Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.
Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.
Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.
Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.
Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.
Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.
К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.
Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.
До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.
Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.
При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.
Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).
В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.
Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.
В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.
Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.
По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.
До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.
Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.
Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.
Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.
Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.
Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.
Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.
Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.
В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.
recyclemag.ru
В современном автомобилестроении существует устойчивая тенденция увеличения единичной мощности машин. Она касается в первую очередь карьерных самосвалов и магистральных грузовиков. Но современные двигатели должны быть не только мощными, но и иметь чистый выхлоп.
Конструкторы и технологи Ярославского моторного завода, участвовавшие в выставке "МIМS 2005", разработали семейство дизельных двигателей, оснащенных системой электронного управления впрыском топлива, благодаря чему их выхлоп удовлетворяет жестким экологическим стандартам Euro-3. Шестицилиндровые двигатели мощностью 243 кВт (330 л. с.) предназначены как для грузовых автомобилей, так и для городских автобусов. Восьмицилиндровыми двигателями (фото 1) мощностью 345 кВт (470 л. с.) оснащают самые грузоподъемные МАЗы, КРАЗы, "Уралы", в том числе седельный тягач "Урал-6464" (см. фото), также представленный на выставке и признанный лучшим грузовиком - не в последнюю очередь благодаря современному дизайну.
Двигатель проявляет все свои достоинства, только если на автомобиле установлена соответствующая трансмиссия. Моторостроители освоили выпуск собственных коробок передач (КПП) и комплектуют ими свои двигатели. Например, коробка ЯМЗ-330 (фото 2) имеет 14 передач переднего хода. Большое число ступеней на коробках передач магистральных грузовиков необходимо потому, что мощные дизельные двигатели работают в оптимальном режиме с малым относительным расходом топлива лишь в узком диапазоне частот вращения (у ярославских двигателей - в области 1200 об/мин). Если регулировать скорость автомобиля только с помощью педали газа, то напрасно будут сжигаться десятки литров топлива. С помощью новых коробок передач можно, практически не меняя частоту вращения двигателя, выбрать скорость, подходящую и для напряженного цикла движения, и для движения на подъем, и при обгоне. Кроме того, ярославские КПП обеспечивают вспомогательный отбор мощности для привода, в частности гидравлической системы.
www.nkj.ru
Охрана природы – важная задача, ведь продвижение цивилизованного мира вперед ведет к неизбежным трудностям и рискам в вопросе загрязнения окружающей среды. Среди прочих социальных опасностей одно из первых мест занимают экологические проблемы, связанные с применением тепловых машин.
Ежедневно мы имеем дело с двигателями, приводящими в движение автомобили, корабли, производственную технику, железнодорожные локомотивы и самолеты. Именно появление и широкое использование тепловых машин быстро продвинуло вперед промышленность.
Экологическая проблема использования тепловых машин состоит в том, что выбросы тепловой энергии неизбежно ведут к нагреванию окружающих предметов, в том числе атмосферы. Ученые давно бьются над проблемой таяния ледников и повышения уровня Мирового океана, считая основным фактором влияния деятельность человека. Изменения в природе приведут к перемене условий нашей жизни, но несмотря на это с каждым годом потребление энергии увеличивается.
Миллионы автомобилей на двигателях внутреннего сгорания занимаются перевозом пассажиров и грузов. По железным дорогам ходят мощные тепловозы, по водным траекториям – теплоходы. Самолеты и вертолеты снабжены поршневыми, турбореактивными и турбовинтовыми двигателями. Ракетные двигатели «толкают» в космическое пространство станции, корабли и спутники Земли. Двигатели внутреннего сгорания в сельском хозяйстве устанавливают на комбайнах, насосных станциях, тракторах и прочих объектах.
Используемые человеком машины, теплодвигатели, производство автомобилей, применение газотурбинных двигательных установок, авиация и ракетоносители, загрязнение водной среды судами – все это катастрофически разрушающе действует на окружающую среду.
Во-первых, при сжигании угля и нефти в атмосферу выделяются азотные и серные соединения, губительные для человека. Во-вторых, в процессах используется атмосферный кислород, содержание которого в воздухе из-за этого падает.
