Testi sisältää 15 tehtävää. Kemiatyön suorittamiseen on varattu 1 tunti 30 minuuttia (90 minuuttia).
Tunnet kemian kurssiltasi seuraavat menetelmät seosten erottamiseen: sedimentaatio, suodatus, tislaus (tislaus), magneettinen toiminta, haihdutus, kiteytyminen.
Kuvat 1-3 esittävät tilanteita, joissa näitä kognition menetelmiä sovelletaan.
Mitä kuvissa esitetyistä menetelmistä EI VOI käyttää seoksen erottamiseen:
1) asetoni ja butanoli-1;
2) savi ja jokihiekka;
3) bariumsulfaatti ja asetoni?
Näytä vastaus
Kuvassa on malli tietyn kemiallisen alkuaineen atomin elektronisesta rakenteesta.
Ehdotetun mallin analyysin perusteella:
1) Tunnista kemiallinen alkuaine, jonka atomilla on tällainen elektroninen rakenne.
2) Ilmoita jakson numero ja ryhmän numero kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa D.I. Mendelejev, jossa tämä elementti sijaitsee.
3) Määritä, onko tämän kemiallisen alkuaineen muodostama yksinkertainen aine metallia vai ei-metallia.
Näytä vastaus
Li; 2; 1 (tai I); metalli
Kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä D.I. Mendelejev on rikas tietovarasto kemiallisista alkuaineista, niiden ominaisuuksista ja niiden yhdisteiden ominaisuuksista, näiden ominaisuuksien muutosmalleista, aineiden saantimenetelmistä sekä niiden sijainnista luonnossa. Esimerkiksi tiedetään, että kun kemiallisen alkuaineen atomiluku kasvaa jaksoissa, atomien elektronegatiivisuus kasvaa ja ryhmissä vähenee.
Järjestä nämä kuviot huomioon ottaen seuraavat elementit elektronegatiivisuuden pienenemiseen: B, C, N, Al. Kirjoita elementtien nimitykset vaaditussa järjestyksessä.
Näytä vastaus
N → C → B → Al
Alla on lueteltu niiden aineiden ominaisominaisuudet, joilla on molekyyli- ja atomirakenne.
Aineiden tyypilliset ominaisuudet
molekyylirakenne
hauras;
Tulenkestävät;
Haihtumaton;
Liuokset ja sulatteet johtavat sähkövirtaa.
ioninen rakenne
Kiinteä normaaleissa olosuhteissa;
hauras;
Tulenkestävät;
Haihtumaton;
Ei liukene veteen, ei johda sähkövirtaa.
Määritä näiden tietojen avulla, mikä rakenne aineilla on: timantti C ja kaliumhydroksidi KOH. Kirjoita vastauksesi sille varattuun tilaan.
1. Diamond S
2. Kaliumhydroksidi KOH
Näytä vastaus
Diamond C:llä on atomirakenne, kaliumhydroksidilla KOH on ionirakenne
Oksidit jaetaan tavanomaisesti neljään ryhmään kaavion mukaisesti. Täytä tässä kaaviossa kuhunkin neljästä ryhmästä puuttuvat tähän ryhmään kuuluvien oksidien ryhmien tai kemiallisten kaavojen nimet (yksi esimerkki kaavoista).
Näytä vastaus
Vastauselementit:
Ryhmien nimet kirjoitetaan ylös: amfoteerinen, perus; Vastaavien ryhmien aineiden kaavat kirjoitetaan ylös.
(Muu vastauksen sanamuoto on sallittu sen merkitystä vääristämättä.)
Lue seuraava teksti ja suorita tehtävät 6-8
Natriumkarbonaattia (sooda, Na 2 CO 3) käytetään lasin valmistuksessa, saippuan valmistuksessa sekä pesu- ja puhdistusjauheiden, emalien valmistuksessa ultramariinivärin saamiseksi. Sitä käytetään myös höyrykattiloiden veden pehmentämiseen ja yleensä veden kovuuden vähentämiseen. Elintarviketeollisuudessa natriumkarbonaatit on rekisteröity elintarvikelisäaineeksi E500 - happamuudensäätöaineeksi, nostatusaineeksi ja paakkuuntumisenestoaineeksi.
Natriumkarbonaattia voidaan saada saattamalla alkali ja hiilidioksidi reagoimaan. Vuonna 1861 belgialainen kemianinsinööri Ernest Solvay patentoi menetelmän soodan valmistamiseksi, jota käytetään edelleen. Ekvimolaariset määrät ammoniakki- ja hiilidioksidikaasuja johdetaan kyllästettyyn natriumkloridiliuokseen. Heikosti liukenevan natriumbikarbonaatin saostunut jäännös suodatetaan ja kalsinoidaan (kalsinoidaan) kuumentamalla 140-160 °C:seen, jonka aikana se muuttuu natriumkarbonaatiksi.
Roomalainen lääkäri Dioscorides Pedanius kirjoitti soodasta aineena, joka sihisi ja vapautui kaasua joutuessaan alttiiksi siihen aikaan tunnetuille hapoille - etikkahapolle CH 3 COOH ja rikkihapolle H 2 SO 4.
