28. Загрязнение окружающей среды в сша (за год)

Наименование	со	GH*	NO*	so*	Твер­дое чаоти- цы	Всего
Общее количество выбросов, млн. т	94,6	30,4	22,5	31,4	19,5	198,4
Выбросы транспортных средств,	73,5	12,8	10,7	0,8	1.3	99,1
млн. т:
в том числе наземных	63,6	11,0	8,1	0,4	0,9	84,0
Доля выбросов транспортных		42,1		2,5	6,7	50,8
средств, %	77,7		47,6

Окислы азота вступают в реакцию с окружающим воздухом, об­разуя двуокись азота NO_a, которая вместе с углеводородами СН об­разует фотохимический смог. Эти соединения токсичны, они воздей­ствуют на бронхи и легкие, вызывая ряд необратимых изменений. По данным США, доля выбросов NO_a, приходящаяся на автомобили, составляет 23—74%.

Углеводороды также участвуют в создании фотохимического смо­га. Наиболее опасным из ароматических углеводородов является бензпирен-3, -4, обладающий канцерогенными свойствами. Авто­мобили в городах являются главным источником образования аро­матических углеводородов, особенно автомобили с дизелями.

Соли свинца, являющиеся сильно действующими токсичными веществами, содержатся в отработавших газах бензиновых двига­телей, особенно двигателей, работающих на бензине с антидетона­ционными присадками.

29. Потенциальное содержание токсичных веществ в топливе (в кг на 1000 кг топлива)

Токсичный компонент	Отработавшие газы бензиновых двигателей	Отработавшие газы дизелей	Продукты сгора­ния в нагрева» тельных установках
Окись углерода	250	20	4
Окислы азота	15	25	5
Окислы серы	1	5	20
Бензпирен-3,4	10"*	1,3-ю-4	5-10-°
Углеводороды	15	20	2
Альдегиды	0.4	1,2	0.3
Свинец	0,5	0,05	0,09

Количество вредных компонентов» выораеываемых при ciпре­нии 1 т нефтяного топлива в различных тепловых установках, при­ведено в табл. 29.

Отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду заключается не только в выделении токсичных веществ, но и в сжи­гании кислорода, так как для сгорания нефтепродуктов необходим кислород (ориентировочно 3,3 т кислорода на 1 т нефтепродуктов).

Кроме воздействия на человека, загрязнение воздуха наносит вред сельскому хозяйству, многим материалам и изделиям.

3. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

АВТОМОБИЛЯМИ

Объем выбросов и степень их токсичности зависят от очень мно­гих факторов как конструктивного, так и организационно-техни­ческого характера (градостроения, организации движения, техни­ческой эксплуатации автомобилей и др.), а также погодно-климати- ческих условий и режимов работы автомобиля.

Методы уменьшения загрязнения атмосферы отработавшими га­зами двигателей внутреннего сгорания можно разделить на две группы: методы снижения токсичности выбросов; методы уменьше­ния объемов выбросов.

Методы снижения токсичности выбросов. Методы, применяемые для снижения токсичности, можно разделить на четыре основные группы: изменение конструкции, рабочего процесса, технологии производства и специального регулирования двигателей внутрен­него сгорания и их систем; применение другого вида топлива или изменение физико-химических свойств топлива; очистка выбросов от токсичных компонентов с помощью дополнительных устройств; замена традиционных двигателей новыми малотоксичными силовы­ми установками.

Методы первой группы включают многочисленные мероприятия по улучшению смесеобразования и обеднения смеси, дозирования и распределения ее по цилиндрам (электронные и электромеханические системы впрыска топлива, модифицированные быстропрогреваемые впускные клапаны, термостатирование воздуха, гомогенизация смеси).

Токсичность отработавших газов значительно уменьшается при применении бесконтактных транзисторных (индукционных и ем­костных) систем зажигания; карбюраторов новых типов (с быстро­действующими заслонками, пневматическим впрыском и элект­ронным управлением); использовании форкамерно-факельных процессов и послойного смесеобразования; установке устройств для рециркуляции отработавших газов, изменении формы камеры сго­рания и впрыске в нее воды.

