun
içərisində isə sıxışdırıcı porşenin oxu hərəkət edir. Düzxətli hərəkət edən oxlu mexanizm nisbətən
etibarlı kiplik yaratmağa və karter boşluğuna qaz sızmalarının qarşısını almağa imkan verir. Ətalət
qüvvələrinin tam müvazinətləşdirilməsi üçün dirsəyin ox millərinə (sapfa) əks istiqamətdə hərəkət edən
əksyüklər 18 qoyulur.
Stirlinq mühərrikinin əsas üstünlükləri aşağıdakılardır:
- f.i.ə. kifayət qədər yüksəkdir (dizellərin f.i.ə.-na yaxındır) və mühərrikin yükündən çox az
asılıdır,
- işlənmiş qazların zəhərliliyi DYM ilə müqayisədə xeyli azdır. Stirlinq mühərriklərində karter
qazları da atmosferə atılmır,
- iş zamanı səs-küy səviyyəsi xeyli aşağıdır. Stirlinq mühərrikində səs-küyün səviyyəsi dizellə
müqayisədə 20÷30 dB aşağı, elektrik və buxar mühərriklərinin səs-küy səviyyəsi ilə eynidir. Sıxmanın
əvvəli ilə sonu arasında təzyiq səlis olaraq artdığından və mühərrik statik olaraq tam
müvazinətləşdirildiyindən Stirlinq mühərriki həm aşağı, həm də yüksək dövrlər sayında çox sakit
işləyir, onun mexanizmlərində titrəyişlər olmur,
- müxtəlif yanacaqlardan istifadə imkanı var, yağ sərfi aşağıdır və mühərrikin işi zamanı yağın
köhnəlməsi baş vermir,
- işlənmiş qazların temperaturu aşağıdır,
- DYM-nə nisbətən uyğunlaşma əmsalı daha yüksəkdir,
- yaxşı işəsalma keyfiyyətinə malikdir, işə salınması sadədir,
- qeyri-nominal iş rejimlərində yüksək f.i.ə.-na malikdir və belə rejimlərdə iş zamanı yanacaq
qənaətliliyi çox az dəyişir,
- ətraf mühitin tozlu olmasına həssas deyil, Stirlinq sikli qapalı olduğundan silindr boşluğu və
karter ətraf mühitdən təcrid edilib, nəticədə hərəkət edən hissələrin abraziv yeyilməsi demək olar ki,
yoxdur,
-qısamüddətli artıq yüklənməyə (50÷80 %) yaxşı davam gətirir.
Stirlinq mühərriklərinin əsas nöqsanları isə aşağıdakılardır:
- bütün konturlarında istilik ətaləti olduğundan sürət yığma qabiliyyəti nisbətən aşağı
səviyyədədir,
- əksər sistemlərin və hissələrin konstruksiyası mürəkkəb olduğundan hazırlanma texnologiyası
çətindir,
- DYM ilə müqayisədə kütlə və həcmi ölçüləri böyükdür,
- tənzimləmə sistemi mürəkkəbdir,
- Stirlinq sikli qapalı olduğundan soyuducu mühitə verilən istiliyin miqdarı DYM ilə müqayisədə
2÷2.5 dəfə çoxdur,
- Stirlinq mühərrikinin istehsalı DYM ilə müqayisədə 2÷3 dəfə baha başa gəlir,
- yüksək f.i.ə. və xüsusi güc almaq üçün kifayət qədər yüksək təzyiqlərdə (~15 MPa) işçi cisim
kimi molekulyar kütləyə malik qazlardan (helium, hidrogen) istifadə etmək lazım gəlir. Bu isə
mühərrikin işçi və karter boşluqları arasında etibarlı kipliyin təmin edilməsini xeyli çətinləşdirir.
Hal-hazırda Stirlinq mühərriklərindən daha çox generatorları hərəkətə gətirən stasionar
mühərriklər kimi istifadə olunur.
1972-ci ildə Philips firmasının istehsalı olan 4 silindrli, 126.5 kVt gücə malik Stirlinq
134
mühərrikindən Ford Torino markalı eksperimental minik avtomobilində ilk dəfə güc qurğusu kimi
istifadə olundu. Lakin, onların yuxarıda göstərilən nöqsanları Stirlinq mühərriklərindən avtonəqliyyat
vasitələrində geniş istifadə olunmasını çətinləşdirir. Çoxsaylı konstruktiv işləmələr və sınaqlar göstərir
ki, gücü 1 kVt-dan az və 500kVt-dan çox olan Stirlinq mühərrikləri daha səmərəlidir.