Выбросы вредных веществ в атмосферу – не единственный фактор влияния тепловых двигателей на природу. Производство механической и электрической энергии не может осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты, что не может не приводить к увеличению средней температуры на планете.
Тепловое загрязнение отягощается тем, что сжигаемые вещества увеличивают концентрацию углекислого газа в атмосфере. Это, в свою очередь, ведет к возникновению «парникового эффекта». Всемирное потепление становится реальной опасностью.
Экологическая проблема использования тепловых машин заключается и в том, что сгорание топлива не может быть полным, и это ведет к выбросу в воздух, которым мы дышим, золы и хлопьев сажи. По статистике, во всем мире энергоустановки ежегодно сбрасывают в воздух более 200 млн. тонн золы и более 60 млн. тонн оксида серы.
Проблемы экологии, связанные с использованием тепловых машин, пытаются решать все цивилизованные страны. Вводятся новейшие энергосберегающие технологии по усовершенствованию тепловых двигателей. В результате энергопотребление на производство одной и той же продукции значительно снижается, уменьшая вредное действие на экологию.
Тепловые электростанции, двигатели внутреннего сгорания автомобилей и других машин в большом количестве сбрасывают в атмосферу, а затем в почву вредные для всего живого отходы, к примеру, хлор, сернистые соединения (при сгорании каменного угля), угарный газ СО, оксиды азота и др. Автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу около трех тонн свинца.
На атомных электростанциях иная экологическая проблема использования тепловых машин - безопасность и захоронение радиоактивных отходов.
Из-за невероятно большого потребления энергии некоторые регионы утратили способность самоочищения собственного воздушного пространства. Эксплуатация атомных электростанций помогла значительно снизить вредные выбросы, однако для работы паровых турбин требуется огромное количество воды и большое пространство под пруды для охлаждения отработанного пара.
К сожалению, человечество не в силах отказаться от использования тепловых двигателей. Где же выход? Чтобы расходовать на порядок меньше топлива, то есть снизить энергопотребление, следует повысить КПД двигателя для проведения одной и той же работы. Борьба с негативными последствиями использования тепловых машин заключается только в том, чтобы увеличить эффективность применения энергии и переходить на энергосберегающие технологии.
В общем, будет неправильным утверждать, что мировая экологическая проблема использования тепловых машин не решается. Все большее количество электровозов вытесняют обычные поезда; становятся популярными автомобили на аккумуляторных батареях; в промышленность внедряются энергосберегающие технологии. Есть надежда, что появятся экологически чистые авиа- и ракетные двигатели. Правительствами многих стран реализуются международные программы по защите окружающей среды, направленные против загрязнения Земли.
fb.ru
     Специфические требования к двигателям внедорожных машин    | Средства достижения норм Stage IV/ Tier 4 на внедорожных мобильных машинах (Окончание. Начало см. «ОС» № 12, 2008 г.) Особенности применения новых технологий на внедорожных машинахВнедорожные мобильные машины (ВММ) по многим аспектам отличаются от магистральных автомобилей, поэтому для приведения их двигателей в соответствие новым нормам выбирают разные технологии, причем выбор может зависеть даже от типа машины. Только на первый взгляд кажется, что технологии, используемые в двигателях магистральных автомобилей, без адаптации будут так же хорошо работать в двигателях внедорожных машин. Опыт эксплуатации магистральных автомобилей позволил разработать ряд технических решений для двигателей ВММ и обеспечить надежность серийных двигателей для этих машин, поставляемых на рынок. Некоторые рыночные требования к двигателям ВММ могут варьировать в зависимости от сферы применения машины, как показано в таблице. Эти требования также различаются в зависимости от размеров машины. Так, популярность на рынке машин малого размера очень зависит от их рыночной цены, а для крупных машин большее значение имеют эксплуатационные расходы. Следовательно, для малых и крупных машин снижение расхода топлива и рыночной стоимости машины имеет разное значение, и это серьезный фактор, влияющий на выбор технологии. По этой причине производителям двигателей и