С помощью специальных регулировок (состава смеси, частоты вращения холостого хода, угла опережения зажигания и времени

перекрытия клапанов) можно уменьшить содержание токсичных компонентов в отработавших газах.

Вторая группа методов имеет два основных направления: при­менение присадок к топливам, снижающих выброс свинца, серы, канцерогенных веществ, сажи и твердых частиц; перевод двигате­лей на другие виды топлива (пропан-бутан, природный газ, водо­род).

Третья группа методов — очистка выбросов от токсичных ком­понентов, производимая с помощью нейтрализаторов различных типов и очистителей, устанавливаемых на автомобили. Эти методы получили широкое распространение в ряде стран.

Нейтрализаторы производят физико-химическую очистку вы­бросов (термические, каталитические, жидкостные, механические, улавливающие испарения топлива и картерных газов, комбиниро­ванные), а очистители осуществляют очистку воздуха на входе в дви­гатель и отработавших газов при выходе их из двигателя.

Наиболее распространенные в настоящее время бензиновые кар­бюраторные двигатели могут быть заменены двигателями других типов, отработавшие газы которых содержат меньше токсичных ве­ществ; дизелями и особенно их малотоксичными модификациями; двигателями, работающими на газовом топливе; газотурбинными, ротопоршневыми или электрическими двигателями; двигателями Стирлинга.

Теоретически могут быть применены также паровые двигатели, работающие по замкнутому или разомкнутому циклу, а также инер­ционные двигатели, аккумулирующие потенциальную и кинетичес­кую энергию.

Следует отметить, что применение инерционных и электрических двигателей, а также двигателей, работающих на водородном топливе, потребует создания дополнительных энергетических установок (для производства электричества и разложения водорода). Эти дополни­тельные энергетические установки также в основном работают на традиционных видах топлива, при сгорании которых образуются токсичные выбросы.

Необходимо учитывать, что применение комплекса устройств, снижающих токсичность, значительно удорожает автомобиль (до 25%).

Методы уменьшения объемов выбросов. Эти методы относятся в значительной степени к организационно-техническим мероприя­тиям, не связанным с конструктивной безопасностью автомобиля, поэтому они не рассматриваются подробно в настоящем учеб­ном пособии.

Уменьшение объемов выбросов может быть достигнуто соответ­ствующей организацией транспортных потоков и оптимизацией их характеристик; рациональной организацией доставки пасса­жиров в городах и изменением типажа городского транспорта; фор­мированием пассажиропотоков; целесообразной транспортной пла­нировкой городов.

4. ШУМ ОТ АВДОМОБШШИ

При движении автомобиля шум создается двигателем внутрен­него сгорания, шасси автомобиля (в основном механизмами транс­миссии и кузовом) и в результате взаимодействия шин с дорожным покрытием.

У технически исправного легкового автомобиля, имеющего не­большой пробег, основной источник шума — взаимодействие шин с дорожным покрытием, у грузового автомобиля шум шин составля­ет меньшую долю (рис. 91). В результате взаимодействия колеса с дорожным покрытием возникает шум, уровень и характеристики ко­торого зависят от типа автомобиля, конструкции подвески, рисун­ка протектора, нагрузки на шину, ее жесткости и давления в ней.

			г"
	<		// 7
	/
	/Г

5

Ш» 70

10

15

20v,M/e

|

Шум от работы двигателя внут­реннего сгорания возникает во ^ впускном тракте карбюратора и трубопроводе; в газораспредели- gg тельном клапанном механизме в результате взаимодействия толка-

Рис. 91. Зависимость изменения общего шу­ма грузовых автомобилей и шума шин от скорости движения v при включенной пря­мой передаче:

J — шум от шин; 2—общий шум автомобиля;

автомобиль грузоподъемностью 4 т;

автомобиль грузоподъемностью 12 т

телей с клапанами; в зубчатых, а также в цепных и ременных пере­дачах между коленчатым и распределительным валами; в системе охлаждения двигателя вследствие работы вентилятора, ременной передачи и водяного насоса; в выпускной системе. Шум возникает также в зубчатых зацеплениях коробки передач и ряде других вто­ростепенных (по шуму) механизмов.