1) Kirjoita muistiin tekstissä määritelty molekyyliyhtälö natriumkarbonaatin muodostumisen reaktiolle alkalin ja hiilidioksidin vuorovaikutuksessa.
2) Mitä saippua on kemiallisesta näkökulmasta?
Näytä vastaus
1) 2NaOH + CO 2 = Na 2CO 3 + H 2 O
2) Saippua on kemiallisesti katsoen jonkin korkeamman karboksyylihapon (palmitiini-, steariini-...) natrium- tai kaliumsuola.
1) Kirjoita molekyylimuodossa muistiin tekstissä määritelty yhtälö natriumbikarbonaatin hajoamisesta, mikä johtaa kalsinoidun soodan muodostumiseen.
2) Mikä on "veden kovuus"?
Näytä vastaus
1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) Merkki reaktiosta on valkoisen kalsiumkarbonaattisakan muodostuminen
1) Kirjoita lyhennettyyn ioniseen muotoon tekstissä määritelty soodan ja etikkahapon vuorovaikutuksen yhtälö.
2) Mihin elektrolyytteihin - vahvoihin tai heikkoihin - natriumkarbonaatti kuuluu?
Näytä vastaus
1) Ca(OH) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓
2) Reaktion seurauksena rautahydroksidi saostuu ja rautapitoisuus vedessä laskee merkittävästi
Redox-reaktion kaavio on annettu:
HIO 3 + H 2 O 2 → I 2 + O 2 + H 2 O
1) Luo sähköinen tasapaino tälle reaktiolle.
2) Määritä hapetin ja pelkistysaine.
3) Järjestä kertoimet reaktioyhtälöön.
Näytä vastaus
1) Sähköinen saldo on koottu:
2) On osoitettu, että hapetin on I +5 (tai jodihappo), pelkistävä aine on O-1 (tai vetyperoksidi);
3) Reaktioyhtälö on laadittu:
2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O
Muunnoskaavio on annettu:
P → P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 → Ca (H 2 PO 4) 2
Kirjoita molekyylireaktioyhtälöt, joita voidaan käyttää näiden muunnosten suorittamiseen.
Näytä vastaus
1) 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2) P 2 O 5 + ZCaO = Ca 3 (PO 4) 2
3) Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = ZCa (H 2 PO 4) 2
Määritä vastaavuus orgaanisten aineiden luokan ja sen edustajan kaavan välillä: valitse jokaiselle kirjaimella merkitylle paikalle vastaava numerolla merkitty paikka.
AINELUOKKA
A) 1,2-dimetyylibentseeni
Koe nro 1 11. luokka
Vaihtoehto 1.
Kemian kurssilta tiedät seuraavat asiat:tavoilla seosten erottelu:
.
tavoilla.
Fig.1 Fig.2 Fig.3
1) jauhot siihen joutuneista rautalastuista;
2) vesi siihen liuenneista epäorgaanisista suoloista?
seokset. (
Jauhot ja niihin jääneetrautaviilat
Vesi, johon on liuennut epäorgaanisia suoloja
elementti.
tämä kemiallinen alkuaine.
Kirjoita vastauksesi taulukkoon
Symbolikemiallinen
elementti
Kausi nro
Ryhmän numero
Metalli/ei-metallinen
3. Kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä D.I. Mendelejev - rikas arkisto
niiden esiintymisestä luonnossa. Esimerkiksi tiedetään, että sarjanumeron kasvaessa
kemiallisen alkuaineen atomien säteet pienenevät jaksoittain ja ryhmissä kasvavat.
Järjestä nämä kuviot huomioon ottaen kasvavaan atomisäteeseen
seuraavat elementit:C, Si, AI, N.
sekvenssejä.
4.
osavaltio;
kiehuminen ja sulaminen;
johtamaton;
hauras;
tulenkestävät;
haihtumaton;
sähköä
Määritä näiden tietojen perusteella, mikä rakenne typellä olevilla aineilla on 2
ja ruokasuola NaCl. (anna yksityiskohtainen vastaus).
2
tuotteita ja makeisia.
kirjoittaja
CO2
hiilidioksidia ilmassa.
sisältää aineita (esim.hapot
tekstissä mainittu .
6.
.
9. Vaikka kasvit ja eläimet tarvitsevat fosforiyhdisteitä osana elintärkeitä aineita, luonnonvesien saastuminen fosfaateilla vaikuttaa erittäin kielteisesti vesistöjen tilaan. Fosfaattien vapautuminen jäteveden mukana aiheuttaa sinilevien nopeaa kehittymistä ja kaikkien muiden organismien elintärkeä toiminta estyy. Määritä 25 mol:n natriumortofosfaattia hajoamisen aikana muodostuneiden kationien ja anionien lukumäärä.
10. Anna selitys:Joskus maaseudulla naiset yhdistävät henna-hiusten värjäyksen venäläisessä kylvyssä pesemiseen. Miksi väri muuttuu voimakkaammaksi?
11.
H 2 S + Fe 2 O 3 → FeS + S + H 2 O.
