Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду

Система зажигания  автомобилей. Конструкция свечи зажигания, ее положение в камере сгорания, а также энергия и продолжительность искрового разряда – все эти параметры оказывают существенное влияние на воспламенение смеси, продолжительность ее сгорания, а поэтому и на токсичность компонентов отработавших газов. Важность этих факторов возрастает в прямой зависимости от обеднения смеси (λ > 1,1). Установка момента зажигания оказывает решающее влияние как на токсичность, так и на расход топлива. При выборе момента зажигания приходится (иногда в ущерб расходу топлива) для снижения выбросов CH и NOx выбирать более поздние углы опережения зажигания. Вместе с подачей в избытке кислорода это поднимает температуру в выпускной системе и позволяет дожигать СО и СН. Этот метод приводит к снижению выбросов NOx и несгоревших углеводородов, но за счет увеличенного расхода топлива. С другой стороны, если выбирается слишком большое опережение зажигания, это приводит к увеличению расхода топлива и выбросов NOx и СН [26].

Вентиляция  картера двигателя. Концентрация углеводородов в картере двигателя может во много раз превышать регистрируемую в отработавших газах. Система регулирования вентиляции картера перепускает картерные газы во впускной тракт двигателя, откуда они попадают в камеру сгорания для дожигания. Раньше эти газы выпускались неочищенными непосредственно в атмосферу; сейчас наличие системы снижения токсичности картерных газов является обязательным требованием.

Система рециркуляции отработавших газов (EGR). Метод рециркуляции хорошо отработан и относительно дешев. Многие производители дизелей использовали этот метод для снижения выбросов оксидов азота до уровня «Евро-3». Однако система рециркуляции имеет определенные недостатки и ограничения. Так, рециркуляция ОГ приводит к ухудшению параметров рабочего процесса, повышению выброса частиц и дымности ОГ. Достижение требований «Евро-4» вынуждает производителей повышать степень рециркуляции, что неизбежно приводит к увеличению тепловой напряженности двигателя, а следовательно, к необходимости увеличивать размеры радиатора системы охлаждения двигателя. Для обеспечения требований «Евро-4» рециркулируемые ОГ, как правило, необходимо предварительно охлаждать, а значит, устанавливать дополнительный радиатор в подкапотном пространстве, которое у современных грузовиков и без того весьма ограничено. Для компенсации потерь мощности, связанных с увеличением степени рециркуляции, производители вынуждены увеличивать степень наддува, что опять же приводит к увеличению тепловой напряженности двигателя.

Селективные нейтрализаторы оксидов азота (SCR). Большая часть европейских автопроизводителей, среди которых Mercedes-Benz, DAF, Iveco, Renault Trucks, Volvo Trucks и другие, для обеспечения требований «Евро-4» ориентируются на систему SCR. SCR представляет собой каталитический нейтрализатор, в котором оксиды азота восстанавливаются до чистого азота. Для осуществления реакции в нейтрализатор непрерывно подается жидкий реагент, представляющий собой 32,5-процентный водный раствор мочевины. SCR обеспечивает высокую степень нейтрализации оксидов азота, на уровне 80-90%. Подаваемый в нейтрализатор реагент широко известен под названием AdBlue. Применение SCR не ухудшает, по сравнению с методом рециркуляции ОГ, рабочий процесс двигателя. Более того, применение SCR, по имеющимся данным, позволяет улучшить топливную экономичность дизелей на 5–7%, по сравнению с двигателями уровня «Евро-3». Связано это с тем, что для достижения требований «Евро-3» производители двигателей, наряду с системой рециркуляции, были вынуждены жертвовать оптимальными настройками двигателя, смещая момент начала впрыска топлива. То и другое приводило к ухудшению рабочего процесса. С применением SCR необходимость в этих мероприятиях отпадает, что позволяет производителям двигателей «вернуть» угол опережения впрыска в исходное положение. Система SCR обеспечивает, в отличие от концепции, основанной на рециркуляции ОГ, надежное снижение выбросов оксидов азота не только до уровня «Евро-4», но и вводимых с 2008 года требований «Евро-5». Система SCR имеет и существенные недостатки. Главным из них является необходимость постоянного использования дополнительного реагента AdBlue: возрастающие эксплуатационные затраты, организация инфраструктуры заправок, увеличение массы автомобиля (по имеющимся данным, на 50–100 кг). Кроме того, существенно затрудняется контроль реального экологического уровня автотранспортных средств в эксплуатации: отключение подачи AdBlue никак не сказывается на ходовых качествах автомобиля, зато токсичность ОГ ухудшается радикальным образом — до пограничного уровня, лежащего в интервале значений, принятых для «Евро-1» и «Евро-2». Ко всему прочему жидкость AdBlue замерзает уже при температуре –11,5°С, что заставляет производителей подвижного состава применять специальные системы подогрева реагента [28].

 

Выводы

 

Статистические данные показывают, что количество автомобилей в мире с каждым годом увеличивается, что в свою очередь приводит к увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу. Особенно остро это ощущается в крупных городах.

Оксиды углерода, азота, серы, углеводороды, содержащиеся в  составе отработавших газов негативно влияют на состоянии здоровья населения: повышается число людей страдающих респираторными заболеваниями. С каждым годом эти показатели только возрастают.

