Федеральное агентство по образованию высшего профессионального образования
Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности
Влияние технического состояния автомобилей на токсичность отработавших газов
Волгоград, 2010.
Содержание
Введение……………………………………………………………………………….3
Загрязнение воздуха отработавшими газами автомобилей………………………...4
Безопасность конструкции и техническое состояние транспортных средств…….6
-Влияние состава рабочей смеси……………………………………………………8
-Влияние нагрузки……………………………………………………………...........9
-Влияние регулировки системы холостого хода…………………………………..9
Причины изменения технического состояния автомобиля. ……………………...11
Вывод…………………………………………………………………………………19
Список использованной литературы……………………………………………….20
Введение
Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности. Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного моторного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мира.
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.
Автомобили, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен, в основном, в городах. С развитием городов и ростом числа автомобилей всё большую актуальность приобретает охрана окружающей среды от негативного воздействия автомобильного транспорта.
За последние пять лет выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников увеличились на 31,674 тыс.т.(60,56%). По сравнению с предыдущим годом выбросы от автотранспорта увеличились на 5 569 т. вследствие увеличения количества автотранспорта на 16 379 единиц.
Цель исследования: изучить загрязненность атмосферного воздуха автотранспортом, установить влияние технического состояния автомобилей и качество технического осмотра на окружающую среду.
Загрязнение воздуха отработавшими газами автомобилей
Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя - это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые окислы азота.
В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов, из них около 160 - производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе. Наличие в отработавших газах вредных веществ обусловлено в конечном итоге видом и условиями сгорания топлива.
Отработавшие газы, продукты износа механических частей и покрышек автомобиля, а так же дорожного покрытия составляют около половины атмосферных выбросов антропогенного происхождения. Наиболее исследованными являются выбросы двигателя и картера автомобиля. В состав этих выбросов, помимо азота, кислорода, углекислого газа и воды, входят такие вредные компоненты, как окись углерода, углеводороды, окислы азота и серы, твердые частицы. Состав отработавших газов зависит от рода применяемого топлива, присадок и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий движения автомобиля.
Токсичность отработавших газов карбюраторных двигателей обуславливается главным образом содержанием окиси углерода и окислов азота, а дизельных двигателей - окислов азота и сажи.
Таблица 1.
| Компоненты | Двигатели | |
| Карбюраторные | Дизельные | |
| Азот | 74 ч 77 | 76 ч 78 |
| Кислород | 0,3 ч 8 | 2 ч 18 |
| Пары воды | 3 ч 5,5 | 0,6 ч 4 |
| Двуокись углерода | 5 ч 12 | 1 ч 10 |
| Окись углерода | 5 ч 10 | 0,01 ч 05 |
| Окислы азота | 0 ч 0,8 | 0,0002 ч 0,5 |
| Углеводороды | 0,2 ч 3 | 0,009 ч 0,009 |
| Альдегиды | 0 ч 0,2 | 0,001 ч 0,009 |
| Сажа | 0 ч 0,4 | 0,01 ч 1 |
| Бенз- а- пирен | 10 ч 20 | До 10 |
К числу вредных компонентов относятся и твердые выбросы, содержание свинец и сажу, на поверхности которой адсорбируются циклические углеводороды. Закономерности распространения в окружающей среде твердых выбросов отличаются от закономерностей характерных для газообразных продуктов. Крупные фракции (диаметром более 1мм), оседая поблизости от центра эмиссии на поверхности почвы и растений, в конечном счете накапливается в верхнем слое почвы. Мелкие фракции (диаметром менее 1мм) образуют аэрозоли и распространяются с воздушными массами на большие расстояния.
Двигатель со скоростью 80-90 км/ч в среднем автомобиль превращает в углекислоту столько же кислорода, сколько 300-350 человек. Но дело не только в углекислоте. Годовой выхлоп одного автомобиля - это 200 кг различных углеводородов, 800 кг окиси углерода, 40 кг окислов азота. В этом наборе весьма коварна окись углерода. Из-за высокой токсичности ее допустимая концентрация в атмосферном воздухе не должна превышать 1мт/м3. Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация окиси углерода возникает уже через 2-3 минуты после включения стартера.