12. Propaani palaa alhaisilla myrkyllisillä päästöillä ilmakehään, joten sitä käytetään energialähteenä monissa sovelluksissa, kuten kaasussa
Mikä tilavuus hiilidioksidia (CO) muodostuu 4,4 g propaanin täydellisen palamisen aikana?
13. Lääketieteessä suolaliuos on 0,9-prosenttinen natriumkloridiliuos vedessä. Lasketaan 500 g:n suolaliuosta valmistamiseen tarvittava natriumkloridin ja veden massa.
Kirjoita muistiin yksityiskohtainen ratkaisu ongelmaan .
Koe nro 1 11. luokka
Vaihtoehto 2.
1. Kemian kurssista tiedät seuraavat asiattavoilla seosten erottelu:
sedimentaatio, suodatus, tislaus (tislaus), magneettinen toiminta, haihdutus, kiteytys .
Kuvissa 1–3 on esimerkkejä joidenkin lueteltujen käytöstä
tavoilla.
Fig.1 Fig.2 Fig.3
Mitä seuraavista seosten erotusmenetelmistä voidaan käyttää puhdistukseen:
1) rikki siihen joutuneista rautalastuista;
2) vettä saven ja hiekan hiukkasista?
Kirjoita taulukkoon kuvan numero ja vastaavan jakotavan nimi
seokset. (kopioi taulukko muistikirjaasi)
2. Kuvassa on malli jonkin kemikaalin atomin elektronisesta rakenteesta
elementti.
Suorita seuraavat tehtävät ehdotetun mallin analyysin perusteella:
1) tunnistaa kemiallinen alkuaine, jonka atomilla on tällainen elektroninen rakenne;
2) merkitse jaksonumero ja ryhmänumero kemikaalien jaksollisessa taulukossa
elementit D.I. Mendelejev, jossa tämä elementti sijaitsee;
3) määrittää, onko muodostuva yksinkertainen aine metallia vai ei-metallia
tämä kemiallinen alkuaine.
Kirjoita vastauksesi taulukkoon(piirrä taulukko muistikirjaasi)
Symbolikemiallinen
elementti
Kausi nro
Ryhmän numero
Metalli/ei-metallinen
3. Kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä D.I. Mendelejev - rikas arkisto
tiedot kemiallisista alkuaineista, niiden ominaisuuksista ja niiden yhdisteiden ominaisuuksista,
näiden ominaisuuksien muutosmalleista, aineiden saantimenetelmistä sekä
niiden esiintymisestä luonnossa. Esimerkiksi tiedetään, että kemiallisen alkuaineen elektronegatiivisuus kasvaa jaksoittain ja pienenee ryhmissä.
Järjestä nämä kuviot kasvavaan elektronegatiivisuuteen
seuraavat elementit:F, Na, N, Mg. Kirjoita elementtien nimitykset vaadittuun kohtaan
sekvenssejä.
4. Alla olevassa taulukossa on lueteltu niiden aineiden ominaisominaisuudet, joilla on molekyyli- ja ionirakenne.
normaaleissa olosuhteissa ne ovat nestemäisiä,kaasumainen ja kiinteä kiviaines
osavaltio;
on alhaiset lämpötilat
kiehuminen ja sulaminen;
johtamaton;
on alhainen lämmönjohtavuus
kiinteä normaaleissa olosuhteissa;
hauras;
tulenkestävät;
haihtumaton;
suoritetaan sulatuksissa ja liuoksissa
sähköä
Määritä näiden tietojen avulla, mikä rakenne happi O -aineilla on 2
ja sooda Na 2 CO 3 . (anna yksityiskohtainen vastaus).
Elintarviketeollisuudessa käytetään elintarvikelisäainetta E526, joka
on kalsiumhydroksidi Ca(OH)2 . Se löytää sovelluksen tuotannossa:
hedelmämehut, vauvanruoat, suolakurkut, ruokasuola, makeiset
tuotteita ja makeisia.
Kalsiumhydroksidia on mahdollista valmistaa teollisessa mittakaavassakirjoittaja
kalsiumoksidin sekoittaminen veteen , tätä prosessia kutsutaan sammutukseksi.
Kalsiumhydroksidia käytetään laajalti tällaisten rakennusmateriaalien valmistuksessa.
materiaalit, kuten kalkki, kipsi ja kipsilaastit. Tämä johtuu hänen kyvystään
olla vuorovaikutuksessa hiilidioksidin kanssa CO2 sisältyvät ilmaan. Tämä on sama ominaisuus
kalsiumhydroksidiliuosta käytetään kvantitatiivisen sisällön mittaamiseen
hiilidioksidia ilmassa.
Kalsiumhydroksidin hyödyllinen ominaisuus on sen kyky toimia
flokkulantti, joka puhdistaa jäteveden suspendoituneista ja kolloidisista hiukkasista (mukaan lukien
rautasuolat). Sitä käytetään myös veden pH:n nostamiseen, koska luonnonvesi
sisältää aineita (esim.hapot ), aiheuttaa korroosiota vesijohtoputkissa.
5. Kirjoita molekyyliyhtälö reaktiolle kalsiumhydroksidin tuottamiseksi, joka
tekstissä mainittu .
