Оценка работы двигателей автотранспорта

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТА

И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Транспорт – один из важнейших элементов материально- технической базы общественного производства и необходимое условие функционирования современного индустриального общества, так как с его помощью осуществляется перемещение грузов и пассажиров. Различают гужевой, автомобильный, сельскохозяйственный, железнодорожный, водный, воздушный и трубопроводный транспорт В настоящее время земной шар покрыт густой сетью путей сообщения, однако развитие различных видов транспорта, широкое развитие автотрасс привели к многократному увеличению прямого и косвенного воздействия транспорта на окружающую среду. При всем многообразии форм воздействия транспорта на окружающую природную среду их источники можно объединить в две основные

группы:

1) транспортные коммуникации (автодороги, железные дороги, аэродромы, трубопроводы), они воздействуют на природную среду прямо, постоянно и длительно;

2) транспортные средства (автомобили, самолеты, суда), которые оказывают кратковременное влияние на природную среду

Для размещения транспортных коммуникаций нужны огромные площади земли и объемы воды и воздуха. В России протяженность автодорог превышает 0,5 млн. км. Под железные дороги страны отведено около 1 млн. га земли (10 тыс. км2).

На сегодняшний день автомобильный транспорт – главный загрязнитель атмосферы наших городов

По данным, в США на 1000 жителей приходится 590 автомобилей, Швеции – 420, Японии – 285, Израиле – 145, Южной Корее – 27, в Китае – 2, в России – 80 автомобилей

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается более 2 млрд. т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат около 200 химических соединений

 оксид углерода и углеводороды (бензол, формальдегид, бенз(а)пирен) образуются при неполном сгорании топлива в условиях нехватки кислорода или слишком низких температурах горения, а также при испарении топлива;

 оксиды азота образуются при горении топлива; их количество сильно возрастает при повышении температуры сгорания;

 сажа выбрасывается преимущественно дизельными, а также газотурбинными двигателями; выброс зависит от типа двигателя, срока эксплуатации и от регулировки системы впрыскивания топлива;

 диоксид серы образуется при работе дизельных двигателей, поскольку дизельное топливо содержит серу;

 свинец добавляется в бензин в качестве антидетонатора, в гододин автомобиль выбрасывает около 1 кг свинца;

 при работе автомобиля в атмосферу поступает также резиновая пыль, образующаяся при истирании покрышек.



В жилых зонах, прилегающих к автомагистралям, наблюдалось превышение предельно допустимых концентраций таких загрязняющих веществ,

При строительстве и эксплуатации дорог, аэродромов происходят почворазрушающие процессы: оползни, просадки дорожная эрозия. Природные комплексы, расположенные вблизи насыпей железных и шоссейных дорог, постепенно трансформируются и деградируют. Известно, что вдоль автотрасс, железных дорог и выходящих на поверхность нефтегазотрубопроводов почвенный покров загрязняется соединениями свинца, серы, нефтепродуктами и другими веществами.

Приземный слой воздуха вблизи автодорог загрязнен пылью, состоящие из частиц асфальта, резины, металла, свинца и другими веществами, часть которых обладает канцерогенным и мутагенным действием. Фактором ухудшения качества среды обитания стало шумовое воздействие железнодорожных и шоссейных магистралей.

Неблагоприятное воздействие на людей и других живых организмов оказывают электромагнитные поля, возникающие вдоль магистральных линий электропередач, особенно высоковольтных

направлениями снижения загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом являются:

 применение новых видов автотранспорта, минимально загрязняющих окружающую среду (например, электромобиль);

 рациональная организация и управление транспортными потоками;

 использование более качественных или экологически чистых видов топлива (например, газ);

 применение совершенных систем – катализаторов топлива и систем шумоглушения – глушителей шума.

К технологическим мероприятиям по снижению выбросов автотранспорта относятся замена топлива и двигателя; совершенствование рабочего процесса двигателя; техническое обслуживание.

