Проблемы загрязнения воздуха токсичным веществами отработавших газов автотранспорта и технические аспекты решения этой проблемы

Содержание
                                                                                                                             С.

Введение…………………………………………………………………..
 9
1 
Анализ вредного влияния и загрязнения окружающей среды автотранспортными средствами………………………………………...
  
 12
1.1 
Влияние шума на организм человека…………………………………...
 12
1.2 
Вредное влияние веществ отработавших газов ДВС…………………..
 13
1.2.1 
Оксид углерода …………………………………………………………..
 18 
1.2.2 
Оксид азота………………………………………….................................
 20
1.2.3 
Углеводороды…………………………………………………………….
 21
1.2.4 
Сажа……………………………………………………………………….
 22
1.3 
Преимущества дизеля над карбюраторным двигателем ..…………….
 23
1.4 
Вредное влияние веществ в отработавших газах и топливе газового двигателя………………….………………………………………………
 
 26
1.5 
Загрязнение окружающей среды горюче-смазочными материалами ..
 29
1.6 
Требования нормативных документов к содержанию некоторых вредных примесей в отработавших газах………………………………

 30
1.6.1 
Допустимые нормы содержание окиси углерода в отработавших газах. Приборы и методы его измерения..……………………………...

 32
1.6.2 
Содержание окиси углерода CO и углеводородов в отработавших газах……………... ……………………………………………………….

 33
1.6.3 
Метод измерения………………………………………………………....
 34
1.6.3.1 
Требования к газоанализаторам для измерения содержания окиси углерода …………………………………………………………………..

 35
1.7 
Допустимые нормы содержания дымности дизелей…………………..
 35
1.7.1 
Средства для измерения дымности отработавших газов дизелей…….
 36
1.8 
Качество топлива…………………………………………………………
 38
1.9 
Ответственность за экологическое состояние ДВС……………………
 40
1.10 
Эксплуатационные мероприятия по снижению вредных влияний автотранспортных средств на окружающую среду……………………
 
 41
1.10.1 
Снижение загрязнений окружающей среды отработавшими газами карбюраторных двигателей……………………………………………...
 
 41
1.10.2 
Снижение загрязнений окружающей среды отработавшими газами дизеля……………………………………………………………………...

 42
1.10.3 
Пути решения проблем по снижению отработавших газов…………...
 42
1.10.4 
Эксплуатационные мероприятия по снижению содержания окиси углерода в отработавших газах………………………………………….
  
 43
2 
Разработка устройства по очистке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания…………………………………………………………………...
 

 47
2.1 
Устройство, уменьшающее токсичные выбросы с картерными газами и из топливной системы двигателя……………………………..
 
 47
2.2 
Малотоксичный глушитель……………………………………………...
 48
2.3 
Глушитель волнового типа………………………………………………
 49
2.4 
Глушитель: шумоизолирующая насадка………………………………..
 50
2.5 
Каталитические нейтрализаторы отработавших газов………………...
 50
2.6 
Жидкостные нейтрализаторы отработавших газов…………………….
 54
2.7 
Пламенные каталитические нейтрализаторы отработавших газов…...
 56
3 
Работа и расчет каталитического нейтрализатора отработавших газов дизеля……………………………………………………………….

 59
3.1 
Работа нейтрализатора…………………………………………………...
 60
3.2 
Расчет нейтрализатора…………………………………………………...
 63
3.2.1 
Расчет расхода газо-воздушной смеси………………………………….
 63
3.2.2 
Расчет максимального разового выброса сажи………………………...
 65
3.2.3 
Расчет долевого расхода отработавших газов……………………….....
 67
3.2.4 
Расчет крепления каталитического нейтрализатора отработавших газов……………………………………………………………………….
 
