Оглавление
Введение. 3
Вредные выбросы автомобилей на бензине и воздействие их на живые организмы. 4
Пути совершенствования бензиновых двигателей с целью минимизации их вредных выбросов. 4
Заключение. 4
Список использованной литературы. 4
Введение
Улицы и дороги сейчас невозможно представить без автотранспорта. Его количество постоянно увеличивается. Только за последнее десятилетие мировой автомобильный парк вырос более чем в три раза.
Однако автомобильный транспорт не только удобное средство передвижения, но и мощный источник загрязнения окружающей среды. Повышение количества легковых и грузовых машин, пассажирских автобусов и строительной техники значительно ухудшает и без того плохое качество воздуха – особенно в городах. По подсчетам, ДВС в мегаполисах дают сейчас более 60 процентов загрязнений атмосферного воздуха. А если учитывать постепенный физический износ двигателей, плохое качество топлива предлагаемого нам на автозаправочных станциях, то, что большинство автомобилей работают на бензине, который как топливо является менее экологичным фактическое количество вредных выбросов еще выше.
В принципе, двигатель каждого автотранспортного средства, независимо от его конструкции, является опасным загрязнителем. Для работы он вынужден потреблять нефтяное топливо, значительное количество атмосферного воздуха (на один литр топлива его требуется 12‑13 килограммов), смазочные материалы и охлаждающую жидкость.
С позиции экологии автотранспорт – это передвижной и периодически действующий источник загрязнения окружающей среды: газообразными, жидкими и даже твердыми (сажей, гарью, копотью) химическими соединениями. Степень загрязнения определяется типом, мощностью, временем и режимом работы двигателя, качеством применяемого топлива, техническим состоянием двигателя, уровнем эксплуатации средства и т. д. Например, с выхлопными газами в атмосферу сбрасывается до 1‑1,5 процента потребляемого автомобилем топлива.
Наиболее интенсивное загрязнение происходит на оживленных городских магистралях, на автостоянках и в местах образования автомобильных пробок – там, где двигатели вынуждены работать на переходных и холостых режимах. А также – в пунктах технического обслуживания и диагностики транспортных средств.
Известно, что выхлопные газы автомобилей, сжигающих жидкое топливо, имеют в своем составе более 200 высокотоксичных и ядовитых химических элементов, соединений и веществ, причем токсичность некоторых из них (например, бензапирена) сопоставима с боевыми отравляющими веществами. Главными составляющими автомобильных газов являются оксиды углерода и углеводороды (бензолы, формальдегиды, бензапирен) – до 70 процентов, оксиды азота – до 55 процентов, вода – до 5,5 процента, сажа (тяжелые металлы), гарь, копоть и др.
Кроме того, работающие автомобильные двигатели – это мощные источники теплового излучения. В современных автотранспортных двигателях до 60 процентов тепловой энергии сгораемого топлива сбрасывается в атмосферу в виде тепла и горячих газов. Учитывая постоянное увеличение суммарного количества автотранспортных средств, их негативное влияние на качество воздуха в городах ощутимо и неуклонно возрастает.
Вредные выбросы автомобилей на бензине и воздействие их на живые организмы.
Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена. В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше - бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь. При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.
Гигиенисты и экологи большое внимание уделяют мониторингу примесей атмосферного воздуха, особенно выделяемых автотранспортными средствами. Причем в программе глобального экологического мониторинга для всех стран, принятого ООН, фигурируют диоксид азота, диоксид серы, сероводород, сульфаты, кадмий, свинец, ртуть. В 1980 году в эту программу были дополнительно внесены хром, медь, олово, молибден, ванадий, марганец, никель, сурьма, мышьяк, селен.
ОГ ДВС содержат сложную смесь, насчитывающую более 280 соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. По химическим свойствам и характеру воздействия на организм человека вещества, составляющие ОГ, разделяются на нетоксичные (N2, О2, Н2О, Н2) и токсичные (СО, СО2 СХНУ, NOX , SO2, H2S, альдегиды и др.). Многообразие соединений выхлопа ДВС сведено к нескольким группам, сходным по характеру воздействия на организм человека или родственным по химической структуре и свойствам. Нетоксичные вещества вошли в первую группу
.
