НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

доцент. 644 080, г. Омск, Проспект Мира, 5. Телефон 60 80 28. makusev321@mail.ru.

Компанистов Евгений Андреевич, студент СибАДИ, группы ДВСб13-А1.

Makushev Yuri Petrovich. Siberian State Automobile and Highway Universitety (SibADI), Department "Thermal engines and tractor electrical equipment", cand. tehn. Sciences, Associate Professor. 644080, Omsk, Mira, 5 Phone 60 80 28. makusev321@mail.ru .

Kompanistov Evgeny Andreevich, student of SibADI, group ДВСб13-A1. Phone 60 80 28.

References

1.Ryndin, V.V. Heat engineering: monograph / V.V. Ryndin. - Pavlodar: Kereku, 2007. - 460 p.

2.Makushev, Yu.P. Units of supercharging engines: a manual / Yu.P. Makushev, S.V. Korneev, V.V. Ryndin.

-Omsk: Publishing House of SibADI, 2006. - 58 p.

3.Hak, G. Turbodvigateli and compressors / G. Hak: reference manual .- M.: OOO Publishing house AstrelAST, 2003. - 351 p.

4.Makushev, Yu.P. Units of pressurization of engines: methodical instructions to laboratory and practical work on the course "Engine supercharging units" of the training profile "Engines of internal combustion" / comp. : Yu.P. Makushev, V.V. Ryndin, D.V. Khudyakov. - Omsk: SibADI, 2013. - 84 p.

5.Fedyushin, V.G. Turbocompressors: methodical instructions for the implementation of the project at the course "Fans, compressors and gas turbines". - M.: Printing house of MVTU, 1984. - 24 p.

6.Zaryankin, A.E. Radial-axial turbines of low power / A.E. Zaryankin, A.N. Sherstyuk. - M.: state. Scientific and technical. Publishing of cars. Lit. , 1963. - 248 p.

7.Lashko, V.A. Designing of flowing parts of the centripetal turbine of internal combustion engines: textbook / V.А. Lashko. - Khabarovsk: Publishing house Khabar. State. Tech. University, 2000. - 135 p.

8.Savelyev, G.M. Designing of turbochargers: allowance for course and diploma projecting / G.M. Saveliev, B.S. Stefanovsky. - Yaroslavl, 1977. - 90 p.

33

УДК 629.3.014

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ

В.А. Лисин

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск

Аннотация. В данной статье рассмотрены вопросы влияния различных нарушений в эксплуатации автомобилей на элементы, отвечающие за экологическую безопасность автомобилей, приведены примеры и раскрыты механизмы этого влияния. Определены основные неисправности датчиков концентрации кислорода, каталитических газовых нейтрализаторов, также обозначены основные причины возникновения этих неисправностей. Даны рекомендации по сохранению этих элементов в исправном состоянии.

Kлючевые слова: экологическая безопасность, токсичность отработавших газов, нейтрализатор, выбросы, правила эксплуатации.

Введение

В настоящее время экологическая безопасность автомобиля является одним из важнейших его эксплуатационных свойств. Главной составляющей, характеризующей экологичность автомобиля, справедливо считается количество различных вредных веществ в отработавших газах двигателей. И современные нормы накладывают все более жесткие ограничения на этот показатель, а производители автомобилей ищут новые способы снижения токсичности и количества отработавших газов, выбрасываемых в атмосферу в процессе эксплуатации.

НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

Наиболее распространенным и доступным способом снижения количества выбросов вредных веществ с отработавшими газами является применение трехкомпонентной системы нейтрализации [1]. Эта система преобразует основные вредные компоненты отработавших газов (СО, СН и NOx) в безвредные вещества (вода, СО2, N2). Основные элементы этой системы – трехкомпонентный каталитический нейтрализатор и датчики концентрации кислорода (λ-зонды), располагающиеся до и после нейтрализатора [2]. Эти элементы являются довольно сложными и дорогостоящими изделиями, при изготовлении которых используются редкоземельные и драгоценные металлы (платина, цирконий, титан и т.д.). При этом условия работы системы нейтрализации довольно жесткие – рабочая температура 600-700°С, место расположения – под днищем автомобиля (постоянное воздействие грязи, воды, механическое воздействие) [4,5].

Максимальная эффективность системы нейтрализации (в среднем 90-95%) достигается только при поддержании состава топливовоздушной смеси в довольно узком диапазоне (0,98<λ<1,02), что накладывает жесткие требования к стабильности работы систем топливоподачи и зажигания [2]. Не смотря на то, что за работу этих систем в современных автомобилях отвечает электронный блок управления со сложными программами управления и мощным процессором, во многих случаях возникновения отклонений в работе элементов системы управления двигателем блок не в силах компенсировать эти отклонения, что приводит к нарушениям стабильности работы двигателем. Это резко снижает экологическую безопасность автомобиля [3].

Факторы снижения экологичности и их последствия

Опыт эксплуатации и наблюдения за автомобилями в условиях г. Омска позволил выделить основные негативные факторы, снижающие экологичность автомобиля и их последствия:

1.Низкое качество топлива.

К сожалению, во многих случаях, в используемом топливе часто присутствуют примеси, которые при сгорании топливовоздушной смеси оседают на чувствительном элементе λ-зонда, а также на активной поверхности керамических сот нейтрализатора, резко снижая эффективность его работы. Это различные смолы, продукты окисления топлива,

антидетонационные присадки (соединения марганца, железа) и т.д. Также большое значение 34 имеет фракционный состав топлива, влияющий на полноту сгорания топливовоздушной смеси

(рис. 1).