 69
4 
Военная и технико-экономическая оценка проекта……………………
 72
4.1 
Военная оценка проекта…………………………………………………
 72
4.2 
Технико-экономическая оценка проекта……………………………….
 72

Заключение……………………………………………………………….
 74

Список литературы………………………………………………………
 77

Приложение А Спецификация сборочного чертежа…………………...
 79






Введение

     Развитие транспортных средств является частью общего научно-технического прогресса, оно необходимо и не может быть приостановлено. Конфликты между транспортными средствами и средой обитания человека серьезны. Однако эти конфликты вызваны целым комплексом разнородных факторов и в принципе поддаются устранению. Российские ученые и специалисты  упорно работают над созданием условий для гармоничного существования транспорта и экологических систем.
     Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен в основном в городах. Если в среднем в мире на 1 км2 территории приходит по пять автомобилей, то плотность их в крупнейших городах развитых стран в 200–300 раз выше.
     Во всех странах мира продолжается концентрация населения в крупных городских агломерациях. Конечно, с развитием городов всё большую актуальность приобретают современное и качественное транспортное обслуживание населения, охрана окружающей среды от негативного воздействия автомобильного транспорта.
     В настоящее время воинские части располагаются в близи населенных пунктов, а не за редким случаем и в самих населенных пунктах, это  увеличивает в несколько раз количество автомобилей оказывающих негативное влияние на окружающую среду и здоровье человека, путем выброса огромного количества токсичных веществ содержащихся в отработавших газах.
     Противоречие, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляется так резко как в деле защиты природы. С одной стороны он облегчил человеку жизнь с другой стороны её в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает  из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 килограмм окиси углерода, около 40 килограмм окислов азота и почти 200 килограмм различных углеводородов. Если помножить эти цифры на 400 миллионов единиц мирового парка автомобилей, можно представить степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.
     Уровень загрязнения воздуха вредными примесями зависит не только от количества выбросов вредных веществ, но и в большей степени от условий рассеивания примесей в атмосфере. При определенных метеорологических условиях концентрации примесей в воздухе увеличиваются и могут достигать опасных значений. 
     Кратковременное сокращение выбросов в периоды увеличения загрязнения воздуха может существенно улучшить состояние воздушного бассейна. Вопросы регулирования выбросов и прогноза загрязнения атмосферы тесно связаны между собой. 
     Существующий уровень техники в нашей стране не позволяет обеспечить нужную очистку отработавших газов от вредных веществ, поэтому, естественно, возникает вопрос о возможности уменьшения выбросов хотя бы в сравнительно короткие периоды времени, когда образуется неблагоприятная метеорологическая обстановка, при которой может создаваться опасное загрязнение воздуха. Разработка краткосрочного прогноза загрязнения воздуха в настоящее время является актуальной задачей.
     Важную роль в решении этой проблемы играет комплекс организационно-технических мероприятий проводимых в области эксплуатации транспортных средств. К ним относятся: совершенствование структуры парков подвижного состава, преимущественное развитие в городах малотоксичных видов транспорта. Эти мероприятия относятся и к Вооруженным Силам, так как их большая часть дислоцируется в городах и населенных пунктах. Большое значение для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами имеет повседневный технический контроль состояния автомобиля. Все воинские части обязаны следить за исправным состоянием выпускаемых из парка машин. При исправном, хорошо отрегулированном двигателем в отработавших газах содержание окиси углерода должно быть не более допустимой нормы.
     В работе проанализировано состояние загрязнения воздуха отработавшими газами автомобильного транспорта в различных режимах работы двигателя. Так же проведено сравнение дизеля и карбюраторного двигателя и топлив, применяемых в настоящее время.
      Данный комплекс направлен на улучшение технического обслуживания, ремонта и контроля за техническим состоянием транспортных средств. Осуществление этих мероприятий позволит в будущем существенно повысить эффективность борьбы за чистоту окружающей природной среды и тем самым уменьшить число заболеваемых людей.
     Данная работа посвящена проблемам загрязнения воздуха токсичным веществами отработавших газов автотранспорта и техническим аспектам решения этой проблемы. В работе проанализировано состояние загрязнения воздуха отработавшими газами автотранспорта.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     





     1 Анализ вредного влияния и загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом


     Шум и отработавшие газы автомобильного транспорта выбрасываются в непосредственной близости от поверхности земли и нередко в зоне жизнедеятельности человека.
     Рассмотрим подробнее влияние шума на организм человека, так как он так же является вредным фактором, хоть и незначительным.