Ко второй группе
отнесен оксид углерода, присутствие которого в количестве до 12 % характерно для ОГ бензиновых двигателей при работе на богатых топливовоздушных смесях. В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца.
Третью группу
образуют оксиды азота: оксид (NO) и диоксид (NO2). В ОГ бензиновых двигателей содержится 98...99 % NO и 1...2 % NO2; a в ОГ дизельных двигателей - соответственно 90 и 10 %.
Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2- газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 cпособствует развитию заболеваний легких.
В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей.
Четвертая группа
включает углеводороды всех гомологических рядов: алканы, алкены, алкадины, циклические, в том числе ароматические углеводороды, среди которых много канцерогенов.
Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.
Пятую группу
составляют альдегиды (60 % формальдегида, 32 % алифатических и 5 % ароматических альдегидов).
К шестой группе
отнесены твердые частицы, основная часть которых сажа - твердые углеродные частицы, образующиеся в пламени. Выбросы вредных веществ от автотранспорта дают около 13 % полициклических ароматических углеводородов, содержащихся в атмосферном воздухе и до 80 % бензола. Особую опасность представляет применение этилированного бензина. Использование антидетонационных добавок, содержащих свинец, привело к тому, что автотранспорт является основным источником выбросов свинца в виде аэрозоля, неорганических солей и оксидов свинца в атмосферу. Это приводит к значительному загрязнению свинцом атмосферного воздуха, а также почвы и растительности на территориях, прилегающих к автострадам. Установлено, что вблизи оживленных магистралей концентрация свинца в воздухе днем достигает 3,9 мкг/м3, ночью 1,7 мкг/м3 (при ПДК равной 1,0 мкг/м3), причем на загородных дорогах концентрация свинца находится в пределах 0,3... 1,0 мкг/м3. Считается, что каждый автомобиль ежегодно выбрасывает в воздух 1 кг свинца. После введения неэтилированных сортов бензина в отработавших газах появились марганец, кадмий и никель. Причем, в бензине могут содержаться, наряду с вышеперечисленными металлами, цинк, медь, железо, сурьма, бор, магний.
В «капельные потери» входят различные масла, консистентные смазки и жидкости, состав и количество которых практически не поддаются учету.
При использовании автомобилей с бензиновыми двигателями неизбежно приходится контактировать с парами бензина. На автозаправках постоянно происходит испарение бензина, порой из-за неисправностей системы питания бензин и его пары оказываются в атмосфере.
Испарения бензина в автомобиле происходят при работе двигателя и в нерабочем состоянии. Внутренняя полость бензобака автомобиля всегда сообщается с атмосферой для поддержания давления внутри бака на уровне атмосферного по мере выработки бензина. Это необходимо для нормальной работы всей системы питания двигателя, но в то же время создает условия для испарения легких фракций бензина и загрязнения ими воздуха. Рассмотрим на примере крыс, как эти пары действуют на мозг живых организмов.
Пары бензина воздействуя на крыс повреждает их головной мозг, а так же приводит к нарушению процессов концентраций нейромедиаторов, которые накапливаются в различных отделах мозга. Такие процессы приводят к повышению агрессии со стороны испытуемых крыс. Если бензин так влияет на крыс, то его влияние на людей может быть аналогично. Люди живущие в больших городах, где загрязнение атмосферы особо велико, подвергают себе еще одному риску и наказанию. Результаты этого исследования были опубликованы в BMC Physiology.
Автор исследования Амаль Канави занимается исследованиями в университете Каира. В его эксперименте были задействованы три группы крыс, которых он подвергал воздействию чистого бензина, бензина со свинцовыми присадками, а так же чистому воздуху. Изменения в поведении были явными, крысы из первых двух групп, которые подвергались воздействию бензина, вели себя куда агрессивнее третей, контрольной группы. Они часто вступали в конфликты со своими собратьями по клетке, принимали угрожающие позы.
