Влияние технического состояния автомобилей на токсичность отработавших газов

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.

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 

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.

Максимальная  концентрация окислов азота в  отработавших газах карбюраторных  и дизельных двигателей соответствует  наиболее экономичным режимам работы, а затем понижается, несмотря на возрастание количества кислорода в смеси. Это свидетельствует о влиянии температуры пламени на процесс образования окислов азота.

На режимах  работы двигателя, соответствующих max КПД, процесс сгорания заряда смеси  имеет наименьшую продолжительность, что при прочих равных условиях способствует повышению температуры сгорания до max.

Двигатель карбюратор которого отрегулирован  на minыброс вредных веществ, при n = 3000ч4200 об/мин.

СО = 0,7ч1,6%.

При регулировке  карбюратора на max мощность СО = 4ч5,8%.

Коэффициент избытка воздуха,Ј

Зависимость состава отработавших газов двигателя  от Ј (искровое зажигание)

Влияние нагрузки

В карбюраторных  двигателях резкое повышение мощности достигается изменением положения  дроссельной заслонки, т.е. благодаря увеличению количества топлива, поступающей в цилиндры двигателя.