     

     1.2 Вредное влияние веществ отработавших газов ДВС
     Во многих городах нашей страны уровень загрязнения воздуха превышает нормативы предельно допустимых концентраций. В связи с этим проблема снижения негативного воздействия автотранспорта на здоровье людей, воздушный и водный бассейны, растительный и животный мир, почвы весьма актуальна. 
     Уровень загрязнения воздуха вредными примесями зависит не только от количества выбросов вредных веществ, но и в большей степени от условий рассеивания примесей в атмосфере. При определенных метеорологических условиях концентрации примесей в воздухе увеличиваются и могут достигать опасных значений. 
     Кратковременное сокращение выбросов в периоды увеличения загрязнения воздуха может существенно улучшить состояние воздушного бассейна. Вопросы регулирования выбросов и прогноза загрязнения атмосферы тесно связаны между собой. 
     Существующий уровень техники в нашей стране не позволяет обеспечить нужную очистку отработавших газов от вредных веществ, поэтому, естественно, возникает вопрос о возможности уменьшения выбросов хотя бы в сравнительно короткие периоды времени, когда образуется неблагоприятная метеорологическая обстановка, при которой может создаваться опасное загрязнение воздуха. Разработка краткосрочного прогноза загрязнения воздуха в настоящее время является актуальной задачей. 
     Полное решение проблемы уменьшения загрязнения воздуха автотранспортом зависит, в первую очередь, от технических мероприятий, касающихся повышения экологичности каждого автомобиля и уменьшения его токсичности отработавших газов. Это долгосрочная программа, требующая больших материальных затрат и времени. Определить целесообразность и достаточность тех или иных технических и организационных мероприятий по снижению выбросов автомобилей позволяет долгосрочный прогноз загрязнения воздуха с учетом информации о существующих уровнях загрязнения воздуха в городах и мероприятий по снижению выбросов отработавших газов автотранспорта. 
     Современное состояние загрязнения воздуха автотранспортом и мероприятия по снижению выбросов в различных странах.
     Прежде чем перейти к вопросам технического решения этой проблемы, целесообразно провести анализ современного состояния загрязнения воздуха автотранспортом в городах России и за рубежом, а также состава автомобильных выбросов. Легковой автомобиль стал одним из необходимых атрибутов повседневной жизни людей в развитых странах. В 90-е годы в мире насчитывалось свыше 600 миллионов автомобилей, а на нынешний 2011 год их число их число составляет около 1 миллиарда. Более 1/3 автомобильного парка сосредоточено в Западной Европе и Северной Америке. При росте населения за последние годы в 4-х развитых странах – Германии, Швейцарии, США и Франции парк автомобилей возрос в 4 раза. Доля городских передвижений на общественном транспорте для большинства городов составляет 15–20%. В западноевропейских странах на 1000 жителей приходится  в  среднем  322 легковых автомобиля, в США – 540, Венгрии – 168. В 2009 году японский автомобильный парк насчитывал 58 млн. автомобилей (т.е. 1 автомобиль на 2 человека). В развивающихся странах владение легковыми автомобилями на душу населения значительно отстает от развитых стран (в 1995 году оно составило 10%). Однако следует отметить в последние годы рост автомобильного парка бывших социалистических и развивающихся стран за счет импорта устаревших автомобилей с «грязными» двигателями.
     Так, автопарк личного транспорта Москвы в 2009 году составил 850 тыс. единиц. Отмечается также, что ежедневно через Москву проезжает 120 тыс. иногородних автомобилей. 
     В общем валовом выбросе вредных веществ отработавших газов в атмосферу в странах ЕЭС на долю автотранспорта приходится до 70% выбросов оксида углерода, до 50% выбросов оксидов азота (во Франции и ФРГ до 60–70%) и до 45% выбросов углеводородов. Почти 90% выбросов свинца падает на долю автотранспорта в странах ЕЭС. В ФРГ выброс свинца составляет 3 тыс. тонн в год. В ФРГ на долю выбросов автотранспорта приходится 59,2% оксида углерода, 57,3% оксидов азота, 76,8% углеводородов, 10,7% пыли и 3,6% диоксида серы от валовых выбросов в атмосферу всеми видами транспортных средств. 