машин, относящихся к мощностному диапазону 37…75 кВт, будет сложно выбрать оптимальные по цене технические решения, обеспечивая одновременно выгодные потребителю эксплуатационные качества машин, чтобы достичь успеха на рынке. Традиционно разработка и производство систем выпуска – прерогатива производителей машин, однако введение систем нейтрализации ОГ в систему выпуска может до некоторой степени изменить структуру бизнеса по производству двигателей. В соответствии с будущими нормами токсичности системы нейтрализации ОГ в системе выпуска будут частью сертифицированных двигателей, а следовательно, в разработке систем выпуска должны будут тесно сотрудничать производители двигателей и машин. На многих машинах возможность размещения систем выпуска будет значительно ограничена. В этой отрасли промышленности появится новая сфера деятельности – адаптация и настройка систем нейтрализации ОГ в системе выпуска. Еще один аспект должен тщательно учитываться при разработке в будущем новых технологий для двигателей и систем нейтрализации ОГ в системе выпуска – приемистость двигателя. Эксплуатационные режимы двигателей внедорожных машин бывают высокодинамичными, т. е. могут потребоваться внезапные резкие увеличения крутящего момента. Опыт разработки двигателей, соответствующих нормам Tier 3, показывает, что это исключительно важный критерий для конечных пользователей, тогда как разработчики двигателей могут им пренебречь, чтобы выполнить требования норм токсичности. Комплектация систем нейтрализации ОГ в системе выпускаДля большинства спецмашин характерна компактная конструкция. Это означает, что систему нейтрализации ОГ в системе выпуска необходимо разместить в очень ограниченном пространстве. А между тем объем и сажевого фильтра, и нейтрализатора SCR составляет примерно полтора-два рабочих объема двигателя в зависимости от массового расхода потока отработавших газов. К тому же при размещении системы SCR нужно пространство для насоса, дозирующей аппаратуры и бака с водным раствором мочевины. Объем бака с раствором мочевины зависит от уровня токсичности ОГ, покидающих камеру сгорания двигателя, на эксплуатационных режимах; от производительности каталитического нейтрализатора SCR при нейтрализации NOx; от заданной частоты заправки мочевины. Учитывая, что уровень содержания NOx в ОГ, выходящих из камеры сгорания двигателей, соответствующих нормам Stage IV/ Tier 4, должен составлять 2 г/кВт.ч, и тот факт, что заправку мочевины производят не чаще чем один раз за две заправки дизельным топливом, вместимость бака для раствора мочевины должна составлять приблизительно 3…5% вместимости топливного бака. Температуры ОГ на эксплуатационных режимахДвигатели спецмашин бывают разной мощности и настроенные на разные эксплуатационные режимы работы. Вследствие этого температура отработавших газов и их количество по массе могут значительно различаться у двигателей одинакового рабочего объема. По результатам испытаний диапазон температур ОГ составляет в основном 200…350 °С и незначительное количество времени до 500 °С. Поэтому ясно, что наиболее тяжелые условия работы не могут быть определены только по результатам сертификационных испытаний двигателей, их следует определять также по эксплуатационным режимам. Проблемы эксплуатации двигателейИсследования показали, что в некоторых сферах применения двигатели машин работают с небольшими нагрузками, поэтому температура ОГ недостаточно высокая и непрерывная регенерация сажевого фильтра с помощью NO2 не может быть реализована. Для таких машин необходимо обязательно обеспечить активную (управляемую) регенерацию, после того как в фильтре скопится предельное количество сажи. На эффективность системы SCR существенно влияет температура ОГ и скорость движения потока ОГ. Из-за широкого диапазона температур ОГ расход реагента AdBlue также меняется в широких пределах при работе на разных эксплуатационных режимах, из-за этого и периодичность заправки бака для мочевины сильно варьирует. Организация снабжения и торговли реагентом AdBlueAdBlue в настоящее время можно приобрести повсюду в Европе на топливозаправочных станциях. Однако внедорожные мобильные машины там обычно не заправляют, поэтому следует предусмотреть иные возможности заправки спецмашин реагентом. При малом расходе AdBlue заправлять этим раствором машины, например мини-погрузчики с бортовым поворотом на стройке, можно из канистр. Для машин большего