6. Selitä, miksi tätä prosessia kutsutaan sammutukseksi.
7. Kirjoita molekyyliyhtälö kalsiumhydroksidin ja hiilidioksidin väliselle reaktiolle
kaasu, joka mainittiin tekstissä. Selitä, mitkä tämän reaktion ominaisuudet mahdollistavat sen käytön hiilidioksidin havaitsemiseen ilmassa.
8. Kirjoita lyhennetty ioniyhtälö tekstissä mainitulle reaktiolle välillä
kalsiumhydroksidi ja kloorivetyhappo .
9. Vaikka kasvit ja eläimet tarvitsevat fosforiyhdisteitä osana elintärkeitä aineita, luonnonvesien saastuminen fosfaatilla vaikuttaa erittäin kielteisesti vesistöjen tilaan. Fosfaattien vapautuminen jäteveden mukana aiheuttaa sinilevien nopeaa kehittymistä ja kaikkien muiden organismien elintärkeä toiminta estyy. Määritä 15 mol kaliumortofosfaattia hajoamisen aikana muodostuneiden kationien ja anionien lukumäärä.
10. Anna selitys:Miksi kaikki hiusten muotoilut tehdään yleensä lämmöllä?
11. Redox-reaktion kaavio on annettu
Järjestä kertoimet. Tallenna sähköinen saldosi.
Määritä hapettava aine ja pelkistävä aine.
12. Propaani palaa niin, että sen myrkylliset päästöt ilmakehään ovat vähäisiä, joten sitä käytetään energialähteenä monilla alueilla, kuten kaasu
sytyttimet ja maalaistaloja lämmitettäessä.
Mikä tilavuus hiilidioksidia (CO) muodostuu 5 g propaanin täydellisen palamisen aikana?
Kirjoita muistiin yksityiskohtainen ratkaisu ongelmaan.
13. Apteekin tulee valmistaa 5 % jodiliuos, jota käytetään haavojen hoitoon.
Minkä tilavuuden liuosta apteekki voi valmistaa 10 g:sta kiteistä jodia, jos liuoksen tiheyden tulee olla 0,950 g/ml?
Lisääntyvä motorisaatio tuo mukanaan ympäristönsuojelutoimien tarpeen. Kaupunkien ilma saastutetaan yhä enemmän ihmisten terveydelle haitallisilla aineilla, erityisesti hiilimonoksidilla, palamattomilla hiilivedyillä, typen oksideilla, lyijyyhdisteillä, rikkiyhdisteillä jne. Nämä ovat suurelta osin yrityksissä käytettävien polttoaineiden epätäydellisen palamisen tuotteita. jokapäiväisessä elämässä ja myös autojen moottoreissa.
Autojen käytön aikana esiintyvien myrkyllisten aineiden ohella myös niiden melu vaikuttaa haitallisesti väestöön. Viime aikoina kaupungeissa melutaso on noussut 1 dB vuodessa, joten kokonaismelutason nousua ei ole vain pysäytettävä, vaan sitä on myös vähennettävä. Jatkuva melulle altistuminen aiheuttaa hermostosairauksia ja heikentää ihmisten, erityisesti henkistä toimintaa harjoittavien, työkykyä. Motorointi tuo melua aiemmin hiljaisiin, syrjäisiin paikkoihin. Puuntyöstö- ja maatalouskoneiden aiheuttaman melun vähentämiseen ei valitettavasti ole vielä kiinnitetty riittävästi huomiota. Moottorisaha aiheuttaa suuressa osassa metsää melua, joka aiheuttaa muutoksia eläinten elinoloihin ja usein tiettyjen lajien sukupuuttoon.
Yleisin kritiikki on kuitenkin ajoneuvojen pakokaasujen aiheuttama ilman saastuminen.
Vilkkaassa liikenteessä pakokaasut kerääntyvät lähelle maan pintaa ja auringon säteilyn läsnä ollessa erityisesti huonosti ilmastoiduissa altaissa sijaitsevissa teollisuuskaupungeissa muodostuu ns. Ilmakehä on saastunut niin paljon, että siinä oleskelu on terveydelle haitallista. Joihinkin vilkkaaseen risteykseen sijoitetut liikenneviranomaiset käyttävät happinaamareita terveyden ylläpitämiseksi. Erityisen haitallista on maanpinnan lähellä oleva suhteellisen raskas häkä, joka tunkeutuu rakennusten ja autotallien alempiin kerroksiin ja on useammin kuin kerran johtanut kuolemaan.
Lainsäädäntö rajoittaa haitallisten aineiden pitoisuuksia ajoneuvojen pakokaasuissa ja ne kiristyvät jatkuvasti (taulukko 1).
Säännöt ovat suuri huolenaihe autonvalmistajille; ne vaikuttavat myös välillisesti tieliikenteen tehokkuuteen.
Polttoaineen täydelliseen palamiseen voidaan päästää ylimääräistä ilmaa polttoaineen hyvän liikkumisen varmistamiseksi sen mukana. Tarvittava ylimääräinen ilma riippuu polttoaineen ja ilman sekoitusasteesta. Kaasutinmoottoreissa tähän prosessiin varataan paljon aikaa, koska polttoainereitti seoksenmuodostuslaitteesta sytytystulppaan on melko pitkä.
