Влияние строительства автомобильной дороги на окружающую среду (стр. 7 из 11)

Результаты расчетов загрязнения атмосферы по определяющей группе суммации при эксплуатации транспортной развязки показывают, что за счет мероприятий удается ощутимо уменьшить размеры СЗЗ, особенно там, где установлены экраны. Также должна быть предусмотрена рекультивация брошенных участков дорог, временных строительно-технологических проездов и территорий, занимаемых на период проведения строительства.

Технологические мероприятия

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Наибольшее влияние на токсичность отработанных газов оказывают изменения, вносимые в систему питания и зажигания ДВС, поскольку они определяют процесс воспламенения и сгорания рабочей смеси. В настоящее время автомобили ведущих зарубежных фирм выбрасывают в атмосферный воздух в 10-16 раз меньше вредных веществ, нежели в 80-х гг., когда развернулись крупномасштабные и дорогостоящие исследования по созданию экологически приемлемых автомобилей. В значительной степени этому способствовали такие нововведения, как двигатели, работающие на переобедненных смесях, многоклапанные системы перераспределения, впрыск топлива вместо карбюраторного смесеобразования, электронное зажигание. При запуске холодного двигателя в современных карбюраторах используются автоматы пуска и прогрева. На режимах торможения двигателя применяют экономайзер принудительного холостого хода — клапан, отключающий подачу топлива.

Стремительно растет число автомобилей с двигателями прямого впрыска топлива, которые обеспечивают уникальное сочетание характеристик: расход топлива на уровне дизелей и скорость спортивных машин на бензиновом топливе. Известная компания «Мицубиси моторе» уже несколько лет выпускает машины с двигателями нового класса. Благодаря этому на 25 % повышается экономия топлива в городских условиях, на 8 % снижается потребление топлива при движении со скоростью свыше 120 км/ч по сравнению с обычными бензиновыми двигателями и на 85 % увеличивается мощность по сравнению с дизельными аналогами (Ю. В. Новиков, 1998 г.).

Фирма «Ауди» показала экспериментальную модель AZ-2, изготовленную из легкого алюминиевого сплава с 3-цилиндровым двигателем с рекордно низким потреблением бензина (3 л на 100 км пути), что достигнуто установкой двигателя с прямым впрыском топлива.

В США усовершенствован карбюратор с раздельным смесеобразованием. Он позволяет кроме обычной смеси получать обогащенную, которая подается в специальную предкамеру со свечой зажигания. Благодаря этому происходит полное сгорание рабочей смеси, что, в свою очередь, позволяет свести до минимума содержание оксида углерода и углеводородов в выхлопных газах. Создан также карбюратор, благодаря которому возможно использовать низкооктановые сорта бензина без антидетонационных добавок.

Во многих странах мира разрабатываются новые, более совершенные двигатели (или модернизируются «старые»), которые можно устанавливать на серийные автомобили. В частности, указывают на перспективность роторно-поршневого двигателя Ванкеля, который компактнее поршневых двигателей: объем в среднем на 30 %, а масса на 11 % меньше. Отличными характеристиками обладает также двигатель Стирлинга, усовершенствованный фирмой «Филипс». Он может работать на спирте, бензине, керосине, дизельном топливе, мазуте, сырой нефти, оливковом и подсолнечном маслах и на некоторых горючих газах. Работает двигатель очень плавно, без вибраций, а уровень его шума сравним с уровнем шума электродвигателя. Токсичность отработанных газов двигателя Стирлинга также значительно ниже токсичности отработанных газов ДВС: они практически не содержат продуктов неполного сгорания (СО, CnHm, сажа и т. д.) и не имеют неприятного запаха.

Количество оксидов азота в выхлопе можно существенно уменьшить, если использовать рециркуляцию — перепуск части отработавших газов из выпускного трубопровода во впускной. При этом рециркуляция применяется не только на двигателях с искровым зажиганием, но и на дизельных.

Экологичность автомобиля можно повысить, если установить электронные системы управления, которые оптимизируют работу не только двигателя, но и тормозов и других агрегатов.

И в России имеются оригинальные разработки. Наши ученые создали принципиально новую технологию автомобильного поршневого двигателя, не имеющего аналогов в мире. В основу разработки положено открытое группой ученых во главе с членом-корреспондентом РАН Ю. Васильевым и профессором Ю. Свиридовым явление так называемого С-процесса — молекулярного смесеобразования со стопроцентным испарением бензина. В двигатель поступает сухая безвоздушная газовая смесь (бензогаз), которая сгорает полностью и быстро. Выхлоп такого двигателя экологически чист.

Заметного сокращения расхода энергии, а значит, количества сжигаемого топлива и уменьшения загрязнения воздушной среды, можно достичь, если использовать энергию, затрачиваемую на торможение. Указанная рекуперация была впервые успешно реализована на электрическом транспорте. Ныне построены и успешно используются в автобусах маховичный и гидропневматический рекуператоры. При этом экономия топлива составила 27-40 %, объем выхлопных газов снизился на 39-49 %.