размера, которые работают на одном месте длительное время, можно завезти AdBlue в бочках непосредственно на рабочую площадку. Тракторы и комбайны можно заправлять на сельскохозяйственных фермах. Обеспечить заправку комбайнов особенно сложно, потому что они напряженно работают в течение короткого периода года, а затем простаивают до следующего уборочного сезона. Поскольку производители утверждают, что срок хранения AdBlue менее 6 месяцев, бак для раствора мочевины должен опустеть к концу рабочего сезона при работах такого типа. Ошибочная заправка высокосернистым топливом и водойВысокосернистое топливо отравляет окислительный каталитический нейтрализатор. Каталитический нейтрализатор SCR может быть отравлен сульфатами аммония (Ammonia sulfates). Таким образом, заправка топливом несоответствующего качества (с высоким содержанием серы) может вывести из строя системы нейтрализации ОГ в системе выпуска, поэтому качество топлива следует строго контролировать. Система SCR выходит из строя при ошибочной заправке топлива в бак для AdBlue. Система SCR не выходит из строя под действием воды, при заправке в бак воды или сильно разбавленного водой раствора AdBlue, при этом лишь значительно уменьшается нейтрализация NOx. Воздействие пыли, грязи, воды и механической вибрацииВнедорожные мобильные машины часто работают в пыли и грязи. Чтобы удалить грязь из AdBlue и топлива, должны использоваться и регулярно заменяться дополнительные фильтры. Некоторые машины, например комбайны, работают в чрезвычайно запыленной и пожароопасной среде. Следует принять меры, чтобы эта пыль не воспламенилась от горячих деталей двигателя или отработавших газов (например, во время регенерации сажевого фильтра). Спецмашины обычно очищают от грязи на мойке высокого давления, поэтому все электрические разъемы, баки и бачки должны быть надежно загерметизированы. По сравнению с работами, связанными с поездками по дорогам, внедорожные машины испытывают серьезные неблагоприятные воздействия, в том числе механическую вибрацию. Аппаратура нейтрализации ОГ в системе выпуска, например каталитические нейтрализаторы, дозирующая аппаратура, должна надежно выдерживать эти жесткие механические воздействия. * * *Технологии, обеспечивающие соответствие двигателей требованиям норм Stage IV/ Tier 4, в общем, имеются и доступны. Эти технологии уже разработаны, и в различных комбинациях вскоре их станут использовать при производстве магистральных автомобилей. И все же просто перенести технологии с магистральных автомобилей на внедорожные машины невозможно. Эти технологии должны быть адаптированы в соответствии с условиями работы внедорожных машин. Компоненты систем должны не только выдерживать воздействие исключительно высоких нагрузок, но и сохранять работоспособность под воздействием грязи и пыли. Необходимо разработать принципиально новые комплектации из двигателя, системы охлаждения двигателя и средств нейтрализации отработавших газов в системе выпуска. Специальные технические решения нужны не только для того, чтобы обеспечить доступные цены на машины, но и работоспособность машин в специфических условиях. Важными определяющими факторами являются также большое количество разнообразных машин в разных регионах мира и их сравнительно небольшие объемы выпуска. Требуется стандартизировать продукцию, чтобы снизить не только себестоимость, но и рыночные цены машин. Постепенное введение в действие экологических норм и поэтапное введение новых технологий поможет разработать экологичные, с хорошей топливной экономичностью двигатели, достаточно надежные и доступные по цене. Это поможет и более мелким фирмам-производителям, особенно тем, у которых нет опыта производства двигателей магистральных автомобилей. Наконец, для конечного покупателя и пользователя важно, чтобы двигатели и машины не были слишком сложными, чтобы приобретение и техническое обслуживание в эксплуатации новых двигателей стало экономически выгодным. |
os1.ru
Экологических проблем с использованием тепловых двигателей практически нет, если он стоит и молчит, то кому он вредит? Разве что мешает. Проблемы, и не только у экологии, начинаются тогда, когда этот двигатель заводят и начинают использовать.
Человек сказал: «движение – это жизнь» и стал искать способы передвижения для себя и необходимых ему предметов. В этом поиске он прошел от использования явлений природы и живых существ до создания искусственного движителя.
