ТРАНСПОРТНАЯ ЭКОЛОГИЯ 1. ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ АВТОМОБИЛЕЙ Повышенный, выброс токсичных веществ на единицу транспортной работы или перевозку одного пассажира связан с нарушением оптимальных характеристик автомобилей и несовершенством системы управления транспортным процессом. Поэтому удельная величина выброса токсичных веществ при одних и тех же условиях эксплуатации изменяется в широких пределах Основными причинами повышенного содержания токсичных веществ в ОГ эксплуатирующихся автомобилей являются: нарушение состава горючей смеси на основных эксплуатационных режимах; ухудшение процесса воспламенения горючей смеси Нарушение состава горючей смеси связано с изменением стабильности регулировочных характеристик двигателя и его систем. Выбросы СОх в ОГ достигают максимального значения при а=1.1 и уменьшаются при увеличении и уменьшении указанной величины. Выброс NOx уменьшается, с увеличением запаздывания зажигания и достигает максимума при наиболее богатой горючей смеси. При а=0,9 NOx снижается почти на 35—45% при запаздывании угла опережения на 18—20°, однако при этом удельный расход топлива возрастает до 12%. Содержание СН в ОГ снижают также путем уменьшения угла опережения зажигания Методы воздействия на состав ОГ автомобильных двигателей, предусматривают: улучшение качества протекания процесса и полноты сгорания топлива в цилиндрах двигателя; изменение состава ОГ в выпускной системе двигателя; применение указанных методов одновременно Уменьшение содержания токсичных веществ в ОГ путем оптимизации процесса сгорания является наиболее перспективным методом, так как продукты неполного сгорания СО и СН легче нейтрализуются на стадии их образования, чем в выпускной системе с применением пока еще ненадежно работающих и дорогостоящих нейтрализаторов Загрязнение атмосферы городов зависит непосредственно от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств и планово-предупредительной системы ТО и ТР автомобилей, а также применения антитоксичных устройств Анализ транспортного процесса показывает, что при работе двигателя на холостом ходу степень концентрации СО превышает в 2,1, а на режимах принудительного холостого хода в 1,6—1,9 раза установившиеся режимы. Вследствие этого в центральной части города степень концентрации в атмосфере СО в 3—4 раза больше, чем на скоростных автомобильных магистралях, что приводит к увеличению выброса NOx в 1,45 раза. При равномерном движении автомобилей СН снижается в 1,7—1,85 раза по сравнению с неустановившимися режимами движения автомобилей. Неправильное управление водителем приводит к увеличению токсичных выбросов СО и СН на 25—30% и N0x на 10—15% Применение антитоксичных устройств и обедненной регулировки карбюратора позволяет уменьшить выброс токсичных веществ на единицу пути (г/км), в том числе СО в 2,1, СН в 1,5 и NОх в2,6 раза (табл. 1) Проблема разработки индустриальных методов и прогрессивной технологии в области технической эксплуатации автомобильного транспорта предусматривает решение широкого круга научно-технических и организационно-технологических вопросов, включающих: повышение профессионального уровня водительск o г o и технического персонала, ИТР; разработку прогрессивных технологических методов контроля и регулировки автомобилей, со здание необходимой для этих целей контрольно-измерительной аппаратуры, оборудования и приборов; организацию постов контроля токсичности ОГ; нормирование контроля токсичности ОГ Токсичность ОГ автомобилей оценивают по ездовым циклам, характеризующим движение автомобилей в реальных условиях эксплуатации. Однако реализация их в условиях АТП в ближайшие годы затрудняется из-за отсутствия необходимого оборудования и приборов, высокой трудоемкости и большой продолжительности проведения испытаний. Кроме того, испытания даже подготовленного автомобиля отличаются нестабильностью (до 40% и выше) результатов определения массы токсичных веществ в ОГ. Поэтому при проведении контрольных испытаний автомобиль особенно тщательно подготавливают к работе и правильному выполнению операций ездового цикла Основные показатели ездового цикла, влияющие на стабильность выброса токсичных веществ, имеют погрешность измерения, %: Автомобиль ........ . . . 18 Водитель . ... . . . 12 Окружающие условия . ... . . 8 Топливо . . ... .. . . . . . . 5 Динамометр .............. .... . . ...... 3 Газоаналитическое оборудование .... 2 Для автомобилей, находящихся в эксплуатации, нестабильность результатов определения токсичных веществ достигает ещё больших величин и в отдельных случаях отличается в 1,5—2 раза, Получение однозначных результатов требует строгого соблюдения методики проведения испытаний и высокой точности измерения выброса токсичных веществ в ОГ. Точность измерения объёмного содержания токсичных веществ в ОГ является наиболее ответственным моментом при оценке токсичности ОГ. Погрешность измерения СО на величину 0,1—0,2% по объему приводит к ошибке 15—20% при определении массы указанного компонента, выбрасываемого за ездовой цикл. Поэтому аппаратура для проведения газового анализа должна обладать высокой точностью быстротой и непрерывностью проведения газового анализа, Принимая во внимание перечисленные особенности ездовых циклов, последние применяются в настоящее время при испытаниях в научных исследованиях и на заводах автомобильной промышленности Упрощенный метод оценки токсичности ОГ автомобилей, находящихся в эксплуатации, для АТП основан на получении эквивалентных результатов при испытании автомобиля по ездовому циклу и на отдельных наиболее характерных эксплуатационных режимах его работы. Для решения проблемы рациональной организации движения, в том числе безостановочного движения автомобилей, предусматривают строительство пешеходных переходов и туннелей.
