12.2.3. Вплив на довкілля

В автомобільних двигунах внутрішнього згоряння у світі щорічно спалюється приблизно 2 млрд. нафтового палива. Одним з негативних факторів пов’язаних з масовим використанням автомобілів, є зростаючий негативний вплив їх на навколишнє середовище та здоров’я людини. Це зумовлено, насамперед, викидом значної кількості забруднюючих речовин та шумом, що супроводжує роботу автомобіля.

Основна причина забруднення повітря полягає не в повному і нерівномірному згоряння палива. Всього 15% його витрачається на рух автомобіля, а 85% “летить на вітер”.

Джерелами викидів шкідливих речовин є відпрацьовані гази автомобільних двигунів, картерні гази, випаровування з системи живлення, підтікання пального і мастил у процесі роботи та обслуговування автомобілів, продукти зносу фрикційних накладок зчеплення та гальмових колодок, шин, а також дорожнього покриття. В сумі ці забруднюючі речовини складають близько половини атмосферних викидів антропогенного походження. Крім газів автомобільні викиди містять тверді речовини, в складі яких знаходяться сажа і свинець.

Як відомо частина (90...98) забруднюючих речовин надходять з двигунів автомобілів. Для їх аналізу в табл. 8 наведене відсоткове співвідношення загального об’єму газів і вміст твердих часток в 1 м³ для бензинових і дизельних двигунів.

Склад відпрацьованих газів залежить від роду застосованого палива, присадок і масел, режимів роботи двигуна, його технічного стану, умов руху автомобіля тощо.

Як бачимо з таблиці, основними компонентами відпрацьованих газів є азот, кисень, пари води, діоксид вуглецю ‑ це нетоксичні елементи. До токсичних компонентів відносяться оксиди вуглецю, азоту, вуглеводні, альдегіди, оксид сірки, сажа і бензопирен.

Хоча діоксид вуглецю не токсичний компонент, але нагромадження його в атмосфері небезпечне, оскільки призводить до виникнення так званого парникового ефекту.

Таблиця 8

Склад відпрацьованих газів та вміст твердих часток

Компоненти	Бензинові двигуни	Дизельні двигуни
Азот, %	74…77	76…78
Кисень, %	0,2…8,0	2…18
Пари води, %	3,0…13,5	0,5…10
Діоксид вуглецю, %	5…14	1…12
Оксид вуглецю, %	0,1…10	0,01…0,3
Оксид азоту, %	0,3…0,5	0,001…0,4
Альдегіди, %	0…2	0…0,009
Вуглеводні, %	0,2…3,0	0,01…0,5
Сірчаний газ, %	0…0,002	0…0,03
Оксид сірки, %	0…0,003	0,015
Сполуки свинцю, кг/м3	0...60	–
Сажа, г/м3	0...0,4	0,01…1,1
Бензоперен, г/м3	до 0,00002	до 0,00001

Частина газів через нещільність поршневих кілець потрапляє з циліндрів у картер, де, стикаючись з парами мастила, утворює картерні гази. Але їх доля в загальному об'ємі викидів газоподібних речовин становить 2…5 %. Ще менший відсоток припадає на речовини, що випаровуються з паливних баків, паливопроводів і карбюраторів.

Розповсюдження в навколишньому середовищі твердих викидів має деякі особливості в порівнянні з розповсюдженням газоподібних речовин. Так окремі крупні фракції, осідаючи біля центра емісії на поверхні ґрунту і рослин, та накопичуючись, роблять неможливим їх використання. Дрібні фракції утворюють аерозолі і розповсюджуються з повітряними масами на великій відстані.

В даний час проводяться великі роботи по зменшенню шкідливості викидів автомобільного транспорту. Ця мета може бути досягнута різними методами.

1. Використання нових типів силового устаткування з малим викидом шкідливих речовин (газотурбінні і адіабатні двигуни, двигуни Стерлінга та двигуни, що приводяться в дію акумуляторними батареями і ін.).

2. Удосконалення конструкції, робочих процесів, технології виробництва з метою зниження токсичності відпрацьованих газів.

3. Використання високосортного палива з попереднім каталітичним очищенням з метою видалення з нього сірчистих сполук, а також альтернативних видів палива.

4. для підвищення повноти згоряння, зменшення утворення сполук сірки і нагару треба використовувати присадки, а для зменшення токсичності вихлопних газів каталітичні, плазмені і інші каталізатори.

5. Застосування пристроїв очищення або нейтралізації відпрацьованих газів.

6. Законодавче обмеження викиду шкідливих речовин нових автомобілів та тих, що експлуатуються, а також проведення податкової політики, яка стимулює зниження викиду шкідливих речовин.

7. Вдосконалення процесів керування автомобілем, транспортними потоками, поліпшення дорожніх умов, а також вдосконалення і організація перевезення вантажів і пасажирів.

Шум ‑ є різновидністю несприятливого впливу автомобільного транспорту на навколишнє середовище. Шум виникає при роботі двигуна та інших частин автомобіля, а також при взаємодії шин з поверхнею дороги і передається в просторі внаслідок коливань повітряних мас. Людина сприймає коливання звуку в повітряному середовищі в широкому діапазоні частот ‑ від 20...20000 Гц. Шуми великої інтенсивності ведуть до перевтоми, зниження працездатності, а при тривалому впливі є причиною патологічних змін у внутрішніх органах.

Основними джерелами шуму в бензинових двигунах є: процеси всмоктування повітря карбюратором і випуску відпрацьованих газів; робота вентилятора системи охолодження, клапанного механізму, трансмісії; в дизельних двигунах додається ще система вприскування.

Рівень шуму від дотику шин з дорожнім покриттям залежить від протектора, його глибини, жорсткості, стану поверхні доріг, а також навантаження на шину від автомобіля. Автомобілі особливо великої вантажопідйомності з дизельними двигунами істотно збільшують рівень шуму, ніж легкові автомобілі. При русі автомобіля зі швидкістю 100 км/год і більше шум автомобіля в першу чергу обумовлюється взаємодією шин з поверхнею дороги, а в умовах розгону (швидкість до 100 км/год) у всьому спектрі частот домінує шум вихлопної системи.

Зниження міського шуму може бути досягнуто в першу чергу за рахунок зменшення шумності транспортних засобів, збільшенням відстані між проїзною частиною вулиць і житловими будинками з використанням смуг зелених насаджень між ними, використанням різних прийомів планування і розміщення житлових масивів і шляхів різного призначення, підтримання шляхових частин вулиць в справжньому стані із застосуванням поглинаючих покрить. Ефективним засобом зниження транспортного шуму є прокладання доріг у виїмці.

В ряді країн запропоновані неслизькі дорожні покриття, які мають звукопоглинаючу властивість. Для цього в асфальтобетон вводять епоксидну смолу (0,7...1,5% за масою), гуму і отверджувач. Пористість матеріалу становить 16...35%, водопроникність 0,1...20 см/с, ступінь звукопоглинання 71...100%.