Введение
Схема испытаний на соответствие экологическим нормам (ездовые циклы)
Эволюция норм токсичности отработавших газов в странах Европейского союза (легковые автомобили)
Основные токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах автомобильных двигателей
Требования по экологии
При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхность почвы или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также оказываются в почве, вовлекаются в природные круговороты, связанные с пищевыми цепями.
Огромное количество свинца выделяется в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. В конечном итоге соединения свинца с осадками попадают в почву и водоемы.
В ряде стран и на межгосударственном уровне (в рамках международных организаций) разрабатываются стандарты, ограничивающие содержание наиболее опасных загрязняющих веществ как в атмосферном воздухе, так и в источниках загрязнения.
Многие уже слышали, что с 1999 года в России ввели экологические нормы - Евро I. Запад, между тем, уже готовился к Евро III...
Загрязнение окружающей среды всерьез обеспокоило развитые страны лет тридцать назад. Но от первых обвинений автомобиля в тяжких экологических грехах до эффективных мер по защите природы путь оказался не близок... К началу 90-х в Европе ввели в действие, по сути, «наши» сегодняшние экологические нормы. Особых технических ограничений, по современным меркам, для производителей автомобилей не последовало: в предписания укладывались как карбюраторные машины, так и с механическим впрыском топлива (бензиновые и дизели) без каталитического нейтрализатора. Но то был лишь промежуточный этап в большой экологической программе. С 1993 года в силу вступили новые требования - Евро I, определившие вкупе с последующими нормами, каким быть автомобильному (и не только) миру в обозримом будущем.
К Евро I Европа шла не один год. Нормы базировались на Правилах ЕЭК ООН* R83-02B,C и R49-02A. Заглянем в таблицу: здесь требования, в которые автомобиль должен уложиться при сертификации - иначе не видать ему серийного производства. Как было до введения Евро I? Испытуемый на беговых барабанах объект имитировал движение по городу, затем подсчитывалась масса выброшенных вредных веществ. Отсюда и единицы измерения - грамм на испытания (г/исп). По новым требованиям к городскому циклу добавили загородный, а результаты оценивали в граммах на километр (г/км). Если приблизительно пересчитать прежние единицы в г/км, получится, что Евро I строже почти на порядок!
* Экологические требования регламентируют четыре Правила Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН. R83 (ранее - и R15) определяет выбросы вредных веществ автомобилями с полной массой до 3,5 т. R49 касается всех дизельных машин и, отдельно, двигателей автомобилей полной массой более 3,5 т. R24 - дымность отработавших газов автомобилей с дизельными двигателями.
Кроме жесткого нормирования токсичности выхлопа, ограничивалось испарение топлива из системы. Появилось очень важное условие: автомобиль должен оставаться ”чистым” на протяжении всей жизни (оговаривались нормы выбросов после 80 тысяч километров). Требования были представлены общественности задолго до их вступления в силу. В отведенный срок производители обязаны были разработать «чистые» машины, подготовить и запустить их в производство.
По мере приближения дня «Х» все больше фирм заявляло о своей готовности к Евро I. Из многих идей наиболее реальной, эффективной и потому общепринятой стала разработка систем нейтрализации отработавших газов, «обезвреживающих» до 90% токсичных веществ
Схема испытаний на соответствие экологическим нормам (ездовые циклы).
Катализаторы к тому времени уже не были откровением для автомобильных специалистов, хотя применения еще не находили. Во-первых, не было острой нужды, во-вторых, не были решены серьезные проблемы.
Этилированный бензин, отравляющий не только людей, но и их творения - системы нейтрализации, был поставлен вне закона. Естественно, перестройка нефтеперерабатывающих заводов проходила не в один день.
Механический карбюратор ”по определению” не в силах дозировать рабочую смесь с нужной точностью. Он уступил место карбюратору ”электронному”, потом - центральному (одноточечному, моно-) впрыску. Надежно, с перекрытием уложиться в нормы Евро I и замахнуться на следующие позволял лишь распределенный (многоточечный) впрыск под управлением электроники, к которому в итоге и пришли все автомобильные фирмы. Кто-то разработал «чистые» моторы «с нуля», кто-то оснастил ранее освоенные новой системой топливоподачи и нейтрализатором.
