Меры по сокращению токсичности автомобильных двигателей

обкатка;

ремонт;

диагностика;

эксплуатация;

обслуживание;

хранение;

повышение качества моторных масел.

7. Комбинированные методы  и средства:

гаражные навесные системы очистки ОГ;

стационарные системы очистки ОГ;

малотоксичные режимы обкатки;

оптимальная организация движения;

оптимизация транспортных потоков.

Наличие в транспортном потоке АТС с различными эксплуатационными свойствами приводит к возрастанию неравномерности движения и расхода топлива. С ростом загрузки магистралей, естественно, возрастают и выбросы ОГ. Создание однородных потоков возможно дифференцированием полос движения для легковых и грузовых АТС, выделением магистралей для пассажирского и грузового движения, выделением отдельных полос для маршрутного пассажирского транспорта, специализацией полос при подходе к пересечению по дальнейшему направлению движения.

Воздействие на скоростной режим транспортного потока также дает положительный эффект по снижению токсичных выбросов ДВС.

Снизить вредные выбросы АТС можно путем внедрения автоматизированных систем управления движением (АСУД). Внедрение АСУД способствует снижению числа задерживаемых ТС и времени их задержки у перекрестка, уменьшением неравномерности движения на перегонах магистралей.

2.3 Малотоксичные и нетоксичные  двигатели

 

Малотоксичными являются газотурбинные, роторные и гибридные двигатели, а нетоксичными — инерционные.

Газотурбинный двигатель проще поршневого по конструкции, имеет меньшую массу, проще в эксплуатации, легко пускается и значительно меньше загрязняет воздух, поскольку в его отработавших газах содержится существенно меньше оксидов углерода и углеводородов. Однако для двигателя этого типа характерны высокая стоимость, большой расход топлива и малая приемистость (медленно развивает максимальную мощность).

Роторный двигатель — это бензиновый двигатель, отличающийся по конструкции от поршневого. У роторного двигателя нет цилиндров и шатунно-поршневой группы. Вместо поршней двигатель имеет вращающийся ротор, который передает крутящий момент через зубчатую передачу. В двигателе также отсутствуют клапаны, а вместо них предусмотрены впускные и выпускные отверстия. Двигатель имеет меньшую массу и более высокую частоту вращения. Он компактен, прост в производстве, бесшумен и способен работать на бензине с любым октановым числом и без добавок антидетонационных свинцовых присадок. Однако по сравнению с поршневым роторный двигатель менее экономичен. Кроме того, трудно обеспечить необходимую герметичность между его корпусом и ротором по мере их изнашивания и эксплуатации.

Гибридные двигатели менее токсичны и более бесшумны по сравнению с поршневыми. На автомобиле (рис. 2.1) устанавливают два двигателя: двигатель 1 внутреннего сгорания и тяговый электродвигатель 4. В условиях города используется электродвигатель, который работает от аккумуляторной батареи 3, а при выезде из города — двигатель внутреннего сгорания. При работе последнего генератор 2 подзаряжает аккумуляторную батарею. Автомобиль с гибридным двигателем сложнее по конструкции и дороже в производстве, чем обычный электромобиль.

 

Рис. 2.1. Автомобиль с гибридным двигателем:1 — двигатель внутреннего сгорания; 2 — генератор; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — электродвигатель

Инерционный двигатель представляет собой маховик. Достоинства такого двигателя связаны с его экологической чистотой, отсутствием токсичных отходов, практически бесшумной работой и высоким КПД. Недостатком, препятствующим его внедрению, является малая энергоемкость маховика и, следовательно, незначительный пробег автомобиля в период между подзарядками (раскручиванием) маховика. Кроме того, определенную сложность | представляет создание трансмиссии, передающей энергию от маховика к ведущим колесам автомобиля5.

 

 

2.4 Электромобили

Электромобили существенно улучшают состояние окружающей среды. Они не потребляют топливо, не загрязняют воздух отработавшими газами, работают почти бесшумно, неогнеопасны; ими легко управлять. Электродвигатель такого автомобиля выдерживает кратковременные перегрузки и имеет хорошую тяговую характеристику, поэтому на электромобиле можно устанавливать двигатель меньшей мощности. Кроме того, электромобиль не нуждается в сложной трансмиссии и во многих системах, характерных для обычного современного автомобиля. Однако быстрое развитие электромобилей сдерживается из-за отсутствия высокоэффективных источников электроэнергии.

