Понятие экологической безопасности взаимосвязано также с понятиями энергетической, производственной и технологической безопасности.

Этапы жизненного цикла

На экологическую безопасность автотранспортных средств (АТС) влияют различные факторы:

• удельный вес автотранспорта общего пользования;

• степень развития производственно-технической базы предприятий;

• организация технического обслуживания и ремонта;

• нормативная обеспеченность экологических воздействий;

• система контроля технического состояния автомобилей;

• конструкция, техническое состояние, условия и режимы работы ДВС, АТС;

• система утилизации производственных отходов и очистки сточных вод;

• градостроительные решения;

• совершенствование рабочих процессов ДВС;

• применение нейтрализаторов и сажеуловителей ОГ;

• дизелизация автотранспорта;

• антитоксичные топливные добавки;

• применение экологически чистых альтернативных топлив;

• применение встроенных эколого-диагностических систем;

• оснащенность предприятий газоанализаторами, дымомерами;

• сбор, переработка и утилизация производственных отходов;

• правовые и нормативные стороны качества используемых моторных топлив;

• наличие бестранспортных зон в крупных городах;

• состояние и системы управления движением автомобильных дорог, улиц;

• оснащенность автодорог экологическими сооружениями;

• систематическая инвентаризация вредных выбросов и постоянное обновление экологического паспорта предприятий;

• применение этилированных бензинов;

• эколого-правовая подготовленность юридических и физических лиц автотранспорта;

• ведение экологической и энергетической экспертизы различных проектов;

• социально-экономические вопросы и ряд других.

3. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.

Многие специалисты рассматривают меры по предотвращению отрицательного воздействия транспорта на ОС, к которым относятся:

• совершенствование структуры парков подвижного состава;

• преимущественное развитие в городах малотоксичных видов транспорта (метро, скоростной трамвай, городские железные дороги облегченного типа) и применение экологически чистых видов топлив;

• расширение использования городского автобусного сообщения;

• совершенствование транспортной планировки городов;

• организация дорожного движения;

• улучшение ТО и Р;

• контроль технического состояния транспортных средств;

• ввод системы сертификации.

Кроме этого реализация предлагаемых мер рассматриваются через призму значимости уменьшения расхода топлива (табл. 3.1 и рис 3.1.).

В таблице 3.1. приводится Распределение потребления топлив и вредных выбросов по видам транспорта (на примере Российской Федерации).

Таблица 3.1.

Вид транспорта	Установленная мощность, %	Потребление топлива		Выбросы в атмосферу
		%	млн.т	%	млн.т
Автомобильный	50.0	56.5	65	71.3	21.7
Железнодорожный	16.0	11	12.6	6.3	2.9
Речной флот	8.0	5.9	6.8	2.6	0.8
Дорожно-строительные машины	4.0	1.9	2.2	1.3	0.4
Сельхоз. и лесопромышленные машины	20.0	23.5	17.0	17.8	5.4
Воздушный транспорт	2.0	1.2	1.4	0.7	0.2
Итого:	100	100	115	100	30.4

Автобусы

Грузовые

Легковые

Грузовые

Автобусы

Легковые

Грузовые

Автобусы

Легковые

ОКСИД УГЛЕРОДА

437 тыс. т/год

УГЛЕВОДОРОДЫ

46,5 тыс. т/год

ОКИСЛЫ АЗОТА

58,9 тыс. т/год

Рис. 3.1. Выбросы вредных веществ и их соотношение по видам автомобильного транспорта в крупных городах (10 млн. населения).

Виды воздействия автотранспортного комплекса на ОС можно изобразить в виде схемы (рис. 3.2), а также их позитивные и отрицательные последствия

Рис. 3.2. Виды воздействия автотранспортного комплекса на окружающую среду.

По результатам анализа проведенных работ способы обеспечения экологической безопасности автотранспортных средств можно разделить на условные, взаимосвязанные группы (рис. 3.3) и можно показать ее функциональную схему (рис. 3.4).

Рис. 3.3 Способы обеспечения экологической безопасности автотранспортных средств.

Рис. 3.4 Функциональная схема обеспечения экологической безопасности автотранспортных средств.