Но страны Европы не остановились на этом. В повестку дня встал переход от Евро I к еще более жестким нормам Евро II. Были внесены необходимые дополнения в Правила ЕЭК ООН, и требования вступили в силу в конце 1996 года.
Конструкторы совершенствовали двигатели, модернизировали системы впрыска (теперь уже - только распределенного) и зажигания. Нейтрализатор, «переместившийся» поближе к двигателю, стал быстрее выходить на рабочий режим (устройство эффективно работает только при определенной температуре). Тем самым удалось значительно понизить количество выбросов оксидов углерода (СО), углеводородов (CH) и оксидов азота (NОХ).
Эволюция норм токсичности отработавших газов в странах Европейского союза (легковые автомобили).
С 1998 года действуют дополненные Евро II. Если раньше в ходе ездового цикла, имитирующего движение в городских условиях, измерительная аппаратура подключалась через 40 секунд после пуска двигателя, то по новым требованиям - сразу после поворота ключа зажигания. Автомобилестроительные компании, чтобы уложиться в нормативы, применяют специальные подогреватели катализаторов. На некоторых моделях система выпуска дополнилась емкостью для сбора вредных «пусковых» газов, которые только после прогрева катализатора проходят через него и попадают очищенными в атмосферу.
Череду экономических нормативов продолжают перспективные требования Евро III. Смысл все тот же - последовательное ужесточение норм выброса вредных веществ. Некоторые гиганты автоиндустрии уже выпускают машины, соответствующие этим требованиям. Из технических новаций - много клапанов (четыре или пять на цилиндр), регулируемые фазы газораспределения, переменная длина впускного трубопровода, наддув, непосредственный впрыск топлива в камеры сгорания - все, чтобы выжать из каждой капли топлива максимум энергии и при этом не навредить природе и людям!
Вслед Евро III подготовлен проект Евро IV. Его ввели в действие в 2005 году.
А что у нас? Российская экологическая программа разработана, и даже сделаны первые шаги в реализации ее «автомобильного» раздела. Если все, что намечено, будет выполнено и мы пройдем по эко-лестнице до самого верха, то тогда действительно сможем вздохнуть с облегчением и сказать потомкам: добро пожаловать в экологически чистое будущее.
Основные токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах автомобильных двигателей
Оксид (окись) углерода (СО) - газ без цвета и запаха, образуется в результате неполного сгорания топлива в двигателе.
Оксиды азота состоят в основном из окиси (NO) и двуокиси (NO2) и образуются при высокой температуре сгорания топлива.
Углеводороды - их появление в отработавших газах связано с разложением и неполным окислением углеводородов топлива в камере сгорания и во многом зависит от состояния и регулировки двигателя.
Таблица 1. ТРЕБОВАНИЯ ПО ЭКОЛОГИИ
| Вредные вещества | Категории транспорт ных средств | Единицы измерения | Нормы ЕЭК ООН | ||||||
| R83-02A R15-04 R49-01 | Евро I R83-02В,С R49-02A | Евро II R83-03В,С R49-02В | Евро II (дополненное) R83-04В,С | Евро III (проект, 2000-2001) | Евро IV (проект, 2005) | ||||
| Оксид углерода (СО) | Легковые | г/км | 58-110* | 2,72 | 2,2 (бензиновые) 1,0 (дизельные) | 2,2 (бензиновые) 1,0 (дизельные) | 2,3 (бензиновые) 0,64 (дизельные) | 1,0 (бензиновые) 0,5 (дизельные) | |
| Грузовые менее 3,5 т | г/км | 58-110* | 2,72-6,9 | 2,72-6,9 | 2,2-5,0 (бензиновые), 1,0-1,5 (дизельные) | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Грузовые свыше 3,5 т (газовые, дизельные) | г/кВт.ч | 11,2 | 4,5 | 4,0 | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Углеводороды (СН) | Легковые | г/км | - | - | - | - | 0,2 (бензиновые) | 0,1 (бензиновые) | |
| Грузовые менее 3,5 т | г/км | - | - | - | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Грузовые свыше 3,5 т (газовые, дизельные) | г/кВт.ч | 2,4 | 1,1 | 4,0 | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Углеводороды и оксиды азота (СН+NOx) | Легковые | г/км | 19-28* | 0,97 | 0,5 (бензиновые) 0,7 (дизельные) | 0,5 (бензиновые) 0,7 (дизельные) | 0,56 (дизельные) | 0,3 (дизельные) | |
