Выхлопные газы – источник токсичных веществ работы двигателя. По структуре они представляют собой смесь неоднородного вида, каждое из веществ которой обладает своим свойствами. В составе выхлопных газов содержатся около 300 токсичных веществ.

Сейчас, каждый желающий может купить автомашину, на одну среднестатистическую семью приходится несколько автомобилей и тем временем, сотни тысяч человек в год умирает от болезней сердца и лёгких по всему миру. Современная техника уже сейчас разработана с учётом этой проблемы. Например, складская техника, конструируется по щадящим технологиям и осуществляется продажа таких погрузчиков в Волгограде. Купить такой погрузчик можно в ВолгоСкладСервис и можно, не опасаясь за жизнь работников склада или приближённых людей. Строятся автомобили на основе водородного двигателя или работающие посредством солнечной энергии. Почему современного человека, так сильно должна волновать проблема выхлопных газов?

Экологи против безразличия

В каждой стране, городе, населённом пункте свои проблемы. Где-то, на территории заповедника строят завод, а где-то, уже такой же отстроенный завод по сточным трубам избавляется от отходов производства, загрязняя ближний водоём. Одна проблема у всех схожая – врет от автотранспорта. Экологи, замеряя уровень загрязнения в атмосфере, составляют экологические рейтинги, а с помощью медицинских данных призывают людей, и в первую очередь учёных, к активным действиям.

Выхлопные газы отнимают полгода жизни

То, что выхлопные газы отнимают жизнь, понятно без слов. Ну не могут токсичные компоненты в воздухе, которым мы дышим быть полезными. По мнению британских учёных, человек теряет около 6 месяцев жизни, проживая в городе и дыша смогом. В договорах Евросоюза, есть пункт о допустимом содержании токсичных веществ в воздухе в любой из стран еврозоны но, тем не менее, большинство европейских стран обладают показателями во много раз выше, по уровню содержания вредных веществ в атмосфере, особенно в крупных городах. Пока широкой статистики по миру не ведётся, человек остаётся в неведении проблемы, полагаясь на судьбу.

Что может сделать автомобилист?

1. Перейти на газобаллонное оборудование.

2. Правильно настраивать двигатель.

3. Рациональный выбор режима работы двигателя. Наивысшая концентрация вредных веществ наблюдается во время работы двигателя в холостом режиме и при повышении нагрузок.

Устройство автомобилей

Способы борьбы с токсичностью выхлопных газов

Резкое повышение концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, особенно в крупных мегаполисах, связанное с интенсивным ростом автомобильного парка, не могло остаться без внимания специалистов и экологов. Очевидно, что без автомобильного транспорта невозможно представить динамичное развитие человеческого общества, но и смириться с тем, что ежечасно миллионы людей отравляют свой организм, вдыхая отраву, выбрасываемую из автомобильных глушителей, конечно же, нельзя.
Поэтому разработкам, связанным с уменьшением вредного влияния транспорта на окружающую среду, ученые, специалисты и инженеры в последние годы уделяют все более пристальное внимание.

Конечно же, наиболее привлекательным методом исключения пагубного влияния техники на условия среды обитания человека является внедрение технологий и разработок, позволяющих использовать экологически чистые и безвредные энергоресурсы.

К таковым, безусловно, можно отнести электрическую энергию и энергию, выделяемую при химических процессах, конечным продуктом которых являются безвредные для человека и природы вещества, например, вода, образуемая при соединении водорода и кислорода. Эта химическая реакция сопровождается значительным выделением тепловой энергии, которую можно было бы использовать для преобразования в механическую энергию посредством тепловых двигателей, однако в окружающей нас природе мало свободного водорода, который можно было бы использовать в виде автомобильного топлива.
Конечно, на нашей планете достаточно большое количество воды, в составе которой водорода более, чем достаточно, но расщеплять воду на составляющие элементы для последующего соединения – все равно, что изобретать вечный двигатель, поскольку затраты превысят эффект.

Электричество – экологически чистый и очень привлекательный источник энергии, но преобразовывать другие энергоресурсы в электроэнергию без значительных затрат человечество пока не научилось, как не научилось и запасать в достаточном объеме эту энергию впрок. Даже самый современный аккумулятор электрической энергии способен обеспечить работу автомобиля лишь в течение нескольких десятков километров пробега. Этого для удовлетворения возрастающих автотранспортных нужд, конечно же, недостаточно.

Привлекательным источником энергии является ядерная (атомная) энергия. Но на современном этапе развития технологий преобразования этого колоссального источника энергии в легкодоступные для практического использования виды говорить очень и очень рано.

По этим причинам в ближайшем будущем достойной замены нефтепродуктам, как основным источникам энергии для автомобильных двигателей, не предвидится.

