СЭС

Сокращение токсичности автомобильных двигателей

Просмотрено 8995  Комментарии 0
Добавлено 13 Сентября 2014  Веб СЭС Инфо

Как известно, одним из основных источников загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха в XX веке явился автомобильный транспорт.

В связи с этим в мире возникла насущная необходимость разработки и проведения широкомасштабных комплексных мер по предотвращению и нейтрализации негативных последствий, которые порождаются автомобилизацией, а так же сокращению токсичности автомобильных двигателей.

Среди мер по снижению токсичности автомобильных двигателей, можно выделить следующие:

1. Эксплуатационные мероприятия

Основными эксплуатационными мероприятиями снижения токсичности отработанных газов являются:

- для карбюраторных двигателей: своевременное регулирование карбюраторов по оптимальному составу рабочей смеси; оптимизация характеристики ускорительного насоса при разгоне автомобиля; поддержание оптимальной регулировки зазоров между торцами стержней клапанов и носками коромысел газораспределительного механизма; контроль и регулировка оптимального угла опережения зажигания и поддержание нормального зазора в контактах прерывателя; повышение минимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на 50-100 оборотов в минуту; периодическая промывка системы смазки специальным промывочным маслом; периодическая проверка герметичности цилиндро-поршневой группы; движение автомобиля, по возможности, с постоянной скоростью; систематическая промывка топливных и воздушного фильтров систем питания двигателя; работа двигателя на средних скоростных режимах и нагрузках 60-80% от максимальной мощности; добавление в бензин 3% антитоксичного изопропилового спирта;

- для дизельных двигателей: систематический контроль оптимального угла опережения начала подачи топлива; поддержание постоянной цикличности подачи топлива для каждого цилиндра; контроль и регулировка оптимальной максимальной подачи топлива, исключающей дымный выхлоп; своевременный контроль технического состояния и регулировка оптимального давления начала впрыска топлива каждой форсункой; разогрев двигателя и его систем перед началом движения автомобиля до температуры не ниже 30°С и полная нагрузка двигателя при температуре охлаждающей жидкости не ниже 55°С; работа двигателя на средних скоростных режимах и нагрузках 60-70% от максимальной мощности; периодическая проверка герметичности цилиндро-поршневой группы; движение, по возможности, с постоянной скоростью;

- общие мероприятия: своевременная промывка топливных и воздушных фильтров; контроль за отработанных газов на токсичность с помощью современных газоанализаторов; углубленная проверка исправного технического состояния топливных систем двигателей (производительность топливных жиклеров, степень износа деталей привода ускорительного насоса и его производительность, проверка системы балансировки поплавковой камеры).

2. Мероприятия по снижению токсичности и дымности отработавших газов

Основными направлениями, мероприятиями, методами и средствами снижения токсичности и дымности отработавших газов, являются:

1. Новые схемы двигателя: с турбокомпаундированием, с утилизацией теплоты в цикле Ренкина-Стирлинга, комбинированные, газотурбинные, аксиальные, двухтактные, электрические.

2. Совершенствование рабочего процесса: оптимизация камеры сгорания, оптимизация параметров топливоподачи, улучшение наполнения цилиндров, оптимизация структуры воздушного вихря, оптимизация фаз газораспределения, разработка малотоксичных рабочих процессов, теплоизоляция камеры сгорания, предварительная физико-химическая обработка топлива, воздушного заряда, рабочей смеси, совершенствование систем турбонаддува и систем впуска и выпуска.

3. Совершенствование конструкции и технологии изготовления ДВС: снижение механических потерь, утилизация теплоты отработанных газов, ужесточение допусков, оптимизация степени сжатия, совершенствование систем теплоподачи, совершенствование узлов и деталей дизеля, совершенствование систем охлаждения и смазывания, создание электронных систем управления.

4. Разработка средств и методов снижения токсичности и дымности ДВС: воздействие на рабочий процесс (регуляция отработанных газов, впрыскивание воды, присадки и эмульсии); установка в систему выпуска каталитических или жидкостных катализаторов, фильтров, термореакторов и прочих устройств; комбинированные системы очистки отработанных газов и химических поглотителей.

5. Применение альтернативных видов топлива и масел: жидкие топлива, водород, сжатый и сжиженный газы (природный, синтетический и другие), антидымные присадки, смеси топлив, масел и присадок, метанол, этанол, подсолнечное, рапсовое масла.

6. Технологическое обеспечение, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт: обкатка, ремонт, диагностика, эксплуатация, обслуживание, хранение, повышение качества моторных масел.

7. Комбинированные методы и средства: гаражные навесные и стационарные системы очистки отработанных газов; малотоксичные режимы обкатки; оптимальная организация движения; оптимизация транспортных потоков.

3. Малотоксичные и нетоксичные двигатели

Малотоксичными двигателями 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 устанавливают два двигателя: двигатель внутреннего сгорания и тяговый электродвигатель. В условиях города используется электродвигатель, который работает от аккумуляторной батареи, а при выезде из города - двигатель внутреннего сгорания. При работе последнего генератор подзаряжает аккумуляторную батарею.

Автомобиль с гибридным двигателем сложнее по конструкции и дороже в производстве, чем обычный электромобиль.

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 автомобиля.

Как пример, можно рассмотреть лучший китайский автомобиль сделанный специально для России! посмотреть...

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.

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.

5. Влияние различных факторов на экологичность автомобиля

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. На экологичность автомобиля оказывают влияние ряд конструктивных и эксплуатационных факторов:

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 другое) 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 её 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 может быть 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 автомобилей.

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.

Сегодня 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.


Обсуждение (комментариев 0) :

Рекомендуем прочитать

24 Октября 2016
Порой случается так, что возникает необходимость докричаться до другого человека, находящегося на большом расстоянии, а мобильного телефона под рукой нет. Или он находится вне зоны доступа сети. Обычно приходится складывать руки рупором и надрывать голосовые связки, чтобы таким образом пытаться докричаться до удалённого собеседника или даже до целой группы людей.
23 Октября 2016
Факторинг представляет собой комплекс финансовых услуг для производителей и поставщиков, ведущих торговую деятельность на условиях отсрочки платежа. Отдельные черты факторинга можно найти ещё в Древней Месопотамии эпохи царя Хаммурапи — около 2000 лет до нашей эры, и в Древнем Риме, когда торговцы применяли его в своей деятельности. Определённый этап в развитии факторинга связан с появлением в Англии в XVII веке «Дома факторов», когда многие крупные европейские торговые дома имели своих представителей в колониях-факториях. Бурное развитие факторинговой деятельности наблюдалось в Северной Америке во второй половине XIX века.
23 Октября 2016
Срубами на Руси назывались деревянные сооружения, стены которых собирались из обработанных брёвен. Так строились избы, храмы, башни деревянных кремлей и другие сооружения деревянного зодчества. Строится дом-сруб и различные ограждения из дерева для террасы из брёвен хвойных и лиственных пород. Такая древесина должна быть сухой, без гнили, трещин, грибка и не заражёна жуком-древоедом.
22 Октября 2016
Прошли времена, когда в СССР гражданам выделялись участки земли от 4 до 6 соток под огороды, на которых разрешалось строить одноэтажный домик размером не более 3 на 5 метров — своеобразный хозблок дачный для хранения садового инвентаря и другой дачной утвари круглогодично. Зато ещё тогда ко многим огородным участкам подводилось электричество, а водоснабжение на огородах обеспечивалось подведением труб с водой или рытьём колодцев.
Роспотребнадзор