Совершенствование системы питания автомобилей как способ уменьшения токсичности ОГ

">     Более 100 крупных городов и регионов России характеризуются неблагоприятной для здоровья человека экологической обстановкой [14].

 

      4 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

     Основными направлениями снижения токсичности отработавших газов являются:

         1) законодательное регулирование качественного состава изготавливаемого и реализуемого топлива;

     2) использование альтернативных видов топлива, как способ уменьшения токсичности отработавших газов;

     3) рациональная организация движения автотранспорта;

     4)  совершенствования системы питания автомобилей. 
 

4.1 Законодательное регулирование качественного состава изготавливаемого и реализуемого топлива. 

     Качественный состав изготавливаемого и реализуемого топлива в России контролируется стандартами  на топливо, региональными требованиями, в Европе — нормативами ЕВРО.

     В России является обязанностью органов  технического осмотра ГАИ периодически контролировать доли оксидов углерода и углеводородов в выхлопе  на двух частотах вращения, состояние  предусмотренных систем нейтрализации  на бензиновых двигателях [15], на газобаллонных [16] и дымность на дизельных двигателях [17].

     В России вводятся повышенные ставки транспортного  налога на мощность двигателя автомобиля. Топливо облагается специальными акцизами. Предусмотрены нормативы на выпускаемые автомобили. В России и европейских странах приняты стандарты ЕВРО, задающие как токсичность, так и количественные показатели. В таблице 4.1 приведены количественные показатели стандартов Евро-3 и Евро-4. 

     Таблица 4.1 – Количественные показатели стандартов Евро-3 и Евро-4.

 

     Как видно из таблицы 4.1 стандарты Евро с каждым разом совершенствуются , количество вредных выбросов уменьшаются.

       В некоторых регионах вводятся  ограничения на движение большегрузного  автотранспорта (например в г.Москва). Считается, что распространение подобных норм и ограничений на территории с нормальной экологической обстановкой создаёт излишние затраты.

     Соглашение  о принятии единообразных условий  официального утверждения и о  взаимном признании официального утверждения  предметов оборудования и частей механических транспортных средств (известное  также как Соглашение о стандартизации транспортных средств или Женевское соглашение) было принято 20 марта 1958 года в Женеве. В рамках Соглашения было принято более 100 постановлений Европейской экономической комиссии ООН, обеспечивающих безопасность дорожного движения и защиту окружающей среды.

     Страны, присоединившиеся к Соглашению, используют Правила ЕЭК при сертификационных испытаниях дорожных транспортных средств. Каждая сторона вправе принять все правила или часть их, о чем она по установленной процедуре уведомляет ЕЭК ООН за год до прекращения использования того или иного правила, направляя уведомление на имя Генерального секретаря ООН.

     Среди правил ЕЭК и так называемые Европейские  стандарты на загрязнения, производимые автомобильным транспортом. Согласно этим правилам и поправкам к нимвыделяют несколько типов стандартов "Евро" (Euro), которые отличаются предельными значениями загрязняющих веществ, производимых автомобильным транспортом.

     Европейские экологические стандарты (нормы "Евро") регламентируют содержание в выхлопе  автомобилей углеводородов, оксидов азота, угарного газа и твердых частиц. Содержание в выхлопе углекислого газа не оговаривается, однако Еврокомиссия предлагает ввести с 2012 года норму в 120 г/км. Различаются нормы для дизельных и бензиновых моторов, а также для легковых, легких коммерческих автомобилей разной массы, грузовиков и автобусов.

     Стандарт "Евро–1" предусматривает выброс бензиновым двигателем оксида углерода (СО) не более 2,72 г/км, углеводородов (СН) – не более 0,72 г/км, оксидов азота (NO) – не более 0,27 г/км. "Евро–1" действовал в Европе с 1992 года, а в 1995 году его сменил более жесткий – "Евро–2".

     В стандарте "Евро–2" были ужесточены почти в 3 раза нормы по содержанию в выхлопе углеводородов, они  стали равны 0,29 г/км. Экологический  стандарт "Евро–2" был принят правительством России осенью 2005 года.

     Стандарт "Евро–3" – это снижение уровня выбросов по сравнению с "Евро–2" на 30–40 %. В "Евро–3" предусматривается  максимальный выброс СО в количестве 0,64 г на километр пробега для легковых автомобилей.

     По  данным специалистов, "Евро–3" позволяет снизить уровень "грязных" выбросов по сравнению с "Евро–2" на 20 %. Стандарт "Евро–3" был введен в Евросоюзе в 1999 году, в России – с 1 января 2008 года.

     Стандарт "Евро–4" жестче уровня "Евро–3" на 65 – 70%. Он был введен в Евросоюзе в 2005 году. Стандарт "Евро–4" позволяет снизить выброс в атмосферу вредных веществ на 40 % по сравнению со стандартом "Евро–3".

     Стандарт "Евро–4" предусматривает снижение выбросов СО по сравнению с "Евро–3" в 2,3 раза, а углеводородов – в 2 раза.

     "Евро–4" уменьшает содержание окиси азота  в выхлопе на 30%, а твердых частиц  – на 80%, содержание серы на 0,005%, ароматических углеводородов на 35%, бензола на 1%.