Nykyaikainen kaasutin mahdollistaa erityyppisten seosten muodostamisen. Moottorin kylmäkäynnistykseen tarvitaan rikkain seos, koska merkittävä osa polttoaineesta tiivistyy imusarjan seinille eikä pääse heti sylinteriin. Tällöin vain pieni osa polttoaineen kevyistä fraktioista haihtuu. Kun moottori lämpenee, tarvitaan myös rikas seos.
Ajoneuvon liikkuessa ilma-polttoaineseoksen koostumuksen tulee olla huono, mikä takaa hyvän hyötysuhteen ja alhaisen ominaiskulutuksen. Moottorin suurimman tehon saavuttamiseksi sinulla on oltava rikas seos, jotta voit hyödyntää täysin sylinteriin tulevan ilmamassan. Moottorin hyvien dynaamisten ominaisuuksien varmistamiseksi, kun kaasuventtiili avataan nopeasti, imuputkeen on syötettävä lisäksi tietty määrä polttoainetta, joka kompensoi putken seinille laskeutunutta ja kondensoitunutta polttoainetta. seurauksena sen paineen noususta.
Polttoaineen hyvän sekoittumisen varmistamiseksi ilman kanssa on luotava suuri ilmannopeus ja pyörimisnopeus. Jos kaasuttimen diffuusorin poikkileikkaus on vakio, niin alhaisilla moottorin kierrosnopeuksilla hyvän seoksen muodostumisen vuoksi ilman nopeus siinä on alhainen ja suurilla nopeuksilla diffuusorin vastus johtaa ilman massan vähenemiseen sisään moottoriin. Tämä haitta voidaan poistaa käyttämällä kaasutinta, jossa on muuttuva diffuusoripoikkileikkaus tai polttoaineen ruiskutus imusarjaan.
Imusarjaan on olemassa useita erityyppisiä bensiinin ruiskutusjärjestelmiä. Yleisimmin käytetyissä järjestelmissä polttoainetta syötetään kullekin sylinterille erillisen suuttimen kautta, mikä varmistaa polttoaineen tasaisen jakautumisen sylintereiden välillä ja eliminoi polttoaineen laskeutumisen ja kondensoitumisen imusarjan kylmille seinille. Ruiskutettavan polttoaineen määrä on helpompi tuoda lähemmäksi moottorin tällä hetkellä tarvitsemaa optimaalista määrää. Hajotinta ei tarvita, ja energiahäviöt, joita syntyy, kun ilma kulkee sen läpi, eliminoidaan. Esimerkki tällaisesta polttoaineensyöttöjärjestelmästä on usein käytetty Bosch K-Jetronic -ruiskutusjärjestelmä, jota käytetään.
Tämän järjestelmän kaavio on esitetty kuvassa. 1. Kartioputki 1, jossa venttiili 3 keinuu vivulla 2, liikkuu, on suunniteltu siten, että venttiilin nosto on verrannollinen ilmamassavirtaan. Ikkunat 5 polttoaineen kulkua varten avautuvat säätimen rungossa olevalla kelalla 6, kun vipu liikkuu sisääntulevan ilmavirran vaikutuksesta. Tarvittavat muutokset seoksen koostumuksessa moottorin yksilöllisten ominaisuuksien mukaisesti saavutetaan kartiomaisen putken muodolla. Vipu venttiilillä on tasapainotettu vastapainolla; ajoneuvon tärinän aiheuttamat inertiavoimat eivät vaikuta venttiiliin.
 |
| Riisi. 1. Bosch K-Jetronic bensiinin ruiskutusjärjestelmä: |
|---|
| 1 - tuloputki; 2 - ilmalevyventtiilin vipu; 3 - ilmalevyventtiili; 4 - kuristusventtiili; 5 - ikkunat; 6 - mittauskela; 7 - säätöruuvi; 8 - polttoaineen ruiskutin; 9 - säätimen alakammio; 10 - jakeluventtiili; 11 - teräskalvo; 12 - venttiilin istukka; 13 - jakeluventtiilin jousi; 14 - paineenalennusventtiili; 15 - polttoainepumppu; 16 - polttoainesäiliö; 17 - polttoainesuodatin; 18 - polttoaineen paineensäädin; 19 - ylimääräinen ilmansyöttösäädin; 20 - polttoaineen ohitusventtiili; 21 - kylmäkäynnistyspolttoaineen ruiskutussuutin; 22 - termostaattiveden lämpötila-anturi. |
Moottoriin tulevaa ilmavirtaa ohjataan kuristusventtiilillä 4. Venttiilin värähtelyjen ja sen mukana kelan, joita esiintyy alhaisilla moottorin nopeuksilla imusarjan ilmanpaineen pulsaatioiden vuoksi, vaimennus saadaan aikaan polttoainejärjestelmän suihkuilla. Syötettävän polttoaineen määrän säätämiseen käytetään myös venttiilivivussa olevaa ruuvia 7.
Ikkunan 5 ja suuttimen 8 välissä on jakoventtiili 10, joka jousen 13 ja kalvon 11 päällä lepäävän istukan 12 avulla ylläpitää jatkuvaa 0,33 MPa:n ruiskutuspainetta suuttimen suuttimessa suuttimen edessä olevalla paineella. venttiili 0,47 MPa.