15.5. QAZTURBĠNLĠ MÜHƏRRĠKLƏR.
Qazturbinli mühərriklərin (onlara Brayton mühərrikləri də deyilir) ilk nümunəsi dizel
mühərrikinin ixtira olunduğu dövrdə meydana çıxmışdır. Lakin o dövrdəki istehsal texnologiyasının
səviyyəsi, habelə lazımi materialların olmaması bu mühərriklərin inkişafını xeyli ləngitmişdir. Lakin
XX əsrin ortalarından etibarən qazturbinli mühərriklər inkişaf edərək təkmil mühərriklər səviyyəsinə
çatdı. Bu mühərriklərdən mülki aviasiyada geniş istifadə olunmağa başlandı və qısa müddət ərzində
onlar porşenli DYM-ni aviasiyadan tamamilə sıxışdırıb çıxardı. Hazırda qazturbinli mühərriklərdən
hava nəqliyyatında, stasionar qurğularda, yüksək sürətli qatarlarda və dəniz gəmilərində geniş istifadə
olunur.
Qazturbinli mühərriklərin aşağıdakı üstünlükləri var:
- yığcam və yüngül olması,
- yüksək mexaniki f.i.ə.-na malik olması,
- çıxış gücünün yüksək olması,
- burucu moment xarakteristikasının əlverişli olması,
- işəsalmanın asan olması,
- müxtəlif yanacaqlarla işləyə bilməsi,
- yüksək bucaq sürəti ilə işləməsi,
- idarəetmənin asan olması,
- xaric qazlarının zəhərliliyinin az olması,
- səlis işləməsi və titrəyişlərin az olması.
Sadalanan üstünlüklər qazturbinli mühərrikləri avtonəqliyyat vasitələri üçün də perspektivli edir.
1960-cı ildən etibarən qazturbinli mühərriklərin avtonəqliyyat vasitələrində güc qurğusu kimi tətbiqi
üçün geniş tədqiqat işləri aparılır. Bu, böyük tonnajlı yük avtomobillərinin və avtomobil qatarlarının
gücü 1000÷1500 kVt mühərriklərə olan tələbatı ilə əlaqədardır.
Düzxətli irəliləmə hərəkəti edən hissələrin yoxluğu qazturbinli mühərriklərin xüsusi kütləsini və
həcmi ölçülərini dizellə müqayisədə xeyli azaltmağa imkan yaradır. Bu, qazturbinli mühərriki böyük
tonnajlı yük avtomobili üçün çox perspektivli mühərrikə çevirir.
Avtomobil üçün ən sadə ikivallı qazturbinli mühərrikin prinsipial sxemi şək.15.26-da
göstərilmişdir.
Bu mühərrikdə kompressor turbininin diski 4 və kompressorun pəri 1 eyni val 11 üzərində
yerləşdirilir. Yük turbininin diski 6 avtomobilin trnsmissiyası ilə reduktor 8 vasitəsilə əlaqədə olan val
7 üzərində oturdulur. Bir-biri ilə kinematik əlaqədə olmayam valların 7, 11 sayına görə belə sxemə
malik mühərrik ikivallı qazturbinli mühərrik adlanır.
Qazturbinli mühərriklərin əsas qovşaqları kompressor, turbinlər və yanma kameridir. Bundan
başqa mühərrikin yağ nasosu, starter, dövrlər sayının tənzimləyicisi və s. köməkçi qovşaqları da vardır.
Avtomobildə qoyulan qazturbinli mühərriklərdə, adətən birpilləli mərkəzdənqaçma tipli
kompressordan istifadə olunur. Belə kompressor havanın təzyiqini 3.5÷4 dəfə artıra bilir. Bundan ötrü
kompressorun işçi çarxı 420÷450 m/s çevrəvi sürətlə fırlanmalıdır.
Yanma kameri 3 odadavamlı materialdan hazırlanır və dairəvi konstruksiyaya malikdir. Turbin
disklərinin hazırlandığı materialın odadavamlılığı qazın temperaturunu 900÷925˚C-yə qədər
məhdudlaşdırdığından yanacağın yanma məhsullarına kompressordan verilən soyuq hava əlavə etmək
lazım gəlir. Nəticədə, yanma prosesinin hava artıqlıq əmsalının 5101 .. qiymətlərində getməsinə
baxmayaraq qazturbinli mühərriklərdə hava artıqlıq əmsalının orta qiyməti dizellərlə müqayisədə xeyli
böyük alınır ( 0604 .. ).