Проведя анализ основных направлений снижения токсичности  отработавших газов можно сказать, что существенных положительных  сдвигов в этом направлении можно добиться действуя по всем направлениям: законодательное регулирование должно подстегивать совершенствование экологических характеристик транспортных средств, также способствовать поиску эффективных альтернативных решений данного вопроса. На сегодняшний день все эти меры принимаются. С каждым годом совершенствуются нормативы ЕВРО, позволяющие существенно сократить количество вредных выбросов в атмосферу. В то же время предпринимаются попытки создания экологически чистых двигателей, работающих на альтернативных видах топлива, таких как биодизельное топливо, водород, электричество, пропан, метанол и этанол. Немалое значение для снижения количества вредных выбросов в атмосферу имеет рациональная организация движения автотранспорта. И, конечно же, важна роль совершенствования технических характеристик автомобиля, в частности, совершенствование системы питания.

 

Список литературы

 

1. Марков В.А., Яременко О.В. Твой друг - автомобиль. — М.: ДОСААФ СССР, 1988 .— 367с.

 

2. Автомобиль в нашей жизни: Сб. нормат. актов / Сост. Н.Н.Горбунов, Н.Н.Расков.— М.: Юрид. лит., 1991 .— 239с.

 

3. Трофименко Ю.В. Проблемы образования и размещения автотранспортных отходов // Экология и промышленность России .— 2002.— N9 .— С.42.

 

4. Экология города: Учебное пособие для студентов вузов / В. В. Денисов и др./ Под ред. В. В. Денисова.— М. Ростов н/Д : МарТ, 2008 .— 831 с.

 

5. Дудышев В.Д. Экологическая безопасность автомобильного транспорта // Экология и промышленность России .— 1997 .— N5 .— C.14-17.

 

6. Круглов С. М. Всё о легковом автомобиле: Справ. пособие / С. М. Круглов .— 3-е изд, стер. — М.: Высш. школа, 2002 .— 539 с.

 

7. Системы управления дизельными двигателями ./ BOSCH; пер. с нем. Ю. Г. Грудского, А. Г. Иванова.— Первое изд. — М.: За рулем, 2004 .— 480 с.

 

8. Иванов Д.Н. Системы питания двигателей легкого жидкого и газового топлив / Д. Н. Иванов .— 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Машгиз, 1955 .— 239 с.

 

9. Ерохов В.И. Карбюраторы российских автомобилей. Устройство, эксплуатация, ремонт. / В. И. Ерохов.— М.: Астрель: АСТ : ВЗОИ, 2004 .— 192 с.

 

10. Кульчицкий , А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей : Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению 651200 "Энергомашиностроение" специальности 101200 "Двигатели внутреннего сгорания"./ А. Р. Кульчицкий ; Владимирский государственный университет (ВлГУ) .— 2-е изд., испр. и доп. — М.: Академический проект, 2004 .— 400с.

 

11. Толшин В.И. Способ оценки концентрации оксидов азота в отработавших газах судовых четырехтактных дизелей в условиях эксплуатации / В. И. Толшин, В. В. Якунчиков, Д. Б. Амбросов // Двигателестроение .— 2004 .— N 1 .— С. 25 - 27

 

12. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания.— 2-е изд.,перераб. — М.: Машиностроение, 1981 .— 160с.

 

13. Коробова Н.Л. Экологический мониторинг NO[2] выхлопов автотранспорта с помощью лесопосадок городов Южного Урала / Н.Л.Коробова // Инженерная экология .— 2003 .— N6 .— С.30-35

 

14. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей / В. А. Марков, Р. М. Баширов, И. И. Габитов .— 2-е изд., доп. и перераб. — Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 .— 376 с.

 

15. ГОСТ Р 52033-2003. Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния

 

16. ГОСТ Р 17.2.02.06-1999. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей.

 

17. ГОСТ Р 52160-2003. Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния.

 

18. Новиков Л.А. Современные и перспективные технологии для организации малотоксичной работы двигателей / Л. А. Новиков // Двигателестроение .— 2005 .— N 4 .— С. 8-15 .

 

19. Леонов В.Е. Пути повышения экологической безопасности автотранспорта // Безопасность жизнедеятельности .— 2002 .— Ш2 .— С.16-18.

 

20. Миронов И.И. Современная концепция обеспечения экологической безопасности транспортного комплекса / И.И.Миронов, А.И.Мазур, А.И.Симонова // Экологические системы и приборы .— 2003 .— N1 .— C.38-44.

 

21. Новиков Л.А. Современные и перспективные технологии для организации малотоксичной работы двигателей / Л. А. Новиков // Двигателестроение .— 2005 .— N 4 .— С. 8-15

 

 22. Янкевич  Н.С. Снижение содержания вредных примесей в отработавших газах ДВС / Н. С. Янкевич, А. С. Климук, Л. С. Кравчук // Двигателестроение .— 2006 .— N 1 .— С. 35-37.

 

 

 23. Марков В.А. Зависимость показателей дизеля от конструкции распылителя форсунки / В. А. Марков, С. Н. Девянин, В. И. Мальчук // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение .— 2005 .— N 1 .— С. 73-94

 

24. Жегалин О.И. Снижение токсичности автомобильных двигателей .— М. : Транспорт, 1985 .— 120с.

 

25. Колесник  В.В. Математическое моделирование процесса обезвреживания выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания / Колесник В. В., Орлик В. Н. // Экотехнологии и ресурсосбережение .— 2005 .— N 1 .— С. 76-80 .

 

26. Очистка газов - безальтернативное решение для достижения перспективных норм вредных выбросов дизелей / материал подгот. Г. В. Мельник // Двигателестроение .— 2010 .— N 3 .— С. 45-53 .

 

27. Марков В.А. Управление рециркуляцией отработавших газов в транспортных дизелях // Вестник МГТУ.Сер.Машиностроение .— 2002.

 

28. Медведев Ю.С. Принципы работы каталитического нейтрализатора отработавших газов / Кубанский гос. аграрный ун-т, Ю.С.Медведев // ЭКиП: Экология и промышленность России .— 2003 .— N4 .— С.11-12 .