| Грузовые менее 3,5 т | г/км | 19-28* | 0,97-1,7 | 0,97-1,7 | 0,5-0,7 (бензиновые), 0,7-1,2 (дизельные) | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Грузовые свыше 3,5 т, автобусы (дизельные) | г/кВт.ч | - | 1,1 | 4,0 | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Оксиды азота (NOx) | Легковые | г/км | - | - | - | - | 0,5 (дизельные) 0,25 (дизельные) | ||
| Грузовые менее 3,5 т | г/км | - | - | - | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Грузовые свыше 3,5 т, автобусы (газовые, дизельные) | г/кВт.ч | - | 8,0 | 7,0 | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Частицы (дизели) | Легковые | г/км | - | 0,14 | 0,08 | 0,08 | 0,05 | 0,025 | |
| Грузовые менее 3,5 т | г/км | - | 0,14-0,25 | 0,14-0,25 | 0,08-0,17 | разрабатываются | разрабатываются | ||
| Грузовые свыше 3,5 т, автобусы (газовые, дизельные) | г/кВт.ч | - | 0,36 | 0,15 | - | разрабатываются | разрабатываются | ||
РЕФЕРАТ "ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ" СКАЧАТЬ
· Создание научной методологии проектирования нейтрализатора современных автомобилей
Нормы токсичности отработавших газов автомобилей. Состав и структура выбросов двигателей внутреннего сгорания. Влияние загрязнения на жизнедеятельность человека. Обзор существующих методов очистки отработавших газов. Классификация и виды нейтрализации.
Меры по сокращению токсичности автомобильных двигателей
Автомобиль как источник отработавших газов. Состав и структура выбросов двигателей внутреннего сгорания. Характеристики основных токсичных компонентов. Эксплуатационные мероприятия по снижению токсичности газов. Малотоксичные и нетоксичные двигатели.
Методы очистки отработавших газов, поступающих при использовании дизельного топлива с судов
Двигатель как источник загрязнения атмосферы, характеристика токсичности его отработавших газов. Физико-химические основы очистки отработанных газов от вредных компонентов. Оценка негативного воздействия эксплуатации судна на окружающую природную среду.
Способы обеспечения экологической безопасности транспортных систем
Проблемы обеспечения экологической безопасности автотранспорта. Анализ комплекса природоохранных мер, направленных на повышение экологических характеристик подвижного состава и инфраструктуры транспорта. Методы снижения токсичности отработавших газов.
Автотранспорт и загрязнение окружающей среды
Экологические проблемы автотранспорта и его инфраструктуры, связанные с негативным воздействием на воздух, воду, почву, здоровье населения. Состав отработавших газов легкового автомобиля с карбюраторным двигателем при расходе горючего в смешанном режиме.
Причины образования токсичных компонентов в ОГ ДВС
Влияние загрязненного токсичными веществами воздуха на экологическую ситуацию. Оценка материального ущерба от загрязнения атмосферы. Уменьшение токсичности автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Концентрация вредных веществ в выхлопных газах.
Анализ вредных факторов при работе дизель-генератора вблизи АЭС
Анализ вредных и опасных факторов, возникающих при эксплуатации дизель-генератора мощностью 4800 кВт. Анализ воздействия шума, создаваемого двигателем внутреннего сгорания, на окружающую среду. Пожароопасность и влияние токсичности отработавших газов.
Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды
Факторы, влияющие на распространение отработавших газов, химический состав и оценка негативного воздействия на окружающую среду. Загрязнения почв придорожных участков тяжелыми металлами, механизм трансформации. Расчет экономического ущерба от выбросов.
Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду
Автомобильный транспорт как источник загрязнения окружающей среды. Особенности трансформирования компонентов отработавших газов. Реакция организма человека на автомобильные выбросы. Двигатель внутреннего сгорания как основная причина шума и вибрации.