     В Италии вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы также преобладает и составляет: по оксидам азота – 61,4%, оксиду углерода – 9%, углеводородам – 76,9%.
     В Российской Федерации по данным ежегодных обзоров в 2008 году выбросы автотранспорта составили 62% от суммарных выбросов вредных веществ (67% по оксиду углерода, 32% по оксиду азота, 34% по углеводородам).
     По данным ежегодных обзоров о выбросах вредных веществ во многих городах России выбросы автотранспорта преобладают над выбросами от промышленных источников причем, в 12 городах выбросы автотранспорта превышают 100 тыс. тонн в год. Наибольший объем выбросов от автотранспорта в 2008 году были отмечены в городах Москве, Тюмени, Перми, Хабаровске и др. Повышенное загрязнение воздуха отработанными газами автотранспорта характерно для городов, как зарубежных, так и России, причем уровни содержания токсичных веществ в городском воздухе соизмеримы. Основными причинами такой соизмеримости (при значительно меньшем автопарке в нашей стране) являются крайне низкое техническое состояние наших автомобилей и некачественное топливо.
     В настоящее время отсутствуют точные количественные оценки ущерба, наносимого выбросами автотранспорта окружающей среде и народному хозяйству, однако значительная доля ущерба (до 80%) связана с заболеваниями населения. По данным американских ученых, при эпидемиях гриппа количество заболеваний в городах с повышенным уровнем загрязнения диоксидом азота и оксидом углерода в 10 раз больше, чем в городах, где экологическая обстановка благополучная.
     Значительный ущерб здоровью людей наносят выбросы свинца и его соединений, содержащихся в автомобильном топливе. 
     Исследования, проведенные в городах Японии и Каире, показали, что концентрации свинца в крови дорожных полицейских и водителей были в 2–2,5 раза выше, чем у сельских жителей. Уровни свинца не коррелируют с возрастом, сроком службы. Говорится о том, что такие уровни свинца в крови у дорожных полицейских могут рассматриваться, как приемлемые для данной профессии. 
     Выбросы от автотранспорта являются одной из причин повреждения и гибели лесов в некоторых странах Европы. В целом в Альпах вследствие загрязнения воздушного бассейна повреждено более 80% лесов. 
     Наиболее широкие исследования ведутся по оценке негативного воздействия свинца, обладающего способностью накапливаться в растениях, в том числе и сельскохозяйственных культурах. 
     Установлено, что уровень содержания свинца в растениях превышает предельный допустимый коэффициент (ПДС) уже при интенсивности движения транспорта свыше 2500–3000 автомобилей в сутки. По оценкам немецких специалистов, ежегодный ущерб окружающей среде, обусловленный задержками транспорта на перекрестках (когда происходит наибольшее выделение выхлопных газов) в городах ФРГ составляет около 150 млрд. марок. Для 39 городов США в 2000 году эти издержки оценены в 41 млн. долларов, для Лондона в 10 млн. фунтов стерлингов.
     Поэтому во всем мире на первый план вынесена проблема снижения негативного воздействия автотранспорта на здоровье людей, воздушный и водный бассейны, растительный и животный мир.
     В ДВС химическая энергия топлива реализуется посредством горения. На процесс горения влияет множество факторов, начиная от условий эксплуатации заканчивая техническим устройством двигателя. Осуществить процесс горения в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания до конца, до конечных продуктов (углекислый газ (CO2), водяной пар (H2O)) пока не представляется такой возможности, не смотря на множество типов камер сгорания дизеля, для более полного сгорания топлива. На рисунке 1, показаны некоторые типы камер сгорания.
     Дизель с неразделённой камерой («дизель с непосредственным впрыском»): камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство – минимальный расход топлива. Недостаток – повышенный шум («жесткая работа»), особенно на оборотах больше 2500 в минуту. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. 
     Дизель с разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизелей такая камера (она называется вихревой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и самовоспламенению смеси. Такая схема считалась оптимальной и широко использовалась. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких дизелей двигателями с непосредственным впрыском топлива.
     