Данная функциональная схема полностью выражает многоуровневый характер взаимосвязей и взаимодействий между автомобилизацией, обществом и окружающей средой. Здесь «Человечество» и «Природа» составляют единую биосистему, где с «Природой» взаимодействуют общественные подсистемы «Человечество» и «Технология», как демосистемы (рис. 3.5).

В этом случае био- и демосистемы объединяясь в рамках единой экосистемы будут функционировать под эгидой и в интересах Человека.Между тем также следует четко выделить отдельные составляющие (этапы, характер, показатели, факторы влияния) воздействия АТС (рис. 3.6). При анализе экологической безопасности отдельных видов автотранспорта, например легкового автомобиля, для всестороннего анализа составить ее дерево (рис. 3.7).

Рис. 3.5. Схема взаимосвязей и взаимодействий составляющих окружающую среду.

Рис. 3.6. Схема воздействия автотранспорта на окружающую среду с учетом их отдельных составляющих

Рис. 3.7. Дерево проблемы экологической безопасности легкового автомобиля.

3.1. ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТА.

Любой метод анализа позволит получить информации об объекте исследования на основе определенного физического, химического и другого явлений.

Используя те или другие методы обеспечения экологической безопасности АТС, мы стремимся в конечном итоге достигнуть восстановления (регенерации) ОС.

Жизненный цикл (ЖЦ) любого объекта состоит из хронологически последовательных этапов: создание (добыча и переработка сырья, производство конструкционных материалов и эксплуатационных материалов), производство (изготовление узлов, деталей, сборка, испытание), использование, восстановление работоспособности и утилизация (переработка).

На каждом этапе ЖЦ происходит потребление энергоресурсов, материалов, все производственно-технологические процессы сопровождаются выбросами вредных веществ.

Из указанных выше методов наиболее изученный автором – совершенствование и управление рабочего процесса ДВС включает:

• интенсификацию рабочего процесса (управление вихревым движением потоков воздуха, горючей смеси), форкамерно-факельное зажигание, применение свечи-форкамеры, применение двух и более свеч зажигания, обеднение состава горючей смеси;

• использование теплоизоляции стенок цилиндра и выпускной системы;

• использование многоклапанной системы газораспределения и многоклапанной системы газораспределения с регулируемыми фазами;

• применение инжекторных систем питания;

• применение микропроцессорных систем управления;

• рециркуляцию отработавших газов;

• применение комплекса антитоксичных систем;

• применение экологически чистых топливных добавок и альтернативных топлив;

• оптимизацию геометрии цилиндро-поршневой группы;

• использование отключения цилиндров;

• применение электронной системы управления топливоподачей;

• уменьшение угла опережения зажигания (впрыска) топлива;

• рециркуляция ОГ;

• присадка воды (водяного пара) и специальных компонентов;

• двухфазное (газожидкостное) смесеобразование;

• отключение цилиндров и др.

В процессе научных исследований в ТАДИ было использовано множество из указанных способов. Например, при впрыске воды уменьшается СОна 30…33%,NO_X– 21…50%, увеличиваются выделениеСНв 2.4…2.5 раза и расход топлива на 3…4%. Также Правила № 83 ЕЭК ООН предусматривают снижение предельно допустимых суммарных выбросов углеводородов и окислов азота до 2г/км(для двигателя рабочим объемом 1.4…2л) путем использования трехкомпонентного катализатора с рециркуляцией ОГ.

Таблица 4.1

№ п.п	Мероприятия по снижению токсичности ОГ	Окиси углерода, %	Углево- дороды, %	Окислы азота, %	Мощность двигателя, %	Расход топлива, %
1	2	3	4	5	6	7
1.	Применение диагностических комплексов	нор.	нор.	нор.	нор.	–10…30
2.	Работа на экономичных скоростях и режимах (профессиональное мастерство)	нор.	нор.	нор.	нор.	–15…20
3.	Уменьшение угла опережения зажигания (впрыска) топлива.	нор.	-15...25	-20…60	–	нор.
4.	Рециркуляция отработавших газов (до 15…20 %)	нор.	нор.	-35…40	нор.	нор.
5.	Автоматическое отключение привода вентилятора	нор.	нор.	нор.	нор.	-10…20
6.	Индивидуальная регулировка системы холостого хода карбюратора	-30	-30	нор.	нор.	нор.