Рисунок 1 – Примеры загрязнения λ-зонда (а) и основы нейтрализатора (б) продуктами неполного сгорания топлива

2.Нарушения в системе топливоподачи.

В процессе эксплуатации постепенно изменяются показания датчиков системы управления (например, датчика массового расхода воздуха или датчика абсолютного давления воздуха). И это неизбежно. Такие изменения в показаниях датчиков приводят к нарушениям в расчетах блоком управления необходимой топливоподачи (рис. 2). А это влечет за собой не только увеличение расхода топлива, но и значительное повышение токсичности отработавших газов, так как эффективность системы нейтрализации при отклонении состава смеси от оптимального

НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

значения резко падает. К такому же результату может приводить значительное загрязнение топливных форсунок примесями, упомянутыми выше.

Рисунок 2 – Примеры загрязнения распылителя форсунок смолистыми отложениями

3.Нарушения в системе зажигания.

При любых, даже незначительных неисправностях в системе зажигания могут появляться пропуски воспламенения смеси в цилиндрах двигателя, что резко повышает содержание СН в отработавших газах. Также, при долговременной эксплуатации автомобиля с такими отклонениями вероятна ситуация, когда несгоревшее топливо начинает интенсивно догорать внутри нейтрализатора, что резко повышает температуру внутри нейтрализатора. Это приводит к снижению ресурса нейтрализатора вследствие «термического старения» [5] (снижение активности катализаторов на поверхности сот ввиду воздействия высокой температуры) либо к разрушению керамического несущего тела нейтрализатора. Наиболее распространенные

неисправности, приводящие к этому: выработка ресурса свечей зажигания (рис. 3), 35 токопроводящие отложения на изоляторах свечей зажигания (виновник - металлсодержащие антидетонационные присадки в топливе), обрыв токопроводящей жилы высоковольтного провода из-за электрической эрозии и т.д.

Рисунок 3 – Примеры неисправных свечей зажигания

4.Низкая температура окружающего воздуха.

Пуск двигателя при низких температурах всегда затруднен, особенно если имеются какиелибо отклонения в системах двигателя. Это приводит к увеличению числа «неудачных попыток» запуска холодного двигателя. При этом невоспламенившаяся топливовоздушная смесь неизбежно попадает в выпускную систему и, соответственно, в нейтрализатор. В дальнейшем, при последующем запуске двигателя эта смесь может воспламениться непосредственно в нейтрализаторе от нагрева отработавшими газами. Это может повлечь за собой перегрев нейтрализатора и его дальнейшее разрушение (рис. 4). При этом может быть

НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

поврежден и λ-зонд. К тем же последствиям зачастую приводят и вышеупомянутые пропуски воспламенения смеси в цилиндре.

5.Беспечность водителя.

Как уже упоминалось, рабочая температура нейтрализатора около 600-700 °С, а расположен он под днищем автомобиля. Часто причиной выхода его из строя бывает проезд по глубокой луже или сугробу. При этом раскаленный нейтрализатор подвергается резкому охлаждению, что может привести к разрушению керамической основы нейтрализатора и, как следствие, выходу его из строя. К этому же может привести механическое воздействие на корпус нейтрализатора, например, удар о бордюр, наледи на дорогах и т.д. При этом может появиться трещина в керамической основе нейтрализатора, которая впоследствии может увеличиваться от вибраций, температурных перепадов. В итоге, основа разрушается, растрескивается на несколько частей (рис. 5), также может происходить осыпание основы с последующим выносом остатков в последующие части выпускной системы (резонатор, глушитель). При этом часто проходное сечение глушителей уменьшается и увеличивается сопротивление выпускной системы, что отрицательно влияет на экономические и динамические характеристики двигателя.

36

Заключение

Как мы видим, достаточно большое количество внешних факторов могут повлиять на исправность элементов, отвечающих за экологичность автомобиля. При этом, наиболее подверженным внешнему влиянию, оказывается каталитический нейтрализатор – главный «ответственный за чистоту» отработавших газов.

Таким образом, для сохранения экологической безопасности автомобиля на протяжении всего срока эксплуатации достаточно выполнять несколько простых правил:

-необходимо использовать только рекомендуемое производителем автомобиля топливо, избегая при этом заправок в местах, не вызывающих доверия. Так как современные нормативные требования достаточно лояльны к составу топлива, очень часто производители добиваются необходимых минимальных свойств топлива путём применения различных компонентов, снижающих полноту сгорания, увеличивающих количество смол, отравляющих компоненты топливных систем автомобилей;

-необходимо своевременно выполнять регламентные работы по обслуживанию систем автомобиля, в частности системы питания, зажигания двигателя, напрямую влияющих на качество процесса сгорания топливо-воздушной смеси в камерах сгорания двигателя и, соответственно, на токсичность отработавших газов;

-при проведении обслуживания обязательно выполнять диагностирование элементов, оказывающих влияние на экологичность автомобиля. Это позволит своевременно выявить неисправные компоненты, которые могут повлиять на экологические показатели автомобиля, а также спрогнозировать изменение технического состояния этих компонентов и предупредить наступление отказа;