В настоящее время определено несколько путей снижения токсичности выхлопных газов, выделяемых автомобилями и другой техникой, использующих тепловые двигатели, работающие на нефтяном топливе.
Основные направления снижения содержания вредных веществ в отработавших газах:

• совершенствование процессов сгорания топлива;
• повышение качества топлива;
• применение различных способов очистки отработавших газов от токсичных и вредных компонентов.

Полнота сгорания топлива

Совершенствование процессов сгорания топлива выгодно не только с точки зрения экологии, но и экономичности. Полностью сгоревшее топливо отдает максимум тепловой энергии для работы двигателя и выделяет в отходы значительно меньше вредных веществ, чем топливо, сгоревшее частично.

Совершенствование процессов горения топлива связано с решением многих задач – улучшение смесеобразования, повышение эффективности работы газораспределительного механизма, систем питания и зажигания двигателя.

В последние годы значительную долю этих задач конструкторы решают внедрением компьютерных технологий в процессы управления работой двигателя. Управляемые электроникой системы впрыска и зажигания, безусловно, способствуют повышению качества сгорания горючей смеси, и, конечно же, это благотворно сказывается на экологичности тепловых двигателей.

Повышение качества топлива

Повышение качества используемого для работы двигателей топлива, безусловно, имеет колоссальное значение для улучшения эклогичности автотранспорта. В любом топливе, используемом для извлечения тепловой энергии, лишь два химических элемента представляют энергетическую ценность – водород и углерод. Первый при окислении образует воду, второй – либо оксид углерода (при неполном сгорании), либо двуокись углерода (при полном сгорании).
При идеально отлаженной системе питания и зажигания эти два элемента сгорают полностью и отдают двигателю необходимую для его работы теплоту. Но идеального ничего не бывает, поэтому в выхлопных газах, как правило, присутствует некоторое количество оксида углерода, который в быту называют угарным газом.

Любое топливо, в том числе и получаемое из нефтепродуктов, содержит посторонние примеси, химические вещества и элементы в связанном или свободном состоянии. Безусловно, они тоже участвуют в процессах горения, образуя различные окислы, зачастую очень токсичные.
К таковым относятся, в первую очередь различные соединения серы и азота. Выделяя малое количество теплоты, эти вещества значительно обогащают отработавшие газы вредными примесями, т. е. являются крайне нежелательным топливным балластом.

Поэтому повышение качества топлива напрямую связано с его очисткой от механических, сернистых и азотных примесей в процессе переработки нефти. Очень выгодным в этом плане является применение газообразного топлива для двигателей, поскольку в нефтяных и природных газах посторонних примесей существенно меньше, что положительно сказывается на экологичности отходов сгорания.

Нейтрализация отработавших газов

Для очистки продуктов сгорания от токсичных и вредных веществ на двигателях, использующих в качестве топлива бензин, применяют системы нейтрализации отработавших газов вместе с системой их рециркуляции и системой улавливания паров топлива.

Основным элементом в системе нейтрализации отработавших газов является каталитический нейтрализатор, устанавливаемый в выпускной системе автомобильного двигателя.

Нейтрализатор внешне похож на обычный резонатор и часто устанавливается вместо него. Он представляет собой химический реактор с катализатором – веществом, активизирующим протекание реакций превращения одних веществ в другие.
Главными элементами каталитического нейтрализатора являются один или два каталитических сотовых блока, представляющие собой керамические или листовые гофрированные металлические цилиндры с множеством продольных каналов. На поверхность этих каналов (сот блока) нанесен пористый каталитический состав, содержащий благородные металлы (платина, палладий, родий).
Каталитический блок помещается в корпус из жаростойкой и коррозионно-стойкой стали.

Все современные нейтрализаторы являются трехкомпонентными, т. е. предназначенными для снижения выброса трех основных токсичных компонентов отработавших газов и сочетают в себе сразу две химические функции: окислительную и восстановительную.
Нейтрализатор одновременно дожигает (окисляет) не полностью сгоревшие частички топлива и продукты его неполного сгорания (в первую очередь — оксид углерода), а также восстанавливает очень ядовитые оксиды азота, разлагая их на исходные составляющие – азот и кислород.

При использовании каталитического нейтрализатора нельзя применять этилированный бензин, поскольку содержащийся в нем свинец, осаждаясь на внутренних поверхностях выпускной системы, нарушает газовую проницаемость микропор активного каталитического слоя.
В результате отработавшие газы свободно выходят в атмосферу, не соприкоснувшись с активной поверхностью катализатора.

