ВРЕД АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

HARM OF CAR ENGINES ON THE ENVIRONMENT

Matvey Yachmenev

student, Department of Service and Operation of Land Transport, Ural State Forest Engineering University,

Russia, Yekaterinburg

Vladislav Ryapasov

Student, Department of Service and Operation of Land Transport, Ural State Forest Engineering University,

Russia, Yekaterinburg

Marina Kryukova

Scientific Supervisor, Ural State Forest Engineering University

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В статье расписано преимущества и недостатки современных решений и технологии, в токсичности и загрязнении окружающей среды. А конкретно их техногенное воздействие.

ABSTRACT

The article describes the advantages and disadvantages of modern solutions and technologies, in terms of toxicity and environmental pollution. And specifically their technogenic impact.

Ключевые слова: автомобиль, экология, загрязнение, двигатель.

Keywords: car, ecology, pollution, engine.

Помимо промышленных предприятий, в городах главным источником загрязнения атмосферы является автотранспортная сеть. Таким образом, город представляет собой область превышения ПДК вредных веществ. Помимо загрязнения атмосферы, вредные вещества выпадают в виде осадков, загрязняя гидросферу и почву.

Разберём техногенное воздействие двигателя как экологического фактора: в первую очередь необходимо отметить производство двигателя на промышленном предприятии. Ресурсы на это поставляет металлургический комбинат, на который, в свою очередь, поступают продукты разведки и добычи полезных ископаемых. Исходя из этого, загрязнение атмосферы начинается с изготовления конструкционных и эксплуатационных материалов, а затем производства двигателя.

Технологические процессы изготовления также сопровождаются вредными выбросами, которые концентрируются главным образом в пределах заводских территорий. Оценка экологических качеств технологических процессов изготовления (литье, ковка, механическая обработка, сборка) и их сравнительный анализ — важная системная задача, однако мы ограничимся общей характеристикой, каковой является величина затрат энергии, которые имеют место при производстве единицы материала (чугуна, стали, бензина) или собственно двигателя.

Получение сведений о величине выбросов некоторых веществ при производстве основных конструкционных и эксплуатационных матери­алов (металлов, пластмасс, резинотехнических изделий), топлив и масел (величины являются удельными, то есть отнесены к единице массы материала) требует знания о расходах материалов на изготовление двигателя; для существующих двигателей сведения о фактических расходах материалов известны. Необходимо отметить, что вся тепловая энергия сжигаемого в ДВС топлива выделяется в окружающую среду, что приводит к ее подогреву.

Одновременно расходуется кислород воздуха, а также выбрасываются ОГ, большую долю в которых по массе составляет диоксид углерода СО₂. Диоксид углерода экологически опасен, так как в совокупности с другими химическими веществами он препятствует излучению теплоты земным шаром в окружающее пространство, что приводит к появлению «парникового» эффекта — повышению средней температуры атмосферы.

Рассмотрим влияние работы двигателя на атмосферу:

Продуктами выхлопов автомобильных двигателей являются: нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар и углекислый газ, содержание которых в атмосфере в обычных условиях не достигает уровня, вредного для человека; моноксид углерода, наличие которого характерно для выхлопов бензиновых двигателей; оксиды азота (~ 98% NО,~ 2% NO2), которые по мере пребывания в атмосфере соединяются с кислородом; углеводороды (алкин, алкены, алкадиены, цикланы, ароматические соединения); альдегиды; сажа; соединения свинца; серистый ангидрид.

При работе двигателя на обогащенных смесях из-за недостаточного количества кислорода увеличивается содержание СО и СН. Образование NOx происходит при высоких температурах рабочего цикла и достаточном количестве кислорода, увеличиваясь с повышением его температуры, и достигает своего максимума при а =1,05. Минимальное количество СН достигается при а. = 1,05 Ч-1,1. Увеличение СН в ОГ при работе на обедненных смесях объясняется малой скоростью их сгорания и значительной неравномерностью циклов сгорания. Максимальная концентрация NO_x в ОГ карбюраторных и дизельных двигателей соответствует наиболее экономичным режимам работы. При этом содержание СО минимально.

С увеличением нагрузки увеличивается подача топлива и изменяются состав рабочей смеси и токсичность ОГ. При работе двигателя на холостом ходу (XX) зажигание затруднено и для успешного пуска двигателя используют обо­гащенную смесь (воздушная и дроссельная заслонки прикрыты). В результате содержание СО в ОГ достигает 10 %.

При работе на малых нагрузках (заслонка открыта до 25 %) смесе­образование плохое, скорость сгорания невелика и возможны пропуски в зажигании горючей смеси. При этом содержание СО в ОГ может достигать 7 %. При работе на средних нагрузках в цилиндры поступает обедненная смесь и содержание СО в ОГ составляет около 1 %.

Снизить выбросы СО₂ позволяет переход на использование в качестве топлива природного сжатого газа. Снижение выбросов С0₂ возможно также при осуществлении непосредственно на двигателе конверсии природного газа с водяным паром и СО₂, частично извлекаемым из ОГ, с одновременным использованием их теплоты и энергии, уходящей в охлаждающую среду, так как конверсионные реакции являются эндотермическими. При такой реализации конверсии теплоиспользование в ДВС получается более высоким, так как возникающий в результате конверсии синтезированный газ имеет более высокую удельную теплоту сгорания, чем исходное газовое топливо. Такие же положительные эффекты дает использование по аналогичной схеме спиртового топлива — метанола. Метанол можно получать, например, из биомассы, которая выращивается для этих целей. При выращивании зеленой массы СО₂ поглощается из атмосферы, а при снижении метанола в двигателе СО₂ выбрасывается в атмосферу. Поэтому в таком цикле не происходит увеличение концентрации СО₂ в окружающей среде.

В заключение отметим, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты.

Список литературы:

1. Маврищев В.В. Основы экологии: Учебник / В.В. Маврищев. - Мн.: Выш. шк., 2003. - 416 с.
2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие для вузов, средних школ и колледжей. - 3-е изд., испр. и доп. / Ю.В. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005. - 736 с.
3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - 2-е изд., перераб. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с.
4. Экология: Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2004. - 672 с.