В холодное время года остановившись на обочине дороги водители иногда включают двигатель для обогрева машины. Из-за проникновения окиси углерода в кабину такой случай может закончится трагически.
Окислы азота токсичны для человека и, кроме того, обладают раздражающим действием. Особо опасной составляющей отработавших газов являются канцерогенные углеводороды, обнаруживаемые прежде всего на перекрестках у светофоров (до 6,4 ккт/100м3, что в 3 раза больше, чем в середине квартала).
При использовании этилированного бензина автомобильный двигатель выбрасывает соединение свинца. Свинец опасен тем, что способен накапливаться как во внешней среде, так и в организме человека.
Уровень загазованности магистралей и примагистральных территорий зависит от интенсивности движения автомобилей, ширины и рельефа улицы, скорости ветра.
Безопасность конструкции и техническое состояние транспортных средств.
Автомобили в эксплуатации имеют значительно более высокую токсичность отработавших газов, чем новые. Это объясняется изменением в результате эксплуатации технического состояния и регулировок систем питания и зажигания, газораспределительного механизма, износом цилиндропоршневой группы, отложением нагара на стенках камеры сгорания, увеличением потерь в трансмиссии и сил сопротивления движению. В наибольшей степени состав отработавших газов определяется техническим состоянием ДВС. На ДВС приходится 84% неисправностей, влияющих на выброс токсичных веществ. Таблица 2.
Данные влияния основных неисправностей двигателя на выброс СО, Сn Hm и NOх
| Вид неисправности | Увеличение выброса %СО Cn Hm | |
| Неправильная регулировка системы холостого хода (переобогащение смеси) | 34ч40 | 30ч35 |
| Увеличенный уровень топлива в топливной камере (на 4 мм) | 50 | |
| Негерметичность клапана экономайзера | 40ч55 | 60ч70 |
| Износ системы привода экономайзера | До 10 | До 40 |
| Повышение гидравлического сопротивления воздушного фильтра | 25% | 30% |
| Ранее зажигание | 12ч16 | 15ч20 |
| Нарушение зазора между контактами прерывателя распределителя; малый зазор свечи | До 30% | |
| Отказ свечи зажигания | До 100% | |
| Предельный износ цилиндропоршневой группы | До 120% |
Из таблицы следует, что поддержание технического состояния автомобиля в период его эксплуатации позволяет значительно уменьшить загрязнение атмосферы продуктами неполного сгорания топлива (в среднем на 30-40% для одного автомобиля).
В итоге цифра получается очень значительная, так как основную часть парка составляют автомобили со средними и большими пробегами.
Еще одним очень важным параметром, определяющим содержание токсичных компонентов в отработавших газах, является тепловое состояние двигателя. Оптимальному тепловому состоянию соответствует температура охлаждающей жидкости 85-90%. Снижение температуры приводит к ухудшению процесса смесеобразования и, как следствие этого, увеличению содержания продуктов неполного сгорания в отработавших газах. Особенно сильно это проявляется в условиях городского движения, где расстояние поездки часто невелико.
Количество выделяемых двигателем основных токсичных выбросов (СО, Сn Hm и NOх) в значительной степени зависит от качества процесса сгорания. Протекание и эффективность процесса сгорания обусловлены главным образом составом и однородностью топливо- воздушной смеси, углом опережения зажигания, затуханием пламени в пристеночном слое смеси, конструкцией камеры сгорания, степенью сжатия, равномерностью распределения топлива, техническим состоянием и режимом работы двигателя.
Влияние состава рабочей смеси
Коэффициент избытка воздуха оказывает значительное влияние на уровень токсичных выбросов.
Концентрация СО в отработавших газах двигателей с искровым зажиганием достигает Hm при составе смеси, близкой к стехнометричному объединенному, а концентрация Сn Hm при Ј>1,0…1,1 сначала падает, затем резко возрастает.
Увеличение количества углеводородов в отработавших газах при работе на объединенных смесях объясняется малой скоростью их сгорания. Кроме того, при работе на бедной смеси в результате неравномерного ее распределения происходит выключение отдельных цилиндров и несгоревшие углеводороды выбрасываются в выпускной трубопровод.