Первые примитивные аппараты появились в Риме во II веке. Более мощный толчок в развитии они получили с изобретением пороха. Ракеты и ружья, где они применялись, можно отнести к тепловым машинам, но не к двигателям. Хотя пулю и заряд они перемещали, куда было нужно.
Двигатели различают по виду используемого топлива и по месту, где оно отдает свою энергию. Топливо бывает твердым и жидким. По месту – внешнего и внутреннего сгорания.
Собственно это и предопределяет те негативные последствия, которые оказывает применение тепловых двигателей в деятельности человека, а также экологические проблемы в связи с этим возникающие.
Основные две. Во-первых, это источник энергии, то есть топливо, на котором они функционируют. Во-вторых, вещества и газы, выделяемые в результате их работы.
Источников энергии два вида: возобновляемые или неистощимые и не возобновляемые, невосполнимые или истощимые.Первые из них: солнце, ветер и вода.
Другие – это в первую очередь нефть, газ и уголь. Отдельно стоит выделить леса, точнее получаемую из них древесину. Но в настоящее время древесина, как топливо для двигателей, уже мало применяется.
Для их работы в основном используют ресурсы второго вида. Это влечет за собой истощение полезных ископаемых, которые уже не будут восстановлены. А также загрязнение воздуха отработанными газами, неочищенными и отравляющими веществами.
Особо следует остановиться на восстановлении лесов. Это еще возможно при правильном ведении хозяйства, их своевременной и полноценной высадке. Почему? Потому что с появлением тепловых двигателей возникла экологическая проблема, которой не было до этого.
Это сжигание кислорода при их работе. В результате чего атмосфера Земли перенасыщается углекислым газом. Только лес его поглощает и при этом вырабатывает столь необходимый для жизни кислород, без которого защитный слой атмосферы Земли уменьшится, а влияние губительных солнечных излучений усилится.
Более активное солнечное влияние приведет к изменению климата. Потепление вызовет более интенсивное таяние льдов и повышение уровня Мирового океана, затопление участков земной поверхности и подъем грунтовых вод. А, значит, уменьшатся территорий благоприятных для жизни человека.
Вот и, получается: завел двигатель в машине, чтобы поехать в лес или к реке, а в результате изменил атмосферу и климат на Земле.
Человек не откажется от использования тепловых машин в своей производственной деятельности и повседневной жизни. Но надо постараться минимизировать их отрицательное влияние на природу.
Основные ее направления – это модернизация, уменьшение выбросов отработанных газов и отравляющих веществ и разработка и внедрение альтернативных видов. Модернизация в первую очередь должна касаться повышения эффективности или коэффициента полезного действия. То есть более полное использование энергии топлива.
Переход на иные виды двигателей, такие как электрические или атомные, не избавит от проблем, а добавит других, с которыми также придется бороться.
Посмотрите видео: Тепловые машины. Настоящее и будущее.
ecology-of.ru
Слайд 1
Двигатели внутреннего сгорания и экология Выполнила студентка группы 1Т МИПК им. Фёдорова Соколова ЛюбовьСлайд 2
ДВС был изобретен для того, чтобы облегчить жизнь людей. Но постепенно это гениальное творение превратилось в источник опасности.
Слайд 3
При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается. В наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах.
Слайд 4
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу углекислый газ. В о всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.
Слайд 5
В следствии выбросов углекислого газа усиливается париковый эффект . Парниковый эффект – это рост среднегодовой температуры воздуха на планете .
Слайд 6
Двигатели внутреннего сгорания стоят на автомобилях. В настоящее время около 0,03 % суши занято под автостоянки и дороги.
Слайд 7
Но главное —вследствие выбросов выхопных газов в атмосферу гибнут цветы, деревья, над городами, где много машин, часто образуется смог.
Слайд 8
4 тонны кислорода 800 кг угарного газа 40 кг оксидов азота 200 кг углево-дородов 1 кг свинца 2 кг двуокиси серы В городах до 90 % загрязнения идет от вреда выхлопных газов автомобилей. д ругие вещества За год один легковой автомобиль
Слайд 9
Ш ум , создаваемый автотранспортом, который составляет 80% технических шумов , влияет на нервную систему человека, вызывает психические заболевания, сокращает на 8- 12 лет жизнь в больших городах.
