1. Вступ.

двигун

Механічну енергію, необхідну для введення в дію різних машин, можна отримати за допомогою теплової, гідравлічної, сонячної та вітрової енергії. Найбільш використовувана - це теплова енергія, отримана з органічного палива. Енергетичне обладнання, яке отримало найбільше визнання, - це двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), на які припадає понад 80% загальної енергії, виробленої у світі [5,6].
У Європейському Союзі, хоча засоби пересування відповідають лише за 5% викидів діоксиду сірки (SO2), вони відповідають за 25% викидів вуглекислого газу (CO2), 87% викидів окису вуглецю ( CO) та 66% оксидів азоту (NOx) [7].

Вплив ІСВ на навколишнє середовище тісно пов'язане із соціальною проблемою, що виникає внаслідок його все більшого використання: зниження рівня викидів токсичних речовин та так званих "парникових газів", та зниження рівня шуму.

Міжнародні дискусії про причини та наслідки для людства так званого "парникового ефекту", спричиненого збільшенням викидів в атмосферу таких газів, як: CO2, метан, закис азоту та хлорфторкарбонатів, відображають необхідність всебічного підходу до лікування екологічних проблем та проблем розвитку, а також необхідність узгоджених дій міжнародного співтовариства щодо пом'якшення наслідків глобального потепління [10].

У цій роботі аналізуються фактори, що впливають на токсичність та рівень шуму ІСМ, які найчастіше використовуються у сільському господарстві, та пропонуються деякі заходи, які можна вжити для їх зниження.

2. Розвиток.

Форми дії двигуна внутрішнього згоряння на навколишнє середовище.
Найважливішими формами дії двигуна на навколишнє середовище є:

  1. 1. Вичерпання невідновлюваної сировини, спожитої під час роботи ICM.
  2. 2. Споживання кисню, що міститься в атмосферному повітрі.
  3. 3. Викиди та забруднення атмосфери отруйними газами, що шкодять людині, флорі та фауні.
  4. 4. Викиди речовин, що викликають так званий парниковий ефект, сприяючи підвищенню температури нашої планети.
  5. 5. Вживання питної води.
  6. 6. Викид високого рівня шуму в атмосферу, що знижує продуктивність праці робітників і викликає дискомфорт у загальному сенсі.

Токсичність вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння та способи її зменшення.
Отруйні речовини - це ті, що чинять шкідливий вплив на організм людини та навколишнє середовище. Під час роботи поршневих ІС виділяються такі основні токсичні речовини: оксиди азоту, сажа, чадний газ, вуглеводні, альдегіди, канцерогени (бенципірен), сполуки сірки та свинець. На додаток до відпрацьованих газів ICM, іншими джерелами токсичності є також гази картера та випаровування палива в атмосферу. Навіть у добре регульованому двигуні кількість токсичних компонентів, що викидаються під час його роботи, може досягати таких значень [9]:

Таблиця 1. З'єднання, що виділяються в навколишнє середовище при згорянні

Карбюраторні двигуни

Окис вуглецю, %

Оксиди азоту. %

Діоксид сірки, %

Таким чином, токсичність дизельних двигунів головним чином залежить від вмісту оксидів азоту та сажі. Токсичність двигунів із іскровим запалюванням та карбюратором сильно залежить від концентрації оксиду вуглецю та оксидів азоту.

Забруднюють дизельні двигуни чи ні?
Перетворені на "чорного звіра екологів" (багато хто з них з більшим ентузіазмом, ніж технічна підготовка), дизельні двигуни несуть набагато меншу відповідальність за забруднення навколишнього середовища, ніж їм зазвичай приписують, що можна спостерігати, посилаючись на таблицю, яку пропонували раніше; хоча його забруднення бачиться більше за типового викиду чорного диму, утвореного мікроскопічними частинками, які не токсичні, але дратують. Крім того, проведені дослідження показують, що рівні викидів вуглекислого газу в дизельному двигуні явно нижчі, ніж у бензинових двигунів тієї ж потужності [11].