Polttoaine säiliöstä 16 syötetään sähköisellä polttoainepumpulla 15 paineensäätimen 18 ja polttoainesuodattimen 17 kautta säädinkotelon alempaan kammioon 9. Vakio polttoainepaine säätimessä ylläpidetään paineenalennusventtiilillä 14. Kalvonsäädin 18 on suunniteltu ylläpitämään polttoaineen painetta, kun moottori ei ole käynnissä. Tämä estää ilmataskujen muodostumisen ja varmistaa kuuman moottorin hyvän käynnistyksen. Säädin myös hidastaa polttoaineen paineen nousua moottoria käynnistettäessä ja vaimentaa sen vaihtelua putkistossa.
Moottorin kylmäkäynnistystä helpottavat useat laitteet. Bimetallijousella ohjattu ohitusventtiili 20 avaa tyhjennyslinjan polttoainesäiliöön kylmäkäynnistyksen aikana, mikä vähentää polttoaineen painetta puolan päässä. Tämä häiritsee vivun tasapainoa ja sama määrä sisään tulevaa ilmaa vastaa suurempaa ruiskutettua polttoainemäärää. Toinen laite on lisäilmansyöttösäädin 19, jonka kalvo avataan myös bimetallijousella. Lisää ilmaa tarvitaan voittamaan kylmän moottorin lisääntynyt kitkavastus. Kolmas laite on kylmäkäynnistyspolttoaineen ruiskutussuutin 21, jota ohjaa moottorin vesivaipassa oleva termostaatti 22, joka pitää suuttimen auki, kunnes moottorin jäähdytysneste saavuttaa asetetun lämpötilan.
Tarkasteltavan bensiinin ruiskutusjärjestelmän elektroniikka on rajoitettu minimiin. Kun moottori sammutetaan, sähköinen polttoainepumppu sammuu ja ylimääräistä ilmaa on vähemmän kuin suoraruiskutuksella, mutta seinien suuri jäähdytyspinta johtaa suuriin lämpöhäviöihin, mikä aiheuttaa pudotuksen.
Hiilimonoksidin CO ja hiilivetyjen CH x muodostuminen
Kun poltetaan stoikiometrisen koostumuksen seosta, tulee muodostua vaaratonta hiilidioksidia CO 2 ja vesihöyryä, ja jos ilmaa puuttuu sen vuoksi, että osa polttoaineesta palaa epätäydellisesti, myrkyllistä hiilimonoksidia CO ja palamattomia hiilivetyjä CH x tulee muodostaa.
Nämä pakokaasujen haitalliset komponentit voivat palaa ja tehdä vaarattomiksi. Tätä tarkoitusta varten on tarpeen syöttää raitista ilmaa erityisellä kompressorilla K (kuva 2) pakoputken paikkaan, jossa epätäydellisen palamisen haitalliset tuotteet voivat palaa. Joskus tämä tehdään puhaltamalla ilmaa suoraan kuumaan poistoventtiiliin.
Pääsääntöisesti lämpöreaktori CO:n ja CH x:n jälkipolttamista varten sijaitsee välittömästi moottorin takana suoraan pakokaasun ulostulossa. Pakokaasut M syötetään reaktorin keskelle ja poistetaan sen kehältä pakoputkeen V. Reaktorin ulkopinnalla on lämpöeristys I.
Reaktorin kuumimmassa keskiosassa on pakokaasuilla lämmitetty tulikammio, jossa poltetaan polttoaineen epätäydellisen palamisen tuotteita. Tämä vapauttaa lämpöä, joka ylläpitää reaktorin korkeaa lämpötilaa.
Pakokaasujen palamattomat komponentit voidaan hapettaa ilman polttoa katalyytin avulla. Tätä varten pakokaasuihin on lisättävä hapettumista varten tarvittavaa toisioilmaa, jonka kemiallisen reaktion suorittaa katalyytti. Tämä vapauttaa myös lämpöä. Katalyytti on yleensä harvinaisia ja jalometalleja, joten se on erittäin kallis.
Katalyyttejä voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisissä moottoreissa, mutta niillä on suhteellisen lyhyt käyttöikä. Jos polttoaineessa on lyijyä, katalyytin pinta myrkytyy nopeasti ja siitä tulee käyttökelvoton. Korkeaoktaanisen bensiinin valmistaminen ilman lyijyä nakutuksenestoaineita on melko monimutkainen prosessi, joka kuluttaa paljon öljyä, mikä ei ole taloudellisesti kannattavaa, jos öljystä on pulaa. On selvää, että polttoaineen jälkipoltto lämpöreaktorissa johtaa energiahäviöihin, vaikka palamisesta vapautuu lämpöä, joka voidaan hyödyntää. Siksi on suositeltavaa järjestää prosessi moottorissa siten, että kun polttoaine palaa siinä, muodostuu pieni määrä haitallisia aineita. Samalla on huomattava, että katalyyttien käyttö on väistämätöntä tulevien lainsäädännön vaatimusten noudattamiseksi.