Слайд 10
Одна из находок среди топлива — этиловый спирт, он в меньшей мере загрязняет окружающую среду и производится из органических продуктов.
Слайд 11
В США уже разработано несколько образцов автомобильных двигателей, действующих на воздушно-водородной смеси.
Слайд 12
Влияние тепловых двигателей на окружающую среду Пути преодоления вредных последствий работы двигателя 1) Повышение температуры на Земле вследствие работы тепловых двигателей. 2) Выброс в атмосферу вредных для растений, животных и человека веществ 3) Шумы и вибрации. Их воздействие на человека вредно. 4)Уплотнение и эрозия почвы при движении транспорта. 1) Повышение экономичости тепловых двигателей. 2) Использование новых сортов топлива, менее токсичных. Разработка новых технологий их сжигания, утилизация отходов. 3) Снижение шума и вибраци . 4)Рациональное использование трансопртных дорог
nsportal.ru
Категория:
Газобалонное оборудование
Экологические характеристики автомобильных двигателейОсновная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камера сгорания автомобильного двигателя — это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые оксиды азота. Основными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, в отработанных газах двигателей с воспламенением от искры являются оксид углерода СО, оксиды азота NO* и углеводороды С„Нт. Кроме того, в случае применения этилированного бензина образуется очень опасный загрязнитель — соединения свинца. И наконец, особое место занимают канцерогенные вещества, основным представителем которых в отработанных газах является бенз(а)пирен. Из 10 основных загрязнителей воздушной среды, включенных в предложенную ООН таблицу, оксид углерода СО стоит на втором месте. Причиной образования оксида углерода и углеводородов в отработанных газах является неполное сгорание топлива, которое особенно велико при пользовании богатой рабочей смесью, поступающей в цилиндр двигателя. Оксиды азота образуются в процессе сгорания топлива в зонах с высокой температурой.
Процесс окисления азота становится заметным лишь при нагревании до температуры более 1700 °С. Столь высокая температура имеет место в зонах, где сгорание происходит при давлении, близком к максимальному в цикле. Поэтому образование оксидов азота идет тем интенсивнее, чем выше максимальное давление цикла. Кроме того, на количестве образовавшихся оксидов азота сказывается наличие свободного кислорода, который ускоряет окисление. Поэтому наибольшее содержание их наблюдается при слегка обедненных смесях, когда температура горения достаточно высока и имеется достаточное количество свободного кислорода. Обеднение смеси (с этого уровня) снижает температуру горения, а обогащение — концентрацию свободного кислорода. В обоих случаях имеет место снижение концентрации оксидов азота. Оксиды азота (в бензиновых двигателях 77% составляет N0, в небольшом количестве присутствуют NO2 и N2O5), попадая в организм человека, соединяются с водой и образуют азотсодержащие кислоты. Симптомы отравления оксидами азота проявляются в виде кашля, удушья, возможен нарастающий отек легких.
Наименее изучены закономерности и причины образования канцерогенных веществ, в частности бенз(а)пирена. Последний является представителем конденсированной ароматики, молекула которого включает в себя пять связанных бензольных колец. Трудно предположить возможность образования столь сложной молекулы из веществ, входящих в состав бензина, а тем более природного газа. Наиболее конденсированная ароматика, входящая в состав бензина в микроколичествах, представлена нафталином и его производными, образующими лишь сдвоенное бензольное кольцо. Газовое же топливо вообще не содержит ароматических углеводородов. Наиболее вероятный путь образования бенз(а)пирена — конденсация ароматических соединений, присутствующих в моторном масле. Этот процесс протекает в сравнительно узком диапазоне температур (600—650 °С) в восстановительной среде, в присутствии железа в качестве катализатора. Отмеченная совокупность условий может иметь место на стенках цилиндров двигателя, при этом основная часть образующегося продукта должна смываться маслом и попадать в картер двигателя, так как в картерных газах содержание бенз(а)пирена более высокое, чем в отработанных. Более того, усилится вентиляция картера за счет отвода картерных газов во впускной трубопровод двигателя, что приведет к увеличению содержания канцерогенных веществ в отработанных газах.