     

     Рисунок 1.1 – Типы камер сгорания
     
     Вредные вещества при эксплуатации автотранспорта поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем и при заправке, а так же с картерными газами. Среди этих всех газов преобладает окись углерода (CO). Кроме того, в отработавших газах имеются и другие продукты, в том числе и твердые частицы, их значение от  общего объема отработавших газов приведены в таблице 1.1. В таблицы 1.2 мы видим средний удельный выброс вредных веществ дизеля, при средней скорости (31,7 км/ч) движения автотранспорта.
     
Таблица 1.1 – Выбросы (от общего объема) вредных веществ, при работе дизеля и карбюраторного двигателя

Вещество
Карбюраторный двигатель
Дизель
1
2
3
1.Оксид углерода, %
0,5–12,0
0,01–0,5
2.Оксид азота, %
0,005–0,8
0,002–0,5
3.Углеводороды, %
0,2–0,3
0,009–0,5

Таблица 1.2 – Средние удельные выбросы вредных веществ дизеля
     
Вещество
Средний удельный выброс

В час
На километр
1
2
3
1. Оксид углерода
752 г/ч
23,7 г/км
2. Оксид азота
33,2 г/ч
1,05 г/км
3. Углеводороды
29,4 г/ч
0,93 г/км
4.Суммарное количество выхлопных газов (при 00С)
28,95 м3/ч
0,914 м3/км
5.Средний расход топлива
2,75 кг/ч
0,087 кг/км
     
     При сжигании в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания углеводородного топлива в воздух выбрасывается множество химических соединений и элементом. В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха.
     Прежде всего, необходимо выяснить какие вредные вещества присутствуют в отработавших газах автомобилей и в каком количестве.

     1.2.1 Оксид углерода

     Оксид углерода (CO) – газ без цвета, вкуса и запаха, известен как угарный газ. Он очень стабилен и имеет время жизни в атмосфере от 2 до 4 месяцев. Глобальная эмиссия оксида углерода оценивается примерно в 350 млн. тонн в год, из которых примерно 20% относят к антропогенным источникам. Угарный газ попадает в атмосферный воздух при любых видах горения. В городах в основном в составе отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Угарный газ активно связывается с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин, и блокирует передачу кислорода тканевым клеткам. Оксид углерода (CO) также включается в окислительные реакции, нарушая биохимическое равновесие в тканях. Угарный газ лишен всякого запаха и цвета, поэтому он долгое время остается совершенно незаметным. Этот газ очень токсичен, при концентрации CO в воздухе 0,08% во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32% возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2% сознание теряется после 2–3 вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты. Для водителя даже незначительная концентрация CO опасна, так как снижает быстроту реакции и остроту зрения, вызывает потерю ориентации на дороге.
     Не редко первое свидетельство о том, что получено отравление CO принимают за проявление усталости недосыпания. По мнению ученых, содержание вредных примесей, загазованность в самом автомобиле выше, чем на дороге. Поэтому специалисты рекомендуют не ездить с полностью закрытыми окнами салона. А во время стоянки, если намеренны, сидеть кабине более 5 минут, обязательно глушить двигатель, и ни в коем случае не ложиться спать в автомобиле с запущенным двигателем. Однако, учитывая резкий рост автомобильного парка в настоящее время, особенно в крупных городах, двигаясь в плотном потоке машин разумнее двигаться с закрытыми окнами салона своего автомобиля. Водитель должен следить за чистотой воздуха в салоне, так как сюда могут проникать пары топлива и вредные примеси отработавших газов через различные неплотно прилегающие детали. Наибольшая концентрация вредных примесей в воздухе салона, наблюдается при работе двигателя на холостом ходу и при его технической неисправности.
     При движении автомобиля со скоростью 35 км/ч, концентрация CO в воздухе салона может достигнуть 120 мг/м3. А с повышением скорости движения до 60 км/ч, концентрация CO снижается до 25 мг/м3 в течение 10–15 минут. Такое резкое снижение содержания окиси углерода в салоне автомобилям при его движении происходит по ряду причин:
– улучшается воздухообмен в кабине;
– более полное сгорание топлива в цилиндрах двигателя;
     – быстрый унос встречным потоком воздуха отработавших газов от глушителя.
     Концентрация CO в салоне движущегося автомобиля повышается и становится опасной, если водитель при этом курить. Ведь окись углерода присутствует и в табачном дыме.
     Таким образом, оксид углерода является самым опасным веществом от общего состава отработавшего газа, но не будем забывать и о других не менее вредных веществах. В таблице 1.3 приведены признаки и симптомы острого отравления угарным газом.