Совершенствование дизельных двигателей. Как известно, в бензиновом двигателе рабочая (топливно-воздушная смесь) воспламеняется от постороннего источника; в дизельном — под действием температуры, повышающейся при сжатии смеси.

В последние годы во всем мире наблюдается тенденция возврата к дизельным двигателям. И этому есть веские причины. Во-первых, потребление топлива дизелем на 20—30 % меньше. Во-вторых, токсичность выхлопных газов (по сумме вредных компонентов) примерно в три раза ниже, чем у бензиновых двигателей.

Однако применение и дизелей не свободно от экологических проблем, поскольку в процессе работы выбрасываются твердые и газообразные вещества: несгоревшее топливо, сажа, аэрозоли масла, диоксид серы и т. д. Поэтому для очистки выхлопных газов на дизелях устанавливают перед окислительным нейтрализатором сажевый фильтр. Очистка выхлопных газов от сажи происходит при их прохождении через пористые стенки из одного канала в другой. Успехи в области создания жаропрочной (-1400 °С) и ударопрочной керамики позволяют применять такие материалы в газотурбинных и так называемых адиабатических дизельных двигателях. Большая теплоемкость керамики позволяет отказаться от водяного охлаждения. Тем самым эффективность использования топлива в таких двигателях повышается на 30-35 % , соответственно возрастает и экологичность.

Представляет большой интерес использование смеси дизельного топлива и природного газа на автобусах «Икарус». У них почти в 4 раза меньше объем выхлопных газов, на 10 % повышена мощность двигателя, время работы между ремонтами увеличено в 1,5 раза, и одновременно вдвое снижен расход дизельного топлива.

Для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами необходим повседневный технический контроль состояния автомобиля. Все автохозяйства обязаны следить за исправностью машин, выпускаемых на линию. Низкий уровень технического обслуживания, отсутствие контроля приводят к расстройству узлов и систем автомобиля, и выбросы вредных веществ в атмосферный воздух возрастают. В результате все усилия автомобильной промышленности по совершенствованию двигателей для обеспечения требований экологических стандартов сводятся на нет. Поэтому сегодня особенно актуальной становится задача не только и не столько совершенствовать конструкции автомобилей с точки зрения ограничения токсичности, сколько повышать уровень технического обслуживания и совершенствовать контроль за их техническим состоянием.

Результаты Всероссийской операции «Чистый воздух», ежегодно проводимой в крупных городах, показали, что из-за неисправностей или неправильных регулировок систем питания и зажигания ДВС экологическим нормам не соответствует 25-30 % автомобилей, а выбросы вредных веществ отечественных автомобилей примерно в 2 раза выше аналогичного показателя в Германии. Ненадлежащее техническое состояние подвижного состава и автодорог не способствует энергосбережению на автотранспорте и в конечном итоге его экологической безопасности.

Улучшение качества топлива. Большинство (до 75 %) применяемых ныне в России сортов бензина содержит в качестве антидетонационной присадки тетраэтилсвинец РЬ(С2Н6)4 в количестве 0,41-0,82 г/л. Однако ее наличие приводит к тому, что свыше 60 % загрязнений почвы свинцом приходится на автотранспорт. Поэтому большое значение имеет запрещение применения этилированного бензина. В большинстве стран Европы он уже не используется.

Прекращено производство этилированного бензина на нефтеперерабатывающем предприятии Москвы, расположенном в Капотне, а также на некоторых других предприятиях России.

В то же время следует отметить, что добавлением к топливу определенных присадок можно снизить образование оксида углерода (II), углеводородов, альдегидов, сажи и др. Так, в Финляндии разработана добавка к бензину «Футура», которая не содержит свинца. Бензин с присадкой «Футура» имеет октановое число 95; она эффективно очищает двигатель, уменьшает загрязнение клапанов, защищает топливную систему от коррозии, повышает морозостойкость карбюратора, обеспечивает равномерный режим сгорания топлива и уменьшает выбросы вредных веществ. Из отечественных разработок следует отметить антидетонационную присадку на марганцевой основе ЦТМ, которая в 50 раз менее токсична, чем тетраэтилсвинец. Добавка 2 % ЦТМ существенно повышает октановое число бензина. В поисках эффективных присадок очень плодотворно международное сотрудничество. Так, российские ученые совместно со специалистами из нидерландской компании Ай-Си-Ди создали фетерол — высокооктановую добавку к бензину, делающую его экологически почти безвредным, полностью соответствующим зарубежным и отечественным санитарным нормам. Производство такого бензина освоено на ряде российских заводов. АО «Омский каучук» наладило выпуск метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ) — добавки к бензинам, существенно улучшающей их качество и эко-логичность. Его применение снижает содержание в выхлопных газах оксида углерода (угарного газа) на 10-20 %, несгоревших углеводородов — на 5-10 % и вредных летучих соединений — на 13—17 %. Отметим, как важное, достоинство МТБЭ: он обладает высоким октановым числом — 110 единиц.