Експериментальна екологічна оцінка експлуатації дизельних та бензинових двигунів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луцький національний технічний університет

Експериментальна екологічна оцінка експлуатації дизельних та бензинових двигунів

Юзва Б.В., здобувач групи ЕОСм-21

Панькевич С.Г., кандидат географічних наук, доцент

Анотація

Юзва Б.В., Панькевич С.Г. Експериментальна екологічна оцінка експлуатації дизельних та бензинових двигунів. Робота присвячена актуальним питанням раціонального природокористування в сфері використання і збереження атмосферного повітря в результаті впливу на нього продуктів згорання під час роботи двигунів внутрішнього згорання. Вказані основні показники та визначені параметри динаміки показників та масштаби поширення антропогенного впливу.

Abstract

Yzva В., Pankevych S. Experimental environmental assessment of diesel and gasoline engines. The work is devoted to topical issues of rational nature management in the field of use and preservation of atmospheric air as a result of the impact of combustion products during the operation of internal combustion engines. The main indicators are indicated and the parameters of the dynamics of indicators and the scale of the spread of anthropogenic impact are determined.

Постановка проблеми. Автотранспортний комплекс розглядається зараз як всесвітня екологічна загроза людству. Забруднення повітря транспортними засобами пов'язано зі споживання енергії видобувних органічних палив. За статистичними даними автомобільний транспорт є найбільшим забруднювачем довкілля серед інших видів транспорту України.

Актуальність даної роботи полягає в проблемах забезпечення екологічної безпеки автомобільного транспорту, тому що його частка в забрудненні навколишнього середовища становить в містах та прилеглих територіях 80 - 90%. Все це в сукупності послугувало підставою для здійснення відповідних досліджень.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Подібній темі присвячено чимало публікацій як вітчизняних, так і закордонних вчених [1-7]. Але ми вирішили провести ряд власних експериментальних досліджень для оцінки екологічних показників реальних авто у відомих нам умовах експлуатації.

Формування цілей статті. Мета дослідження - порівняння з екологічної точки зору експлуатації окремих дизельних та бензинових двигунів..

Виклад основного матеріалу дослідження.

Аналізи відпрацьованих газів автомобілів засвідчують, що в їх складі знаходиться майже 200 компонентів. Склад відпрацьованих газів залежить від роду застосовуваних палив, присадок і масел, режимів роботи двигуна, його технічного стану, умов руху автомобіля, тощо.

Основні параметри бензину та дизеля як палива:

Бензин - горюча суміш легких вуглеводнів з температурою кипіння від 33 до 205 °С (в залежністі від домішок). Щільність близько 0,71 г/смЗ. Теплоспроміжна здатність приблизно 10200 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура застигання -71 °С [1,2].

Основний показник дизельного палива -- цетанове число (Л- 45). Цетанове число характеризує здатність пального до займання в камері згоряння і рівне об'ємному вмісту цетану в суміші з а- метилнафталіном, яке за стандартних умов АБТМ Об 13 має однакову займистість порівняно з дослідженим паливом. Густина дизельного пального 0,79 -- 0,97 г/см3, температура спалаху 35-- 80°С [2].

Токсичність відпрацьованих газів бензину обумовлена неповним згорянням палива і змістом в них окису вуглецю, окису і двоокису азоту, альдегідів (формальдегіду, ацетальдегіду, акролеїну), вуглеводнів та ін.

Існують вимоги щодо токсичності ДВЗ як одного із показників їх технічного рівня. У автотранспортних засобах з двигунами з іскровим запалюванням, наприклад, нормуються вмісти у ВГ монооксиду вуглецю та сумарних вуглеводнів, а з дизелями - нормується димність. При цьому випробування виконуються при функціонуванні двигуна на холостому ході (без навантаження). Такі види випробувань дозволяють робити порівняльні оцінки технічного стану ДВЗ, наприклад, до та після конструктивної модернізації двигунів. згорання двигун антропогенний

Прямої відповідності між санітарно-гігієнічними й технічними показниками екологічного рівня ДВЗ немає, але співвідношення зберігаються.

Навіть якщо технічні показники екологічності ДВЗ задовільні, вміст шкідливих речовин у повітрі навколо авто може бути високий за певних умов.

Тому з точки зору екології важливіше вимірювати саме концентрації полютантів у повітрі в реальних умовах, а не у вихлопній трубі на спеціальних моторних стендах.

Щоб виявити відмінності у викидах шкідливих речовин в атмосферне повітря від роботи двигуна на бензині та на дизпаливі, ми провели відповідні вимірювання для різних автомобілів (Renault Espace 2008, Mitsubishi Spase Star 1999, Mercedes-benz-307D та VW- Passat-B6 2006).