Рис. 1. Токсические регулировочные характеристики при работе двигателя на бензине и газовом топливе. Содержание в отработанных газах оксидов углерода СО и азота NOx и углеводородов. 1 — газовое топливо; 2 — бензин.
Особенности образования токсичных веществ в двигателях внутреннего сгорания отражаются на токсических регулировочных характеристиках бензинового и газового двигателей. В качестве газового топлива используется метановый природный газ. Эти характеристики мало отличаются одна от другой. Особенность обеих характеристик — наличие СО при стехиометрическом составе (а= 1). Причем концентрация этого продукта неполного сгорания доходит до 1% при работе бензинового и 0,5% при работе газового двигателей. Это означает, что для обоих видов топлива при стехиометрическом составе смеси имеет место недогорание, которое для газового топлива несколько меньше, чем для бензина. Тем не менее газовый двигатель в отношении этого компонента имеет существенные преимущества. Пределы воспламенения газовоздушной смеси смещены в сторону бедных составов, т. е. рабочая область газового двигателя лежит в зоне малых содержаний СО.
Иная картина наблюдается при образовании оксидов азота. На рис. 1 показано изменение их содержания в зависимости от коэффициента избытка воздуха (соответственно для бензинового и газового двигателей). Обе кривые имеют острый максимум в области бедных смесей, однако максимум для газового двигателя смещен в сторону бедных смесей и имеет примерно в 2 раза более низкое значение. Оба максимума приблизительно соответствуют по положению пределу эффективного обеднения, вследствие чего регулирование двигателя на максимум экономичности соответствует максимальному выбросу оксидов азота. Однако для газового двигателя этот выброс в 2 раза ниже. Кроме того, газовый двигатель допускает широкие возможности для регулирования за пределом эффективного обеднения, т. е. в области, где оксиды азота и углерода присутствуют в очень малых количествах. Таким образом, оптимизация регулировок газового двигателя позволяет снизить поступление загрязнителей в атмосферу в несколько раз (по сравнению с бензиновым двигателем).
Выброс углеводородов в пересчете на углерод газовым двигателем находится примерно на том же уровне, что и бензиновым. Однако состав углеводородов в отработанных газах бензинового и газового двигателей различен. Так, в отработанных газах бензинового двигателя содержатся преимущественно этан и этилен, а у газового двигателя, работающего на метане, основу составляет метан. Эти обстоятельства играют существенную роль в экологии, поскольку сами по себе не представляют серьезной опасности для здоровья. Их вредное воздействие состоит в образовании смога в результате окисления оксидами азота, интенсифицируемого ультрафиолетовой частью солнечной радиации.
Из всех предельных углеводородов метан обладает наибольшей устойчивостью к этому процессу. Поэтому углеводородный выброс газового двигателя наименее опасен. Поступление углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при розливе бензина. Каждый водитель знает: вылить из шланга весь бензин в топливный бак практически невозможно, какая-то часть его из ствола пистолета обязательно выплеснется на землю. И с каждым годом количество поступающих в атмосферу углеводородов будет расти, а значит будут увеличиваться и вредные испарения в атмосферу. Лишь 300 г бензина, пролитого при заправке автомобиля, загрязняет 200 тыс. м3 воздуха.
Согласно должностной инструкции АГНКС по заправке автомобилей сжатым газом оператор и заправщик обслуживают автомобиль без участия водителя, тем самым выброс газа доведен до минимума. В нашей стране разработаны соответствующие государственные стандарты, направленные на контроль и ограничение количества вредных компонентов в выхлопных газах. Введены в действие ГОСТ 17.2.2.03—87 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности» и ГОСТ 21393—75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений. Требования безопасности». Разработка нормирующих Документов — сложный процесс, включающий в себя анализ технических, экономических, биологических, медицинских и других факторов.
Читать далее: Газоснабжение автомобильного транспорта
Категория: - Газобалонное оборудование
stroy-technics.ru