 

Рис. 14.3. Электромобиль: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — силовая проводка; 3 — система регулирования; 4— электродвигатель; 5— карданная передача; 6— ведущий мост

Основным недостатком современного электромобиля, снабженного в качестве источника тока свинцово-кислотными аккумуляторными батареями, являются ограниченный пробег, большая масса, малый срок службы источника тока и высокая стоимость.

Источником энергии для электромобиля (рис. 2.2) служит аккумуляторная батарея 1. Электрический ток поступает в тяговый электродвигатель 4 через силовую проводку 2 и систему регулирования 3. Крутящий момент от электродвигателя к ведущему мосту б подводится с помощью карданной передачи 5. Крутящий момент электродвигателя увеличивается при уменьшении частоты вращения вала. Это позволяет электромобилю преодолевать повышенное сопротивление движению и развивать большое ускорение при трогании с места без изменения передаточного числа трансмиссии. Вследствие этого отсутствует потребность в коробке передач, повышается плавность движения электромобиля и облегчается управление им6.

2.5 Влияние различных факторов  на экологичность автомобиля

автомобиль токсичность двигатель выброс

Экологичность автомобиля неразрывно связана с его топливной экономичностью. Чем меньше автомобиль расходует топлива при выполнении транспортной работы, тем незначительнее выброс отработавших газов и токсичных веществ, а также вред, наносимый окружающей среде. В связи с этим многие факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля, сказываются и на его экологичности.

Рассмотрим влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на экологичность автомобиля.

Тип двигателя. По токсичности отработавших газов наиболее экологичными являются двигатели, работающие на сжатых и сжиженных газах. В отработавших газах этих двигателей содержится меньше в среднем в 4,5 раза оксида углерода, в 1,6 раза — оксидов азота и в 1,3 раза — углеводородов по сравнению с бензиновыми двигателями.

Дизели по токсичности также экологичнее бензиновых двигателей. В их отработавших газах содержится меньше оксида углерода в 30 раз, оксидов азота — в 1,3 раза и углеводородов — в 10 раз, однако в 6 раз больше сажи.

Техническое состояние двигателя. Полностью технически исправный двигатель расходует меньше топлива и, следовательно, меньше загрязняет окружающую среду. Так, например, поддержание дизеля в технически исправном состоянии позволяет снизить общий выброс ядовитых веществ в среднем на 35 % и значительно уменьшить его дымление.

Ухудшение технического состояния двигателя и систем его обслуживания (питания, зажигания и др.) приводит к снижению экологичности автомобиля. Например, при нарушении регулировки работы карбюратора на холостом ходу выброс оксида углерода увеличивается в 2 — 3 раза, углеводородов — в 2 —2,5 раза и альдегидов — в 1,5 раза.

Вентиляция картера двигателя. Ядовитые вещества, выбрасываемые автомобилями в окружающую среду, — это отработавшие газы (65 %), картерные газы (20 %), состоящие из горючей смеси и продуктов сгорания, и пары топлива (15 %). В связи с этим система вентиляции картера двигателя и ее тип существенно влияют на экологичность автомобиля.

Автомобили с закрытой (замкнутой) системой вентиляции картера двигателя более экологичны, чем с открытой. При использовании открытой системы вентиляции картерные газы выбрасываются непосредственно в окружающий воздух, тогда как в случае применения закрытой системы картерные газы за счет вакуума во впускном трубопроводе двигателя принудительно направляются в цилиндры двигателя на догорание. В результате предотвращается попадание картерных газов в салоны кузовов легковых автомобилей и автобусов, кабины грузовых автомобилей и уменьшается выброс ядовитых веществ в окружающую среду, в том числе углеводородов, на 25...30%. При этом содержание оксидов углерода и азота не увеличивается.

Топливо. Сорт топлива и присадки к нему существенно влияют на токсичность отработавших газов и экологичность автомобиля.

Применение бензина с меньшим октановым числом по сравнению с рекомендуемым заводом — изготовителем автомобиля приводит к более сильному загрязнению воздуха. При использовании очень ядовитых этилированных бензинов отработавшие газы содержат наибольшее количество токсичных веществ, особенно свинца и его соединений. Поэтому в настоящее время использование этилированных бензинов, в состав которых входит в качестве антидетонатора ядовитый тетраэтилсвинец, запрещено. Имеются другие, менее ядовитые антидетонаторы. Например, антидетонатор, созданный на марганцевой основе, в 50 раз менее токсичен, чем тетраэтилсвинец.