Двигуни внутрішнього згоряння несуть велику відповідальність за рівень викидів речовин, що викликають "парниковий ефект", головним чином діоксиду вуглецю та оксидів азоту.
За підрахунками Міжурядової комісії з питань зміни клімату; якщо поточні тенденції викидів парникових газів продовжуватимуться, середня глобальна температура зростатиме зі швидкістю 0,3 ° C на десятиліття. Отже, відбудеться підвищення рівня моря, яке може становити від 20 до 50 см. на 2005 рік і близько 1 м. до 2100 року [10].

Методи зменшення токсичності та випаровування ІКМ можна розділити на дві групи: конструктивні та експлуатаційні. Серед будівельних методів можна відзначити: рециркуляцію відпрацьованих газів та їх знешкодження. Серед експлуатаційних методів: технічний стан ГКІ та його правильне регулювання, поліпшення процесів утворення суміші та горіння, правильний підбір палива та їх добавок, використання біопалива.

Триходові каталізатори, каталізатори окислення, лямбда-зонди або ERG-клапани (рециркуляція відпрацьованих газів) використовуються для нейтралізації відпрацьованих газів протягом багатьох років [11].

Датчиком, що забезпечує системі можливість підтримувати стехіометрію, є "лямбда" датчик або зонд. Поміщений у гвинт у випускний колектор, він забезпечує комп’ютер інформацією про вміст кисню у відпрацьованих газах, що виходять із балонів. По суті, це суха клітина, оскільки вона виробляє напругу електричного потенціалу між двома речовинами, в даному випадку навколишнім повітрям і відпрацьованими; чим більше кисню у вихлопних газах (що відповідає нежирному стану), тим менший потенціал та напруга виробляються, але коли менше кисню (як у багатій суміші), тим вищий потенціал та напруга створюються [3].

"Стехіометричне" співвідношення повітря-паливо (тобто відношення повітря-паливо до ваги 14,6: 1) у двигунах з позитивним запалюванням гарантує, що все паливо, що надходить у камеру згоряння, має належну кількість кисню. повний опік, тим самим зменшуючи викиди HC (вуглеводнів) та CO (окису вуглецю). Двосторонній каталітичний перетворювач окислення може очищати велику кількість HC і CO після виходу з балонів; важче вивести забруднювач - NOx (оксиди азоту, інгредієнт фотохімічного смогу). Незважаючи на те, що EGR робить досить хорошу роботу, підтримуючи низький рівень утворення NOx за рахунок зниження пікових температур горіння, він не може зробити достатньо для задоволення вимог деяких країн. Триходовий каталітичний перетворювач має секцію окислення, яка використовує платину і паладій, а також секцію відновлення, яка використовує родій для відновлення NOx до нешкідливого азоту та кисню, однак ця реакція відновлення може підтримуватися лише за наявності стехіометричного зв'язку. Повітря і палива [3].

Триходовий каталізатор встановлений у більшості сучасних автомобілів у супроводі лямбда-зонда, тоді як у дизельних двигунах для тракторів та важких автомобілів найбільш широко застосовується каталізатор окислення [11].

Біопаливо - одне з альтернативних видів палива, яке має більш чіткі переваги, і яке отримується із сільськогосподарської продукції, не містить сірки і, отже, не утворює діоксид сірки, що є однією з основних причин кислотних дощів, а також не збільшує кількість СО2, що виділяється в атмосфера. Проведені аналізи, як на випробувальних стендах, так і на пілотному досвіді, дають зрозуміти, що використання біопалива забезпечує екологічні переваги порівняно із звичайними видами палива, такими як дизельне паливо.

На наступному графіку ми показуємо порівняння між рівнями викидів двигуна, що працює на дизелі, та іншого, який працює на метиловому ефірі ріпаку як біопаливі. Що стосується парникових газів, то дизельний ланцюг виділяє їх у п’ять разів більше, ніж ланцюг метилового ефіру ріпакової олії, лише для CO2 дизельний ланцюг виділяє в 7,6 рази більше [7].
Щоб проілюструвати важливість, яку в даний час надають зменшенню токсичності вихлопних газів, ми продемонструємо паралель між законодавством про викиди диму в Європі та статусом, досягнутим німецькою фірмою Fendt [2].