При вимірюваннях визначали вміст таких показників:

чадний газ (CO, ppm), (допустимий рівень 10 мг/мЗ або 25ррт);

вуглекислий газ (С02, ррт), (ГДК не встановлюється, але за міжнародними дослідженнями допустимий рівень вважається 2000 ррм);

формальдегід, (мг/мЗ), (ГДК в атмосферному повітрі максимально разова 0,035, середньодобова 0,003 мг/мЗ)

неметанові леткі органічні речовини (НМЛОС, мг/мЗ), (допустимий рівень 0,1 мг/мЗ)

аерозолі / тверді частинки (pm 2,5, мг/мЗ), (допустимий рівень по загальному вмісту 50 мг/мЗ).

Фактично ці показники повторюють основні параметри вимірювань спеціалізованих лабораторій, за винятком оксидів азоту.

Заміри проводили у таких режимах:

запуск холодного двигуна

робота на холостому ходу

робота на високих обертах

знову робота на холостому ходу.

Після запуску двигуна протягом 4 хвилин фіксували значення по кожному з приладів при холостому ходу, а потім - при збільшенні обертів двигуна до 3-3,5 тисяч/хв. Час заміру на холостому ходу - 4 хвилини відповідає такому часу і у стандартизованих тестах кількох їздових циклів, час на високих обертах - 2-3 хвилини. В загальному щоразу фіксувались високі значення викидів відразу після запуску двигуна, потім вони падали і стабілізувались. За наступні кілька хвилин концентрація шкідливих речовин у повітрі повільно зростала.

Таблиця 1 Результати замірів при роботі на бензині:

Але у вологу погоду зростання було швидшим, ніж у суху сонячну.

Із цих результатів бачимо, що:

найбільша концентрація шкідливих речовин при запуску холодного двигуна, далі вона поступово стабілізується;

у старих дизельних двигунах набагато більші викиди, причому по аерозолях та формальдегіду можливе перевищення у десятки разів. У новіших дизелях, за рахунок фільтрів та досконалішої паливної системи, вони є малими;

на високих обертах у досліджених авто зафіксовано зростання вмісту СО та С02 у 1,5-3 рази, формальдегіду та ЛОС - у 3-4 рази (але в новішому двигуні без такого зростання), твердих часточок розміром 2,5мікрони - у 2-3 рази;

- за високої вологості або інверсії концентрація шкідливих речовин у приземному шарі буває більшою, аніж при теплій сонячній погоді.

Висновки та перспективи подальших досліджень

Аналіз показників роботи ДВЗ засвідчує наявність як загальних, так і специфічних чинників впливу на довкілля. В загальному питоме використання дизельного пального менше від аналогічного бензинового, але вміст окремих шкідливих речовин (сажі, оксидів сульфуру тощо) переважно вищий. Разом з тим, різні конструкції та технічне оснащення двигунів навіть на одному типі палива може давати багатократні відмінності у кількості та структурі викидів. Тому в подальшому доцільно деталізувати дослідження на порівняннях токсичності відпрацьованих газів у системах із різним регулюванням подачі палива та подальшою нейтралізацією викидів.

Перелік використаних джерел

1. Абрамчук Ф. І., Гутаревич Ю. Ф., Долганов К. Є., Тимченко І. І. Автомобільні двигуни: Підручник. -- К. : Арістей, 2006. -- 476 с. -- ISBN 966-8458- 26-5.

2. Автомобільні двигуни : навч. посіб. / Р. В. Зінько, Б. Р. Бучківський, В. М. Зіркевич, А. М. Андрієнко ; М-во оборони України, Акад. сухопут. військ ім. гетьмана Петра Сагайдачного. - Л. : [АСВ], 2011. - 189 с. : іл. -Бібліогр.: с. 159-160 (23 назви).

3. Жележко Б. Е. и др. Термодинамика, теплоотдача и двигатели внутреннего сгорания. --Минск: Высшая школа, 1985. -- 271 с.

4. Кисликов В. Ф., Лугцик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. -- 6-те вид. -- К: Либідь, 2006. -- 400 с. -- ISBN 966-06-0416-5.

5. Марченко А. П, Рязанцев М. К., Шеховцов А. Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників у 6 томах. -- Т. 1. Розробка конструкцій форсованих двигунів наземних транспортних машин.

6. Саранчук І. В. , Ільяшов М. О., Ошовський В. В., Білецький В. С. Хімія і фізика горючих копалин. -- Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. -- 600 с. -- ISBN 978-966-317-024-4.

7. Garret W. Balich, Conrad R.Aschenbach The gasoline 4-stroke engune for automoboles University of Notre Dame, 2004. -- 156 p.

Размещено на Allbest.ru