После того, как тест на агрессивность был окончен, специалисты лаборатории переходили к изучению мозг животных, после чего и были выявлены различия в подопытных группах. Оказалось, что наиболее сильно мозг пострадал у группы крыс, которые дышали чистыми парами бензина, свободные радикалы негативно воздействовали на головной мозг животных, чем и была обусловлена их агрессия, крысы из другой группы, которые дышали парами бензина со свинцовыми присадками, пострадали в меньшей степени.
Но в обоих случаях после продолжительного вдыхания паров бензина, независимо от присутствия присадок свинца в мозгу сокращалась концентрация нейромедиантов, особенно это было заметно в мозжечке, гиппокампе и гипоталамусе. Автор исследования уверен, что именно эти изменения и привели к ухудшению поведения испытуемых групп и повышения у них уровня агрессии.
Продукты коррозии, в зависимости от типа защитного покрытия и способа легирования стали, содержат различные концентрации кадмия, цинка и меди.
В продуктах износа тормозных накладок обнаружены медь, свинец, хром, никель, цинк. В продуктах истирания дорожного покрытия, особенно бетонно го, содержатся свинец и цинк. В Германии продукты износа автомобильных шин в 1982 г. составили 44 тыс. тонн. В их состав, в зависимости от типа и марки шин, входят оксид цинка (1,5...2,0 %), кадмий, медь, свинец. Поэтому выявляется высокое содержание свинца, меди, цинка, кадмия в почве и растительности, взятых с газонов вдоль автомагистралей.
Содержание в почве свинца и кадмия обнаруживается на расстоянии 120...180 м от автодороги.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха примесями в значительной мере определяет состояние здоровья населения территории. Неблагоприятное влияние оказывают примеси, в концентрациях, превышающих ПДК. Особо опасны токсические вещества, обладающие ярко выраженным специфическим эффектом: аллергизирующим, тератогенным, канцерогенным и др. Поэтому качество атмосферного воздуха селитебных территорий постоянно контролируется государственными организациями.
Установлено, что заболеваемость населения, проживающего на территории крупных индустриальных узлов и в зонах влияния промышленных предприятий, в 1,5-2 раза выше, чем в наиболее отдаленных от промышленных объектов районах.
Причем считается, что на человека, проживающего в промышленном районе, потенциально может воздействовать несколько сотен химических веществ. Реально, в конкретном районе в относительно высоких концентрациях (Ci > ПДКi) присутствует ограниченное число химических веществ. Однако комбинированное действие атмосферных загрязнителей может приводить к усилению вызываемых ими токсических эффектов.
На территории с загрязненной атмосферой увеличивается, в первую очередь, распространенность болезней органов дыхания и инфекционных заболеваний. Ведущей нозологической группой являются заболевания органов дыхания, которые занимают первое место в структуре общей заболеваемости населения. В формировании заболеваемости органов дыхания ведущую роль играют острые респираторные заболевания верхних дыхательных путей. Несмотря на имеющийся спад производства (до 50 %), проблема загрязнения воздушной среды в России и его влияния на здоровье населения продолжает оставаться весьма острой.
Учитывая растущий уровень автомобилизации, нельзя недооценивать роли автотранспорта в росте заболеваемости человека, особенно в городах с большой транспортной нагрузкой. Это касается непосредственного влияния газообразных токсикантов и твердых частиц поступающих через дыхательные пути и кожу.
Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3—4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м.
Установлено, что концентрация газообразных органических соединений свинца в больших городах может достигать 140 мг/м3, что провоцирует свинцовые анемии, эритропоэз, полиневриты, нарушения усвоения витаминов, снижение иммунитета и другие патологии. Неорганические формы соединений свинца, поступающие в организм человека с пылью, вызывают явления астмы, бронхитов, сосудистой недостаточности, нарушение внимания. Основная доля свинца поступает в организм человека через дыхательные пути.