Дизельное топливо с повышенным цетановым числом (более 45) обеспечивает уменьшение выброса с отработавшими газами углеводородов и оксидов азота, а также более мягкую и бесшумную работу двигателя.

Газообразное топливо (метан, технический бутан, смесь пропана с бутаном и др.) более экологично, чем бензины и дизельное топливо.

Нейтрализаторы. Применение нейтрализаторов в системе выпуска отработавших газов позволяет превращать ядовитые вещества в продукты, которые не оказывают вредного влияния на окружающую среду. Так, например, нейтрализаторы, содержащие в качестве катализаторов оксиды меди, хрома, никеля, марганца и др., значительно снижают токсичность отработавших газов по оксидам углерода, а также углеводородам.

Режим движения. Токсичность отработавших газов во многом зависит от режима движения автомобиля. Больше всего ядовитых веществ автомобиль выбрасывает в воздух при трогании с места и торможении.

При равномерном движении, на которое в условиях города приходится около 20 % времени работы автомобиля, загрязнение окружающей среды отработавшими газами наименее значительно. Однако в этом случае в отработавших газах содержится наибольшее количество оксидов азота, объем которых по сравнению с режимом холостого хода возрастает в среднем в 32 раза.

При торможении автомобиля двигателем содержание альдегидов в отработавших газах увеличивается в 10 раз.

При разгоне, общая продолжительность которого в условиях города составляет 40 % времени движения автомобиля, токсичность отработавших газов возрастает, а при движении в режиме разгон — накат количество выбрасываемых ядовитых веществ при выпуске можетбыть меньше или больше, чем при установившемся движении автомобиля.

Квалификация водителя. При работе в одинаковых условиях (тип дороги, автомобиля и т.п.) у водителей разной квалификации разница в расходе топлива автомобилем составляет 20 %. Следовательно, более опытные и квалифицированные водители, используя рациональные приемы вождения, добиваются снижения не только расхода топлива, но и токсичности отработавших газов, улучшая при этом экологичность автомобилей7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, основное ограничение загрязнения атмосферы автотранспортом сводится к совершенствованию двигателя автомобиля и его технического состояния.

 

Одно из основных мероприятий — совершенствование конструкции современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Наибольшее влияние на токсичность отработанных газов оказывают изменения, вносимые в систему питания и зажигания ДВС, поскольку они определяют процесс воспламенения и сгорания рабочей смеси.

 

Работы ведутся в следующих направлениях:

 

- улучшение  качества смесеобразования во  впускной системе;

- улучшение  распыления топлива в карбюраторе;

 

- применение  регуляторов принудительного холостого  хода;

 

- обеспечение  равномерного распределения смеси  по цилиндрам.

 

От работников автомобильного транспорта — водителей, ремонтных рабочих, инженерно-технических работников зависит, насколько полно будут реализованы свойства, заложенные в конструкцию автомобиля. Чем жестче требования к токсичности и топливной экономичности, чем сложнее конструкция двигателя, тем более совершенным должно быть техническое обслуживание автомобиля, тем больше требований предъявляется к квалификации водителей.

 

Технически грамотно эксплуатировать сложную технику можно лишь при знании основных закономерностей работы двигателя и автомобиля, а выполнение требований к токсичности отработавших газов возможно лишь тогда, когда люди, от которых это зависит, будут выполнять свою работу осознанно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Амбарцумян В. В., Носов В. Б., Тагасов В. И., Сарбаев В. И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. – М.: Научтехлитиздат, 1999.

Беднарский В. В. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. – Ростов н/Дону: Феникс, 2005.

Беднарский В. В. Экологическая безопасность при эксплуатации и ремонте автомобилей. – Ростов н/Дону: Феникс, 2003.

Вахламов В. К. Автомобили. Основы конструкции. – М.: Академия, 2008.

Вахламов В. К. Автомобили: Эксплуатационные свойства. – М.: Академия, 2005

Иларионов В. А. Эксплуатационные свойства автомобиля. – М.: Машиностроение, 1996.