Продолжение табл. 4.1

7.	Повышение частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода		-10		-10	нор.		нор.	+5…10
8.	Обеднение главной дозирующей системы карбюратора (α=1.05…1.15)		-40		-15	-30		-8…10	-5…10
9.	Прогрев воздуха перед карбюратором		нор.		умен.	+		нор.	нор.
10.	Подогрев горючей смеси		-40		-40	+40		нор.	нор.
11.	Увеличение зазора между электродами свечей зажигания		нор.		-30	нор.		нор.	нор.
12.	Установка оптимальных углов опережения зажигания		нор.		-30	-20		нор.	нор.
13.	Применение электронной системы зажигания		нор.		нор.	нор.		нор.	умен.
14.	Замкнутая система вентиляции картера		нор.		-30	нор.		нор.	5…6
15.	Применение нейтрализаторов-катализаторов тройного действия.		-90		-90	-76		-7…8	5…6
16.	Впрыск воды (водяного пара) до 8…10 % или применение воднотопливных эмульсий		-30…33		+200	-20…50		нор.	нор.
17.	Форкамерно-факельное зажигание или расслоение заряда.		-30		-15	-30		нор.	нор.
18.	Конструкция камеры сгорания (Fкс/Vкс)		нор.		-35...50	-10…15		нор.	нор.
19.	Применение регулятора разрежение (ЭПХХ) или выключение подачи топлива на ПХХ	нор.			-30...40	нор.		нор.	-3…5
20.	Впрыск бензина	-10			-10	нор.		нор.	нор.
21.	Совершенствование системы уплотнения «стержень – клапан – направляющая втулка»	-15			-32..40	-7		нор.	нор.
22.	Применение антидымных присадок	Уменьшение сажи до 90 %
23.	Использование газообразных углеводородных топлив	-100		-50			нор.	нор.	нор.
24.	Применение водорода	отс.		отс.			+30	-20	-20…30
25.	Применение наддува	-20		-30			+60	+30	+20
26.	Теплоизоляция стенок камеры сгорания	-60		-50			+40	-30	-10

Продолжение табл. 4.1

27.	Применение четырех и более клапанов на один цилиндр	-60	-20	-20	+15	-10
28.	Повышение степени сжатия с 9.5 до 12	нор.	-25	+100	+25	-15
29.	Много искровые зажигания или установка более одной свечи зажигания	нор.	-20	-25	нор.	нор.
30.	Изменение гидродинамического состояния горючей смеси	-9	нор.	нор.	-5	+9
31.	Дожигание ОГ путем нагнетания воздуха во впускной тракт	-50	-50	нор.	нор.	нор.
32.	Применение в дизелях двухфазного смесеобразования (газодизели)	-150	-180	-350	+9	нор.
33.	Отключение цилиндров	-15…25	-30...40	+5…15	-10…15	-10…20
34.	Применение антидетонатора – этил-трет-бутилового эфира или применение неэтилированного бензина	Уменьшается содержание свинца и его соединений

Применение систем нейтрализации токсичных компонентов.

Сюда входят жидкостные и каталитические нейтрализаторы. В настоящее время широкое применение нашли окислительно-восстановительные экзотермические реакции при 250…300 ⁰Спроисходящие на катодических элементах, изготовленных из окиси алюминия, кальция, циркония, бериллия и др., на поверхность, которых наносится тонкий слой катализатора, как правило, из редких (благородных) металлов: рутенийRun, родийRh, палладийPd, осмий, платинаPt.

2СО+О₂→ 2СО₂

С _хН_у + (х=у/4)О₂ →хСО₂+ (y/2)Н₂О

2NО+ 2СО→N₂+ 2СО₂

Однако имеются попытки замены этих дорогостоящих металлов окисными соединениями переходных металлов.

Совместные исследования такого метода были проведены (табл. 4.2) учеными ТАДИ, УзНИИКатализ, ТГТУ для изучения возможности снижения токсичности ОГ автомобиля ГАЗ-31-27.

Таблица 4.2.

Режим	СО,%		СН, чнм		NО х, чнм		О2, мг/м^3
	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.	без нейтр.	с нейтр.
Холостой ход	2.2	0.9	440	310	66	72	5	3
Ездовой цикл	0.8	0.5	390	350	380	380	6	4