От выбросов свинца в воздух страдают прежде всего дети. Особое внимание врачей-гигиенистов и социологов стало привлекать усугубляющееся по мере автомобилизации стран снижение умственного развития (интеллектуальных способностей) детей в регионах с высокой автотранспортной нагрузкой. При этом на здоровье детей оказывают влияние не только высокие, но и постоянно действующие низкие концентрации свинца. Особенно это важно для детей первых пяти лет жизни. В этот период жизни организм наиболее уязвим и находится на стадии усиленного формирования основных сенсорных и психосоциальных механизмов.
Клинические признаки отравления свинцом многочисленны и следствием отравления являются поражения нервной, кроветворной, иммунной, сердечно-сосудистой и других систем жизнедеятельности человека. Существует специальный термин «бензиновая пневмония» — заболевание, возникающее при непосредственном засасывании бензина любой марки (в том числе и без свинцовых добавок) в шланг и попадании его в легкие. При вдыхании паров бензина возникают нарушения дыхания, тахикардия, судороги. Свинец нарушает работу ферментов, витаминный синтез и обмен, снижает иммунитет. Он нарушает синтез порфиринов крови, вызывая свинцовую анемию.
Хоть и этилированный бензин запрещен 12 марта 2003 года, все до сих пор его можно встретить на автозаправках нашей страны. Хотя уровень тетраэтилсвинца намного меньше, чем до запрета его использования. Слишком уж велика жажда наживы наших предпринимателей. Этилирование бензина, позволяет увеличить октановое число и получить сверхприбыль. В этом и в других компонентах содержащихся мы можем удостовериться по результатам независимого исследования бензина АИ95 проходившего в 2010 году, в городе Челябинске (таб. 1). На данный момент у нас введен регламент, соответствующий Евро 3.
Таблица 1. Результаты исследования бензина АИ95 в городе Челябинск.
| Параметр
|
Название АЗС
|
|||||
| «Оптан» |
«Татнефть» |
«Башнефть» |
«Сфера» |
«Тоник» |
Требования регламента, класс 3 (класс 4)** |
|
| ОЧ (И) |
95,4 |
95,1 |
97,0 |
96,6 |
92,0 |
>95,0 |
| Массовая доля серы, мг/кг |
312 |
348 |
38 |
61 |
224 |
<150 (50) |
| Концентрация свинц
а, мг/дм3
|
5,6 |
5,2 |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
| Концентрация железа, мг/дм3
|
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
| Концентрация марганца, мг/дм3
|
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
| Объемная доля оксигенатов, % |
||||||
| Метанола |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
Отсут. |
| Этанола |
1,1 |
0,8 |
0,8 |
0,6 |
2,1 |
<5,0 |
| Изопропилового спирта |
1,4 |
2,1 |
3,0 |
1,0 |
1,1 |
<10,0 |
| Изобутилового спирта |
1,3 |
1,4 |
2,3 |
1,3 |
3,5 |
<10,0 |
| Третбутилового спирта |
0,0 |
1,0 |
0,9 |
0,5 |
0,9 |
<7,0 |
| Эфиров (С5 и выше) |
5,5 |
4,5 |
5,5 |
6,8 |
7,5 |
<15,0 |
| Других оксигенатов |
5,0 |
2,5 |
3,5 |
3,2 |
4,4 |
<10,0 |
| Объемная доля углеводородов, % |
||||||
| Олефиновых |
13,4 |
12,0 |
15,0 |
15,0 |
13,0 |
<18,0 |
| Ароматических |
34,0 |
34,5 |
34,0 |
33,0 |
33,0 |
<42,0 (35,0) |
| Массовая доля кислорода, % |
2,7 |
1,6 |
2,0 |
1,0 |
2,3 |
<2,7 |
| Объемная доля бензола, % |
1,0 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
1,0 |
<1,0 |
| Условный класс топлива* |
– |
– |
Евро 4 |
Евро 3 |
Евро 2 |
- |
Отравление кадмием опасно тем, что он выводится из организма крайне медленно (период полувыведения 10 лет и более). Накопление кадмия идет преимущественно в почках и костной ткани до 40-летнего возраста. Пероральное и ингаляционное поступление кадмия провоцирует изменения в лимфе крови, развитие хронических бронхитов, сухость слизистых, угнетение репродуктивной функции, кишечные кровотечения. Кадмий, кроме того, способен накапливаться в печени и провоцировать возникновение рака репродуктивных органов.