Typen oksidien muodostuminen NO x
Terveydelle haitallisia typen oksideja muodostuu korkeissa palamislämpötiloissa stoikiometrisen seoskoostumuksen olosuhteissa. Typpiyhdisteiden päästöjen vähentämiseen liittyy tiettyjä vaikeuksia, koska niiden vähentämisen olosuhteet ovat samat kuin olosuhteet epätäydellisen palamisen haitallisten tuotteiden muodostumiselle ja päinvastoin. Samalla palamislämpötilaa voidaan alentaa lisäämällä seokseen inerttiä kaasua tai vesihöyryä.
Tätä tarkoitusta varten on suositeltavaa kierrättää jäähdytetyt pakokaasut imusarjaan. Tästä johtuva tehon lasku vaatii rikkaamman seoksen, suuremman kuristusventtiilin aukon, mikä lisää pakokaasujen haitallisten CO- ja CH x -päästöjä.
Pakokaasujen kierrätys yhdistettynä puristussuhteen pienenemiseen, säädettävän venttiilien ajoitukseen ja hidastettuun sytytykseen voivat vähentää NO x -päästöjä jopa 80 %.
Typen oksidit poistetaan pakokaasuista käyttämällä myös katalyyttisiä menetelmiä. Tällöin pakokaasut johdetaan ensin pelkistyskatalyytin läpi, jossa NOx-pitoisuus pienennetään, ja sitten yhdessä lisäilman kanssa hapetuskatalyytin läpi, jossa CO ja CH x poistetaan. Kaavio tällaisesta kaksikomponenttijärjestelmästä on esitetty kuvassa. 3.
Pakokaasujen haitallisten aineiden pitoisuuden vähentämiseksi käytetään ns. α-antureita, joita voidaan käyttää myös kaksikomponenttikatalyytin kanssa. α-sondilla varustetun järjestelmän erikoisuus on, että katalysaattoriin ei syötetä lisäilmaa hapetusta varten, vaan α-sondi tarkkailee jatkuvasti pakokaasujen happipitoisuutta ja ohjaa polttoaineen syöttöä niin, että seoksen koostumus vastaa aina stoikiometrinen. Tässä tapauksessa CO, CH x ja NO x ovat läsnä pakokaasuissa pieninä määrinä.
α-sondin toimintaperiaate on, että kapealla alueella lähellä seoksen stoikiometristä koostumusta α = 1 anturin sisä- ja ulkopinnan välinen jännite muuttuu jyrkästi, mikä toimii ohjauspulssina laitteelle, joka säätelee polttoaineen syöttöä. Anturin herkkä elementti 1 on valmistettu zirkoniumdioksidista ja sen pinnat 2 on päällystetty platinakerroksella. Anturielementin sisä- ja ulkopinnan väliset jänniteominaisuudet U on esitetty kuvassa. 4.
Muut myrkylliset aineet
Nakutuksenestoaineita, kuten tetraetyylilyijyä, käytetään yleensä nostamaan polttoaineen oktaanilukua. Lyijyyhdisteiden kerääntymisen estämiseksi polttokammion ja venttiilien seinille käytetään ns. puhdistusaineita, erityisesti dibromietyyliä.
Nämä yhdisteet pääsevät ilmakehään pakokaasujen mukana ja saastuttavat teiden varrella olevaa kasvillisuutta. Kun lyijyyhdisteet joutuvat ihmiskehoon ruoan mukana, niillä on haitallinen vaikutus ihmisten terveyteen. Lyijyn kerrostumista pakokaasukatalysaattoreihin on jo mainittu. Tältä osin tärkeä tehtävä tällä hetkellä on lyijyn poistaminen bensiinistä.
Polttokammioon tuleva öljy ei pala kokonaan, ja CO- ja CH x -pitoisuus pakokaasuissa kasvaa. Tämän ilmiön poistamiseksi tarvitaan männänrenkaiden korkea kireys ja moottorin hyvän teknisen kunnon ylläpitäminen.
Suurten öljymäärien palaminen on erityisen tyypillistä kaksitahtimoottoreille, joissa sitä lisätään polttoaineeseen. Bensiini-öljyseosten käytön negatiivisia seurauksia lieventää osittain annostelemalla öljyä erityisellä pumpulla moottorin kuormituksen mukaan. Samanlaisia vaikeuksia esiintyy käytettäessä Wankel-moottoria.
Bensiinihöyryillä on myös haitallisia vaikutuksia ihmisten terveyteen. Kampikammion tuuletus on siksi suoritettava siten, että huonon tiivistyksen vuoksi kampikammioon tunkeutuvat kaasut ja höyryt eivät pääse ilmaan. Bensiinihöyryjen vuotaminen polttoainesäiliöstä voidaan estää adsorboimalla ja imemällä höyryt imujärjestelmään. Myös öljyn vuotaminen moottorista ja vaihteistosta ja siitä johtuva ajoneuvon saastuminen öljyillä on kielletty ympäristön puhtauden ylläpitämiseksi.