Нейтрализатор отработавших газов начинает эффективно работать при температуре не менее 300 ˚С, при этом он начинает дополнительно разогреваться в результате происходящих в нем химических процессов. Важно так разместить нейтрализатор в системе выпуска отработавших газов, чтобы его температура во время работы не превышала 900…950 ˚С, иначе возможно разрушение каталитического слоя, сот и даже корпуса нейтрализатора.
В этом случае сгоревший нейтрализатор не только перестает выполнять свою функцию, но и существенно снижает мощность двигателя, оказывая сопротивление выпуску отработавших газов, и ухудшая тем самым наполняемость цилиндров свежим зарядом.

Особенно велика вероятность повреждения нейтрализатора при отказе в работе одного из цилиндров двигателя. При этом несгоревшая в цилиндре горючая смесь загорается в нейтрализаторе, интенсивно разогревая и сжигая активную каталитическую поверхность его сот.

Для обеспечения эффективной работы нейтрализатора отработавших газов и точного дозирования топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, используется лямбда-зонд, или кислородный датчик, который отслеживает состав выхлопных газов и корректирует посредством электронного блока управления количество подаваемого в цилиндры топлива.

Пути оздоровления атмосферы

Борьба с выхлопными газами автотранспорта.Причины «дым­ления» автомобилей разнообразны: неисправность двигателя, неотлаженность системы питания или зажигания. Если автомобильные двигатели будут правильно отрегулированы, выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится в 3

Оценка автомобилей по токсичности выхлопов. Важным средством борьбы с выбросами автотранспорта является ограничение количества вредных веществ, выделяемых автомобилем.

Созданы портативные газоанализаторы, с помощью которых изме­ряют степень загрязнения атмосферы выбросами карбюраторными двига­телями.

Природный газ — топливо для автомобиля. В настоящее время во всех странах проводятся работы по переводу автомобильного транспорта на природный газ.

Суммарный выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями. Так, грузовик ЗИЛ-130, переведенный на газ, имеет токсич­ность почти в 4 раза меньше, чем бензиновый двигатель.

Наряду с сжиженным газом в настоящее время используется сжатый газ.

Дизельное топливо. Перевод автотранспорта на дизельные двигатели уменьшает выброс в атмосферу вредных веществ. В выхлопе дизеля почти не содержится ядовитого оксида углерода, т. к. дизельное топливо сжига­ется в нем практически полностью. К тому же дизельное топливо свобод­но от тетраэтилсвинца — присадки, которая используется для повышения октанового числа бензина, сжигаемого в современных карбюраторных двигателях с высокой степенью сжатия.

Дизель экономичнее карбюраторного двигателя на 20-30%. Более того, для производства одного литра дизельного топлива требуется в два с половиной раза меньше энергии, чем для производства того же количества бензина.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Благодаря совершенствованию конструкции автомобиля в целом, его отдельных уз­лов и агрегатов, широкому использованию электроники и микропроцес­сорной техники для контроля за процессами работы двигателей внутрен­него сгорания, применению смеси циркуляции и каталитической нейтра­лизации отработанных газов удалось снизить выброс токсичных веществ.

Нейтрализаторы. В настоящее время большое внимание придается разработке устройств снижения токсичности — нейтрализаторам, которы­ми можно оснастить и во многих странах мира оснащаются автомобили.

Способ каталитического преобразования продуктов сгорания заклю­чается в том, что отработанные газы очищаются, вступая в контакт с ката­лизатором. Одновременно происходит дожигание продуктов неполного сгорания, содержащихся в выхлопе автомобилей. Катализатором служат либо гранулы размером от 2 до 5 мм, на поверхность которых нанесен ак­тивный слой с добавками благородных металлов — платины, паладия и т. п., либо керамический блок сотового типа с подобной активной поверхно­стью. Конструкция нейтрализатора весьма проста. В металлическую обо­лочку с патрубками для газа заключена реакторная камера, которая запол­няется гранулами или керамическим блоком. Нейтрализатор крепят к вы­хлопной трубе, и газы, прошедшие через него, выбрасываются в атмосфе­ру очищенными. Одновременно устройство может выполнять функции глушителя шума. Однако из-за дорогостоящих присадок стоимость его очень высока. Иногда она достигает 10% стоимости автомобиля. К тому же на него губительно действует этилированный бензин.

Электромобиль. В настоящее время, когда автомобиль с бензино­вым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящих к за­грязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля-электромобиля. В некоторых странах уже начинается их серийное производство.