Установлено, что в районах с высоким содержанием в воздухе бенз[а]пирена выше заболеваемость и смертность от рака легкого. Установлена связь рака пищевода с высоким содержанием в окружающей среде 6енз[а]пирена и других полициклических ароматических углеводородов. Высокая опасность токсического воздействия на население, проживающее в районе крупных автомагистралей, определяется также концентрациями акролеина и ацетальдегида.
Таким образом, атмосфера промышленных городов является сильно загрязненной многими примесями антропогенного (в том числе автотранспортного) происхождения, что отрицательно воздействует на здоровье городских жителей.
Пути совершенствования бензиновых двигателей с целью минимизации их вредных выбросов.
Первыми подняли проблему по поводу вредности выхлопов в США и в Японии, где проблема загазованности в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы (таб.2).
Таблица 2.
Законодательно были, поставлены перед автокорпорациями жесткие требования по экологичности их изделий. И эти требования по мере развития промышленности и науки неоднократно ужесточались.
При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор) рис1.
Рис. 1. Нейтрализатор.
На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.
Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс.кв.м. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма. Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Впрочем, все шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050°С.
На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации. Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору (такое сочетание часто называют катколлектором). Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют, уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.
Трехкомпонентный нейтрализатор наиболее эффективен при определенном составе отработавших газов. Это значит, что нужно очень точно выдерживать состав горючей смеси возле так называемого стехиометрического отношения воздух/ топливо, значение которого лежит в узких пределах 14,5- 14,7. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее- NOx. Поддерживать стехиометрический состав горючей смеси можно было только одним способом- управлять смесеобразованием, немедленно получая информацию о процессе сгорания, то есть, организовав обратную связь.
Для этого в выпускной коллектор поместили специально разработанный кислородный датчик- так называемый лямбда-зонд рис 2.
Рис. 2 Лямда-зонд.
Он вступает с раскаленными выхлопными газами в электрохимическую реакцию и выдает сигнал, уровень которого зависит от количества кислорода в выхлопе. Если кислорода осталось много- значит, смесь слишком бедная, если мало- богатая. А по результатам мгновенного анализа, которым занимается электроника, можно быстро корректировать состав смеси в ту или иную сторону. Напряжение на выходе кислородного датчика принимает два уровня. Если смесь бедная, то низковольтный сигнал дает команду на обогащение топливной смеси, и наоборот. На современных нейтрализаторах устанавливается два кислородных датчика. Первый определяет качество смеси- богатая или бедная. Другой, установленный за нейтрализатором, отслеживает эффективность нейтрализации.
Дальнейшим развитием систем коррекции являются адаптивные системы с возможностью «самообучения» в процессе эксплуатации. Суть работы таких систем заключается в том, что по мере изменения характеристик различных систем и компонентов двигателя в процессе эксплуатации (например, загрязнение форсунок, уменьшение компрессии, подсос воздуха) в специальной области памяти блока управления накапливаются «поправочные коэффициенты», используемые процессором при расчете длительности времени впрыска на различных установившихся режимах. Это позволяет поддерживать стехиометрический состав смеси даже при значительных отклонениях в состоянии системы.
Из большого перечня заменителей жидких топлив нефтяного происхождения в первую очередь привлекает природный газ – топливо, отличающееся относительной экологической чистотой.
Главное преимущество природного газа – экологическое. Отработавшие газы двигателей, работающие на природном газе, содержат низкие уровни вредных веществ. По составу природный газ на 90-98% состоит из метана – нетоксичного углеводорода, который при сгорании дает, главным образом, диоксид углерода и воду. Двигатель на природном газе производит примерно на 65% меньше выбросов оксидов азота и на 80% меньше выбросов твердых частиц, чем дизельный двигатель, оборудованный окисляющим каталитическим нейтрализатором.