В элементах шасси технически исправного (нового) автомобиля и его кузове шум создается при работе механизмов трансмиссии, в элементах подвески и в результате обтекания кузова воздушным потоком при движении.

Шум, создаваемый отдельным автомобилем (автопоездом), рег­ламентируется рядом нормативных документов, основными из ко­торых являются Правила №9 ЕЭК ООН (на требованиях этого документа основаны ГОСТ 19358—74* и большинство национальных стандартов европейских стран).

ГОСТ 19358—74* «Автомобили, автопоезда, автобусы, мотоциклы, мотороллеры, мопеды и мотовелосипеды. Внешний и внутренний шум. Предельно допустимые уровни. Методы измерения» регламен­тирует допустимые характеристики шума транспортных средств. Эти нормы относятся к единичным новым автомобилям. Ниже приведены предельно допустимые уровни внешнего шума новых транспортных средств (в дБ по шкале А):

КОНСТРУКТИВНАЯ 2

безопасность автомобиля 2

Pen = Ga<p_x/(L — <р*/1д). 69

б) 74

°^оор" V Лц+0.5еде 79

CW = °'^5В*8 = Г (68) 83

X —fir X ^{0Лк +} 1—rjr) 83

К — (L об — £ф)/Хф. 133

kon = faNn + k,N_T + 6₃//_с)/(Л/_л + N_r + А/₀ + /V„), 157

h = Д/е, 185

Р = MvH (2Sn), 184

Трехколесные грузовые транспортные средства с двигателем ра­бочим объемом 50 см³ и со скоростью движения не более 50 км/ч 85

Шум выпускаемых отечественной автомобильной промышлен­ностью транспортных средств соответствует этим нормам. Однако для приведения шумовых характеристик отечественных автомоби­лей в соответствие с действующими в СССР санитарными нормами уровень шума автомобилей необходимо снижать.

Приведенные выше харатеристики шума и источники его возник­новения относятся к одиночным новым автомобилям. Фактически шум создают транспортные потоки, и уровень его может меняться от очень многих причин, основными из которых являются: техни­ческое состояние, скорость движения и режимы движения автомо­биля; тип и состояние дорожного покрытия; состав и характеристи­ки транспортного потока, в котором движется автомобиль; градо­строительные особенности магистрали.

Доминирующее значение шума шин сохраняется при прямолиней­ном равномерном движении исправного нового автомобиля. Эта составляющая увеличивается с повышением скорости движения (рив. 91), но обычно не более чем на 10—15 дБ по шкале А. При ис­следовании влияния срока службы автомобиля на уровень созда­ваемого шума установлено, что он возрастает в среднем на 1,5— 2,5 дБ по шкале А в год. При этом по мере изнашивания автомоби­ля доминирующее значение приобретают шумы двигателя, транс­миссии, подвески и особенно кузова автомобиля.

Шум двигателя увеличивается из-за нарушения герметичности во впускном и выпускном трактах и изнашивания вращающихся деталей. Вследствие изнашивания сопряженных пар повышается шум в трансмиссии и подвеске. Особенно возрастает шум кузова из-за ослабления крепления его элементов и снижения общей жест­кости конструкции, что неизбежно приводит к вибрации кузова.

При движении на неустановившихся: режимах также увеличивается шум двигателя и шасси, особенно при разгонах и торможениях ав­томобиля, что характерно для движения в городских условиях.

5. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА АВТОМОБИЛЕЙ

Для снижения шума автомобиля прежде всего стремятся конст­руировать менее шумные механические узлы; уменьшать число про­цессов, сопровождающихся ударами; снижать величину неуравно­вешенных сил, скорости обтекания деталей газовыми струями, до-