Экологическая безопасность на автомобильном транспорте

Содержание:

 

Задание №1           3

Введение.            4                         

1. Понятие экологической безопасности автотранспортного средства.  5
2. Аспекты вредоносного воздействия на окружающую среду      автотранспортными средствами. Нормативные требования к содержанию вредных веществ в отработанных газах автомобильных двигателей.  6   
3. Перспективы совершенствования автомобильного двигателя с целью          уменьшения токсичности.         10    

Задание №2           15

Режим труда  и отдыха водителей междугородных автобусов.   16

Литература.           18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание№1

Вариант№7

Экологическая безопасность автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Охрана окружающей среды, или прикладная экология — комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на природу. Одним из факторов этого влияния является загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы — это привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение их естественной концентрации. Одним из основных искусственных источников загрязнения атмосферы являются транспортные загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Понятие экологической безопасности автотранспортного средства.

       Под экологической безопасностью автотранспортного средства понимается совокупность свойств, характеризующих способность автотранспортного средства (АТС)  минимизировать уровень вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека, в том числе за счет экономии материальных и энергетических ресурсов. Экологическая безопасность АТС, как и любой другой промышленной продукции, в соответствии с международными требованиями (Стандарты ISO 14040; ISO 14041; ISO 14042; ISO 14043), должна оцениваться с учетом полного жизненного цикла.

       Жизненный цикл АТС - это последовательные и взаимосвязанные стадии производства и эксплуатации: от добычи сырья до утилизации АТС после окончания его срока службы [1]. В результате проведения оценки экологической безопасности автомобиля по полному жизненному циклу наиболее адекватно оценивается эффективность конструкционных, технологических, эксплуатационных и других мероприятий. В настоящее время данный подход реализуется практически на всех автомобильных фирмах мира [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          2.Аспекты вредоносного воздействия на окружающую среду автотранспортными средствами. Нормативные требования к содержанию вредных веществ в отработанных газах автомобильных двигателей.

Автомобиль  является источником химического загрязнения  воздуха, воды и почвы, а также  физического воздействия (шум, вибрации, электромагнитные излучения) на окружающую среду. В последнее время этим аспектам уделяется все большее внимание: модернизируются методы определения измерителей, ужесточаются нормы, совершенствуются контроль и система стимулирования уменьшения вредного воздействия на окружающую среду АТС.

Рассмотрим  аспект, наносящий наибольший вред окружающей среде: химическое загрязнение воздуха.

     Источниками выделения загрязняющих веществ на автомобиле являются:

• энергоустановка (отработавшие газы, детали топливоподающей  аппаратуры, системы смазки и охлаждения, аккумуляторная батарея);

• элементы ходовой части (шины, тормозные накладки);

• трансмиссия (диск сцепления, картеры коробки передач, главной  передачи);

• покрытия (краски, лаки, пластики, антикоррозийные покрытия и т.п.).

    В России нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах дизелей и методы их измерения установлены ГОСТ Р 52160-2003. Нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах двигателей с искровым зажиганием и методы их измерения установлены ГОСТ Р 52033-2003. Правильно эксплуатируемый и своевременно обслуживаемый автомобиль способен удовлетворить нормам на токсичность с пробегом до 500000 км. 
Для проверки выполнения норм на токсичность определяется содержание в выхлопных газах углеводорода (СН), окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2).

Для осуществления  контроля  изменения состояния  окружающей среды производится нормирование загрязнения воздуха.

Нормирование  выбросов загрязняющих веществ с  отработавшими газами двигателей можно  разделить на:

- косвенное и

- непосредственное.

Косвенно (через предельное содержание в топливе) нормируются

выбросы соединений серы и свинца. Кроме того, качество топлива влияет на выбросы углеводородов и твердых частиц.

      Выбросы SO2 напрямую связаны с содержанием серы в топливах Максимальное содержание серы в отечественных сортах дизельного топлива следующее:

- дизельное летнее и зимнее - 0,5 % по массе,

- дизельное высококачественное - 0,2%.

     В отечественных бензинах содержание серы значительно меньше:

- от 0,01 % (АИ-93) ,

-до 0,12 % (А-76 этилированный) [2].

