Троянский конь цивилизации

Над термальными реакторами работают в СССР, США и других странах. Двигатель с термальным реактором использует богатую смесь, причем около 20 % выхлопных газов рециркулируется. В выхлопную трубу вторично подается воздух, и смесь сгорает в реакторе. Термальные реакторы пригодны для бензиновых и дизельных двигателей. Недостаток их — в повышенном потреблении топлива (на 18 %), и, хотя делаются они из благородных конструктивных материалов, содержащих много хрома, долговечность их не соответствует долговечности машины. В СССР разрабатываются специальные приспособления для сжигания сажи в выхлопе дизельных двигателей.

С каталитическими реакторами работают двигатели при умеренно обогащенной смеси. Выхлопные газы поступают прежде всего в реактор, содержащий катализатор, который превращает окись азота в азот. Другой реактор с катализатором для добавочного окисления Ожигает углеводороды. Реакторы имеют последовательное соединение.

Основным достоинством каталитических реакторов является их способность эффективно ликвидировать фотохимически активные углеводороды. Преимущества их перед термальными реакторами в том, что они повышают потребление топлива лишь на 3 %. В отличие от термальных реакторов для них требуется бензин, не содержащий свинца. Изготовленные на основе дорогих металлов, особенно платины, каталитические реакторы выдерживают пробег до 80 тыс. км.

Над совершенствованием обоих видов реакторов ведутся усиленные работы. Так, реакторы вступают в действие лишь через 2 мин. после разогрева двигателя, а именно при старте образуется особенно много вредных веществ. Все катализаторы превращают окислы азота, хотя бы частично, в аммиак, который сам по себе вреден. А существующие катализаторы, как мы уже видели, не переносят — совсем или в какой-то мере — повышенной концентрации свинца в бензине. Недостаток пытаются устранить с помощью платиновых фильтров, однако они повышают противодавление в выхлопной трубе, что, пусть незначительно, но влияет на мощность двигателя. Немалой проблемой является и высокая стоимость платиновых фильтров. В будущем, по-видимому, получат развитие катализаторы на основе марганца и окислов меди. В бостонских автобусах уже сегодня используются катализаторы из дорогих металлов, которые выдерживают без регенерации — так же как и советские промышленные катализаторы — пробег около 20 тыс. км.

Хотя проблема дополнительного сжигания вредных веществ в реакторах окончательно не решена, очевидно, что это один из реальных путей, позволяющий обезвредить выхлопные газы независимо от рабочего режима двигателя. А это, бесспорно, самое большое преимущество данного решения. Оба типа реакторов при этом можно объединять. Такого рода разработки ведутся в СССР, в частности, для дизельных двигателей. Но и проблема дополнительного сжигания вредных веществ могла бы отпасть, если бы был улучшен состав топливных смесей. Сейчас в этом направлении во всем мире идут интенсивные изыскания.

По аналогии с усовершенствованием двигателей в работах по созданию топлива тоже наметились два решения: радикальное, связанное с полным исключением бензина, и умеренное, направленное на улучшение современных горючих смесей, в том числе и бензина.

Радикальное решение сводится к тому, что, пока речь идет о бензиновых двигателях, следует перейти к иным углеводородам — к сжатому или сжиженному метану или сжиженным газам. Для дизельных двигателей рекомендуется двойное топливо — воздух, обогащенный в карбюраторе легкими углеводородами, и моторное топливо.

Метан имеется в природе. У него высокое октановое число (до 130), поэтому он позволяет обеспечить высокую компрессию. Сжиженный метан охлаждает воздух и повышает мощность двигателя. Из всех углеводородов он обладает наинизшей фотохимической активностью и воспламеняется в более широких температурных границах, чем бензин. Именно эта особенность позволяет использовать для двигателей обедненные смеси, в которых не только активнее сжигаются углеводороды, но и образуется меньше окислов азота.

Аналогичные свойства и у пропана и пропан-бутана, хотя тут приходится считаться с более низким октановым числом. В Лос-Анджелесе, городе знаменитого белого смога, метан и пропан-бутан применяются как топливо главным образом в городском и грузовом транспорте.

Специалисты задумываются и над применением этанола. У него высокое октановое число, хорошая летучесть и самые высокие температуры сгорания, чуть ниже, чем у бензина. Однако использование этанола возможно лишь при перевороте в технологии его производства, которая обеспечила бы достаточно низкую себестоимость продукта.

Так же обстоит дело и с водородом, который с точки зрения охраны окружающей среды был бы идеальным топливом для транспорта. Однако водород не только дорог, но и небезопасен, а в сжиженном состоянии очень труден для транспортировки. Его можно лишь иметь в виду на случай, если появятся миниатюрные устройства по превращению углеводородов в водород. Но реальность этого пока минимальна.