Таблица 1.3 – Признаки и симптомы острого отравления
     
Концентрация CO в воздухе, мг/м3
Время воздействия, ч
Основные признаки и симптомы
1
2
3
?100
3,5–6
Снижение скорости психомоторных реакций, иногда – компенсаторное увеличение кровотока к жизненно важным органам. У лиц с выраженной сердечнососудистой недостаточностью – боль в груди при физической нагрузке, одышка
220–800
3–5
Незначительная головная боль, снижение умственной и физической работоспособности, одышка при средней физической нагрузке. Нарушения зрительного восприятия. Может быть смертельно для плода, лиц с тяжелой сердечной недостаточностью
800–1250
2–3
Пульсирующая головная боль, головокружение, раздражительность, эмоциональная нестабильность, расстройство памяти, тошнота, нарушение координации движений
1250–1800
1–2
Сильная головная боль, слабость, насморк, тошнота, рвота, нарушение 
Продолжение таблицы 1.3
1
2
3


зрения, спутанность сознания
1800–2300
1–1,5
Галлюцинации, тяжелая атаксия, тахипноэ
2300–3400
1
Обмороки или кома, конвульсии, 
тахикардия, слабый пульс, дыхание типа Чейна-Стокса
2400–5700
0,5
Кома, конвульсии, угнетение дыхания и сердечной деятельности. Возможен летальный исход
5700–11500
2–5 мин
Глубокая кома со снижением или отсутствием рефлексов, нитевидный пульс, аритмия, смерть
11500–14000
1–3 мин
Потеря сознания (после 2–3 вдохов), рвота, конвульсии, смерть

     1.2.2 Оксид азота

     В отработавших газах так же содержится и оксид азота (NOx). Оксиды азота образуются в камерах сгорания, где доминирует термический NO, образовавшийся из молекулярного азота во время горения топливовоздушной смеси за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания. Ниже приведена химическая формула образования NOx.
      
      
     
      Попадая в организм человека, они вызывают отравление. Окислы азота сохраняются в атмосфере в течение 3–4 дней.
     Так, по данным экспериментальных исследований, если во вдыхаемом воздухе преобладает оксид азота, возникают мозговые и сердечнососудистые расстройства. Отравление окислами азота вначале имеет скрытый характер. Человек может удовлетворительно чувствовать себя на воздухе, даже содержащим опасные концентрации NOx, но впоследствии может  тяжело заболеть. Основное действие на организм человека оказывают не окислы азота, а азотная и азотистая кислоты, которые образуются непосредственно в дыхательных путях человека при соединении этих окислов с водой.
     Угарный газ и окислы азота на первый взгляд невинная голубоватая дымка – вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. Как показали проведенные специалистами «St. Mary Hospital» (Великобритания) исследования, в которых приняли участие 114 больных астмой детей в возрасте от 8 до 11 лет, наиболее активным проастматическим компонентом отработавших газов автомобилей является оксид азота (NO2). По данным ученых, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 70% окиси азота.
     Хочу довести, что тепень воздействия NOx на организм человека приблизительно в 10 раз сильнее окисла углерода. Окислы азота является и исходными продуктами фотохимических реакций в атмосфере, приводящих к образованию смога, в состав которых входят углеводороды тоже.
     