 Наиболее  жесткие нормы на предельное  содержание серы в автомобильных  топливах установлены в Калифорнии  и Швеции. Калифорнийские нормы,  например, требуют, чтобы серы  в автомобильных бензинах было  не более 0,003% (об.), а в дизельном  топливе – не более 0,05% [2].

     Наибольшим уровнем токсичности отличается бенз(а)пирен, адсорбируемый в виде твердых иглообразных образований на поверхности сажи. Этот продукт образуется при 800 - 900◦ С. На переменных режимах – при разгонах и замедлениях – количество выбрасываемого бенз(а)пирена повышается примерно в 10 раз и еще в 10 раз – при запуске холодного двигателя. Одной из причин образования бенз(а)пирена является наличие в топливе бензола и других ароматических соединений [3].

      В настоящее время содержание ароматических компонентов в топливах нормируется. Так, в европейском бензине содержание бензола не должно превышать 5% (об.), в Калифорнии – не более 1% (об.). В дизельном топливе по калифорнийским стандартам ароматических углеводородов не должно быть более 10%, а полиароматических – не более 1,4%.

     На образование твердых частиц влияют плотность топлива и его фракционный состав, метановое число, наличие серы и ароматических углеводородов. Все эти показатели, за исключением серы, взаимосвязаны. Чем тяжелее фракционный состав и выше плотность топлива, тем больше ароматических углеводородов и соответственно твердых частиц в продуктах сгорания. Чем больше в топливе серы, тем выше выбросы сульфатов и связанной с ними воды, доля которых в составе твердых частиц может составлять 20% [2].

     При использовании этилированных бензинов в составе твердых частиц присутствует свинец. Содержание свинца в бензинах ограничивается:

- для бензина марки А-76 - не более 0,17 г/л,

-для АИ-93 и АИ-98 - не более 0,37 г/л.

     В чистом виде тетраэтилсвинец (ТЭС) к бензинам не добавляется, т.к. продукты его сгорания откладываются в виде нагара на стенках камеры сгорания. В связи с этим в состав этиловой жидкости входят вещества-выносители (дибромпропан, хлорнафталин, этилбромид).

     Совместное присутствие галогенов и углеводородов в камере сгорания создают условия для образования диоксинов - супертоксикантов, вызывающих канцерогенные и мутагенные эффекты у человека при концентрациях порядка нескольких пикограмм на кубический метр воздуха [4]. Кроме того, наличие в отработанном горючем (ОГ) соединений свинца выводит из строя нейтрализатор отработавших газов, отравляя катализатор. В большинстве развитых стран мира практически полностью отказались от использования этилированных бензинов. В России к 2000 году доля этилированных бензинов снизилась лишь до 1/3.

К непосредственно нормируемым  вредным веществам относятся:

• диоксид углерода (углекислый газ) - СО2;

• монооксид углерода (угарный  газ) - СО;

• оксиды азота - NOx (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5);

• твердые частицы (графит, металлы, соединения сульфатов, нитратов, высокомолекулярные углеводороды топлива и моторного масла);

• суммарные  углеводороды - СxНy (более 40 загрязняющих веществ разного уровня агрессивности и токсичности) 

     Современное газоаналитическое оборудование и методы измерений (газовая, жидкостная, ионная хроматография, масс-спектрометрия, радиационная флюоресценция, дифференциальный термоанализ и т.д.) позволяют производить оценку не совокупности загрязняющих веществ (CxHy, NOx или твердых частиц), а их отдельных компонентов.

     К наиболее опасным веществам, содержащимся в выбросах АТС, которые могут достоверно измеряться, относятся:

• ароматические  углеводороды (бензол, толуол),

• полиароматические углеводороды (ПАУ),

• алкины (формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, гексанальдегид, кротональдегид, бензальдегид),

• фенолы (фенол, силицилальдегид, m,p,o-крезон),

• хлорфторугеводороды (ХФУ),

• соединения азота (N2O, NH3, HCN, нитрозоамины),

• соединения серы (SO2, H2S, сульфаты),

• аэрозольные  частицы (свинец, асбест, Cu, Zn, Co).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Перспективы совершенствования автомобильного двигателя с целью уменьшения токсичности.