Öljyn kulutuksen vähentäminen on taloudellisesti yhtä tärkeää kuin polttoaineen säästäminen, sillä öljyt ovat huomattavasti polttoainetta kalliimpia. Säännöllinen tarkastus ja huolto vähentävät moottorin toimintahäiriöiden aiheuttamaa öljynkulutusta. Moottorin öljyvuotoja voidaan havaita esimerkiksi sylinterikannen kannen huonon tiivistyksen vuoksi. Öljyvuodosta johtuen moottori likaantuu, mikä voi aiheuttaa tulipalon.
Öljyvuoto on vaarallista myös kampiakselin tiivisteen heikon tiiviyden vuoksi. Tässä tapauksessa öljynkulutus kasvaa huomattavasti ja auto jättää likaisia jälkiä tielle.
Auton saastuminen öljyllä on erittäin vaarallista, ja auton alla olevat öljytahrat ovat perusteita sen käytön kieltämiselle.
Kampiakselin tiivisteestä vuotava öljy voi päästä kytkimeen ja aiheuttaa sen luistamisen. Kielteisempiä seurauksia aiheuttaa kuitenkin öljyn pääsy polttokammioon. Ja vaikka öljyn kulutus on suhteellisen pieni, sen epätäydellinen palaminen lisää haitallisten komponenttien päästöjä pakokaasujen mukana. Öljynpoltto ilmenee auton liiallisessa savussa, joka on tyypillistä sekä merkittävästi kuluneille nelitahtimoottoreille.
Nelitahtimoottoreissa öljy tunkeutuu polttokammioon männänrenkaiden kautta, mikä on erityisen havaittavissa, kun niissä ja sylinterissä on paljon kulumista. Pääsyy öljyn tunkeutumiseen polttokammioon on puristusrenkaiden epätasainen sovitus sylinterin kehään. Öljy valuu pois sylinterin seinistä öljynkaavinrenkaan rakojen ja sen urassa olevien reikien kautta.
Tangon ja imuventtiiliohjaimen välisen raon kautta öljy tunkeutuu helposti imusarjaan, jossa on tyhjiö. Tämä on erityisen yleistä käytettäessä alhaisen viskositeetin öljyjä. Öljynkulutus tämän laitteen läpi voidaan estää käyttämällä kumitiivistettä venttiiliohjaimen päässä.
Moottorin kampikammiokaasut, jotka sisältävät monia haitallisia aineita, poistetaan yleensä erityistä putkea pitkin imujärjestelmään. Siitä sylinteriin joutuessaan kampikammiokaasut palavat yhdessä ilma-polttoaineseoksen kanssa.
Matalaviskositeettiset öljyt vähentävät kitkahäviöitä, parantavat moottorin suorituskykyä ja vähentävät polttoaineen kulutusta. Ei kuitenkaan ole suositeltavaa käyttää öljyjä, joiden viskositeetti on pienempi kuin standardien määräämä. Tämä voi lisätä öljynkulutusta ja lisätä moottorin kulumista.
Öljynsäästötarpeen vuoksi jäteöljyn keräys ja käyttö ovat yhä tärkeämpiä kysymyksiä. Regeneroimalla vanhoja öljyjä voidaan saada merkittävä määrä korkealaatuisia nestemäisiä voiteluaineita ja samalla ehkäistä ympäristön saastumista pysäyttämällä käytettyjen öljyjen valuminen vesistöihin.
Haitallisten aineiden sallitun määrän määrittäminen
Haitallisten aineiden poistaminen pakokaasuista on melko vaikea tehtävä. Suurina pitoisuuksina nämä komponentit ovat erittäin haitallisia terveydelle. Tietysti vallitsevaa tilannetta on mahdotonta muuttaa heti, varsinkaan käytössä olevan ajoneuvokannan osalta. Siksi pakokaasujen haitallisten aineiden pitoisuuden valvontaa koskevat lakivaatimukset on suunniteltu uusille tuotetuille ajoneuvoille. Näitä säännöksiä parannetaan asteittain ottaen huomioon tieteen ja tekniikan uusi kehitys.
Pakokaasujen puhdistus liittyy polttoaineen kulutuksen kasvuun lähes 10 %, moottorin tehon laskuun ja ajoneuvon kustannusten nousuun. Samalla myös ajoneuvojen huoltokustannukset nousevat. Katalyytit ovat myös kalliita, koska niiden komponentit on valmistettu harvinaisista metalleista. Käyttöikä pitäisi laskea 80 000 km:n ajokilometrillä, mutta sitä ei ole vielä saavutettu. Tällä hetkellä käytetyt katalyytit kestävät noin 40 000 km ja ne käyttävät bensiiniä ilman lyijyä.
Nykytilanne kyseenalaistaa haitallisten epäpuhtauksien pitoisuutta koskevien tiukkojen määräysten tehokkuuden, koska tämä aiheuttaa auton ja sen käytön kustannuksia merkittävästi ja johtaa viime kädessä öljyn kulutuksen kasvuun.
Bensiini- ja dieselmoottoreiden nykytilanteessa ei ole vielä mahdollista täyttää tulevaisuudessa asetettavia tiukkoja pakokaasujen puhtausvaatimuksia. Siksi on suositeltavaa kiinnittää huomiota mekaanisten ajoneuvojen voimalaitoksen radikaaliin muutokseen.