Avtomobillərdə qoyulan qazturbinli mühərriklərdə radial və aksial tipli turbinlərdən istifadə
olunur. Tipindən asılı olmayaraq turbinlər yönəldici aparatlı işçi çarxdan ibarət olur. Yönəldici
135
aparatın kürəkləri xüsusi profilə malik olub, işçi çarxa gedən axını müəyyən formaya salmaq və
yönəltmək vəzifəsini daşıyır. Cərgə ilə yerləşmiş kürəklər yönəldicinin kanalını məhdudlaşdırır.
Kanaldan keçən qaz genişləndiyindən onun təzyiqi azalır, sürəti isə 600÷750 m/s həddinə qədər
yüksəlir.
Şək.15.26. Sadə ikivallı qazturbinli mühərrikin prinsipial sxemi:
1-pər; 2-injektor; 3-yanma kameri; 4, 6-disk; 5-yönəldici aparat; 7, 11-val; 8-
reduktor; 9-yük turbini; 10-kompressor turbini; 12-kompressor.
Prinsipial sxemi şək.15.26-da verilən qazturbinli mühərrik aşağıdakı kimi işləyir.
Kompressorun valı starter vasitəsilə hərəkətə gətirilir. İşəsalma üçün dövrlər sayı nominal dövrlər
sayının 25÷30 %-ni təşkil edir. Kompressor havanı sıxaraq yanma kamerinə vurur. Dişli çarx tipli
nasosun verdiyi yanacaq xüsusi injektor ilə yanma kamerinə püskürülür. İşəsalma vaxtı yanma
kamerində əmələ gətirilən elektrik qığılcımı yanacaq-hava qarışığını alışdırır, sonra yanacaq və
havanın verilməsi arasıkəsilməz olduğundan yanma da arasıkəsilmədən davam edir. Yanma kamerində
əmələ gələn yanma məhsulları kompressor turbininə yönəldilərək orada genişlənir. Buradakı təzyiq
ətraf mühit və kompressordan sonrakı təzyiqlərin orta qiymətinə bərabər olur. Belə genişlənmə turbinin
kompressoru və onun valı ilə əlaqəli köməkçi mexanizmləri hərəkətə gətirmək üçün kifayət edir.
Yanma məhsullarının son genişlənməsi yük turbinində baş verir. Burada alınan mexaniki enerji ilə
avtomobil hərəkətə gətirilir. İşlənmiş qazlar xaricetmə borusu vasitəsilə atmosferə atılır.
Qazturbinli mühərriklərdə düzxətli irəliləmə hərəkəti edən hissələr olmadığından dövrlər sayını
25000÷40000 dəq-1 həddinə çatdırmaq mümkündür. Belə mühərrikin xüsusi kütləsi 0.35÷0.5 kq/kVt-
dan çox olmur. Qazturbinli mühərriklərdə sürtünən cütlərin sayı minimuma endirilib. Sürtünmə itkiləri
yalnız valların yastıqlarında və reduktorun dişli çarxlarında baş verir. Sürtünmə səthləri yüksək tempe-
raturlu qazların təsirinə məruz qalmır. Bu səbəbdən yağlama sistemi sadələşir. Porşenli mühərriklərlə
müqayisədə yağ sərfi xeyli az, mexaniki f.i.ə. isə yüksək olur ( 940920 ..m ). Yanma prosesinin
fasiləsiz olması və onun nisbətən uzun müddət davam etməsi sadə yanacaqvermə aparatlarından — diş-
li çarxlı yanacaq nasosundan və mərkəzdənqaçma tipli injektordan istifadə imkanı yaradır.
Nisbətən aşağı gücə malik starter qazturbinli mühərriki -50˚C-ə qədər temperaturda normal işə
salınmasını təmin edir. Bu mühərrikin işlənmiş qazlarının zəhərliliyi dizel mühərrikləri ilə müqayisədə
3÷7 dəfə azdır. Zəhərliliyinin az olmasının səbəbi hava artıqlıq əmsalının orta qiymətinin ( or )
yüksək, yanmanın təzyiq və temperaturunun az, yanmaya ayrılan vaxtın çox olmasıdır.