Наличие средств регулирования на перегоне длиной 1 км неизбежно увеличивает выброс токсичных веществ с ОГ (табл. 2) Выброс токсичных веществ автомобиля в различных условиях эксплуатации изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. В городских условиях эксплуатации при невысоких скоростях движения выброс СО в 1,46—2,2 и СН в 2,1—2,8 раза выше по сравнению со свободным движением. При повышении скоростей эта разница заметно уменьшается (рис. 1) При увеличении скорости движения грузового автомобиля (средней грузоподъемности с карбюраторным двигателем) с 20 до 60 км/ч количество токсичных веществ уменьшается: СО с 83 до 27 г/км, а СН с 10 до 5,8 г/км Рис.1. Зависимость выброса токсичных веществ от скорости движения автомобиля ЗИЛ-130 ?P - разрежение во впускном трубопроводе; q CO — выброс СО, г/кг; q NOx — выброс N0 x . г/кг; q CH -выброс СН, г/км
2. НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ. Для автомобилей с бензиновыми двигателями характерна низкая концентрация свободного кислорода в ОГ при работе с коэффициентом избытка воздуха а 1. Именно режимы с а < 1 дают основную долю массовых выбросов продуктов неполного сгорания топлива в испытательном цикле Для эффективной нейтрализации СО и C n H m значение суммарного коэффициента избытка воздуха в нейтрализаторе а ? =( G в+Gвдоп)/14.9Gт должно бьпь не менее чем 1,05, что достигается подачей в систему выпуска перед нейтрализатором дополнительного воздуха ( gb в доп ) Одним из наиболее распространенных типов устройств, обеспечивающих подачу дополнительного воздуха, является нагнетатель ротационного типа с приводом от коленчатого вала. В автомобиле ГАЗ-24 с карбюратором, выполненным с предельными отклонениями в сторону обогащения смеси, производительность нагнетателя, равная 60 м 3 /ч, обеспечивает условия для очистки ОГ по окиси углерода на 90—95%, по углеводородам на 70—85%. Система нейтрализации ОГ (СНОГ) в составе каталитического палладиевого нейтрализатора и ротационного нагнетателя обеспечивает выполнение самых жестких норм на выбросы окиси углерода и углеводородов На двигателях, имеющих настроенную систему выпуска с индивидуальными выпускными патрубками на каждый цилиндр, можно применять бескомпрессорную подачу дополнительного воздуха с помощью малоинерционных обратных клапанов (пульсаров) Пульсары (рис. 3), устанавливаемые на выпускном трубопроводе двигателя, срабатывают от импульсов разрежения, возникающих в пульсирующем потоке ОГ двигателя за выпускными клапанами. Лепестковый клапан пульсара открывается в момент разрежения в потоке ОГ и пропускает в коллектор воздух, а при прохождении волны повышенного давления запирается. Следует отметить, что производительность пульсаров мало зависит от противодавления в системе выпуска, что немаловажно при установке нейтрализаторов последовательно со стандартным глушителем шума выпуска. Установка пульсаров практически не влияет на топливно-скорост