     1.3 Преимущества дизеля над карбюраторным двигателем
     Карбюраторный двигатель – один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием.
     В карбюраторном двигателе топливно-воздушная смесь, поступающая по впускному коллектору в цилиндры двигателя, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе. Также карбюраторные двигатели разделяются на двигатели без наддува или атмосферные, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя.
     В качестве топлива для карбюраторного двигателя в разное время применялись спирт, керосин, лигроин, бензин. Наибольшее распространение получили бензиновые карбюраторные двигатели.
     Дизельный двигатель (дизель) – поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения распыленного топлива от соприкосновения со сжатым разогретым воздухом. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе (в просторечии – «солярка»).
     Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 20–30% энергии топлива в полезную работу. Стандартный дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 30–40%, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением свыше 50% (например, MAN S80ME-C7 тратит только 155 грамм на кВт/ч, достигая эффективности 54,4%). Дизельный двигатель из-за использования впрыска высокого давления не предъявляет требований к летучести топлива, что позволяет использовать в нём низкосортные тяжелые масла.
     Дизельный двигатель не может развивать высокие обороты – смесь не успевает догореть в цилиндрах. Это приводит к снижению удельной мощности двигателя на 1 литр объёма, а значит, и к снижению удельной мощности на 1 килограмм массы двигателя. Это послужило причиной малого распространения дизелей в авиации (только некоторые бомбардировщики Юнкерс, а также советский тяжелый бомбардировщик Пе-8 и Ер-2, оснащавшиеся авиационными дизелями АЧ-30 и АЧ-40 конструкции А. Д. Чаромского и Т. М. Мелькумова). На максимальной эксплуатационной мощности смесь в дизеле не догорает, приводя к выбросу облаков сажи («тепловоз дает медведя»).
     Дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, регулирование мощности осуществляется регулированием количества впрыскиваемого топлива. Это приводит к отсутствию снижения давления в цилиндрах на низких оборотах. Потому дизель выдаёт высокий вращающий момент при низких оборотах, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «отзывчивым» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. По этой причине в настоящее время большинство грузовых автомобилей оборудуются дизельными двигателями. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более лёгким эффективное использование мощности двигателя.
     По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров 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. Они могут привести к астме и раку лёгких. Больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.
     Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (то есть легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более, что в них не используется система зажигания. Вместе с высокой топливной экономичностью это стало причиной широкого применения дизелей на танках, поскольку в повседневной небоевой эксплуатации уменьшался риск возникновения пожара в моторном отделении из-за утечек топлива. Меньшая пожароопасность дизельного двигателя в боевых условиях является мифом, поскольку при пробитии брони снаряд или его осколки имеют температуру, сильно превышающую температуру вспышки паров дизельного топлива и так же способны достаточно легко поджечь вытекшее горючее. Детонация смеси паров дизельного топлива с воздухом в пробитом топливном баке по своим последствиям сравнима со взрывом боекомплекта, в частности, у танков Т-34 она приводила к разрыву сварных швов и выбиванию верхней лобовой детали бронекорпуса. С другой стороны, дизельный двигатель в танкостроении уступает карбюраторному в плане удельной мощности (мощности, снимаемой с единицы массы мотора), а потому в ряде случаев (высокая мощность при малом объёме моторного отделения) более выигрышным может быть использование именно карбюраторного силового агрегата.
     Конечно, существуют и недостатки, среди которых – характерный стук дизельного двигателя при его работе и маслянистость топлива. Однако они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.
     Явными недостатками дизельных двигателей являются необходимость использования стартера большой мощности, помутнение и застывание летнего дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизельные двигатели крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Такие загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов так же, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизеля обладают более ровным крутящим моментом в своём рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных двигателей значительно уступали до последнего времени карбюраторным двигателям. На классических дизелях с механически управляемым впрыском, возможна установка только окислительных нейтрализаторов отработавших газов («катализатор» в просторечии), работающих при температуре отработавших газов свыше 300°C. Окисляются только CO и CH до безвредных для человека  углекислого газа (CO2) и воды. Также раньше данные нейтрализаторы выходили из строя вследствие отравления их соединениями серы (количество соединений серы в отработавших газах напрямую зависит от количества серы в дизельном топливе) и отложением на поверхности катализатора частиц сажи. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что, по сложности современный и такой же экологически чистый, как и бензиновый. Дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших системах «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 до 2500 бар, что влечёт за собой немалые проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях нестабильного состава выхлопных газов, а в части случаев требуется введение так называемого «сажевого фильтра». «Сажевый фильтр» представляет собой подобную обычному каталитическому нейтрализатору структуру, устанавливаемую между выхлопным коллектором дизеля и катализатором в потоке выхлопных газов. В сажевом фильтре развивается высокая температура, при которой частички сажи способны окислиться остаточным кислородом, содержащимся в выхлопных газах. Однако часть сажи не всегда окисляется и остается в «сажевом фильтре», поэтому программа блока управления периодически переводит двигатель в режим очистки «сажевого фильтра», путём так называемой «постинжекции» – то есть, впрыска дополнительного количества т.......................