В условиях города двигатель автомобиля работает 30% времени на холостом ходу, 30-40% – с постоянной нагрузкой, 20-25% – в режиме разгона и 10-15% – в режиме торможения. При этом на холостом ходу автомобиль выбрасывает 5-7% оксида углерода к объему всего выхлопа, а в процессе движения с постоянной нагрузкой – только 1,0- 2,5%. Условия, приближенные к работе под высокой нагрузкой, могут

быть созданы путем увеличения числа передач или более частого переключения передач на оптимальный режим с помощью компьютера. Другим вариантом решения является использование вариаторов. Для каждого вида ДВС при прочих равных условиях объем загрязняющих веществ, выделяемых в атмосферу, пропорционален расходу топлива. Поэтому экономия топлива означает сокращение выброса токсичных примесей в атмосферу. В качестве комбинированного топлива наиболее употребительны смеси на основе бензина и спиртов. В Бразилии широко эксплуатируются автомобили, использующие в качестве топлива чистые спирты, их эксплуатация показала, что в отработавших газах резко снижено содержание оксидов азота и углеводородов. Введение спирта способствует повышению октанового числа при одновременном снижении содержания в отработавших газах оксидов азота и углеводородов. При использовании пропан-бутановой смеси в отработавших газах в 4-10 раз снижается концентрация оксида углерода. В Канаде, Италии и США автомобили активно переводятся на использование природного газа. В отработавших газах резко снижается содержание сажи, оксида углерода и ряда органических соединений. В качестве перспективных топлив могут быть использованы также аммиак и водород, причем водород особенно перспективен с экологической точки зрения, так как при его сгорании образуются преимущественно пары воды. Для очистки отработавших газов от бензиновых двигателей чаще всего применяют платинопалладиевые и платинородиевые катализаторы. В последнее время внедряются и более сложные составы, содержащие платину, родий, палладий и цирконий на гранулированном оксиде алюминия.

К мероприятиям относятся организация пересечения улиц на разных уровнях, подземных (надземных) пешеходных переходов и озеленение магистралей и улиц. ,вынесение источника загрязнения за пределы города территории, Важное значение имеют сооружение магистралей-дублеров, а также организация системы хранения, паркования и технического обслуживания автомобилей.

К административным – установление нормативов качества топлива и допускаемых региональных выбросов; вывод из города транзитного транспорта, складских баз и терминалов; выделение полос движения общественного транспорта и скоростных дорог безостановочного движения.

Разработка альтернативных видов автотранспорта. Идеальный автомобиль для города – электромобиль. Он приводится в движение электродвигателем, который, в свою очередь, получает энергию от аккумуляторных батарей. Электромобиль почти не дает выбросов вредных веществ, у него большой крутящий момент на малых скоростях вращения, кроме того, он предпочтительнее с точки зрения удельной мощности и более компактен, он требует меньше регулировок, не потребляет много масла, проще система охлаждения, а топливная – вообще отсутствует, кроме того, он излучает значительно меньше шума, чем автомобили с дизельным или бензиновым приводом.

Шведские автостроители разработали гибридную модель автомобиля, у него два двигателя – электрический, питаемый от аккумулятора, и газотурбинный, потребляющий дизельное топливо.

В городских условиях весьма перспективным считается использование полуавтономных троллейбусов. Такой троллейбус оснащен аккумуляторами, позволяющими преодолевать до 10 км автономно. Солнечный электромобиль представляет собой комплекс, включающий электрический автомобиль и солнечный коллектор, который обеспечивает перезарядку аккумуляторной батареи во время его движения или стоянки.

В автомобиле с инерционным двигателем в качестве накопителя энергии используется маховик. Такое нововведение позволяет обойтись без двигателя, коробки скоростей, радиатора, стартера и выхлопной трубы. Электроток от стационарного источникаиспользуется для раскрутки супермаховика из легких, но прочных наразрыв углеродных волокон. Когда он наберет обороты, напряжениеотключается. Однако вращение продолжается несколько часов, поскольку супермаховик заключен в герметичную капсулу, изкоторой выкачан воздух, а магнитный подвес устраняет трение вподшипниках.

4.1. Оценка работы двигателей автотранспорта

Причина загрязнения воздуха двигателями внутреннего сгорания, использующими в качестве топлива продукты нефтепереработки, заключается в неполном и сгорании топлива.

Выбросы загрязняющих веществ автотранспортом осуществляются на следующих основных этапах его работы: прогрев двигателя, холостой ход, пробег по территории предприятия и движение по трассе.

выбросы загрязняющих веществ двигателями автотранспорта зависят от категории автомобилей, от их грузоподъемности, типа двигателя, используемого топлива,

, периода года. Периоды года (холодный, теплый или переходный) условно принимаются по величине среднемесячной температуры. Месяцы, в которых среднемесячная температура ниже минус 50С, относятся к холодному периоду; месяцы со среднемесячной температурой выше плюс 50С – к теплому периоду, ас температурой от минус 50С до плюс 50С – к переходному. Для разных климатических зон продолжительность условных периодов разная и определяется согласно СНиП 2.01.01.82. Влияние периода года учитывается только для автомобилей, выезжающих с открытых стоянок. На закрытых стоянках расчет годовых выбросов выполняется как для постоянно