Работа на природном газе предполагает и ряд других преимуществ. Он фактически не содержит серы, которая влияет на здоровье людей и закисляет почву и воду, а также разрушает фасады зданий. Если брать все в комплексе, то отработавшие газы двигателя, работающего на природном газе, по наиболее вредным компонентам в несколько раз менее опасны, чем бензиновых или дизельных двигателей. Кроме того, автомобили на природном газе являются бесшумными и меньше вибрируют, чем с дизельными и бензиновыми двигателями.
Риск несчастного случая при обращении с природным газом крайне незначителен. Газ не токсичен и легче воздуха. В случае утечки он поднимается вверх и быстро смешивается с атмосферным воздухом, превращаясь во взрывобезопасную смесь.
По энергетическому и расходному эквиваленту 1м3 природного газа заменяет в эксплуатации примерно 1л бензина или дизельного топлива. При этом, что особенно важно для транспортников в нынешней нелегкой ситуации с постоянно растущими ценами на топливо, стоимость природного газа ограничена специальным постановлением Правительства России, что не позволит ей неограниченно возрасти при росте спроса на газ. Согласно этому постановлению, 1м3 газа не может стоить дороже 0,5л самого дешевого бензина марки А-76.
Оценка достоинств и недостатков использования природного газа на транспорте, сделанная еще в 50-е годы, продолжает жить и сегодня.
Достоинства природного газа, как природного топлива:
- - повышение моторесурса двигателя в 1,5 раза;
- - отсутствие детонации (октановое число газа 105-110);
- - отсутствие нагара на поршнях и свечах, а также в отработавших газах;
- - более длительный срок моторного масла (в 1,5-2 раза) с благотворным влиянием его на срок службы всех деталей, износ которых зависит от качества смазки;
- - увеличение срока службы свечей в 1,5-2 раза;
- - общее улучшение экологических параметров отработавших газов (за исключением запаха);
- - уменьшение затрат на топливо в 1,5-2 раза.
Недостатки процесса газификации автомобиля:
- - снижение мощности двигателя (бензинового) – от 10 до 15%;
- - ухудшение тягово-скоростных свойств транспортного средства (время разгона возрастает на 24-30%, максимальная скорость движения снижается на 5-6%, максимальный угол преодолеваемого подъема снижается на 30-40%);
- - возможность появления запаха газа в салоне (в случае неисправности глушителя или кузова);
- - вес и объем баллона с газом;
- - удорожание обслуживания топливной аппаратуры.
Заключение
Проблема снижения загрязнения воздуха автомобилями с ДВС вряд ли потеряет актуальность в течение нынешнего столетия, то есть пока не иссякнут разведанные запасы природных углеводородов. Однако эту проблему надо решать безотлагательно уже сегодня.
Повысить экологическую чистоту бензиновых и дизельных автомобилей авторы предлагают путем внедрения в работу двигателей топливных систем нового поколения, способных обрабатывать, смешивать и подавать топливо и воздух в камеру сгорания таким образом, чтобы при минимально возможных расходах горючего и окислителя вырабатывалось максимально возможное количество полезной энергии.
Бензиновые двигатели не лишены недостатков, уровень их экологичности оставляет часто желать лучшего. Одна при оснащении его передовыми средствами для нейтрализации вредных выхлопов, совершенствовании процесса образования топливной смеси или вообще перевод автомобиля на газовое топливо помогают достигнуть высокого уровня чистоты отработавших газов. При надлежащем и своевременном обслуживании эти низкие показатели вредности отработавших газов сохраняются в течение всего процесса эксплуатации.
Список использованной литературы.
1. Бондаренко Е.В. Дворников Г.П Дорожно – транспортная экология - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. – 113 с.
2. Павлова Е.И. Экология транспорта: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 2000. 248 с.
3. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М., 1998. - 242 с.
4. http://www.ecologylife.ru/2009/11
5. http://www.avtonov.svoi.info/euro.php