Введение
В наши дни невозможно представить человека без автомобиля. Технический прогресс привел к тому, что автомобильный парк увеличивается с каждым днем. Всеобщая автомобилизация со всей очевидностью и остротой выявила неблагоприятное воздействие автомобильного транспорта на все компоненты окружающей среды, а в особенности на атмосферу и биосферу, в том числе и на самого человека. Автомобиль - один из главнейших источников загрязнения природной среды. При этом большое значение имеет то, что он находится в непосредственной близости к человеку, что усиливает его отрицательное воздействие на человека и другие живые организмы.
Конечно, сегодня невозможно представить себе человечество без автомобиля. Из всех видов транспорта автомобильный - самый динамичный и быстроразвивающийся. На его долю в экономике и социальной сфере в России приходится около 80% объемов всех перевозимых грузов в стране и 50% перевозок пассажиров. На начало 1996 г. в России эксплуатировалось около 18 млн автомобилей. В загрязнение воздуха крупных городов и агломераций вклад автотранспорта составляет от 50 до 90%. Так, например, неблагоприятная экологическая обстановка в Москве в значительной мере обусловлена ростом числа автомобилей в городе. За последние 6 лет парк автомобилей вырос более чем на миллион, в среднем ежегодный прирост числа автомобилей составляет 150 тыс., “рекордными" были 1994-1995 гг., когда число их выросло на 700 тыс. Сейчас в Москве более 2 млн собственно московских автомобилей. Уже судя по этим цифрам можно представить какой вред приносят автомобили окружающей среде.
выхлопной газ загрязнение воздух
Виды и проблемы автомобильного топлива
Автомобильный транспорт - основной потребитель (свыше 65%) наиболее дефицитных и ценных светлых нефтепродуктов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). НПЗ являются источниками загрязнения окружающей среды в тех регионах, на территории которых они расположены. Основные загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу НПЗ, - углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. Вклад прочих вредных веществ в валовой сброс невелик, но они более токсичны.
Почти на всех НПЗ все больше внимания уделяется вопросу модернизации и реконструкции технологических процессов для улучшения качества получаемых продуктов и одновременно снижения негативного влияния на окружающую среду. Все возрастающие потребности стран в нефти и продуктах нефтепереработки в результате роста энергопотребления и увеличения автомобильного парка делают весьма актуальным экономию моторного топлива, в частности за счет оснащения автомобилей дизельными двигателями, расходующими на 30% меньше топлива по сравнению с карбюраторными бензиновыми двигателями. Кроме того, при производстве дизельного топлива требуется в 2,5 раза меньше энергии, чем для производства бензина. Получается двойная экономия энергоресурсов.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) - бензиновые карбюраторные и дизельные - остаются наиболее массовой силовой установкой автомобиля. В первых топливом является воздушно - бензиновая смесь, которая приготавливается в карбюраторе и затем принудительно воспламеняется в цилиндрах двигателя. Отличительная особенность вторых - внутреннее смесеобразование: топливо (керосиновые, газойлевые или соляровые фракции прямой перегонки нефти) подается непосредственно в цилиндры и самовоспламеняется от сжатого горячего воздуха. В нашей стране автомобили с дизельными двигателями составляют около 15% от численности всего парка (для сравнения: во Франции дизельные двигатели имеют 30% автомобилей с грузоподъемностью 4-12 т и 98% - с грузоподъемностью свыше 12 т).
Важная характеристика двигателей внутреннего сгорания, влияющая на их КПД - степень сжатия рабочей (горючего) смеси в цилиндрах. Если степень сжатия небольшая, то выхлопные газы покидают двигатель, имея достаточно высокие температуры и давление и не в полной мере отдавая свою энергию поршню. В современных карбюраторных двигателях степень сжатия составляет 8-9. При высоких степенях сжатия на ряде режимов работы возникает особый вид аномального сгорания - детонация, когда воздушно - бензиновая смесь не воспламеняется, а взрывается. Причиной детонации становится разложение бензина с образованием пероксидных соединений углеводородов, сопровождающееся выделением большого количества тепла и имеющее при высоких давлениях и температурах взрывной характер. В результате детонации скорость распространения пламени возрастает до 2500 м/с и в цилиндре возникают ударные волны. Детонация снижает мощность двигателя, может вызвать его разрушение, при этом расход топлива возрастает, а за счет его неполного сгорания в выхлопных газах резко повышается содержание вредных веществ и сажи.
Наиболее эффективный способ борьбы с детонацией - повышение антидетонационных свойств бензина, используемого как моторное топливо. Показателем способности бензина противостоять возникновению детонации является октановое число, определяемое специальными методами. Принято, что октановое число очень стойкого к детонации изооктана равно 100 единицам, а октановое число сильно детонирующего гептана равно 0. Октановое число бензина показывает процентное содержание изооктана в этаноловой смеси изооктана и гептана, которая по своим детонационным свойствам эквивалентна данному бензину. Октановое число бензина указывает цифра в его маркировке. Повышение октанового числа бензина (уменьшение вероятности детонации при повышении степени сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя) достигается технологией его получения. бензины прямой перегонки нефти имеют октановое число не выше 50 единиц, термического крекинга - до 70, а каталитического риформинга - до 95 единиц.
В основной массе автомобильных бензинов требуемая антидетонационная стойкость достигается, главным образом, за счет добавок антидетонаторов. Наиболее распространенная антидетонационная присадка - тетраэтилсвинец Pb (C2H5) 4, несколько десятков капель которого на литр бензина предотвращают детонацию. Вместе с тетраэтилсвинцом добавляются вещества, препятствующие отложению в двигателях оксидов свинца, возникающих при сгорании такого топлива, и выносящие их из двигателя вместе с отработанными газами. Смесь тетраэтилсвинца с этими веществами называется этиловой жидкостью, а бензины с такими добавками - этилированными. Автотранспорт, использующий этилированный бензин, - основной источник свинцового загрязнения атмосферы. Мировой автомобильный парк ежегодно выбрасывает в атмосферу 250 тыс. т свинца в виде аэрозолей. Во многих странах мира уже приняты законодательные меры, ограничивающие и дозы этилирования, и объемы потребления этилированных бензинов.
В отличие от бензиновых двигателей, обычно работающих на обогащенной смеси, в которой бензин не может сгореть полностью из-за недостатка кислорода, дизельные двигатели работают на обедненной смеси, что обеспечивает более полное сгорание топлива, приводит к повышению их КПД и уменьшению токсичности выхлопных газов. Главный недостаток дизельных двигателей - их металлоемкость, ограничивающая их установку на легковых автомобилях.
Скачать реферат