      Разработка технологий, позволяющих снизить потребление невозобновимых ресурсов и количество вредных выбросов, является важнейшим экологическим вызовом для автомобильной промышленности. Очевидно, что улучшение характеристик существующих типов двигателей представляет первоочередную задачу автостроения.

Двигатели внутреннего сгорания имеют крайне низкую эффективность из-за больших потерь теплоты и механических потерь. Ведутся интенсивные поиски путей снижения этих потерь. Например, возможно снизить внутренние потери, делая более легкий коленчатый вал, применяя более точные методы производства. Благодаря прогрессу в микропроцессорных системах контроля, а также лучшему пониманию рабочих процессов, достигается беспрецедентная экономичность, снижаются выбросы и шум, повышается мощность.

      Необходимо отметить, что наряду с совершенствованием рабочих процессов ДВС ведутся работы по повышению эффективности систем нейтрализации ОГ. Ужесточение нормативов на выбросы ставит перед инженерами все новые задачи. Так, все больший вес (до 90%) приобретают выбросы СН при запуске и прогреве двигателя, когда обычный 3-компонентный нейтрализатор практически не действует. Для решения этой проблемы применяют разделенные нейтрализаторы, один из которых (стартовый) устанавливается как можно ближе к выпускному коллектору; системы электрического прогрева нейтрализатора, абсорберы, временно задерживающие углеводороды, и другие способы.

Большинство современных АТС используют в качестве топлива либо бензин, либо дизельное топливо. Этот факт доказывает, насколько хороши эти виды топлива для автотранспортных нужд. Но, поскольку нефть является невозобновимым ресурсом, в настоящее время рассматриваются возможности работы АТС на альтернативных топливах.

Как прямые альтернативы рассматриваются сжатый природный  газ (СПГ) и метанол. Кроме того, сжиженный  нефтяной газ (СНГ) также может рассматриваться  как альтернативное топливо. В некоторых  странах к этому списку добавляются этанол и растительные масла, однако, производство таких топлив требует отчуждения больших территорий сельскохозяйственных земель под выращивание соответствующих технических культур, что не всегда приемлемо.

В некоторых  странах уже эксплуатируется достаточно много автомобилей, работающих на альтернативных топливах. Однако еще предстоит решить многие проблемы, связанные, например, с недостаточным запасом хода, высокой стоимостью, отсутствием сети заправок и т.д.

      СНГ, или сжиженный нефтяной газ, главным образом состоит из бутана и пропана. Оба эти соединения - газы при комнатной температуре, однако, легко сжижаемые. Как топливо СНГ относительно недорого, не требует большого топливного бака, поэтому этот вид топлива получил достаточно широкое распространение. Двигатели, специально спроектированные для работы на СНГ, выбрасывают меньше NOx по сравнению с дизелями, практически не выбрасывают сажи и твердых частиц. Уровень шума и вибрации таких двигателей находится на уровне бензиновых двигателей. Поэтому они считаются хорошей альтернативой для легких грузовиков и автобусов.

        Основной компонент природного  газа - метан, углеводород, состоящий  из одного атома углерода и  четырех атомов водорода. Благодаря  этому при его сжигании образуется примерно на 25% меньше СО2 по сравнению с тем же количеством бензина. По сравнению с дизельным топливом, природный газ при сжигании в двигателях образует меньшее количество NOx, при этом он не образует сажи и соединений серы. Однако основная проблема заключается в том, что метан - это газообразное топливо. Даже находясь под давлением 20 МПа, сжатый природный газ (СПГ) занимает в 4 раза больший объем, чем такое же (по энергии) количество бензина. Поэтому для хранения СПГ на автомобиле требуются большие, тяжелые баллоны, которые, тем не менее, обеспечивают запас хода всего порядка 200 км. Однако с появлением баллонов, изготовленных из алюминия с покрытием из углеродного волокна, проблема веса потеряла свою остроту.

Будучи газообразным, СПГ снижает количество всасываемого в камеру сгорания воздуха, что приводит к снижению мощности. Тем не менее, благодаря высокому октановому числу СПГ появляется возможность за счет увеличения степени сжатия несколько сгладить этот недостаток.