Системы управления автотранспортом. Автомобиль выбрасывает в несколько раз больше вредных веществ при остановке и наборе скоро­сти. Поэтому в настоящее время разрабатываются кольцевые системы ре­гулирования уличного движения, которые сводили бы к минимуму воз­можность образования пробок и частые остановки транспорта. Расширя­ются улицы между проезжей частью дорог и жилыми домами. Строятся автомагистрали в обход городов. Предельная скорость движения в городе устанавливается 40 км/ч, т. к. именно на эту скорость у легковых автомо­билей приходится минимум вредных выбросов. При резком увеличении или уменьшении скорости движения выброс возрастает более чем вдвое.

Большое значение в регулировании движения приобретает и свето­фор. Напряженный и все усложняющийся ритм автомобильных потоков в Алматы регулирует более 800 светофоров. На сорока двух магистратях они работают по четкой системе, известной как «Зеленая волна».

Сделать городской воздух чище, понизив содержание в нем выхлоп­ных газов, а водителям автомобилей и трамваев экономить бензин и элек­троэнергию поможет новая система светофоров, управляемая компьюте­ром. В результате умелого управления транспортными потоками автомо­били меньше простаивают на перекрестках, вхолостую расходуя горючее и загрязняя воздух выхлопными газами.

В Москве создана телеавтоматическая система управления движе­нием транспорта — «Старт». Система уникальна. В дорожное полотно го­рода вмонтированы тысячи датчиков, которые постоянно фиксируют ин­тенсивность и скорость проходящего транспортного потока. Информацию они передают в контролеры, которые расположены на перекрестках, а контролеры — в центральную общегородскую автоматическую систему управления. На основании полученной информации компьютер подбирает к данным дорожным условиям программу координации движения транс­порта и передает сигнаты на контролеры, а они — на светофоры. В памяти АСУ заложены две библиотеки: условий движений и программы коорди­нации. Программы рассчитаны на различные погодные условия, условия на дороге, разное время суток и т. д. Всего до 15 таких программ заложено в обеих библиотеках. Все данные ЭВМ тщательно сравнивает и соотносит с конкретной дорожной ситуацией и только потом уже выдает программу движения. Все это составляет непрерывный цикл.

Телеавтоматическая система управления движением транспорта «Старт» — существенный вклад в обеспечение образцового и безопасного движения.

Градостроительные мероприятия.Для защиты атмосферного воз­духа от загрязнения выбросами автотранспорта большое значение имеют градостроительные мероприятия, направленные на снижение концентра­ций выхлопных газов в зоне пребывания человека. Они включают специ­альные приемы застройки и озеленение автомагистралей, размещение жи­лой застройки по принципу планирования: в первом эшелоне застройки -от магистрали — размещаются здания пониженной этажности, затем — дома повышенной этажности и в глубине застройки — детские и лечебно-оздоровительные учреждения; тротуары, жилые, торговые и обществен­ные здания изолируются от проезжей части улиц с напряженным движе­нием многорядными древесно-кустарниковыми посадками — три-четыре ряда и более. Важное значение имеет сооружение транспортных развязок на разных уровнях, магистралей-дублеров, кольцевых дорог, использова­ние подземного пространства для размещения автостоянок и гаражей.

Экономические методы управления и создание рынка купли-продажи прав на загрязнение.Среди экономических рычагов и стимулов основное место занимают платежи и налоги за загрязнение. Они представ­ляют собой косвенные рычаги воздействия и выражаются в установлении платы за выбросы или сбросы. Уровень платежа соответствует социально-экономическому ущербу от загрязнения или какому-либо другому показа­телю, например, экономической оценке ассимиляционного потенциала природной среды. Налоги на загрязнение и платежи хороши потому, что эта система предоставляет максимальную свободу загрязнителю в выборе стратегии сочетания степени очистки и платы за остаточный выброс, по­зволяющую минимизировать издержки на превышение внешнего фактора загрязнения во внутреннюю статью издержек для них. Если природо­охранные издержки низки, то фирма значительно сократит выбросы (вме­сто того, чтобы платить налог). В теории она сократит их до оптимального уровня, когда приростные затраты на добавочную очистку становятся рав­ными ставке платежа.

Налогами могут быть обложены также первичные ресурсы, конеч­ная продукция или технологии. Хотя чисто внешне по воздействию на предприятие налоги и платежи эквивалентны, необходимо все же провес­ти грань между этими двумя инструментами. Когда мы произносим слово «налог», то подразумеваем, что, во-первых, он направляется в бюджет, а, во-вторых, нет особых причин, кроме пополнения казны, чтобы его вво­дить. Когда говорится о платеже, то уже сразу подразумевается, что пла­тельщик оплачивает что-то. В данном случае платеж за загрязнение — это плата за право использования ассимиляционным потенциалом природной среды. Пользователь этого ресурса платит за него так же, как он платит за приобретаемое сырье, электроэнергию и т. д.

Дата добавления: 2015-06-10 ; просмотров: 754 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