Qazturbinli mühərrik tamamilə müvazinətləşdirilib. Bu səbəbdən mühərrikaltı çərçivənin kütləsi
porşenli mühərriklə müqayisədə xeyli az olur. Qazturbinli mühərrik avtomobilə qoyulduqda ilişmə
muftasına ehtiyac qalmır. Belə ki, işəsalma zamanı kompressor turbini fırlandıqda yük turbini hərəkət-
siz olur. İki valın bir-biri ilə birbaşa əlaqəsi olmadığından mühərrikin dartı xarakteristikası çox əlveriş-
li alınır. Avtomobil yerindən tərpədilərkən burucu moment nominal rejimdəkindən 2 dəfədən də çox
alınır. Bu, sürətlər qutusunun pillələrinin sayını azaltmağa və sürücünün işini yüngülləşdirməyə imkan
verir.
Lakin baxılan sxem üzrə işləyən qazturbinli mühərrikin bir sıra nöqsanları da var. Belə
nöqsanların aradan qaldırılması isə konstruksiyanın mürəkkəbləşməsinə gətirib çıxarır. Bu nöqsanlar
136
aşağıdakılardır:
- nominal iş rejimindəki qənaətlilik aşağıdır,
- nominal güc rejimindəki hava sərfi çoxdur,
- daxil olan havanın təmizliyinə tələbat yüksəkdir,
- aralıq yük rejimlərində qənaətlilik kəskin olaraq pisləşir,
- avtomobilin mühərriklə tormozlanması mümkün deyil.
15.6. DĠGƏR ENERGETĠK GÜC QURĞULARI.
Hələ XX əsrin əvvəllərində mühərrikləri işə salmaq üçün sıxılmış havadan istifadə olunurdu.
Lakin nəqliyyat vasitəsini sıxılmış qaz doldurulmuş kifayət qədər balonla təchiz etmək imkanı olsaydı,
onda o sıxılmış qazın enerjisi ilə hərəkət edə bilərdi. Bu halda mühərrikdən artıq enerjisini sərf etmiş
hava xaric olunardı və belə mühərrik ekoloji cəhətdən ən təmiz enerji qurğusu olardı.
Böyük Britaniyanı Lotus şirkəti və ABŞ-nın Eaton korporasiyası 10 ildən çox Active Valve Train
(AVT), yəni "paylayıcı valsız qazpaylama sistemi" layihəsi üzərində apardığı müştərək işi
yekunlaşdırmışdır. Layihənin məğzi silindrdəki klapanların açılıb-bağlanması üçün qazpaylama
valının yumruqcuqlarından yox, güclü elektromaqnit və ya hidravlik intiqaldan istifadə olunmasıdır.
Bu halda klapanların açılıb-bağlanmasına nisbətən az vaxt sərf olunur. Nəticədə, silindrin
doldurulması yaxşılaşdığından mühərrikin gücü də artır.
Çoxsaylı eksperimentlərdən sonra klapanlar üçün elektrohidravlik intiqalın daha məqsədəuyğun
olduğu qənaətinə gəlinib. Belə intiqal müxtəlif saylı silindrləri olan həm benzin, həm də dizel
mühərriklərində sınaqdan keçirilib. Stend sınaqları zamanı AVT sistemli minik avtomobil
mühərrikinin dövrlər sayı 7400 dəq-1, yük avtomobil mühərrikinin dövrlər sayı isə 2400 dəq-1
həddinə
qədər olmuşdur. Klapanların idarə olunması zamanı dəqiqlik dirsəkli valın dönmə bucağı üzrə cəmi 1˚
təşkil etmişdir. Klapanların yerdəyişmə sürəti isə 5 m/s həddinə qədər çatmışdır. Səs-küyün və yəhərə
oturarkən mümkün sınmaların qarşısının alınması üçün klapan xüsusi paylayıcı (zolotnik) ilə
tormozlanır. Kompressor kimi işləyən mühərrik havanı müəyyən təzyiq altında ressiverə vura bilir
(şək.15.27). Doldurulmuş havadan həm avtomobilin sürətlənməsi zamanı, həm də onun rekuperativ
tormozlanmasında istifadə olunur. Halbuki, rekuperativ tormozlama qabiliyyətinə indiyədək yalnız
hidromobillər malik idilər. Lakin onlarla müqayisədə, nəzərdən keçirilən prosesdə kifayət qədər ağır
olan elektrik mühərrikinə və akkumulyator batareyalarına ehtiyacı olmur. Ekoloji göstəricilər isə təbii
ki, xeyli yaxşılaşır.
Şək.15.27. Balon-resiverli AVT sistemli mühərrikin ümumi görünüşü.
