39. Загрязнение окружающей среды автомобильным и железнодорожным транспортом в зависимости от используемого двигателя.

Автомобильный транспорт оказывает достаточно сильное воздействие на окружающую среду. Он является источником ее химического и шумового загрязнения.

В автомобилях имеется несколько источников токсичных веществ, основными из которых являются: отработавшие газы, испарения топлива и иных технических жидкостей, картерные газы (их выбросы были актуальны до 60х-70х годов прошедшего столетия, т. к. на настоящий момент существуют закрытые системы вентиляции картера ДВС).

Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внут¬реннего сгорания.

Вследствие физико-механических процессов в цилинд¬рах двигателя действительный состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична.

К токсичным компонентам отработавших газов относятся: оксид углеро¬да, углеводороды, оксиды азота, оксиды серы, альдегиды, сажа, бензапирен, соединения свинца.

ДВС карбюраторный

Но в целом, для карбюраторных ДВС характерно несколько большее число различных выбросов относительно инжекторных ДВС. Необходимо отметить, что с целью повышения производительности и снижения вредных выбросов от ДВС, в конце 60х – начале 80х годов прошлого столетия разрабатывались и создавались карбюраторные двигатели с форкамерно–факельной системой зажигания. Данные ДВС показали преимущество перед карбюраторными ДВС с обычной системой зажигания по топливной экономичности и токсичности отработавших газов, особенно по показателю выброса окиси углерода. Но они не получили существенного распространения из-за весьма сложных карбюраторов и сложного алгоритма настройки системы зажигания. В наши дни также существуют ДВС с форкамерно-факельной системой зажигания, но они уже имеют инжекторную систему питания, и бывают в том числе и бензиновые, и дизельные.

ДВС инжекторный.

Преимущества по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива: уменьшение расхода топлива, упрощается запуск двигателя, более широкие возможности управления двигателем (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя), не требует ручной регулировки системы впрыска, так как выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками расхода воздуха, поддерживает приблизительно стабильный состав рабочей смеси, что несколько уменьшает выброс несгоревших углеводородов и повышает экологичность двигателя. Также, за счет корректировки параметров работы двигателя за счет работы электронного блока управления (ЭБУ) также повышается экологичность двигателя. В целом, как показывает практика, с учетом своих недостатков и достоинств, у инжекторного ДВС имеется довольно серьёзный потенциал в контексте снижения вредных выбросов. Помимо этого, имеет смысл рассматривать изучение и разработку вариантов работы ДВС с данной системой питания на более экологически чистом топливе.

ДВС дизельный.

По сравнению с бензиновыми двигателями в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, всвязи с применением катализаторов на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествах — это углеводороды (НС или СН), оксиды (окислы) азота (NOх) и сажа (или её производные) в форме чёрного дыма. Больше всего загрязняют атмосферу в СНГ двигатели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми, не отрегулированными и находятся в крайне плачевном техническом состоянии. При этом дизельный двигатель более экономичен по сравнению с бензиновым (на 30-40 %). Это связано с тем, что в дизельном двигателе степень сжатия воздуха можно доводить до больших величин по сравнению со степенью сжатия горючей смеси в карбюраторных двигателях.

Газовые ДВС.

Одним из плюсов данных ДВС является то, что газовым ДВС может стать практически любой бензиновый или дизельный двигатель с практически любой системой питания. На данный момент существуют различные типы газобаллонного оборудования (ГБО), позволяющие решить данную проблему. Необходимо отметить, что выбросы двигателей, работающих на природном газе, содержат низкие уровни вредных веществ: в среднем на 65% меньше выбросов оксидов азота и на 80% меньше выбросов твердых частиц, чем дизельный двигатель, оборудованный окисляющим каталитическим нейтрализатором. Таким образом, газовые ДВС являются весьма экологичны.

Электромобили и гибридные автомобили.

На данный момент ведется много диспутов и обсуждений о перспективе электромобилей и гибридных автомобилей. Но, при кажущейся на первый взгляд экологичности автомобилей с подобными силовыми установками, они тоже способны нанести большой урон окружающей среде. В случае с электромобилем это очевидная проблема производства и утилизации аккумуляторов. Как известно, это производство очень дорогое и весьма экологически грязное. Также, остро стоит вопрос с производством электроэнергии, всё-таки необходимо учитывать, что значительная её доля вырабатывается за счет сжигания углеводородов, что также ставит утверждение об более высокой экологичности электромобиля под вопрос. Что касается авто с гибридными силовыми установками, ряд опытов, экспериментов и ряд отзывов владельцев подобных авто утверждают, что экономия топлива в мегаполисе у автомобиля с гибридной силовой установкой невелика. И опять же, остро стоит вопрос о производстве и утилизации аккумуляторов гибридных силовых установок.

На данный момент железнодорожный транспорт, в большинстве своем подразделяется следующим образом в зависимости от типа силовой установки: электровозы и тепловозы.

Электровозы получают энергию из стационарного источника через воздушную контактную сеть или контактный рельс. Некоторые в дополнении или вместо этого используют батарею. В локомотивах, работающих на высоковольтном переменном токе, трансформатор в локомотиве переводит поступающий ток в используемый электрическим двигателем, который передаёт энергию на колёса.

Электровозы считаются наиболее мощным видом локомотивов, а также самым дешёвым в использовании, тихим и не создающим загрязнения по ходу движения. Основная часть вредных выбросов от работы электровозов, естественно, приурочены к месту и способу производства электроэнергии. Следовательно, экологичность электровоза непосредственно связана с тем, каким способом было произведено электричество.

Тепловоз использует дизельный двигатель. Передачи энергии может быть электрической, механической, гидравлической, однако электрическая передача является наиболее популярной. Электротепловозы могут двигаться на дизельной тяге с электрической передачей на не электрифицированных частях и на электрической тяге по электрифицированным путям.

Основным загрязнителем, поступающим от тепловозов и электротепловозов в окружающую среду, являются выхлопные газы. Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Важное значение имеет обезвреживание отработавших газов, правильная эксплуатация тепловозов.