     Стандарт "Евро–5" предусматривает для  бензиновых двигателей снижение окисей азота и углеводородов на 25%, а для дизельных – снижение на 80% выбросов сажи и на 20% - окисей азота.

     "Евро–5" также предусматривает сокращение  выброса твердых частиц в выхлопных  газах с нынешних 25мг/км ("Евро–4") до 5 мг/км. Это касается прежде  всего дизелей. Содержание угарного газа в выхлопе дизелей должно сократиться на 20%, а у бензиновых двигателей – на 25%. Кроме того, уменьшены сроки эксплуатации катализаторов и установлены сроки эксплуатации для сажевых фильтров.

     Стандарт "Евро–5" был введен в 27 странах  ЕС 1 cентября 2009 года [2].

     4.2 Использование альтернативных видов топлива, как способ уменьшения токсичности отработавших газов 

     Растущий  интерес к альтернативным видам  топлива для легковых и грузовых автомобилей обусловлен тремя существенными  соображениями:

       -альтернативные виды топлива, как правило, дают меньше выбросов, усиливающих смог, загрязнение воздуха и глобальное потепление;

     -большинство альтернативных видов топлива производится из неисчерпаемых запасов;

     -использование альтернативных видов топлива позволяет любому государству повысить энергетическую независимость и безопасность [18].

     1) Природный газ.

     Природный газ представляет собой альтернативный вид топлива, которое полностью  сгорает и уже сейчас повсеместно доступно потребителям многих стран за счет снабжения природным газом домов и производственных объектов. При использовании в транспортных средствах, работающих на природном газе (автомобилях и грузовиках со специально спроектированными двигателями), природный газ дает значительно меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо [19].

     2) Электричество.

     Электричество может использоваться в качестве альтернативного вида топлива для  транспортных средств с питанием от аккумуляторных батарей, или работающих на топливных элементах. Работающие от батарей электрические транспортные средства накапливают энергию в батареях, которые заряжаются путем подключения транспортного средства к стандартному источнику питания. Транспортные средства на топливных элементах работают на электрической энергии, которая вырабатывается за счет электрохимической реакции, имеющей место при соединении водорода и кислорода. Топливные элементы производят электроэнергию без внутреннего сгорания и загрязнения окружающей среды [20].

     3) Водород.

     Водород можно смешивать с природным  газом для создания альтернативного  вида топлива для транспортных средств, в которых используются некоторые  виды двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в  транспортных средствах с топливными элементами, работающими на электричестве, вырабатываемом в результате реакции, которая происходит при соединении водорода и кислорода в топливной ячейке [19].

     4) Пропан.

     Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом, представляет собой побочный продукт переработки природного газа или сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива при приготовлении пищи и для отопления; пропан также является распространенным альтернативным видом топлива для транспортных средств. При использовании пропана производится меньше вредных выбросов в атмосферу, чем при использовании бензина, кроме того, имеется высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распространения пропана.

     5) Биодизельное топливо.

     Биодизельное  топливо представляет собой альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров, даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели транспортных средств можно модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде; биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Биодизельное топливо безопасно, поддается биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух таких как, твердые примеси, монооксид углерода и углеводороды.

     6) Метанол.

     Метанол, также известный, как древесный  метиловый спирт, может использоваться в качестве альтернативного вида топлива в транспортных средствах  с универсальной топливной системой, которые спроектированы для работы на M85, смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина. Но в наши дни не производят транспортных средств с метаноловыми двигателями. Тем не менее, в будущем метанол может стать важным альтернативным видом топлива в качестве источника водорода, который необходим для работы топливных элементов.

     7) Этанол.

     Этанол (еще называется этиловым спиртом  или хлебным спиртом) представляет собой альтернативный вид топлива, его можно смешивать с бензином для получения топлива с более  высоким октановым числом и меньшим содержанием вредных веществ в выбросах по сравнению с чистым бензином. Этанол производится за счет брожения зерновых продуктов таких как: кукуруза, ячмень или пшеница; и дистилляции. Также его можно производить из многих видов трав и деревьев, хотя здесь технология будет более сложной, в таком случае эго называют биоэтанолом.

     В соответствии с Законом об энергетической политике от 1992 г. смеси, содержащие не менее 85% этанола, считаются альтернативными  видами топлива.

     E85, смесь состоящая на 85% из этанола и на 15% из бензина, используется в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые предлагаются большинством производителей транспортных средств. Транспортные средства с универсальной топливной системой могут работать на бензине, E85, или на любом сочетании этих двух видов топлива.

     Смеси с большим содержанием этанола, такие как E95, также являются отличными  альтернативными видами топлива. Смеси  с более низкими концентрациями этанола, такие как E10 (10% этанола  и 90% бензина), иногда используются для увеличения октанового числа и повышения качества выбросов, но они не рассматриваются как альтернативные виды топлива.

     8) Виды топлива серии P.

     Топливо серии P представляет собой смесь  этанола, газоконденсатной жидкости и  метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Виды топлива серии P представляют собой прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой. Топлива серии P можно использовать в чистом виде или в смеси с бензином в любом соотношении путем простого добавления бензина в бак [21].