AVT sisteminin tətbiqi burucu momenti 2 dəfəyə qədər artırmağa imkan verir, yanacaq sərfi 15%
137
azalır, azot oksidləri tullantılarının miqdarı perspektiv ekoloji normalara uyğun gəlir.
Yeni Zellandiyanın Pivotal Piston Engine (PPE) özünün çox perspektivli saydığı 2-taktlı
mühərrik variantı üzərində geniş tədqiqatlar apararaq onun, xüsusilə də ekoloji cəhətdən müasir
tələblərə cavab verdiyini iddia edir (şək.15.28). İş prinsipinə görə də bu mühərrik adi 2-taktlı DYM-
dən fərqlənmir. Bu mühərrikdə də dirsəkli val, şatun, porşen və s. hissələr mövcuddur. Fərq porşenin
dördbucaqlı formada olmasıdır. Təbiidir ki, silindrin en kəsiyi də dördbucaqlıdır. Lakin porşen bu
silindr daxilində irəliləmə hərəkəti yox, onu silindrlə əlaqələndirən oxa nəzərən yellənmə hərəkəti edir
(şək.15.29).
Layihə müəlliflərinin fikrincə bu yolla sürtünmə itkilərini azaltmaq, porşen üzüklərinin
konstruksiyasını sadələşdirmək, porşenin yağlanmasını yaxşılaşdırmaq və səs-küyü azaltmaq
mümkündür. Porşenin hədsiz qızmasının qarşısını almaq üçün onu silindrlə birləşdirən barmaq içi boş
hazırlanır. Barmağın daxilindəki boşluq su kanalı rolunu oynayır.
Təklif olunmuş iş prinsipinə malik 4 silindrli 2-taktlı oppozit mühərrikin təcrübi nümunəsinin
stend sınaqları onun həm texniki-iqtisadi, həm də ekoloji göstəricilərinin nəinki bütün məlum 2-taktlı
mühərriklərin, habelə 4-taktlı mühərriklərin də müvafiq göstəricilərini üstələdiyini təsdiq etmişdir.
Təkcə onun 2.57 kVt/kq xüsusi gücə malik olduğunu qeyd etmək kifayətdir. Halbuki, ən müasir 4-
taktlı mühərriklər üçün bu göstərici 1.55 kVt/kq həddini aşmır.
Şək.15.28. 2-taktlı, 4 silindrli oppozit PPE mühərrikinin xarici görünüşü.
138
15.29. PPE mühərrikinin eninə kəsiyi.
İngiltərənin Ricardo firması 2-taktlı mühərrikin üstünlüklərini özündə qoruyub saxlayan və
onların nöqsanlarına malik olmayan mühərrik konstruksiyası yaratmışlar (şək.15.30).
139
Şək.15.30. 2/4 SİGHT mühərrikinin iş sikli:
1-genişlənmə prosesində porşen y.ö.n.-dən 100° keçmiş xaric klapanı açılır və işlənmiş qazlar
silindrdən çıxmağa başlayır; 2-işçi gedişin sonunda sorma klapanı açılır və işlənmiş qazlar
güclü üstəlik üfürmə axını vasitəsilə silindrdən sıxışdırılıb çıxarılır; 3-sıxma prosesində
porşenin y.ö.n.-ə 90° qalmış hər iki klapan bağlanır; 4-porşenin y.ö.n.-ə 20° qalmış alışdırma
şamından qığılcım verilir; 5-yanma prosesinin gedişi; 6-1 prosesinin təkrarı.
Bu mühərrik bilavasitə iş prosesi zamanı 2-taktlı sikldən 4-taktlı siklə keçə bilir. Keçid mühərrikin
dövrlər sayının 4500 dəq-1 qiymətində baş verir və məqsəd, həm bütün iş diapazonunda maksimal
burucu momentin, həm də yüksək ekoloji göstəricilərin alınmasını təmin etməkdir. Bunun üçün
klapanların elektrohidravlik idarə olunmasından, habelə mexaniki üfürmə qovşağı və
turbokompressordan ibarət 2 pilləli üstəlik üfürmə sistemlərindən istifadə olunur. Bu mühərrik 4-taktlı
iş rejimində adi, silindrə birbaşa benzin püskürməli mühərrikdir. Aşağı dövrlər sayında isə mühərrik 2-
taktlı iş rejiminə keçir. Belə ki, porşen a.ö.n. vəziyyətinin yaxınlığında olarkən xaricetmə prosesi
140
əvəzinə silindrin intensiv üfürülməsi baş verir, sorma və xaricetmə klapanları isə eyni zamanda açıq
qalırlar. Məhz bu zaman üstəlik üfürmənin maksimal məhsuldarlığı tələ olunur. Tezliklə klapanlar
bağlanır və adi sıxma prosesi həyata keçirilərkən silindrə benzin püskürülür. Porşenin sonrakı
gedişində genişlənmə prosesi baş verir. Beləliklə, porşenin sorma və xaricetmə proseslərini həyata
keçirməsi üçün tələb olunan iki gedişə ehtiyac qalmır. Yuxarı dövrlər sayında elektrohidravlik
idarəetmə sistemi mühərriki 4-taktlı iş rejiminə keçirir. Layihəçilərin fikrincə, belə mühərriklər bütün
mövcud ekoloji normaların tələblərinə cavab verdiyindən yaxın gələcəkdə DYM-nin əsas növünə
çevriləcəkdir.
Şeffild Universitetinin (Böyük Britaniya) tədqiqatçıları Lotus firması ilə birgə hidromobillər üçün
qeyri-adi görünə biləcək güc qurğusu yaratmağa nail olublar. Bu güc qurğusunun ən maraq doğuran
elementi sərbəst porşenli 2-taktlı mühərrikdir (şək.15.31). Mühərrikin dirsəkli valı yoxdur. Porşenlərin
irəliləmə hərəkəti sabit maqnitlərin və sayğacların köməyi ilə birbaşa elektrik enerjisinə çevrilir. Belə
sxemə malik mühərrikdə mexaniki itkilər kəskin olaraq azalır. Bu mühərrik dəyişən sıxma dərəcəsinə
malik olduğundan benzindən tutmuş hidrogenə qədər ən müxtəlif yanacaqlarla işləmə qabiliyyətinə
malikdir. Yeni güc qurğusunun qərarlaşmış iş rejimlərindəki ekoloji göstəricilərinin çox yaxşı olduğu
iddia edilir.
Şək.15.31. Lotus firmasının elektrogeneratorlu, sərbəst porşenli 2 -taktlı mühərrikinin sxemi.
ABŞ-nın Scuderi LLC şirkəti də bir mühərrikdə 2 və 4-taktlı sikllərin üstünlüklərini
reallaşdırmağa cəhd göstərib. Layihə Split-Cycle Engine, yəni "bölünmüş siklli mühərrik" adını
daşıyır.
İdeyanın mahiyyəti 4-taktlı mühərrikin silindrinə xüsusi funksiyaların verilməsindən ibarətdir.
Belə ki, silindrlərdən birində yalnız sorma və sıxma, ikincidə isə yanma, genişləmə və xaricetmə
prosesləri baş verir. Silindrlərdən birincisi "kompressor" silindri, ikincisi isə "işçi" silindr adlanır.
Yanıcı qarışıq və ya sıxılmış hava bir istiqamətli klapan vasitəsilə "kompressor" silindrindən "işçi"
silindrə daxil olur (şək.15.32). Təklif olunan sxemin üstünlüyü odur ki, 2 -taktlı mühərriklərdə olduğu
kimi dirsəkli valın hər bir dövrü ərzində işçi gediş (yəni, genişlənmə) baş verir. Özü də belə mühərrikin
yanacaq sərfinin 2-taktlı mühərrikin yanacaq sərfindən xeyli az olacağı ehtimal olunur.
İxtira müəlliflərinin fikrincə, "bölünmüş sikllə" işləyən mühərrikin f.i.ə. 60 %-ə qədər ola bilər,
yanacaq sərfi 30÷35 % yaxşılaşa bilər, azot oksidi tullantılarının miqdarı 50 %-ə qədər azala bilər.
Yeri gəlmişkən, təklif olunan sxemə oxşar konstruksiyalar əvvəllər də mövcud olub. Scuderi LLC
şirkəti əvvəlki ideyaları inkişaf etdirib, keçmiş təkliflərlə müqayisədə birləşdirici kanal üçün yeni, bir
istiqamətli klapan təklif etmiş və bütövlükdə mühərrik konstruksiyasına patent almışdır.
141
Şək.15.32. ―Bölünmüş siklli‖ mühərrikin iş sxemi:
1-sorma klapanlı; 2-bir istiqamətli avtomat klapan; 3-idarə olunan buraxıcı klapan; 4-xaricetmə
klapanı; 5, 9-porşen; 6-―işçi‖ silindr; 7-dirsəkli val; 8-―kompressor‖ silindri.